不同果枝类型陆地棉品种产量性状与品质性状的比较研究

2022-02-08王博然赵书珍万素梅林皎田玉刚殷元峰胡守林

山东农业科学 2022年12期

王博然，赵书珍，万素梅，林皎，田玉刚，殷元峰，胡守林

(塔里木大学农学院，新疆阿拉尔 843300)

新疆是我国优质棉产地，南疆又是新疆优质的植棉区，阿拉尔垦区更是新疆生产建设兵团主要的棉花产区之一，其气候干燥、温差大，非常有利于棉花种植[1]。

棉花不同果枝类型品种的选育一直受到广大育种家的重视。陆地棉品种的栽培表现为生长习性无限和可控性株型两种形态，在不同环境因素影响下可形成不同的生长发育类型[2]。长期以来，陆地棉作为一种重要的纤维作物，人们十分关注其产量相关性状，如单铃重、衣分、单株结铃数等[3，4]，以及品质相关性状，如断裂比强度、马克隆值、纤维长度等[5，6]。研究表明，产量性状和品质性状的遗传取决于植物遗传结构和环境的相互作用[7]。实践中，棉花果枝类型分为零式果枝类型、Ⅰ式果枝类型和Ⅱ式果枝类型。其中，零式果枝类型指无果节；Ⅰ式果枝类型只有一个果节；Ⅱ式果枝类型具有多个果节[8]。Ⅰ式果枝类型品种株型紧凑，棉叶层间距大，透光性好，下部叶片光照充足，密植条件下更显优势[9]；而Ⅱ式果枝类型品种株型松散，施用水肥条件下可以不断延伸增节，具有多果节习性，理论株数在16.5万～19.5万株/hm2，不适合密植。

叶面积系数、收获指数的提高和群体光合效率的增加可以通过作物株型的改变来实现[10－12]，因而开展不同果枝类型品种的相关研究对选育推广适宜该地区种植的陆地棉品种具有重要意义。产量性状和纤维品质性状间的微妙关系可以通过相关性的正负及具体的数值来表示，这在兼顾棉花产量及纤维质量的提高上具有重要作用。前人研究得出，棉花产量与纤维品质之间存在负相关关系[13]。我国一般采用变异分析[14]、相关分析[15－17]等多种统计分析方法对品种的产量性状及品种性状进行考察分析，从而帮助筛选出株型合理、高产兼顾优质的品种[18－21]。截至目前，针对南疆地区不同果枝类型陆地棉品种产量性状与品质性状的研究尚少。为此，本试验通过Ⅰ式和Ⅱ式果枝类型陆地棉品种产量性状与品质性状间的变异分析、相关分析，研究两者之间的差异，以期为选育出更适合该地区机采种植的果枝类型棉花优良品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验于2021年在第一师阿拉尔垦区十二团十一连进行。该区地处(81.3236°E，40.4938°N)塔里木河沿岸，属塔里木河冲击细土平原，居塔克拉玛干沙漠的边缘地区。这里水土资源充沛，光照时间长，光热条件丰富，水源充足。日照率高，全年少雨。平均大气压为89 MPa，最高气温43℃左右，最低气温－28℃左右，年均气温10.7℃，无霜期200～220 d，年均日照2 556.3～2 991.8 h，平均蒸发量1 876.6～2 558.9 mm。试验地土质沙壤，类型为灰漠土，pH≥7.0，属碱性土壤。

1.2 试验材料与设计

供试材料:Ⅰ式果枝类型品种:短果枝66－17、马棉、短果枝66－15和新陆中41；Ⅱ式果枝类型品种:新陆中37和新陆中82。

试验于4月11日播种。试验地土壤肥力均一，机械覆膜。小区行长5 m，宽2.3 m，1膜6行种植。种植密度21.9万株/hm2。随机区组排列，重复4次。面积共计276 m2。小区日常田间管理措施同生产大田。

1.3 性状调查

产量性状:于9月下旬每小区选取有代表性的棉株10株，调查记录其株高、果枝始节高度、单铃重、果枝台数、单株铃数共5项指标，重复5次。吐絮后每小区(棉株从上至下)取90个铃进行室内考种，测定衣指、衣分，实收籽棉计产，计算皮棉产量。

品质性状:每重复选取30 g皮棉测定纤维品质性状，包括纤维长度、断裂比强度、整齐度、马克隆值及伸长率。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据整理，用DPS 9.50软件进行统计分析。Ⅰ式果枝采用4个品种的小区平均值进行数据处理分析，Ⅱ式果枝采用2个品种的小区平均值进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同果枝类型陆地棉品种产量性状的遗传变异分析

由表1可知，产量性状中，Ⅰ式果枝类型品种始节高平均值为24.36 cm，变异系数最大，为29.93%；衣分平均值为44.05%，变异系数最小，为4.73%。Ⅱ式果枝类型品种始节高平均值为27.81 cm，变异系数最大，为32.55%；衣分平均值为44.96%，变异系数最小，为0.42%。平均单株铃数Ⅱ式果枝品种高于Ⅰ式，达到7.43个；平均单铃重Ⅰ式果枝类型品种高于Ⅱ式，达到5.00 g。最终皮棉、籽棉产量Ⅰ式果枝类型品种都高于Ⅱ式。

表1 不同果枝类型陆地棉品种产量构成因子遗传变异分析

2.2 不同果枝类型陆地棉品种品质性状的遗传变异分析

由表2可知，品质性状中，Ⅰ式果枝类型品种伸长率平均值为8.94%，变异系数最大，为9.48%；纤维长度平均值为29.66 mm，变异系数最小，为1.20%。Ⅱ式果枝类型品种伸长率平均值为10.36%，变异系数最大，为13.66%；马克隆值平均值为4.07，变异系数最小，为0.33%。Ⅰ式果枝类型品种纤维长度高于Ⅱ式；马克隆值Ⅰ式大于Ⅱ式，达到4.33，处于4.21～4.45之间；Ⅱ式果枝类型品种的断裂比强度高于Ⅰ式，达到31.75cN/tex。

表2 不同果枝类型陆地棉品种品质构成因子遗传变异分析

2.3 不同果枝类型陆地棉品种产量性状的相关性分析

对Ⅰ、Ⅱ式不同果枝类型陆地棉品种的产量性状进行相关性分析，结果(表3)表明:Ⅰ式果枝类型品种株高与始节高、衣指呈极显著正相关，与单株铃数呈极显著负相关，与单铃重、衣分、皮棉产量呈显著正相关；始节高与单株铃数呈极显著负相关，与衣指、衣分呈显著正相关；果枝台数与单铃重、衣指呈显著正相关，与皮棉产量呈极显著正相关；单株铃数与单铃重、衣分、皮棉产量呈显著负相关，与衣指呈极显著负相关；单铃重与衣分、皮棉产量呈极显著正相关，与衣指呈显著正相关；衣指与衣分呈显著正相关，与皮棉产量呈极显著正相关；衣分与皮棉产量呈显著正相关。Ⅱ式果枝类型棉花品种株高与始节高、果枝台数呈显著正相关；单株铃数与单铃重、衣指、衣分呈显著负相关；单铃重与衣指、衣分呈极显著正相关，与皮棉产量呈显著正相关；衣指与衣分呈极显著正相关，与皮棉产量呈显著正相关；衣分与皮棉产量呈极显著正相关。

表3 不同果枝类型品种产量性状之间的相关性

由此可见，Ⅰ式果枝类型棉花品种株高、果枝台数、单株铃数、单铃重、衣指、衣分与产量之间关系较为密切，其中单株铃数是决定单铃重的关键因素，单铃重又是决定产量的关键因素，两者之间呈现负相关，所以对于Ⅰ式果枝品种，如何能在保证适宜单株铃数的同时提高单铃重是提高其产量与衣分的重要因素。Ⅱ式果枝类型品种同Ⅰ式一样对产量与衣分的多寡好坏影响最大的是单株铃数、衣指与单铃重。

2.4 不同果枝类型陆地棉品种品质性状的相关性分析

对Ⅰ、Ⅱ式果枝类型陆地棉品种品质性状进行相关分析，结果(表4)表明:Ⅰ式果枝类型品种纤维长度与整齐度呈极显著正相关，与伸长率呈显著正相关；马克隆值与纤维长度、整齐度、断裂比强度呈显著负相关。Ⅱ式果枝类型品种纤维长度与伸长率呈极显著正相关，马克隆值与纤维长度、整齐度、断裂比强度、伸长率均为负相关，且与断裂比强度达到极显著水平，相关性大小依次为断裂比强度＞纤维长度＞伸长率＞整齐度。

表4 不同果枝类型品种品质性状之间的相关性

2.5 不同果枝类型陆地棉品种产量性状与品质性状间的相关性分析

由表5可知，Ⅰ式果枝类型品种株高与皮棉产量呈显著正相关，因此在一定范围内增加株高可以提高皮棉产量；伸长率与始节高呈显著正相关；衣分与皮棉产量、断裂比强度呈显著正相关；单株铃数与皮棉产量、断裂比强度呈显著负相关；单铃重、衣指与皮棉产量呈极显著正相关。这说明选取适宜的单株铃数、合理的衣分并且增加单铃重能实现增产。因此提高Ⅰ式果枝类型陆地棉品种产量可以从株高、始节高、果枝台数、衣分、衣指、单铃重几方面考虑，在选择合适株型的同时对品质性状进行调控。

表5 不同果枝类型陆地棉品种产量性状和品质性状的相关性

Ⅱ式果枝类型品种相较于Ⅰ式，其农艺性状与品质性状的相关显著性甚少，仅皮棉产量与单铃重、衣指呈显著正相关，与衣分呈极显著正相关。因此，提高Ⅱ式果枝类型品种皮棉产量也可在选择合理衣分、适宜衣指、增加单铃重上着手。

3 讨论

从两类不同果枝类型陆地棉品种产量上看，Ⅰ式果枝类型品种籽棉产量为7 069.93 kg/hm2，Ⅱ式为6 656.38 kg/hm2，Ⅰ式优于Ⅱ式。而从品质上看，Ⅰ式果枝类型品种纤维长度为29.66 mm，Ⅱ式为29.02 mm，Ⅰ式优于Ⅱ式；断裂比强度Ⅰ式较Ⅱ式弱；Ⅰ式马克隆值达到4.33，断裂比强度达到30.24 cN/tex，相较于Ⅱ式更适合纺织40～60支纱的高品质棉。

对Ⅰ、Ⅱ式果枝类型品种9个农艺性状、5个品质性状之间进行相互比较，表明:Ⅰ式果枝类型棉花品种各性状的变异系数为1.20%～29.93%，Ⅱ式为0.33%～32.55%，Ⅱ式产量性状的变异幅度大于Ⅰ式，但两者产量性状的变异幅度较品质性状都大。这与前人的研究结果一致[22]。

产量性状中皮棉产量与单铃重呈极显著正相关，与单株铃数呈负相关；单株铃数与单铃重呈显著负相关，两者是影响籽棉产量的主要因素且相互制约；衣分则是一个相对独立的性状。本研究中，Ⅰ式果枝类型品种的平均单株铃数为6.41个，Ⅱ式为7.43个；Ⅰ式平均单铃重为5.00 g，Ⅱ式为4.11 g，最终Ⅰ式产量高于Ⅱ式。因此，棉花育种应在优先保证适宜单株铃数的同时增加单铃重，以达到高产目标。这与李蔚等[23]的研究结果一致。

相关性分析表明，不同果枝类型陆地棉品种产量性状与品质性状之间的相关性明显偏弱，两者难以同时兼顾，其中Ⅰ式相较于Ⅱ式相关性较高。通过相关性比较得出，Ⅰ式果枝类型品种的果枝台数、单铃重、衣指与皮棉产量呈极显著正相关，因此可以通过提高果枝台数、单铃重、衣指等来实现皮棉增产；Ⅱ式的单铃重、衣指与皮棉产量的相关性只达到显著水平，但有的研究显示Ⅱ式的单铃重与籽棉产量的相关达到极显著水平[24]，同时Ⅱ式各产量性状与纤维品质间的相关显著性较弱。因此Ⅰ式果枝类型品种相较于Ⅱ式更容易在提高产量的同时兼顾品质性状的提升。