冈杂棉10号丰产性和适应性以及产量构成要素分析

2023-05-30闫振华，赵树琪，张华崇，黄晓莉，戴宝生，李蔚

中国棉花 2023年2期

闫振华，赵树琪，张华崇，黄晓莉，戴宝生，李蔚

摘要：为全面了解冈杂棉10号的选育过程及其在长江流域不同生态区域的高产稳产性、适应性和产量构成因素相关性，依据2018―2019年长江流域国家棉花品种区域试验和生产试验的产量数据汇总资料，采用多重比较（邓肯多重范围检验）、变异系数、高稳系数、环境指数和产量的回归系数及坐标曲线、适应度、相关系数等对试验数据进行分析。结果显示：冈杂棉10号2年区域试验平均666.7 m2皮棉产量为122.3 kg，比对照GK39增产13.3%，差异达极显著水平，表现出高产特性；变异系数分析发现冈杂棉10号属于高产但稳产性一般的品种，但冈杂棉10号的2年区域试验高稳系数分别为83.76%和86.90%，较同组区试品种相对较大，说明冈杂棉10号具有很好的丰产性，且兼顾稳产性；环境系数和产量的回归分析中，2年的回归系数分别为1.10和1.18，但回归线位于群体平均线上方，适应度平均为81.25%，说明其对不同环境的适应性较好；相关分析表明，冈杂棉10号的皮棉产量受总成铃数的影响最大。综上，棉花品种冈杂棉10号具有丰产性，兼具稳产性，能较好地适应不同的环境。因此，该品种在审定区域内具有较高的推广应用价值。

关键词：棉花；冈杂棉10号；品种选育；丰产性；稳产性；适应性；相关分析

作物品种区域试验主要是对参试品种在不同环境下的表现进行比较和评价，鉴定新育成品系的优劣和对环境的适应性[1-3]。目前，在鉴定小麦、大豆、玉米等新品种的丰产性、稳产性时，一些研究采用标准差、变异系数（coefficient of variation， CV）、高稳系数（high stability coefficient， HSC）、回归系数、适应度、相关系数等指标和方法[1-11]。而在棉花中对品种（系）丰产性、稳产性、适应性等的研究相对较少，一般是比较品种（系）间的平均产量和纤维品质等[2]。

冈杂棉10号是黄冈市农业科学院选育的转苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis， Bt）抗虫基因中熟杂交棉品种。该品种是以冈134为母本，以冈0804-1为父本，通过杂交选育而成。其中母本冈134是从99B-4（鄂杂棉13F1）中经系谱法选择育成，父本冈0804-1是由C04与鄂杂棉10号杂交后经系谱法选育而成。2010年，在黄冈市现代农业科技示范园配制杂交组合，2011―2013年进行品系比较试验及鉴定，其产量、品质、抗性表现突出，并命名为冈杂棉10号。2015年在湖北省武汉市、黄冈市、荆州市、潜江市、天门市和襄阳市等地进行的品种多点比较试验中，该品种表现出高产、优质、抗性优良等特性。2016年获得在长江流域生产应用的国家农业转基因生物安全证书（生产应用）[农基安证书（2016）第166号]。2018―2019年参加长江流域国家棉花品種区域试验，2019年同步参加长江流域国家棉花品种生产试验，2021年通过国家农作物品种审定委员会审定，审定编号为国审棉20210029。

冈杂棉10号在长江流域棉区长势较强，后期不早衰，整齐度较好，结铃性好，吐絮畅；株型较松散，株高126.85 cm，Ⅲ式果枝，茎秆茸毛少，叶片中等或偏大，叶色较深；棉铃卵圆形，第一果枝节位7.25，单株结铃31.85个，铃重6.0 g，衣分41.4%，籽指10.75 g，霜前花率96.6%；耐枯萎病（病情指数为14.1）、耐黄萎病（病情指数为23.6），抗棉铃虫；纤维上半部平均长度为30.4 mm，断裂比强度为34.0 cN·tex－1，马克隆值为5.0，断裂伸长率为5.1%，反射率为78.7%，黄色深度为8.0，长度整齐度指数为86.3%，纺纱均匀性指数为161.0，达到国家审定棉花品种Ⅱ型品种标准。根据审定公告，冈杂棉10号适于江苏和安徽淮河以南、浙江沿海、江西北部、湖北、河南南部、湖南北部和四川丘陵植棉区春播种植。

本研究利用多重比较、变异系数分析、高稳系数法、回归分析、适应度分析、相关分析等方法，综合比较冈杂棉10号的特性，从而为冈杂棉10号的推广应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料及数据资料来源

数据资料来源于2018―2019年转基因抗虫杂交棉冈杂棉10号参加长江流域国家棉花品种区域试验和生产试验所在组别的汇总结果。2018年和2019年区域试验参试品种数分别为6和8，对照品种为GK39。长江流域国家棉花品种区域试验共设置18个试点，分别在四川省成都市和射洪县，湖北省的襄阳市、荆州市、监利市、武汉市和黄冈市，湖南省益阳市大通湖区、常德市和岳阳市，河南省南阳市，江西省九江市，安徽省安庆市和合肥市，江苏省南京市、盐城市和南通市，以及浙江省慈溪市。2018年成都试点受洪涝影响、岳阳试点土壤贫瘠，田间表现异常，数据未加入汇总，其余16个试点完成试验；2019年慈溪试点和武汉试点增产幅度过大，数据未加入汇总，其余16个试点完成试验。2019年长江流域国家棉花品种生产试验参试品种6个，以GK39为对照品种，共安排10个试点，分别位于江苏省南通市，安徽省安庆市和合肥市，江西省九江市，河南省南阳市，湖北省黄冈市和荆州市，湖南省常德市，四川省射洪县；所有试点均符合试验方案要求，数据全部参与汇总。

1.2 数据分析方法

1.2.1 产量差异显著性分析。采用单因素方差分析和多重比较（邓肯多重范围检验）分析参试品种在区域试验和生产试验中皮棉产量的差异显著性。

1.2.2 CV分析。CV能用于分析某个品种的特定性状在不同环境中的稳定性[9， 12]。产量的CV越小，说明此品种的产量在不同环境中的变化越小，其稳产性越好；产量的CV越大，表明此品种在不同环境中产量变化越大，其稳产性越差[13]。以品种皮棉产量的CV与所有参试品种平均CV的差值（ΔCV）为横坐标，以品种与所有参试品种平均666.7 m2皮棉产量的差值（ΔY）为纵坐标作图。其中高产但不稳产的品种会位于第一象限，高产且稳产的品种会位于第二象限，低产而稳定的品种会位于第三象限，低产且不稳定的品种则位于第四象限[14]。

1.2.3 HSC分析。采用HSC分析某个品种在不同环境中的高产稳定性。计算公式：HSCi（%）=［（yi－Si）/1.10yCK］×100。式中，HSCi表示第i个参试品种的高稳系数，yi表示第i个品种的平均产量，Si表示第i个品种的标准差，yCK表示对照品种的平均产量。HSC越大，表明该品种的高产稳产性越好；而HSC越小，则表明该品种的高产稳产性越差[14-16]。

1.2.4 环境指数和产量的回归分析。以品种在各试点的平均产量（y）为因变量，以各试点的所有参试品种的环境指数（I）为自变量进行回归分析，分析品种对环境的敏感程度[16]。环境指数（Ij）的计算公式如下：

Ij＝■－■.

式中，yij指第i个参试品种在第j个地点的平均产量，t指品种数，ts为总观察数（样本总数）。

回归方程为yij＝a＋bIj。式中，b为回归系数，a为回归截距，Ij为所有品种在第j个地点的环境指数。回归系数大（b＞1），表明该品种对环境敏感，稳定性差；回归系数中等大小（b＝1），表明该品种对环境的敏感性一般，稳定性中等；回归系数小（b＜1），表明该品种对环境不敏感，稳定性好[17-18]。

1.2.5 适应度分析。适应度是一个品种超过平均产量的环境数占试验总环境数的比例，反映该品种的基本广适性（即超过平均生产水平）。适应度越大，说明该品种的适应性越好[12]。

1.3 数据分析软件

所有试验数据均通过WPS Office软件和IBM SPSS Statistics 20.0数据处理系统分析处理。

2 结果与分析

2.1 多重比较法冈杂棉10号丰产性和稳产性分析

由表1可知，2018年在长江流域国家棉花品种区域试验中冈杂棉10号666.7 m2籽棉产量为300.1 kg，比对照增产15.7%，居第1位；666.7 m2皮棉产量为123.2 kg，比对照增产12.7%；对参试品种的皮棉产量进行多重比较，发现中生棉10号、H116、冈杂棉10号和湘K28的皮棉产量比对照增产，差异均达极显著水平，而皖棉研258的皮棉产量比对照减产，但不显著。2019年在长江流域国家棉花品种区域试验中冈杂棉10号666.7 m2籽棉产量为291.7 kg，比对照增产13.5%，居第2位；666.7 m2皮棉产量121.4 kg，比对照增产13.8%；对参试品种的皮棉产量进行多重比较，发现中生棉10号、GB826、华杂棉H922、冈杂棉10号、湘X1107和湘K28的皮棉产量比对照增产，且差异均达极显著水平，而SM2110的皮棉产量比对照减产，差异显著。2年区域试验中冈杂棉10号666.7 m2平均皮棉产量为122.3 kg，比对照增产13.3%，差异极显著。

2018年冈杂棉10号在长江流域国家棉花品种区域试验中增产幅度较大，表现突出，2019年同步参加长江流域国家棉花品种生产试验。由表2可以看出，在2019年的国家棉花品种生产试验中，冈杂棉10号666.7 m2籽棉产量为282.3 kg，比对照增产9.8%，居第1位；666.7 m2皮棉产量114.7 kg，比对照增产8.7%。冈杂棉10号在2018―2019年区域试验和2019年生产试验中丰产性好，增产潜力大。

2.2 CV和HSC分析冈杂棉10号稳产性

对区域试验参试棉花品种的皮棉产量进行高产稳产性分析，结果见表3和图1。

较2018年同期参试品种，中生棉10号和H116位于第二象限，CV分别为17.55%和17.29%，属于高产稳产的品种；而冈杂棉10号的CV为18.26%，位于第一象限，属于高产但稳产性较差的品种。2019年参试品种中生棉10号、湘X1107和GB826位于第二象限，CV分别为12.52%、12.58%和10.11%，属于高产稳产的品种；而冈杂棉10号和华杂棉H922的CV分别为13.94%和13.54%，位于第一象限，属于高产但稳产性较差的品种。综上，较同期参试品种，冈杂棉10号属于高产品种，但环境因素对冈杂棉10号的皮棉产量影响较大，其稳产性一般。

皮棉产量变异系数与参试品种的稳产性有关，不能直接表征参试品种的丰产性；而高稳系数可以直接反映参试品种的丰产性和稳产性[14]。2018年冈杂棉10号的HSC排名为第3位，仅次于中生棉10号和H116；2019年冈杂棉10号的HSC排名为第4位。2年冈杂棉10号在同组区试中的HSC均相对较大，说明它具有较好的丰产性，且兼具稳产性。

2.3 冈杂棉10号适应性分析

由表3可知，2018―2019年参试棉花品种中回归系数b＞1的品种有中生棉10号、冈杂棉10号、H116、华杂棉H922，表明这些品种对环境敏感。将所有品种的环境指数和皮棉产量进行回归分析，并绘制坐标图形，直观地反映品种的优劣[16]。如图2所示，环境指数I在－1.0～0.0范围时，中生棉10号、冈杂棉10号、H116、华杂棉H922、GB826和湘X1107的回歸线均位于群体平均值上方，说明其产量在该环境指数区段内都高于群体平均水平。

由表3可知，虽然对照品种GK39的回归系数较小，具有较高的稳定性，但其2年的适应度均为0，回归线位于群体平均线下端，属于低产稳产品种；因此，在其生产中通过采用高产栽培措施增产的潜力较小。而2018年冈杂棉10号的适应度为68.75%，在6个参试品种中位列第3；2019年冈杂棉10号的适应度为93.75%，在8个参试品种中表现最好。综合2年区域试验结果，冈杂棉10号的适应度平均为81.25%，说明其在不同环境下的产量表现均较好。

2.4 冈杂棉10号皮棉产量和构成因素间的关系分析

冈杂棉10号皮棉产量主要构成因素的相关数据见表4。其中，2018―2019年区域试验和生产试验平均666.7 m2总成铃数为61 358.11，铃重为5.90 g，衣分为41.10%，平均666.7 m2皮棉产量为119.76 kg，皮棉产量构成因素组合较为合理，为冈杂棉10号的高产稳产奠定了基础。

冈杂棉10号皮棉产量与其构成因素间的相关分析结果见表5。在皮棉产量构成因素中，总成铃数与皮棉产量呈极显著正相关关系，而铃重、衣分与皮棉产量的相关性不显著；皮棉产量构成的三要素之间还存在互相制约的关系，总成铃数与铃重呈显著负相关关系。这表明冈杂棉10号的皮棉产量受总成铃数的影响最大。因此，通过增加总成铃数比较容易获得较高的皮棉产量，而仅依靠增加衣分和铃重难以提高皮棉产量。

3 讨论与结论

我国的长江流域棉区涵盖地域广，包括长江上游的四川，中游的湖南、湖北、河南和江西，以及下游的安徽、江苏、浙江的植棉区，自然气候环境各异，各地土壤环境和栽培技术也存在明显的差异[19-22]，有必要对参试棉花品种进行适应性分析。本研究利用多重比较、变异系数、高稳系数、回归分析、坐标分析法及适应度等方法分析品种的高产稳产性。

多重比较结果显示，冈杂棉10号在区域试验和生产试验中较对照增产极显著，说明其丰产性好，增产潜力大；分析变异系数发现冈杂棉10号属于高产但稳产性一般的品种，环境因素对冈杂棉10号的皮棉产量影响较大；同时，冈杂棉10号的回归系数b＞1，表明其对环境敏感；但进一步进行坐标分析发现其回归线位于群体平均回归线上方，皮棉产量的均值高于对照品种，结合适应度分析发现其在区域试验中的适应度平均为81.25%，说明冈杂棉10号相对于整个参试组别内的品种具有较强的适应性，同时丰产性较好。

产量的变异系数以及产量与环境系数的回归系数仅能反映品种的稳定性，而高稳系数可同时反映品种的丰产性和稳产性。2018年、2019年冈杂棉10号的HSC值在同组参试品种中均相对较大，在参试品种中处在中等偏上水平，说明冈杂棉10号具有较好的丰产性，同时能兼顾稳产。

通过相关分析发现冈杂棉10号的皮棉产量受总成铃数的影响最大，因此，通过增加总成铃数比较容易获得较高的皮棉产量；铃重和总成铃数之间存在显著负相关关系，总成铃数增加的同时铃重会降低，而铃重与衣分之间存在正相关关系但不显著，本研究的相关分析结果与顾相蕊等[23]和祁家凤等[24]的研究存在差异，这可能是由于分析所采用的试验材料以及试验的地理气候环境不同。在育种过程中，要设法打破产量要素间的负相关效应，力求各产量要素的协调改良。

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