全 文 ：核 农 学 报 2015，29 ( 2 ) : 0296 ～ 0303
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期: 2014-03-10 接受日期: 2014-11-10
基金项目:基金资助 : 国家公益性行业 ( 农业 ) 科研专项( 201303007 ) ，黑龙江省教育厅项目( 1251xnc109 ) ，黑龙江省重点学科群资助项目( 2012
年) ，“十二五”农村领域国家科技计划项目( 2011BAD16B11 ) ，农垦总局科技攻关项目( HNK11A-01-01-02 ) ，国家科技支撑计划项目
( 2013BAD07B01-04 ) ，黑龙江省农垦总局课题 ( HNK125A-02-01-05) ，“十二五”农村领域国家科技计划项目( 2013BAD07B01-14 )
作者简介:郑桂萍，女，教授，主要从事水稻生理生态及品质改良研究。E-mail: dqzgp@ 163． com
通讯作者:同第一作者。
文章编号: 1000-8551 ( 2015 ) 02-0296-08
利用 AMMI模型进行寒地水稻品质分析
郑桂萍 蔡永盛 赵 洋 李丹丹 郑 悦 潘世驹 刘丽华
( 黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319 )
摘 要:为探明各试验区的判别力、评价不同品种稻米品质的生态适应性，利用 AMMI 模型 ( 主效可加互
作可乘模型) 对黑龙江省 6 个生态区种植的 7 个水稻品种的稻米品质进行稳定性和试点判别力分析。
结果表明，对整精米率总变异起作用的顺序为基因型与环境互作 ＞基因型 ＞环境，碾磨品质以龙粳 23、
东农 425 和中龙稻 1 号在不同生态区的稳定性较好且整精米率较高 ; 试验中对蛋白质和食味总变异起
作用的顺序为环境 ＞基因型与环境互作 ＞基因型，食味品质以龙粳 21 和松粳 12 在不同生态区的稳定
性好、龙粳 23 稳定性中等，且食味评分较高 ;龙粳 23 碾磨和食味品质均较高且稳定性较好，是适应性好
的优良品种。牡丹江和查哈阳试点易于对品种的整精米率做出判断 : 牡丹江和创业对食味品质的判别
力强 ;查哈阳和五常对食味品质的判别力较弱。牡丹江种植品种的食味评分最高，创业种植品种的食味
评分较低，结果表明，牡丹江更适于优质品种的筛选和栽培。东农 425 在牡丹江、龙稻 5 在查哈阳、龙粳
21 在五常、松粳 12 在创业的整精米率方面表现出最佳适应性; 中龙稻 1 号在牡丹江、龙粳 23 在创业、
龙粳 24 在桦川、东农 425 在查哈阳的食味评分方面均表现出最佳的适应性。本研究结果可为水稻品质
改良的亲本选择提供依据。
关键词: AMMI 模型; 稻米品质; 基因型与环境互作 ; 稳定性; 判别力
DOI: 10. 11869 / j． issn． 100-8551. 2015. 02． 0296
水稻( Oryza sativa L． ) 作为最重要的粮食作物，是
全世界一半以上人口的主食。中国人均每天谷物摄取
量 为 436g，水 稻 占 49. 5%。我 国 粳 稻 面 积 约
879. 8hm2，其中 2 /3 在北方 ; 东北水稻面积在 318 hm2
上下浮动，占北方粳稻面积的 60%以上［1 － 2］。粳稻是
黑龙江省最主要的粮食作物和商品粮品种，黑龙江省
的粳稻生产为保障国家粮食安全和黑龙江省的经济发
展做出了重大贡献。随着国际贸易的增多和人们生活
水平的日益提高，粮食生产已由产量数量型向质量效益
并重发展，黑龙江水稻面临着国内外竞争压力不断加
大［3］，品质成为制约农户增收、企业增效和稻米产业化
可持续发展的重要因素。有学者结合黑龙江省水稻低
温冷害的分布特征，将黑龙江省水稻适宜栽培区初步划
分为 5 类，得到各水稻主栽品种的适宜分布区域，为充
分利用当地气候资源、指导水稻生产提供了参考［4］。近
年来，随着我省水稻面积的不断扩大，加之热量资源充
足，农民选择品种时片面追求产量，存在着越区种植现
象，降低了稻米品质，吉志军等［5］指出不同的水稻品种
对不同生态环境的适应性存在着差异。AMMI( additive
main effects and multiplicative interaction) 模型将方差分
析和主成分分析结合在一个模型中，同时具有可加和可
乘分量的数学模型［6］，它可充分利用试验所获得的信
息，最大程度地反应互作变异，揭示多点产量试验中基
因型与环境互作特征，并借助于偶图直观地描绘和分析
基因型与环境交互作用［7 － 10］。张泽等［11］提出了基于
所有显著 IPCA 轴的分析结果优于只基于 IPCA1-2 轴的
分析结果，因此，深受许多育种和栽培学家的喜爱。但
该模型目前在产量方面应用的研究较多［12 － 14］，而在寒
地有关品质方面的应用研究报道极少。马莲菊等［15］认
为精米率的稳定性与粒形的稳定性呈显著正相关;垩白
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2 期 利用 AMMI 模型进行寒地水稻品质分析
度的稳定性与糙米率的稳定性呈显著负相关;整精米率
的稳定性与其他品质性状均未达到显著相关水平。刘
丽华等［16］提出影响营养食味品质稳定性的主要环境气
候因子是抽穗至成熟期日平均气温，穗期温度高、光照
充足和少雨的环境有利于寒地稻米良好品质的形成。
万向元等［17］研究不同环境条件下 ＲVA 谱的品种稳定
性，证实了 AMMI 模型能有效地分析稻米淀粉 ＲVA 谱
的品种稳定性。本研究在前人研究的基础上，采用
AMMI 模型分析在寒地不同基因型品种于不同生态区
种植的品质稳定性，以探明同一试验区不同品种及同一
品种不同试验区稻米品质的稳定性和试验点的判别力，
这对寒地水稻优质生产、农民增收、企业增效、黑龙江稻
米产业可持续发展有重大指导意义。
1 材料与方法
1. 1 试验材料及田间设计
采用 7 个品种于 6 个试验区进行，试验品种及试
验地点如表 1。各试验点按当地常规生产进行播种、
秧田、插秧及本田管理，试验小区面积 8m2，适期收获。
表 1 试验品种和试验点及代码
Table 1 Tested varieties，test sites and code
试验品种 Test varieties 试验点 Test sites
代码 Code 名称 Name 代码 Code 名称 Name
g1 东农 425‘Dongnong425’ e1 五常‘Wuchang’
g2 松粳 12‘Songjing12’ e2 查哈阳‘Chahayang’
g3 龙稻 5‘Longdao5’ e3 牡丹江‘Mudanjiang’
g4 中龙稻 1 号‘Zhonglongdao1’ e4 桦川‘Huachuan’
g5 龙粳 21‘Longjing21’ e5 创业‘Chuangye’
g6 龙粳 23‘Longjing23’ e6 大兴‘Daxing’
g7 龙粳 24‘Longjing24’
1. 2 品质测定
收获 3 个月后进行品质分析，品质测定由黑龙江
省谷物分析中心在哈尔滨完成。采用日本山本公司的
FC-2K 糙米机测定糙米率 ; 日本山本公司的 VP-32 精
米机测定精米率 ;按相应的计算公式计算出糙米率、精
米率和整精米率。瑞典 FOSS 福斯公司的 FOSS 1241
近红外分析仪测定粳稻品种的蛋白质含量 ( 干基% ) ;
米饭食味评分采用日本佐竹公司的 STA1A 米饭食味
计进行。
1. 3 分析方法
AMMI 模型是将方差分析和主成分分析相结合在
一个模型中，充分利用试验所获得的信息，最大程度地
反应互作变异，揭示多点试验中基因型与环境互作特
征。张泽等［11］指出 AMMI 模型为研究基因型与环境
互作和品种稳定性的评价提供一个较好的分析方法，
本研究采用 AMMI 模型进行数据分析，数学公式 :
Yger = u + α g + β e +∑
n
i = 1
λn rgnδ en + θ ger
［18］
式中，Yger表示第 g 个基因型在第 e 个环境中的第 r 次
重复观察值，u 表示总体平均值，αg 表示基因型平均偏
差，βe 表示环境的平均偏差，λn 表示第 n 个主成分的
分析特征值，γgn表示第 n 个主成分基因型的主成分得
分，δen表示第 n 个主成分的环境主成分得分，n 表示模
型主成分分析中主成分因子轴的总个数，θger表示误差。
∑
n
i = 1
λn rgnδen 代表所估算的基因型 ×环境交互作用( G ×
E) ，λn0. 5rgn和 λn0. 5δen分别表示基因型 G 与环境 E 交
互作用的第 n 个交互作用主成分( IPCAn) 。在所有显
著的 IPCA 上，数值较小的基因型( 或环境) 即为稳定的
基因型( 或环境) 。因此，在 IPCA 双标图上，基因型( 或
环境) 愈接近坐标原点越稳定［19］。
参照吴为人［20］的计算方法计算品种稳定性参数
Di。Di 是一个品种在交互作用主成分( IPCA ) 空间中
的位置与原点的欧氏距离 :
Di = ∑
n
i = 1
ω n r槡 in
式中，n 表示显著的 IPCA 个数，γ in表示第 i 个基因型在
第 n 个 IPCA 上的得分，ωn 表示权重系数，即每个 IPCA
所解释的平方和占全部 IPCA 所解释的平方和的比例。
Di 为所有基因型给出相应的定量指标，品种的稳定性
用 Dg 表示，Dg 值越小，其稳定性越好。判别力用 De 表
示，De 值越大，试验点对品种的判别力越强。
792
核 农 学 报 29 卷
采用 Microsoft Excel 2003 进行数据整理，使用
DPS 7. 05 进行模型分析。
表 2 水稻碾磨品质的基因型和环境互作效应分析
Table 2 Analysis of interaction between genotype and environment for rice milling quality
变异来源
Source of variance
自由度
df
糙米率
Brown rice percentage
整精米率
Head rice yield
SS%
F 值
F-value
SS%
F 植
F-value
总体 Total 41 100. 00 100. 00
基因型 Genotype ( G) 6 68. 46 80. 94＊＊ 32. 64 24. 63＊＊
环境 Environment ( E) 5 6. 39 9. 06＊＊ 27. 31 24. 73＊＊
G × E 30 25. 16 5. 95 * 40. 05 6. 04 *
IPCA1 10 48. 37 8. 63＊＊ 50. 76 9. 20＊＊
IPCA2 8 43. 70 9. 75＊＊ 39. 21 8. 89＊＊
IPCA1 + IPCA2 － 92. 07 － 89. 98 －
误差 Error 6 3. 36 － 3. 31 －
注 : ＊＊和* 分别表示 达 1%和 5%显著水平。SS% : 基因型、环境及其互作平方和占相应总平方和的百分比。下同。
Note : ＊＊and * Significant at 1% and 5% respectively． SS% : Genotype，environment and their interaction square and the percentage of the total and the
corresponding square． The same as following．
2 结果与分析
2. 1 水稻品质指标的 AMMI 模型分析
由表 2 可知，糙米率基因型、环境及基因型与环境
的交互作用分别占整个处理平方和的 68. 46%、
6. 39%、25. 16%，表明试验中对糙米率总变异起作用
的大小顺序依次为基因型 ＞ 基因型与环境互作 ＞ 环
境 ;整精米率基因型、环境及基因型与环境的交互作用
分 别 占 整 个 处 理 平 方 和 的 32. 64%、27. 31%、
40. 05%，表明试验中对整精米率总变异起作用的大小
顺序依次为基因型与环境互作 ＞ 基因型 ＞ 环境。因
此，糙米率变化主要由基因型决定的，而整精米率基因
型与环境互作的作用更大。糙米率和整精米率其基因
型与环境互作均达到了显著水平，糙米率 IPCA1、
IPCA2 分别占互作平方和的 48. 37%、43. 70%，整精米
率 IPCA1、IPCA2 分别占互作平方和 的 50. 76%、
39. 21%，糙米率和整精米率分别解释 G × E 总变异平
方和的 92. 07%和 89. 98%。
营养、食味品质的 AMMI 模型分析结果见表 3，蛋
白质含量的基因型、环境及基因型与环境的交互作用
分 别 占 整 个 处 理 平 方 和 的 11. 42%、45. 81%、
42. 77%，表明试验中对蛋白质含量总变异起作用的大
小顺序依次为环境 ＞基因型与环境互作 ＞ 基因型 ; 食
味评分基因型、环境及基因型与环境的交互作用分别
占整个处理平方和的 26. 64%、37. 52%、35. 84%，表
明试验中对食味评分总变异起作用的大小顺序与蛋白
质含量相同 ; 蛋白质含量和食味评分其基因型与环境
互作均达到极显著水平，蛋白质含量 IPCA1、IPCA2 分
别占 互 作 平 方 和 的 48. 11%、45. 37%，食 味 评 分
IPCA1、IPCA2 分 别 占 互 作 平 方 和 的 53. 07%、
39. 73%，营养和食味品质分别解释 G × E 总变异平方
和的 93. 48%和 92. 79%。
2． 2 水稻品种各品质指标的稳定性分析
各品质指标的基因型与环境互作效应分析 F 值
表明( 表 2、表 3 ) ，处理间糙米率和整精米率主成分因
子的差异均达到极显著水平。糙米率和整精米率的 G
× E 第 1 个和第 2 个交互作用主成分之和 ( IPCA1 +
IPCA2 ) 已分别解释 G × E 总变异平方和的 92. 07%和
89. 98%，远远大于 50%。因此，这 2 个 AMMI 分量代
表的互作部分能对糙米率和整精米率的稳定性做出准
确的判断。7 个品种的 IPCA1、IPCA2 及相应稳定性参
数 Di 值见表 4。Di 越小则品种的糙米率和整精米率
的稳定性越好。糙米率的 Di 值从大到小依次为龙粳
23 ＞龙粳 24 ＞ 龙稻 5 ＞ 龙粳 21 ＞ 中龙稻 1 号 ＞ 松粳
12 ＞东农 425 ; 整精米率的稳定性从小到大依次为龙
稻 5 ＞龙粳 21 ＞龙粳 23 ＞东农 425 ＞中龙稻 1 号 ＞松
粳 12 ＞龙粳 24。由表 4 可知，糙米率稳定性最好的是
东农 425 和松粳 12 ; 龙粳 21、中龙稻 1 号和松粳 12 次
之 ; 龙粳 23 和龙粳 24 最差。整精米率稳定性最好的
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2 期 利用 AMMI 模型进行寒地水稻品质分析
表 3 水稻营养食味品质的基因型和环境互作效应分析
Table 3 Analysis of interaction between genotype and environment for rice nutrient and edible quality
变异来源
Source of variance
自由度
df
蛋白质
Protein
食味评分
Taste score
SS%
F 值
F-value
SS%
F 植
F-value
总体 Total 41 100. 00 100. 00
基 因 型 Genotype
( G)
6 11. 42 10. 35＊＊ 26. 64 74. 37＊＊
环 境 Envirnment
( E)
5 45. 81 49. 81＊＊ 37. 52 125. 65＊＊
G × E 30 42. 77 7. 75＊＊ 35. 84 20. 01＊＊
IPCA1 10 48. 11 11. 19＊＊ 53. 07 31. 85＊＊
IPCA2 8 45. 37 13. 19＊＊ 39. 73 29. 81＊＊
IPCA1 + IPCA2 － 93. 48 － 92. 79 －
误差 Error 6 2. 58 － 1. 00 －
表 4 品种碾磨品质的稳定性分析
Table 4 Analysis of stability for rice milling quality
代码
Code
品种
Variety
糙米率
Brown rice percentage /%
整精米率
Head rice yield /%
数值 Figure IPCA1 IPCA2 Di 数值 Figure IPCA1 IPCA2 Di
g1 东农 425‘Dongnong425 81. 36 0. 05 0. 38 0. 38 62. 40 － 2. 21 0. 84 2. 36
g2 松粳 12‘Songjing12’ 79. 94 0. 03 0. 55 0. 55 57. 71 － 0. 23 1. 51 1. 53
g3 龙稻 5‘ Longdao5 81. 26 － 0. 04 0. 81 0. 81 53. 79 － 0. 06 － 3. 64 3. 64
g4 中龙稻 1 号‘Zhonglongdao1’ 80. 25 － 0. 33 0. 44 0. 55 64. 68 － 1. 55 0. 02 1. 55
g5 龙粳 21‘Longjing21’ 82. 08 0. 59 － 0. 46 0. 75 60. 70 2. 48 0. 17 2. 49
g6 龙粳 23‘Longjing23 83. 73 － 1. 30 － 0. 92 1. 59 62. 78 2. 31 0. 79 2. 44
g7 龙粳 24‘Longjing24’ 81. 43 1. 00 － 0. 80 1. 28 55. 40 － 0. 74 0. 31 0. 80
是龙粳 24 和松粳 12，但数值较低 ; 龙粳 23、东农 425
和中龙稻 1 号次之，但数值较高; 龙稻 5 和龙粳 21 最
差，数值较低。结果表明，龙粳 23、东农 425 和中龙稻
1 号稳定性较好，且整精米率较高。
7 个品种的蛋白质含量的 Di 值和食味评分的 Di
值见表 5。蛋白质含量的 Di 值顺序为东农 425 ＞龙粳
24 ＞松粳 12 ＞ 龙粳 23 ＞ 中龙稻 1 号 ＞ 龙稻 5 ＞ 龙粳
21，即品种蛋白稳定性最好的是龙粳 21 和龙稻 5，松
粳 12、龙粳 23 和中龙稻 1 号次之，东农 425 和龙粳 24
最差。其中，龙稻 5 的蛋白质含量最低，但稳定性好，
根据蛋白质含量与食味评分成负相关，龙稻 5 在各试
验区的品质应是较好的。食味评分的 Di 值顺序为中
龙稻 1 号 ＞东农 425 ＞龙粳 23 ＞龙粳 24 ＞龙稻 5 ＞松
粳 12 ＞龙粳 21，即品种食味评分的稳定性最好的是龙
粳 21 和松粳 12，龙稻 5、龙粳 24 龙粳 23 次之，东农
425 和中龙稻 1 号最差。中龙稻 1 号和东农 425 不仅
稳定性差，而且在供试品种中食味评分是最低的一组。
而龙粳 21 和松粳 12 食味的稳定性好，且食味评分较
高，是适应性好食味优良的品种。
2. 3 试点的判别力分析
各试点在显著的 IPCA1 － IPCA2 下计算得到的判
别力参数 De 值，De 越大则试验区对品种糙米率和整
精米率的判别力越强 ( 表 6 ) 。糙米率的 De 值顺序为
五常 ＞创业 ＞牡丹江 ＞ 桦川 ＞ 大兴 ＞ 查哈阳 ; 整精米
率的 De 值顺序为牡丹江 ＞查哈阳 ＞ 创业 ＞ 大兴 ＞ 五
常 ＞桦川，即糙米率以五常和创业判别力较强，牡丹江
和桦川判别力次之，大兴和查哈阳判别力较弱 ;整精米
率以牡丹江和查哈阳判别力较强，创业和大兴判别力
次之，五常和桦川判别力较弱。因此，在牡丹江和查哈
阳 2 个试验点易于对品种的整精米率做出判断。
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核 农 学 报 29 卷
表 5 品种营养食味品质的稳定性分析
Table 5 Analysis of stability for rice variety nutrition and taste quality
代码
Code
品种
Variety
蛋白质
Protein /%
食味评分
Taste score / point
数值 Figure IPCA1 IPCA2 Dg 数值 Figure IPCA1 IPCA2 Dg
g1 东农 425‘Dongnong425 7. 76 － 0. 81 － 0. 65 1. 04 66. 35 － 1. 09 － 2. 09 2. 35
g2 松粳 12‘Songjing12’ 7. 31 － 0. 47 0. 67 0. 82 71. 38 － 0. 80 － 0. 23 0. 83
g3 龙稻 5‘ Longdao5 6. 90 0. 68 0. 05 0. 68 72. 75 1. 29 0. 54 1. 40
g4 中龙稻 1 号‘Zhonglongdao1’ 7. 46 － 0. 51 0. 45 0. 68 68. 99 － 2. 41 1. 46 2. 82
g5 龙粳 21‘Longjing21’ 7. 54 0. 26 0. 12 0. 29 72. 29 0. 42 0. 22 0. 47
g6 龙粳 23‘Longjing23 7. 47 0. 62 0. 28 0. 68 73. 69 1. 35 1. 50 2. 02
g7 龙粳 24‘Longjing24’ 7. 49 0. 24 － 0. 94 0. 97 70. 06 1. 24 － 1. 40 1. 87
表 6 试验区碾磨品质的判别力分析
Table 6 Analysis of discrimination power for test sites based on the milling quality
代码
Code
试验点
Test sites
糙米率
Brown rice percentage /%
整精米率
Head rice yield /%
数值 Figure IPCA1 IPCA2 De 数值 Figure IPCA1 IPCA2 De
e1 五常‘Wuchang’ 80. 87 － 1. 42 0. 59 1. 54 64. 75 1. 20 － 0. 03 1. 20
e2 查哈阳‘Chahayang’ 81. 69 － 0. 01 － 0. 16 0. 16 53. 89 2. 29 － 2. 62 3. 48
e3 牡丹江‘Mudanjiang’ 81. 53 0. 96 0. 75 1. 22 58. 53 － 3. 29 － 1. 48 3. 61
e4 桦川‘Huachuan’ 81. 93 0. 44 0. 53 0. 69 61. 29 － 1. 07 0. 24 1. 10
e5 创业‘Chuangye’ 81. 10 0. 13 － 1. 25 1. 26 57. 60 0. 05 2. 35 2. 35
e6 大兴‘Daxing’ 81. 47 － 0. 09 － 0. 46 0. 47 61. 75 0. 83 1. 54 1. 75
不同试验区蛋白质和食味评分的 De 值见表 7，蛋
白质含量的 De 值顺序为牡丹江 ＞桦川 ＞ 大兴 ＞ 创业
＞查哈阳 ＞五常，表明牡丹江和桦川判别力较强，大兴
和创业判别力次之，查哈阳和五常判别力较弱 ; 大兴和
创业对品种的判别力次之，但蛋白质含量较低。食味
评分的 De 值顺序为牡丹江 ＞创业 ＞ 大兴 ＞ 桦川 ＞ 查
哈阳 ＞五常，表明牡丹江和创业判别力较强，大兴和桦
川判别力次之，查哈阳和五常判别力较弱 ;牡丹江和创
业对品种的判别力强，但牡丹江种植品种的食味评分
最高，创业品种的食味评分较低，因此，牡丹江更适于
优质栽培，查哈阳和五常判别力较弱。
表 7 试验区营养食味品质的判别力分析
Table 7 Analysis of discrimination power for test sites based on the nutrition and taste quality
代码
Code
试验点
Test sites
蛋白质
Protein /%
食味评分
Taste score / point
数值 Figure IPCA1 IPCA2 De 数值 Figure IPCA1 IPCA2 De
e1 五常‘Wuchang’ 7. 75 0. 24 － 0. 05 0. 25 69. 81 － 0. 47 0. 00 0. 47
e2 查哈阳‘Chahayang’ 8. 22 0. 54 0. 13 0. 56 66. 38 － 0. 20 － 0. 91 0. 93
e3 牡丹江‘Mudanjiang’ 6. 84 － 0. 48 － 1. 07 1. 17 75. 36 － 0. 91 2. 72 2. 87
e4 桦川‘Huachuan’ 6. 84 － 0. 40 0. 93 1. 01 72. 72 0. 79 － 1. 26 1. 49
e5 创业‘Chuangye’ 7. 36 － 0. 78 0. 15 0. 80 69. 64 2. 72 0. 48 2. 76
e6 大兴‘Daxing’ 7. 49 0. 87 － 0. 09 0. 88 70. 82 － 1. 93 － 1. 03 2. 19
003
2 期 利用 AMMI 模型进行寒地水稻品质分析
为了能直观地看出品种的稳定性和地点的辨别
力，将所有基因型和试验点投影到 1 张显著交互效应
主成分轴 IPCA1—IPCA2 的偶图上，以 IPCA1 为横轴，
IPCA2 为纵轴制作在 AMMI 双标图上( 图 1 ) 。图 1 可
直观的看出每一个基因型和试验点偏离坐标原点的距
离远近，比较试点和原点连线的长短可了解品种在各
试点交互作用的大小，试点离原点越远，表明对总的互
作贡献越大，试点判别力越强，由图 1 可知，在整精米
率上，判别力较大的试点有查哈阳 ( e2 ) 和牡丹江
( e3 ) ，判别力较小的有桦川( e4 ) 和五常( e1 ) 。在食味
评分上，判别力较大的试点有牡丹江 ( e3 ) 、创业 ( e5 ) 、
大兴( e6 ) ，较小的有五常 ( e1 ) 、查哈阳 ( e2 ) 、桦川
( e4 ) 。品种越接近原点说明该品种稳定性好，在整精
米率上，品种龙粳 24 ( g7 ) 和松粳 12 ( g2 ) 较稳定，而龙
稻 5 ( g3 ) 和龙粳 21 ( g5 ) 离原点较远，对环境敏感。在
食味评分上，品种龙粳 21 ( g5 ) 、松粳 12 ( g2 ) 和龙稻 5
( g3 ) 较为稳定，而中龙稻 1 号 ( g4 ) 和东农 425 ( g1 ) 离
原点较远，对环境较敏感。品种和在某试点的最大交
图 1 水稻整精米率( A) 和食味评分( B) 的 AMMI 交互作用双标图
Fig． 1 AMMI bi-plots ( IPCA1-IPCA2) for rice head rice yield ( A) and taste score ( B)
互效应用品种所在地点的图标与原点的连线在二维空
间的垂直投影表示［16］，其中在正向连线上的最大投影
表示此品种在该试点表现出最佳适应性，若垂直投影
到地点和原点的反向延长线上则表现为不适应性。东
农 425 ( g1 ) 在牡丹江( e3 ) 、龙稻 5 ( g3 ) 在查哈阳( e2 ) 、
龙粳 21 ( g5 ) 在五常( e1 ) 、松粳 12 ( g2 ) 在创业( e5 ) ，这
些图标与原点的连线有较大的垂直投影，表明这些品
种的整精米率在这些试点表现出最佳适应性 ; 中龙稻
1 号( g4 ) 在牡丹江 ( e3 ) 、龙粳 23 ( g6 ) 在创业 ( e5 ) 、龙
粳 24 ( g7 ) 在桦川 ( e4 ) 、东农 425 ( g1 ) 在查哈阳 ( e2 ) ，
这些品种的食味评分在这些试点表现出最佳适应
性。
3 讨论
3. 1 关于水稻品质评价指标体系
根据国标水稻品质评价体系，评价水稻品质的指
标较多，包括碾磨品质、外观品质、营养品质、食味品质
4 类共 10 余项［21］，可以按照标准测定出每个品种的
各项品质指标，然而依据不同品质指标评价出的最优
品种往往不一致，如本研究从碾磨品质评价龙粳 23、
东农 425 和中龙稻 1 号的稳定性较好，且整精米率较
高; 从食味品质评价是龙粳 21 和松粳 12 的稳定性好，
且食味评分较高。人们多只是根据实际需要基于主要
的指标来进行品种的品质选择［22］，但实际需求往往是
碾磨品质好、外观和食味品质优良等综合性状好的品
种，这就需要我们对稻米的品质进行综合评价。目前，
综合评价某品种的品质还缺乏各项指标的权重量化
值，在综合评价水稻品质时如何科学的确定各项品质
指标的权重有待于进一步研究。
3. 2 AMMI 模型在稻米品质评价中的应用效果
AMMI 模 型 目 前 在 产 量 方 面 应 用 的 研 究 较
多［12 － 14］。张坚勇等［23］研究了 18 个水稻品种外观品
质性状与环境的交互作用，并对参试品种的品质性状
稳定性进行了分析，得出 5 项食味品质指标在不同基
因型、地点和年份间的差异以及 G × E 互作方差都达
到极显著水平 ( P ＜ 0. 01 ) ; 品种与环境互作效应在
1%水平显著［23］。但在寒地相关研究报道极少。国内
外水稻生产和碾磨品质评价中整精米率是最重要的碾
磨品质指标［24 － 25］，本研究基于 AMMI 模型，分析结果
表明参试品种整精米率总变异基因型与环境互作
( 40. 05% ) ＞基因型 ( 32. 64% ) ＞ 环境 ( 27. 31% ) ，因
103
核 农 学 报 29 卷
此，生产栽培中应充分考虑基因型与环境互作对品种
整精米率的影响，应选择碾磨品质稳定性好的品种。
蛋白质是影响稻米品质的重要指标［26 － 30］，据 AMMI 模
型的分析结果对蛋白质含量总变异起作用的顺序为环
境( 45. 81% ) ＞ 基因型与环境互作( 42. 77% ) ＞ 基因
型( 11. 42% ) ，食味评分总变异起作用的大小顺序仍
为环境( 37. 52% ) ＞ 基因型与环境互作( 35. 84% ) ＞
基因型( 26. 64% ) ，由此，环境、基因型与环境互作是
影响蛋白质含量和食味评分的主要因素，在水稻体质
栽培中要充分考虑环境、基因型与环境互作对它们的
影响。本研究各品质指标的基因型间、环境间差异及
G × E 互作效应均达到显著或极显著水平，G × E 的第
1 个和第 2 个交互作用主成分之和 ( IPCA1 + IPCA2 )
在糙米率和整精米率已分别解释 G × E 总变异平方和
的 92. 07%和 89. 98%，营养和食味品质已分别解释 G
× E 总变异平方和的 93. 48% 和 92. 79%，明显大于
50%。因此，这 2 个 AMMI 分量代表的互作部分能对
糙米率、整精米率、营养和食味品质的稳定性做出准确
的判断［14］，AMMI 模型在寒地水稻品质评价中应用效
果好。
4 结论
4. 1 AMMI 模型对稻米品质的评价
基于 AMMI 模型的品质分析结果，基因型与环境
互作对品种整精米率的影响最大;环境、基因型与环境
互作是影响蛋白质含量和食味评分的主要因素。生产
中应选择品质稳定性好的品种栽培。
4. 2 不同品种稻米品质的生态适应性
从加工品质分析，供试品种中龙粳 23、东农 425
和中龙稻 1 号稳定性较好，整精米率较高; 龙粳 24 和
松粳 12 稳定性好，但整精米率较低。从食味品质分
析，龙粳 21 和松粳 12 食味的稳定性好，且食味评分较
高; 龙粳 23 食味评分最高但稳定性居中。龙粳 23 稳
定性较好，且碾磨和食味品质均较高，是适应性强的优
质品种。东农 425 在牡丹江、龙稻 5 在查哈阳、龙粳
21 在五常、松粳 12 在创业的整精米率方面表现出最
佳适应性 ;中龙稻 1 号在牡丹江、龙粳 23 在创业、龙粳
24 在桦川、东农 425 在查哈阳的食味评分方面表现出
最佳适应性。因此，水稻生产者可根据实际需求选择
适宜的品种。
4. 3 不同生态区稻米品质的判别力评价
根据判别力参数 De 值得出牡丹江和查哈阳 2 试
点易于对品种的整精米率做出判断 ; 牡丹江和创业对
品种的食味评分判别力强，查哈阳和五常判别力较弱，
而且牡丹江种植品种的食味评分最高、创业品种的食
味评分较低，因此牡丹江更适于优质品种的筛选和栽
培。
参考文献:
［1］ 卢忠诚，戴超浩，张玉川，许永汉，於金生 ． 水稻产量性状相关基
因的克隆及其机理研究进展［J］． 核农学报，2013，27 ( 10 ) : 1479
－ 1489
［2］ 李红宇，张龙海，刘梦红，司洋，王海泽，徐正进，赵明辉，徐海，王
嘉宇 ．东北地区水稻品种与日本引进品种遗传多样性比较［J］．
核农学报，2011，25 ( 6 ) : 1082 － 1087
［3］ 刘文杰，车明诚 ．黑龙江省水稻国际竞争力影响因素分析［J］． 东
北农业大学党报: 社会科学版，2007，5 ( 5 ) : 33 － 35
［4］ 高端，高永刚，韩俊杰，迟力勇 ．黑龙江省水稻主栽品种热量指标
鉴定及适宜种植区划［J］．中国农业气象，2007，28 ( 4 ) : 436 － 439
［5］ 吉志军，尤娟，王龙俊，王绍华，杜永林，张国发，王强盛，丁艳锋 ．
同基因型水稻稻米加工品质和外观品质的生态型差异［J］． 南京
农业大学学报，2005，28 ( 4 ) : 16 － 20
［6］ Gauch H G． Model selection and validation for yield trials with
interaction［J］． Biometrics，1988，44 ( 3 ) : 705 － 715
［7］ Crossa J，Gauch H G，Zobel Ｒ W． Additive main effects and
multiplicative interaction analysis of two international maize cultivar
trials［J］． Crop Science，1990，30 ( 3 ) : 493 － 500
［8］ Kempton Ｒ． A． The use of biplots in interpreting variety by
environment interaction ［J］． The Journal of Agricultural Science．
1984，103 ( 1 ) : 123 － 135
［9］ Gauch H G，Zobel Ｒ W． AMMI Analysis of Yield Trials［C］/ /Kang
M S， Gauch H G． Genotype-by-Environment Interaction /Boca
Ｒaton，Florida: Taylor and Francis，1996 : 85 － 122
［10］ 冀建华，刘光荣，李祖章，刘益仁，侯红乾，刘秀梅，李絮花，
罗奇祥 ．基于 AMMI 模型评价长期定位施肥对双季稻总产量稳
定性的影响［J］ ．中国农业科学，2012 ，45 ( 4 ) : 685 － 696
［11］ 张泽，鲁成，向仲怀 ．基于 AMMI 模型的品种稳定性分析［J］． 作
物学报，1998，4 ( 3 ) : 304 － 309
［12］ 余本勋，张时龙，何友勋，卢运 ． AMMI 模型在水稻品种稳定性和
适应性评价中的应用［J］．贵州农业科学，2010，38 ( 2 ) : 64 － 66
［13］ 涂敏，黄贵民，甘雨，金帮文 ．应用 AMMI 模型分析水稻区域试验
［J］．种子，2010，29 ( 9 ) : 86 － 88
［14］ 刘丽华，王新兵，汤凤兰，李红宇，郑桂萍，左豫虎 ．水稻产量及产
量构成的稳定性和高产相关性分析［J］． 干旱地区农业研究，
2013，31 ( 5 ) : 84 － 88
［15］ 马莲菊，吕文彦，孙振东，崔鑫福，曹萍，张宝石 ．粳稻稻米品质稳
定性及其相关性分析［J］．吉林农业大学学报，2007，29 ( 4 ) : 360
－ 363，367
［16］ 刘丽华，胡远富，陈乔，李红宇，钱永德，吕艳东，郑桂萍，左豫虎 ．
利用 AMMI 模型分析寒地水稻 3 个品质性状的基因型与环境互
作［J］．作物学报，2013，39 ( 10 ) : 1849 － 1855
［17］ 万向元，陈亮明，王海莲，肖应辉，毕京翠，刘喜，翟虎渠，万建民 ．
水稻品种胚乳淀粉 ＲVA 谱的稳定性分析［J］． 作物学报，2004，
30 ( 12 ) : 1185 － 1190
203
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2015，29 ( 2 ) : 0296 ～ 0303
［18］ 苏振喜，赵国珍，廖新华 ． 云南粳型特色软米食味品质性状稳定
性分析［J］．中国水稻科学，2010，24 ( 3 ) : 320 － 324
［19］ Piepho H P． Analyzing genotype-environment data by mixed models
with multiplicative effects［J］． Biometrics，1997，53 : 761 － 766
［20］ 吴为人 ． 对基于 AMMI 模型的品种稳定性分析方法的一点改进
［J］．遗传，2000，22 ( 1 ) : 31 － 32
［21］ 中国标准出版社编 ．中国农业标准汇编—粮油作物卷［M］． 中国
标准出版社，1998 : 503 － 510
［22］ 郑桂萍，李金峰，钱永德，李红宇，郭晓红，王伯伦 ．土壤水分对水
稻产量与品质的影响［J］．作物学报，2006，32 ( 8 ) : 1261 － 1264
［23］ 张坚勇，肖应辉，万向元，刘世家，王春明，陈亮明，孔令娜，翟虎
渠，万建民 ． 水稻品种外观品质性状稳定性分析［J］． 作物学报，
2004，30 ( 6 ) : 548 － 554
［24］ 李俊周，付春阳，李自超 ． 早稻导入系碾磨品质和垩白粒率的
QTL 定位及其土壤水分的互作分析［J］． 作物学报，2009，35
( 5 ) : 831 － 838
［25］ 胡孔峰，杨泽敏，雷振山 ．中国稻米品质研究的现状及展望［J］．
中国农学通报，2006，22 ( 1 ) : 130 － 135
［26］ 沈鹏，罗秋香，金正勋 ． 稻米蛋白质与蒸煮食味品质关系研究
［J］．东北农业大学学报，2003，34 ( 4 ) : 378 － 381
［27］ 谢新华，肖昕，李晓方，刘邻渭 ．稻米蛋白质的研究进展［J］． 广东
农业科学，2003，( 6 ) : 2 － 4
［28］ 唐为民 ．食用稻米的品质及其指标［J］． 粮食科技与经济，2004，
( 2 ) : 43 － 45
［29］ 张启莉，谢黎虹，李仕贵，胡培松 ．稻米蛋白质与蒸煮食味品质的
关系研究进展［J］．中国稻米，2012，18 ( 4 ) : 1 － 6
［30］ 焦爱霞，杨昌仁，曹桂兰，李点浩，郭建春，金钟焕，金弘烈，李圭
星，韩龙植 ．水稻蛋白质含量的遗传研究进展［J］． 中国水稻科
学，2008，41 ( 1 ) : 1 － 8
Application of AMMI Model in the Analysis of Ｒice Quality at Cold Area
ZHENG Guiping CAI Yongsheng ZHAO Yang LI Dandan ZHENG Yue PAN Shiju LIU Lihua
( Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319 )
Abstract: For the studying discriminative power of different test site and the ecological adaptability of rice quality of
different cultivars，rice quality of 7 rice varieties grown in 6 different ecological sites in Heilongjiang Province was
analyzed by the AMMI model． The results showed that，the effect on the total variation of head rice rate was in the order
of genotype and environment ( G × E ) ＞ genotype ( G ) ＞ environment ( E ) ． ‘Longjing23’，‘Dongnong425’ and
Zhonglongdao1 had good stability and high head rice yield for rice milling quality in different ecological zones． The effect
on the total variation of protein and taste quality was in the order of G × E ＞ G ＞ E． ‘Longjing21’and‘Songjing121’
have the most stable eating quality in different ecological zones，moderate stability and higher taste score variety was
‘Longjing 23，and high milling and taste quality variety was‘Longjing23，which had good adaptability． Mudanjiang
and Chahayang experimental unit were relatively easy in the judgment of head rice yield of varieties; Mudanjiang and
Chahayang had a strong discrimination in taste score，Chahayang and Wuchang had relatively weak discriminative in
varieties of taste quality． The taste of rice varieties with the highest taste score in Mudanjiang，and had relatively low
score in Chuangye． The results showed that Mudanjiang was relatively more suitable for high quality variety screening
and cultivation． ‘Dongnong425’in Mudanjiang，Longdao5 in Chahayang，‘Longjing 21’in Wuchang，and‘Songjing
12’in Chuangye showed higher head rice yield in these pilots; ‘Zhonglongdao1’ in Mudanjiang，‘Longjing23’ in
Chuangye，‘Longjing24’in Huachuan，and‘Dongnong425 in Chahayang showed the hihger taste score in these pilots．
In summary，this result could provide the basis for parental choice of rice quality improved．
Keywords: AMMI model，rice quality，interaction between genotype and environment，stability，discrimination power
303