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在2021–2023年生长季，研究人员在波兰23个地点开展了田间试验，以评估基因型与环境互作（genotype × environment interaction, GEI）对15个中早熟玉米（Zea mays L.）品种籽粒产量和株高的影响。试验主要采用不完
在2021–2023年生长季，研究人员在波兰23个地点开展了田间试验，以评估基因型与环境互作（genotype × environment interaction, GEI）对15个中早熟玉米（Zea mays L.）品种籽粒产量和株高的影响。试验主要采用不完全区组设计（incomplete block designs）。采用线性混合模型（linear mixed models, LMM）评估两个性状，并使用Shukla稳定性方差（Shukla’s stability variance）、同时选择指数（simultaneous selection index, SSI）、HMRPGV指数（HMRPGV index）和基因型置信指数（genotypic confidence index, GCI）评价品种稳定性和适应性。在估计的随机方差分量中，环境方差分量最大。此外，发现品种Inception和P8904兼具高籽粒产量和广泛适应性，而LG31240在同时考虑产量和稳定性时表现良好。分析还揭示，8月空气温度显著影响籽粒产量。株高在分析的环境间存在差异。最后，本研究结果提示，品种推荐应优先考虑将高平均表现与产量稳定性及跨对比环境的广泛适应性相结合的基因型。
研究背景方面，玉米（Zea mays L.）既是动物饲料和人类食物，也是淀粉、油、生物乙醇、沼气等工业产品的原料。2023年全球玉米产量接近12亿吨，种植面积达2.12亿公顷；欧盟近五年籽粒玉米年均产量为6100万吨，种植面积830万公顷，波兰是欧洲主要生产国之一。选择适应特定环境、农艺、土壤和气候条件的品种对实现最佳产量至关重要。然而，新玉米品种不断进入市场，许多杂交种测试不足，可能不适应当地土壤和气候条件。玉米产量高度依赖生长和发育条件，气象、土壤、农艺和品种因素均影响产量和品质。玉米热需求高、需水量大，尽管具有水分高效代谢，但单位面积生物量高，因此对降雨可用性和分布敏感。在当前气候变化、降雨短缺和干旱频发背景下，土壤质量和整地重要性增加。已有AMMI和GGE双标图（AMMI and GGE biplot；用于可视化GEI的常用方法）广泛用于可视化基因型×环境互作和识别相关环境组，但本研究聚焦可直接用于品种排名的补充定量指数。Shukla稳定性方差（Shukla’s stability variance；度量各品种对GEI贡献的稳定性指标）衡量各品种对基因型×环境互作的贡献；同时选择指数（simultaneous selection index, SSI；结合性状均值排名与稳定性排名的指标）将性状表现与稳定性结合；HMRPGV指数（harmonic mean of relative performance of genotypic values, HMRPGV；联合评价生产力、稳定性和广泛适应性的指数）联合评价生产力、稳定性和广泛适应性；基因型置信指数（genotypic confidence index, GCI；纳入生产风险并可在有利和不利环境下评估品种表现的指数）纳入生产风险，并允许分别在有利和不利环境下评估品种表现。研究人员假设，品种在籽粒产量和株高上的响应显著受环境条件和基因型×环境互作影响，因此开展多环境评价以确定早中熟玉米品种的稳定性和适应性。
关键技术方法方面，研究人员于2021、2022和2023生长季在波兰23个试验点开展田间试验，试验来自COBORU协调的Post-Registration Variety Testing System（PDO）及官方VCU试验；测试15个早中熟玉米品种，包括Farmfire、Farmoritz、Farmpower、Farmueller、Greatful、Inception、Jakobo、Justy、Kokuna、KWS Camillo、LG3140、LG31256、Murphey、P8904和Plantus，这些品种列入波兰国家名录或来自Common Catalogue（CCA）。试验为单因素三重复；除Smolice采用随机完全区组设计外，多数采用一可解析不完全区组设计。小区两行，面积16.32 m
2，目标密度约83,300 plants ha
?1。记录籽粒产量和株高。统计采用线性混合模型（linear mixed model, LMM；同时包含固定效应和随机效应的统计模型），以限制性最大似然（restricted maximum likelihood, REML）估计方差分量，固定效应用广义最小二乘；品种均值比较采用近似F统计量和Bonferroni校正。稳定性与适应性评价采用Shukla稳定性方差、SSI、HMRPGV、GCI；另用混合模型因子回归纳入5–8月月均温和月降水量协变量。
研究结果如下。总体而言，2021–2023年试验中籽粒产量范围为6.12–18.44 t ha
?1。最高产量出现在2021年，此时Sielianinow水热系数（Sielianinow’s hydrothermal coefficient, K）在5月至9月平均为optimal；2022年水分条件处于optimal下限，2023年归类为dry。株高范围为192–365 cm，2022年平均株高最低，2021年最高。线性混合模型分析表明，环境、品种×环境和重复内环境方差分量均显著区别于零（p < 0.0001）。两个性状中环境分量均为最大随机方差分量：籽粒产量为3.07（s.e. = 0.59），株高为849.1（s.e. = 158.01）；品种×环境方差分量分别为0.51（s.e. = 0.03）和90.18（s.e. = 6.38），亦显著，说明品种在不同环境间存在可测量的差异响应。由于年份和地点未作为独立效应建模，较大的环境分量被解释为二者联合影响，而非特定气候效应的证据。
3.1. 籽粒产量。通过线性混合模型分析，近似F值为10.36，高度显著，表明品种均值差异显著。平均籽粒产量范围为11.91–12.98 t ha
?1。最高平均产量见于P8904和Inception；Murphey、LG31240和KWS Camillo平均产量超过12.79 t ha
?1；Kokuna平均产量最低，为11.91 t ha
?1。多重比较识别出两个不同组：最高产组包括P8904、Inception和Murphey；最低产组包括Plantus、Farmfire和Kokuna。Shukla稳定性方差最低者为Kokuna，表明其最稳定；最高者为Farmpower和LG31256。前三高产同时属于最不稳定品种；而第四高产LG31240为第四稳定品种。SSI最低值为LG31240，表明其同时具有较高产量和较高稳定性；其次为Farmueller；SSI最高者为Farmfire、LG31256和Plantus。HMRPGV指数最高者为Inception，表明其在不同环境中稳定且适应性强；P8904居第二；Inception、P8904、Murphey、LG31240和KWS Camillo的HMRPGV值大于1，其余品种小于1。
3.2. 农业气象条件。研究人员采用混合模型因子回归，将5月至8月月均温和月降水总量作为协变量，以识别影响籽粒产量的农业气象因素。8月温度对产量有显著影响；5月温度的p值为0.05，可能提示一定影响。品种与5月降水互作高度显著，表明品种对5月降水水平响应不同；但在仅保留显著协变量的缩减模型中，只有8月温度显著。2022年和2023年8月平均温度均超过长期平均值。8月高温对籽粒产量产生负面影响。
3.3. 株高。用于检验品种均值差异的Wald统计量为534.24，近似F值为38.16，高度显著，表明平均株高差异显著。平均株高范围为265.4–300.2 cm。本研究偏好矮秆品种。最矮平均株高见于Plantus、Farmueller、Farmfire和Greatful；最高品种为Murphey。多重比较识别出两个组：最高组包括Jakobo、LG31240和Murphey；最矮组包括Plantus和Farmueller。Shukla稳定性方差最低者为Justy，表明其最稳定；最高者为Murphey和Inception；Farmueller为第三稳定。SSI最低者为Farmueller，表明其最矮且最稳定；其次为KWS Camillo，Farmoritz第三；P8904和Inception的SSI分别为14和24；Murphey的SSI最高，表明其最高且最不稳定。
讨论部分总结，玉米产量由品种选择、农业实践和环境因素等共同决定，不同研究报道的影响比例不同；最新发现认为环境因素占25%，品种差异占35%，基因型与环境互作占21%。研究人员测试了15个中季品种，这是波兰后登记试验中代表性最广的成熟组，试验在23个地点、2021–2023年三年开展。研究显示，生长条件对产量水平影响最大，各品种平均产量差异显著。最高产和最低产品种分别为P8904、Inception、Murphey与Plantus、Farmfire、Kokuna。根据Shukla稳定性方差，Kokuna最稳定，但产量最低；相反，平均产量最高品种也最具变异性。研究人员用SSI识别产量与稳定性兼顾的品种，推荐LG31240、Farmueller和Murphey。基于HMRPGV，Inception和P8904被识别为高度适应且稳定。环境被划分为有利和不利两类，用于识别不同环境下最适品种。气象因素方面，8月高温对产量有负面影响，这与文献一致；5月品种与降水互作显著，但缩减模型中不显著；2021年降水超过长期平均，而2022和2023年未超过。株高是影响玉米产量和环境适应性的重要农艺性状，涉及倒伏、养分吸收和光合作用。本研究中株高存在环境差异，但未统计检验其直接归因于降水或水分可用性。株高稳定性方面，Justy、KWS Camillo和Farmueller最稳定，Inception、Murphey和Jakobo最不稳定；Plantus最矮但高度稳定性低。SSI显示Farmueller和KWS Camillo兼具矮秆和高稳定性，Murphey则高而不稳定。研究结论翻译如下：研究证实基因型与环境互作对籽粒产量具有显著影响。研究证明8月空气温度具有显著影响。还发现品种与5月大气降水之间的互作可能显著影响所分析系列田间试验中的籽粒产量，但混合因子模型结果未证实这一点。此外，品种Inception、P8904、Murphey和LG31240产量最高，而Kokuna和Justy最稳定。此外，Plantus为最矮品种，Justy在株高方面最稳定。最后，籽粒产量最低SSI值出现在LG31240，株高最低SSI值出现在KWS Camillo。
