新疆阿克苏地区棉花优质高产新品种筛选

席育贤，龚举武，潘境涛，王艳，孔德培,

(1.新疆阿克苏地区农业技术推广中心，新疆 阿克苏 843000;2.中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南 安阳 455000;3.中国农业科学院西部农业研究中心，新疆 昌吉 831100；4.新疆中棉种业有限公司，新疆 阿克苏 843000)

棉花是世界上重要的经济作物，在世界和中国经济发展中占有重要地位。阿克苏地区地处南疆中部，为温带大陆性气候，水土光热资源丰富、气候干旱少雨，使得棉花生产得到了长足发展。地区的棉花种植面积和产量一致具有较高的水平，2021年全国棉花播种面积302.813万公顷，全国棉花总产量573.1万吨，其中阿克苏地区棉花播种面积50.744万公顷，占全国播种面积的16.76%，占新疆播种面积的20.25%；阿克苏地区棉花产量96.74万吨，占全国总产量的16.88%。阿克苏地区棉花种植面积大，产量高，在全国乃至新疆具有重要的地位，但生产推广中的品种比较多、纤维品质参差不齐、植棉整体效益下滑；同时随着机采棉技术的全面推广，异性纤维严重超标，纤维长度较手采棉花纤维长度损失较大，严重影响了机采棉质量，一定程度上阻碍了机采棉的推广。

棉花纤维的产量和品质性状是一个复杂的数量性状，易受基因型和环境共同影响。Gong，等对中棉所70重组自交系群体在我国三大棉区进行棉籽油份含量的基因型与环境分析，表明环境和基因型共同决定棉籽油份含量的积累。李武，等研究表明，中716和鲁棉2153属高产、稳产性好的品系；中804具有特殊适应性，在局部地区有推广价值。王士杰，等研究表明，05-1441和97G1是区分能力和代表性最好的亲本。孔德培，等研究表明，中棉XP4和中棉XP5在新疆不同生态区域是高产类型品种，中MB13017是优质品种；纤维品质性状主要受环境的影响，而基因型则决定棉花产量，衣分和上半部平均长度受基因的遗传特性所控制，可以通过优化栽培条件显著提高纤维长度以及衣分，从而夺取棉花优质高产。

目前，生产推广的大多数品种无法满足现代纺纱企业需求，影响新疆经济发展和棉花全产业链，对乡村振兴和产业发展极其不利，因而选取了16个不同陆地棉品种为试验材料，在阿克苏地区的阿克苏市、阿瓦提县和沙雅县3个环境进行种植，研究棉花纤维产量在新疆阿克苏地区不同县间稳定性。这对于优质棉品种选育、区域化定向种植、推动我国优质棉一体化进程都具有重要意义。

1.1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020年在新疆棉城种业阿依巴克乡良繁基地试验基地(40°63′36″N, 80°50′03″E)、沙雅县守信种业院士专家工作站棉花科技示范园(40°94′73″N, 83°39′79″E)、阿克苏科润种业有限责任公司新科农场(40°68′49″N, 80°69′35″E)进行，三地试验田均地势平坦、开阔，阳光充足，交通便利、排灌沟渠配套,土壤肥力中等。

供试棉花品种(系)共16个，分别为TH201(新疆塔河种业有限公司提供)、X19075(新疆合信科技发展有限公司提供)、新陆中83(新疆九圣禾种业股份有限公司提供)、欣试518(新疆国欣种业有限公司提供)、T115(新疆轮台鸿泰种业有限公司提供)、科优棉1号(阿克苏科润种业有限责任公司提供)、盛棉2号(巴州亘青种业有限责任公司提供)、创棉501(创世纪种业有限公司提供)、H33-1-4(新疆合信科技发展有限公司提供)、中棉113(新疆中棉种业有限公司提供)、新陆中86(新疆九圣禾种业股份有限公司提供)、鸿泰6636(新疆轮台鸿泰种业有限公司提供)、NH12026(新疆龟兹种业有限责任公司提供)、中棉所96A(新疆中棉种业有限公司提供)、源棉新13305(新疆闫氏德海农业科技有限公司提供)、新6015号(巴州友质种业有限公司提供)，分别以G01～G16编号。以中棉所49为对照(CK)。

1.2 田间设计

试验以品种(系)为处理，以中棉所49为对照(CK)。采用随机区组设计，重复3次，小区面积989.0 m，6行区，株距0.13 m，密度为20.25万～24.00万株/公顷；采用机采棉播种机(2.05 m地膜)单机播种，一膜六行三带，行距为10 cm和66 cm相间排列，播种深度3.0 cm，轻覆土镇压。施肥防治病虫害等管理措施同一般高产栽培。

1.3 性状调查

每个小区内选取具有代表性的棉株20株定点定株进行农艺性状调查，其中生育期按小区调查。8月15日前后调查供试棉花品种(系)的果枝始位节数和高度、株高、果枝数和单株结铃数。10月10日前后按小区收取中部正常吐絮棉铃50个，室内考察单铃重、衣分，10月20日收获各小区吐絮棉铃，晒干计产，按小区实收产量折算籽棉产量和皮棉产量。按小区收取的正常吐絮棉铃(50个铃)经皮辊轧花后的皮棉取25 g左右，统一送农业农村部棉花品质监督检验测试中心(安阳)测定纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、反射率、黄度、长度整齐度指数和颜色级别。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19进行描述性分析和性状间相关性分析，R软件包 GGEBiplot GUI中的GGE-Biplot分析不同品种产量稳定性分析。

2 结果与分析

2.1 不同环境下主要性状的比较

由表1可知，陆地棉品种主要性状的变幅很广。3个环境下，单株结铃数在品种间的变异系数最大，均超过8.5%，最大变异系数为20.21%，出现在阿克苏环境；而纤维性状变异系数均较小，其中最大是断裂比强度，为6.84%，最小是整齐度指数，为1.07%。不同环境下各性状表现稳定一致性不一，估计与环境的气候有关。由图1右侧箱线图可知，陆地棉的生育期、株高、单株结铃数、衣分、籽棉产量和皮棉产量在不同环境差异较大，易受环境影响；而产量构成因素的单铃重，纤维品质性状的纤维长度、断裂比强度和马克隆值在不同环境表现基本一致，受环境影响较小。

表1 不同环境下品种不同性状的描述性分析

2.2 不同性状的相关性分析

不同棉花品种生育期、农艺性状、产量构成因素及纤维品质特性等性状间的相关性分析结果见图1。结果显示：生育期与单铃重呈极显著正相关，与单株结铃数、籽棉产量和皮棉产量呈极显著负相关，与纤维品质性状间相关性不显著；株高与衣分呈显著正相关，与其他性状关系不显著；单铃重与单株结铃数呈极显著负相关，与生育期呈显著正相关，与其他性状相关性不显著；衣分与上半部平均长度和断裂比强度呈显著负相关，与马克隆值和株高呈显著正相关，与铃重呈不显著正相关；籽棉产量与皮棉产量呈显著正相关，且相关系数最大，为0.966；比强度与长度呈显著正相关，与马克隆值呈显著负相关。

图1 棉花不同性状相关性分析结果

上述相关性分析表明，株高对生育期、产量和纤维品质性状综合影响小；衣分越高纤维越粗，纤维的长度和断裂比强度可能越差，在育种改良过程，我们需要重点关注衣分与纤维品质性状的关系，才能同步提高纤维产量和质量。

2.3 生育期、农艺性状及产量性状

从表2可以看出，17个品种生育期略有不同，平均在133 天，最长与最短相差7 天，都属于中早熟品种，其中欣试518品种生育期最长，为137 天，TH201和中棉113品种最短，为130 天。

表2 不同品种的生育期、农艺及产量性状表现

农艺性状中平均果枝始位为6.0节、单株果枝数为9.3个、果枝始位高度为20.5 cm、株高为77.8 cm、单株结铃为7.1个和单铃重为5.9 g。其中T115、TH201、科优棉1号、源棉新13305、中棉113和中棉所96A品种果枝始位高度低于20 cm，这些品种不利于机采。

产量性状的平均衣分为47.5%，以盛棉2号和源棉新13305品种衣分较低，为45.7%和45.4%，其他品种衣分均较高，在46.0%以上。

2.4 纤维品质

从表3可以看出，17个品种纤维品质性状表现略有不同，平均纤维长度为29.8 mm、断裂比强度28.9 cN/tex、马克隆值4.7、纤维反射率80.2%、纤维黄度7.6、纤维颜色级别32、纤维长度整齐度85.4%。综合可知，TH201、源棉新13305和中棉所96A在阿克苏地区达到II型品种，其他品种的纤维品质均为III型品种，但均优于对照品种。

表3 不同品种的纤维品质性状表现

2.5 产量稳定性分析

采用品种(G)与品种和环境互作(G◇E)来说明各环境下产量最高的品种，其结果见图2 A和 B。籽棉产量通过中心将双标图分为6个扇区，所有品种分布在6个扇形区；皮棉产量通过中心将双标图分为5个扇区，所有品种分布在5个扇形区；籽棉产量的3个环境分在了3个扇形区，皮棉产量的3个环境分在了2个扇形区(阿瓦提和沙雅县在同一区)。分析得出，TH201品种的皮棉产量在阿瓦提和沙雅县环境下产量最高。

图2 籽棉产量和皮棉产量的稳定性分析

注： A为籽棉产量的适应性双图标分析，B为皮棉产量的适应性双图标分析，C为籽棉产量的丰产性和稳定性分析，D为皮棉产量的丰产性和稳定性分析；E01为阿瓦提，E02为沙雅县，E03为阿克苏。

由GGE双图标分析可以得出，以环境(E)的第一主成分为X轴，以G◇E第二主成分为Y轴，品种和平均环境轴做1条垂线，绘制出品种适应性和稳定性双图标图(见图2C和D)。籽棉产量(图2A)和皮棉产量(图2B)运用GGE双图标分析可以有效地解释不同G、G◇E的90.24%和88.64%的表型变异，G◇E达20%以上，说明环境影响比较大，不同品种适宜的区域不同。且得出位于环境组成的菱形顶点的品种产量较高，即TH201品种的籽棉产量和皮棉产量最高，其次为NH12026、H33-1-4创棉501。对照中棉所49品种接近试验的平均值，鸿泰6636品种的籽棉产量最低，源棉新13305品种的皮棉产量最低。

由籽棉产量(图2C)和皮棉产量(图2D)的品种稳定性分析[通过中心(原点)与平均轴垂直的线表示品种与环境相互作用的倾向性，垂线越长，表示品种越不稳定，反之越稳定]表明：X19075品种的籽棉产量和皮棉产量最不稳定，而中棉所49、TH201、T115和新6015号的籽棉产量和皮棉产量较稳定，他们与平均环境轴的垂线较短，属于稳产型品种。综合品种产量的丰产性和稳定性可以看出，TH201、创棉501和NH12026品种是高产稳产型品种；鸿泰6636虽然稳产性较好，但不高产；H33-1-4品种是高产型品种，但稳定性较差。

3 小结与讨论

棉花产量与纤维品质受遗传和环境因素双重影响，同时受环境与基因互作效应影响，是生物学特性和自然规律的互作，对选育能抵抗不良环境的广泛适应性或特殊适应性品种具有重要意义。本研究中，衣分与纤维长度及强度为极显著负相关，与马克隆值为极显著正相关，与前人研究结果一致，与铃重呈正相关，不显著，与前人研究相反，可能与利用遗传材料有关。通过相关性分析表明，衣分性状对纤维产量和品质影响比较大，衣分越高纤维越粗，纤维的长度和断裂比强度可能越差，在育种改良过程，我们需要重点关注衣分与纤维品质性状的关系，可能同步提高纤维产量和质量。

随着我国棉花产业向新疆战略布局的推进，2021年新疆棉花产量占全国的90.04%，阿拉尔植棉垦区2015—2019年手摘棉颜色级主要以白棉二级和白棉三级为主，纤维主体长度集中在28～29 mm，断裂比强度集中在26.0～28.9 cN/tex，难以满足现代纺纱工业的需求。评价品种的丰产稳产和适应性有助于提高新品种的应用效率，本研究结果表明，籽棉产量和皮棉产量分别运用GGE双图标可以有效地解释G和G◇E互作的90.24%和88.64%的表型变异，与孔德培，等对新疆陆地棉品种产量的稳定性分析基本一致。本研究得出TH201品种属于II型品种，籽棉和皮棉既稳定又丰产；创棉501和NH12026品种是高产稳产型品种，但纤维品质略差；源棉新13305品种的衣分和皮棉产量较低，但纤维品质突出，可以做订单优质专用棉。