不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)特征分析與評價*

唐淑榮, 魏守軍, 郭瑞林, 韋京艷, 孟俊婷, 楊長琴

不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)特征分析與評價*

唐淑榮1, 魏守軍1, 郭瑞林2, 韋京艷1, 孟俊婷1, 楊長琴3

(1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點實驗室 安陽 455000; 2. 安陽工學(xué)院 安陽 455000; 3. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所 南京 210014)

采用灰色多維綜合評估方法, 對2005—2014年長江流域棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)和西北內(nèi)陸棉區(qū)國家級棉花品種區(qū)域試驗早熟、中熟和早中熟類型棉花品種纖維品質(zhì)性狀進行分析, 為建立棉花優(yōu)勢生產(chǎn)區(qū), 實現(xiàn)棉花品種布局、生態(tài)育種和品質(zhì)改良提供指導(dǎo)。本研究結(jié)果表明: 1)達到國家審定標(biāo)準(zhǔn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)(Ⅰ型)、普通優(yōu)質(zhì)(Ⅱ型)品種數(shù)量, 中熟品種分別占其參試品種總數(shù)的0.54%和12.63%, 早中熟品種為0.57%和17.14%, 早熟品種為7.09%和18.44%。2)棉花品種纖維長度和比強度與理想品種性狀灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)較高, 其次是紡紗均勻性指數(shù), 再次為馬克隆值。3)灰色關(guān)聯(lián)度分析表明, 黃河流域棉區(qū)中熟棉纖維品質(zhì)優(yōu)于長江流域棉區(qū); 西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉品質(zhì)綜合性狀表現(xiàn)最佳, 其次是黃河流域和長江流域棉區(qū)中熟棉。4)我國棉花品種中熟類型主要分布在長江流域和黃河流域, 近5年西北內(nèi)陸棉區(qū)中熟品種有所增加。中熟品種纖維長度分布在28.7~30.3 mm, 可適紡中高檔紗。黃河流域棉區(qū)中熟品種長度和比強度有所下降, 比強度為29.6~31.0 cN?tex-1, 屬中等偏上水平。三大棉區(qū)馬克隆值差異明顯, 長江流域棉區(qū)高于黃河流域棉區(qū), 而黃河流域棉區(qū)中熟品種又高于西北內(nèi)陸棉區(qū)早中熟品種; 黃河流域棉區(qū)馬克隆值在2010—2014年提高幅度較大, 出現(xiàn)馬克隆值6.0現(xiàn)象。5)研究表明≥10 ℃有效積溫是影響棉花中熟品種纖維品質(zhì)最主要因素, 氣象因子影響纖維長度和馬克隆值順序為≥10 ℃有效積溫、降雨量和日照時數(shù); 影響比強度和紡紗均勻性指數(shù)的順序為≥10 ℃有效積溫、日照時數(shù)和降雨量。棉花纖維品質(zhì)的優(yōu)劣與紡織品質(zhì)量及植棉業(yè)的發(fā)展密切相關(guān), 精確分析我國棉花纖維品質(zhì)的區(qū)域特征分布規(guī)律和開展纖維品質(zhì)綜合性評價, 對我國棉花育種方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

棉花; 熟性類型; 纖維品質(zhì); 灰色多維綜合評估; 三大棉區(qū)

我國幅員遼闊, 自然環(huán)境類型多樣, 宜棉區(qū)域廣闊, 經(jīng)度從73oE至125oE, 緯度從18oN至46o34N, 按流域劃分, 目前主要有黃河流域、長江流域和西北內(nèi)陸三大棉區(qū)。棉區(qū)間由于氣候條件的差異, 演變出不同的種植制度, 相應(yīng)地形成了不同的棉花品種熟性類型。黃河流域棉區(qū)有中熟、早中熟和早熟3種類型, 西北內(nèi)陸棉區(qū)南疆地區(qū)以早中熟類型為主, 北疆地區(qū)以早熟類型為主, 而長江流域棉區(qū)中熟類型占絕對優(yōu)勢[1]。研究不同熟性棉花的纖維品質(zhì)表現(xiàn)及其地域分布規(guī)律, 對于國家建立棉花優(yōu)勢生產(chǎn)區(qū)和發(fā)展優(yōu)勢熟性類型具有指導(dǎo)意義。

前人對我國棉花纖維品質(zhì)的現(xiàn)狀做了較多研究。郭香墨等[2]通過比較我國與世界主產(chǎn)棉國的主要纖維品質(zhì)指標(biāo), 指出我國棉花纖維長度類型單一, 比強度與國外有明顯差距, 其他品質(zhì)指標(biāo)與國外相當(dāng)。楊偉華等[3]分析指出, 我國棉花品種的纖維長度和強度只能滿足加工32~42支紗的質(zhì)量要求, 相對缺乏長度31.0 mm以上、比強度32.0 cN?tex-1以上、馬克隆值在3.7~4.2的可加工60支以上細紗的優(yōu)質(zhì)棉?，F(xiàn)在新疆大力推廣機采棉, 對棉花品種的長度、比強度又提出新的要求。要提高纖維品質(zhì), 需從棉花生長過程著手, 研究纖維品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子、地理環(huán)境因素之間的關(guān)系。氣象因子是影響棉花纖維品質(zhì)的重要生態(tài)因子, 對纖維品質(zhì)的形成和最終品質(zhì)有重要影響, 棉纖維品質(zhì)主要受遺傳特性影響外, 生態(tài)因子在很大程度上影響纖維品質(zhì)的形成[4-5]。熊宗偉等[6]研究指出棉花品質(zhì)指標(biāo)與氣候因子(溫度、光照、降水、濕度)有較好的相關(guān)性, 日照充足、降水量小、平均相對濕度較低的西北內(nèi)陸棉區(qū)是我國優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)區(qū)域, 其棉纖維長度、馬克隆值、品級等品質(zhì)指標(biāo)均居國內(nèi)各棉區(qū)首位。影響棉花生產(chǎn)最主要的氣候因素是溫度、水分和日照時數(shù)。溫度影響棉花的生育進程, 水分影響土壤溫度, 日照時數(shù)通過光合作用影響棉花的有機養(yǎng)分合成[7]。汪若海[8]明確指出≥10 ℃積溫不足3 100 ℃, 無霜期不足150 d, 7月平均氣溫低于24 ℃的地方不能種棉。新疆棉區(qū)氣候的研究認為, 新疆棉花產(chǎn)量高低和纖維品質(zhì)的主要氣象要素是熱量狀況, 溫度和日照時數(shù)是影響纖維綜合品質(zhì)的主要因子, 棉花生育中后期降水偏多, 光照較少, 多雨寡照的年份會顯著影響棉花的產(chǎn)量及纖維品質(zhì)[9-11]。張麗娟等[12]研究氣象因子對棉纖維品質(zhì)性狀的影響, 表明降雨量、空氣濕度等對纖維品質(zhì)有一定影響, 但溫度和光照影響更顯著。Gipson等[13]認為溫度通過調(diào)節(jié)纖維素的合成與沉積影響比強度、成熟度、細度的形成。Reddy等[14]研究認為26~32 ℃的日均溫有利于纖維馬克隆值和成熟度的形成, 32 ℃是纖維發(fā)育及纖維品質(zhì)形成的溫度上限。蔣光華等[4]研究認為日均溫24 ℃左右是高強纖維形成的最適溫度。王慶材等[15]研究表明光照不足會影響棉葉光合產(chǎn)物的形成, 減少碳水化合物向棉鈴的輸出, 降低了棉纖維品質(zhì)。汪若海等[16]早期曾研究安陽地區(qū)纖維品質(zhì)與氣象因子關(guān)系。本文從兩個方面分析, 首先以國家棉花品種區(qū)試分析黃河流域棉區(qū)、長江流域棉區(qū)、西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟、中早熟、中熟棉品種品質(zhì)規(guī)律分布和評價。其次以國家棉花品種中熟常規(guī)棉對照品種‘中植棉2號’和中熟雜交棉對照品種‘瑞雜816’為例, 研究2009—2014年連續(xù)6年河南省安陽試點的纖維品質(zhì)與當(dāng)?shù)刂饕獨庀笠蜃拥南嚓P(guān)關(guān)系, 通過灰色關(guān)聯(lián)分析方法研究同一熟性對照品種纖維品質(zhì)與主要氣象因子的關(guān)系, 以點和面結(jié)合的研究方法, 分析纖維品質(zhì)受氣象因子影響的程度和規(guī)律性分布, 尋找影響纖維品質(zhì)形成的最主要氣象因子, 對實現(xiàn)棉花品種布局、生態(tài)育種和棉花品質(zhì)改良具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

1.1.1 試驗地點的設(shè)置

國家棉花區(qū)域試驗由全國農(nóng)技推廣中心組織實施, 自2005—2014年在黃河流域、長江流域和西北內(nèi)陸棉區(qū)布置試驗點進行田間試驗。黃河流域中熟棉區(qū)域試點有安徽省的淮北, 河北省的滄州、邯鄲、臨西、石家莊, 河南省的安陽、商丘、西華、新鄉(xiāng)、鄭州, 山東省的昌邑、惠民、臨清、寧津, 山西省的運城, 陜西省的楊凌, 和天津市。2005—2010年黃河流域中早熟棉區(qū)域試驗在河北省的邯鄲, 山東省的臨清、梁山, 河南省的安陽、商丘、西華、杞縣, 江蘇省的徐州, 和安徽省的淮北進行。2005—2014年(其中2009—2011年試驗暫停)黃河流域早熟棉區(qū)域試驗在河北省的邯鄲, 山東省的臨清、夏津、梁山、德州, 河南省的安陽、新鄉(xiāng)、西華和山西省的運城進行。長江流域棉花區(qū)域試點有安徽省的安慶、合肥, 湖南省的常德、岳陽、益陽, 浙江省的慈溪, 湖北省的武漢、黃岡、江陵、荊州, 江西省的九江, 江蘇省的南京、南通、鹽城, 四川省的成都、射洪, 以及河南省南陽。2005—2014年西北內(nèi)陸棉區(qū)早中熟棉區(qū)域試驗地點有新疆的喀什麥蓋提、疏附、莎車、庫車, 新疆建設(shè)兵團第一師塔河種業(yè)(簡稱第一師, 下同)和巴州。西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉區(qū)域為新疆的烏蘇、石河子、精河、和田, 新疆建設(shè)兵團第八師121團農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站、新疆建設(shè)兵團第七師125團農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心、新疆建設(shè)兵團第六師昌吉農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 和甘肅的敦煌。

1.1.2 試驗品種類型

資料來自2005—2014年國家棉花區(qū)域試驗中黃河流域棉區(qū)中熟組、早中熟組和早熟組, 長江流域棉區(qū)中熟組以及西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟組和早中熟組的匯總結(jié)果。國家區(qū)域試驗的安排均采用隨機區(qū)組設(shè)計, 重復(fù)3次。參試品種共1 060個, 其中黃河流域棉區(qū)中熟組參試品種406個, 對照品種為‘中棉所41’ ‘魯棉研21’ ‘中植棉2號’ ‘魯棉研15號’和‘瑞雜816’; 早中熟組參試品種77個, 對照品種為‘中棉所45’和‘魯棉研28號’; 早熟組參試品種50個, 對照品種為‘中棉所30’ ‘中棉所50’和‘魯棉研19號’。長江流域棉區(qū)中熟組品種共338個, 對照品種為‘湘雜棉2號’ ‘湘雜棉8號’和‘鄂雜棉10號’。西北內(nèi)陸棉區(qū)參試品種共189個, 其中早熟組參試品種91個, 對照為‘新陸早13號’ ‘新陸早36號’; 早中熟組參試品種98個, 對照為‘中棉所35’ ‘中棉所49’(表1)。考察品質(zhì)性狀包括纖維長度、比強度、馬克隆值和紡紗均勻性指數(shù)。

1.1.3 田間試驗設(shè)計

田間種植均采用隨機區(qū)組排列, 重復(fù)3次, 小區(qū)面積20 m2, 4~6行區(qū)種植, 行距0.80~1.12 m, 株距依密度而定。密度按照不同生態(tài)區(qū)、不同類型設(shè)置。所有類別區(qū)域試驗棉花參試品種均采取密碼編號。黃河流域棉區(qū)采用直播與營養(yǎng)缽育苗移栽兩種種植方式, 長江流域棉區(qū)采用營養(yǎng)缽育苗移栽方式, 西北內(nèi)陸棉區(qū)均采用直播方式, 其他管理參照當(dāng)?shù)卮筇锔弋a(chǎn)管理。

1.2 測定內(nèi)容與方法

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心負責(zé)區(qū)試?yán)w維樣品的收集、整理、檢測、數(shù)據(jù)處理及匯總分析, 纖維測試指標(biāo)包括纖維上半部平均長度(簡稱纖維長度, 下同)、斷裂比強度(簡稱比強度, 下同)、馬克隆值、紡紗均勻性指數(shù)。把樣品放在溫度為(20±2) ℃、相對濕度(65±3)%的恒溫恒濕實驗室環(huán)境下平衡48 h, 用USTER公司生產(chǎn)的HVI1000大容量纖維測試儀進行測試。采用HVICC標(biāo)準(zhǔn)棉樣校準(zhǔn)儀器, 充分保證檢測的可靠性, 每份樣品重復(fù)測定4次, 依據(jù)GB/T 20392―2006《HVI棉纖維物理性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進行測試。評價分析依據(jù)GB 1103.1—2012《棉花第1部分: 鋸齒加工細絨棉》和GB 1103.2—2012《棉花第2部分: 皮輥加工細絨棉》標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)纖維長度、比強度、馬克隆值3項指標(biāo)的綜合表現(xiàn), 將棉花品種分為Ⅰ型品種、Ⅱ型品種、Ⅲ型品種3種主要類型(表2)。

表1 2005—2014年不同棉區(qū)不同熟性棉花參試品種數(shù)

表2 我國棉花纖維品質(zhì)審定標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型概況

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法

采用灰色關(guān)聯(lián)度多維綜合分析法, 對不同熟性類型棉花品種4個品質(zhì)性狀進行灰色關(guān)聯(lián)度分析和綜合評價[17]。按照灰色系統(tǒng)理論, 把不同氣候的主要纖維性狀作為一個灰色系統(tǒng), 每1個性狀指標(biāo)為系統(tǒng)中的1個因素, 計算系統(tǒng)中各因素的關(guān)聯(lián)度, 其值越大, 說明因素變化趨勢越接近, 其相互關(guān)系越密切; 反之則說明相互關(guān)系越遠[18]?；疑P(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)因數(shù)之間發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度來衡量因數(shù)間關(guān)聯(lián)程度的方法, 是從系統(tǒng)內(nèi)多因素中確定主要因素進行優(yōu)勢對比的一種理論[19]。

品種灰色關(guān)聯(lián)度多維綜合評估是一種依據(jù)參試品種各性狀與理想品種各性狀之間的灰色關(guān)聯(lián)度來評價品種綜合性狀表現(xiàn)的數(shù)學(xué)方法。具體分析方法與步驟如下:

步驟一: 搜集整理品種區(qū)域試驗的試驗數(shù)據(jù)。

步驟二: 構(gòu)造參考品種類型數(shù)列與比較品種類型數(shù)列。將目標(biāo)性狀最優(yōu)值(理想值)的集合作為參考品種類型數(shù)列, 各品種類型性狀值的集合則構(gòu)成比較品種類型數(shù)列。

步驟三: 計算各比較品種類型數(shù)列與參考品種類型數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)度(r)。

式中:指個類型品種,指個性狀,0i表示比較品種類型數(shù)列第個性狀與參考品種類型數(shù)列相應(yīng)性狀(理想性狀)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

0i=(+0.5)/(Δ+0.5) (2)

式中:Δ表示第個比較品種類型第個性狀與參考品種類型相應(yīng)性狀的差值,表示在所有Δ中的最小值,則表示在所有Δ中的最大值。

Δ=|0k-x| (3)

式中:x表示第個比較品種類型第個性狀無量綱化后的值,0k則表示參考品種類型數(shù)列第個性狀的無量綱值。

步驟四: 根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度, 確定各比較品種類型的優(yōu)劣順序。

上述計算過程可在作物灰色育種決策系統(tǒng)下運行。

1.4 氣象因子數(shù)理統(tǒng)計與分析

本文對國家棉花品種區(qū)試黃河流域中熟(常規(guī)組、雜交組)組別對照品種, 2009—2014年連續(xù)6年的安陽試點纖維品質(zhì)數(shù)據(jù)進行整理匯總, 結(jié)合安陽試點的地理因子(經(jīng)度、緯度、海拔高度)等數(shù)據(jù), 將安陽試點2009—2014年連續(xù)6年的有效積溫、降雨量、日照時數(shù)等氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析, 將4—10月份的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總, 計算得出棉花生長期各氣象因子的數(shù)據(jù), 主要包括≥10 ℃有效積溫、日照時數(shù)、降雨量等3個主要氣象因子, 并采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法, 研究纖維品質(zhì)主要指標(biāo)與3個主要氣象因子之間的相關(guān)關(guān)系。其中氣象數(shù)據(jù)來源于國家氣象信息中心。

1.5 同一熟性對照品種纖維品質(zhì)與主要氣象因子關(guān)系研究

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種發(fā)展態(tài)勢的量化比較分析方法, 而關(guān)聯(lián)度是2個因數(shù)關(guān)聯(lián)性大小的量度。如果兩者在發(fā)展過程中, 相對變化基本一致, 則認為兩者關(guān)聯(lián)度大; 反之, 兩者關(guān)聯(lián)度就小, 影響力則小。下面以黃河流域國家棉花品種區(qū)域試驗中熟常規(guī)棉區(qū)試組別對照品種‘中植棉2號’和中熟雜交棉區(qū)試組別對照品種‘瑞雜816’為例, 研究單一品種在2009—2014年連續(xù)6年的安陽試點不同年份間纖維品質(zhì)與相應(yīng)年份間4—10月份≥10 ℃有效積溫、日照時數(shù)、降雨量3個主要氣象因子之間的相關(guān)關(guān)系。

河南省安陽地區(qū)是黃河流域重要植棉區(qū), 位于黃河流域棉區(qū)的中心地帶, 生態(tài)代表性較強, 國家棉花品種區(qū)試多年來把安陽作為重要的試點。安陽位于114°35′E、36°10′N, 海拔高度76.0 m, 屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候, 年平均溫度13.6 ℃, 年降水量650 mm, 無霜期200 d。日照時數(shù)和氣溫適中, 晝夜溫差小, 溫光資源豐富, 適合棉花生長, 國家級棉花研究所就選址于此。連續(xù)6年安陽試點整個棉花生長季節(jié)(4—10月)的主要氣象因子數(shù)據(jù)如表3。

表3 2009—2014年黃河流域棉區(qū)安陽試點棉花生長季節(jié)(4—10月)氣象因子觀察數(shù)據(jù)匯總

2009—2014年國家黃河流域棉花品種區(qū)試安陽試點中熟常規(guī)組對照‘中植棉2號’和中熟雜交組對照‘瑞雜816’連續(xù)6年纖維品質(zhì)主要指標(biāo)數(shù)據(jù)如表4。

表4 2009—2014年黃河流域棉區(qū)對照品種在安陽試點纖維品質(zhì)性狀觀察值

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟性類型符合審定標(biāo)準(zhǔn)的品種的纖維品質(zhì)評價

2.1.1 不同熟性類型品種棉花纖維品質(zhì)性狀

同一棉區(qū)內(nèi), 不同熟性類型品種纖維品質(zhì)有差異(表5)。黃河流域棉區(qū)不同熟性品種纖維長度、比強度、馬克隆值及紡紗均勻性指數(shù)隨品種熟性的生育期提早各項指標(biāo)均呈降低的趨勢; 如中熟、早中熟和早熟類型品種棉纖維比強度分別為30.2 cN?tex-1、29.5 cN?tex-1和28.7 cN?tex-1。西北內(nèi)陸棉區(qū)不同熟性品種隨熟性的提早纖維馬克隆值變化與黃河流域棉區(qū)相似, 而纖維長度、比強度和紡紗均勻性指數(shù)差異則相反。不同棉區(qū)間, 同一熟性類型相比, 中熟棉類型纖維比強度以黃河流域棉區(qū)略高, 纖維長度均值則以長江流域棉區(qū)較高; 早中熟和早熟棉纖維長度、比強度及紡紗均勻性指數(shù)以西北內(nèi)陸棉區(qū)較高, 而馬克隆值均以西北內(nèi)陸棉區(qū)較優(yōu)。與理想類型相比, 以西北內(nèi)陸棉區(qū)棉花纖維品種較優(yōu)。

表5 2005—2014年不同棉區(qū)不同熟性類型棉花品種主要品質(zhì)性狀

2.1.2 不同熟性棉花品種符合審定標(biāo)準(zhǔn)的類型評價

按照我國棉花纖維品質(zhì)Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型標(biāo)準(zhǔn), 對2005—2014年間我國不同熟性類型品種進行歸類, 結(jié)果如表6所示。

黃河流域中熟組參試品種中, 達到Ⅰ型和Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)的品種分別有3個和74個, 分別占本組參試品種的0.74%和18.23%; 早中熟組參試品種中, 達到Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)的品種有13個, 占本組參試品種的16.88%; 早熟組參試品種中達到國家Ⅰ型和Ⅱ型品種標(biāo)準(zhǔn)的分別有1個和3個, 分別占本組參試品種的2.0%和6.0%。

長江流域中熟組參試品種中, 達到國家Ⅰ型品種標(biāo)準(zhǔn)的僅1個品種, 占本組參試品種的0.30%; 屬于國家Ⅱ型品種的有36個, 占本組參試品種的10.65%。

西北內(nèi)陸早熟組參試品種中, 達到Ⅰ型標(biāo)準(zhǔn)的品種有9個, 占本組參試品種的9.1%; 屬于Ⅱ型品種的有21個, 占本組參試品種的23.1%。早中熟組參試品種中, 達到國家Ⅰ型和Ⅱ型品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的品種分別為1個和21個, 分別占本組參試品種的1.02%和21.43%。

表6 2005—2014年國家棉花區(qū)域試驗達到Ⅰ型、Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)的不同熟性類型品種

2.2 不同熟性類型棉花品種纖維品質(zhì)性狀灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度是建立在多性狀量化的基礎(chǔ)上, 采取綜合性狀的全部優(yōu)良信息所得的目標(biāo)品種作為同一對比標(biāo)準(zhǔn), 用于綜合評價棉花品種的優(yōu)劣。通過數(shù)據(jù)進行灰色多維綜合評估分析, 結(jié)果如表7。

2.2.1 黃河流域棉區(qū)

黃河流域棉區(qū)中熟組棉花品種4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度為0.653 8, 居6種熟性類型的第3位, 綜合表現(xiàn)一般。其中纖維比強度與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)最高, 達到0.941 7; 其次是纖維長度, 與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)0.796 9; 而紡紗均勻指數(shù)和馬克隆值與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)較低, 分別為0.527 8和0.348 9。因此, 該熟性類型棉花品質(zhì)育種的主攻方向應(yīng)當(dāng)是繼續(xù)改良纖維長度和比強度, 進一步加強對紡紗均勻指數(shù)特別是馬克隆值的選育。

表7 不同熟性類型棉花品質(zhì)性狀與理想性狀之間灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及綜合灰色關(guān)聯(lián)度

黃河流域棉區(qū)中早熟類型棉花4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度為0.604 6, 居6種熟性類型的第5位, 綜合表現(xiàn)差。其中纖維長度和比強度與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.792 3和0.757 2, 而紡紗均勻指數(shù)和馬克隆值與理想性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)更低, 分別為0.515 1和0.353 7。因此, 該熟性類型棉花品質(zhì)育種的主攻方向應(yīng)當(dāng)是進一步加強對纖維長度和比強度的改良, 尤其應(yīng)當(dāng)重視對馬克隆值和紡紗均勻指數(shù)的選擇。

黃河流域棉區(qū)早熟類型棉花品種4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度為0.490 5, 在6種熟性類型中表現(xiàn)最差。該熟性類型中, 4個品質(zhì)性狀均表現(xiàn)較差, 與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)均較小, 最大的也僅達0.610 6。因此, 該熟性類型棉花品質(zhì)育種的主攻方向應(yīng)當(dāng)是四管齊下, 4個性狀的選擇均不能忽視。

2.2.2 長江流域棉區(qū)

長江流域棉區(qū)中熟類型棉花4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度為0.633 1, 居6種熟性類型的第4位, 綜合表現(xiàn)一般。其中纖維長度、比強度與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.838 3和0.843 3; 紡紗均勻指數(shù)與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)較低, 為0.517 5, 而馬克隆值表現(xiàn)最差, 僅為0.333 3。因此, 該熟性類型棉花品質(zhì)育種的主攻方向與上述黃河流域中熟性類型類同。

2.2.3 西北內(nèi)陸棉區(qū)

西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉類型4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度最大, 為0.980 7, 說明該類型綜合品質(zhì)性狀表現(xiàn)最好。其中, 纖維長度、比強度和紡紗均勻指數(shù)3個品質(zhì)性狀與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)均為1.000 0, 即3個品質(zhì)性狀整體上已達到理想狀態(tài); 馬克隆值與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)略低, 也達0.922 9, 基本接近理想值?？梢? 西北內(nèi)陸早熟棉是我國4個棉花纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)最優(yōu)的一種類型, 該熟制棉花品質(zhì)育種選育的主攻方向應(yīng)該是在保持現(xiàn)有育種水平的基礎(chǔ)上, 加強對馬克隆值的選育。

西北內(nèi)陸棉區(qū)早中熟類型4個品質(zhì)性狀與理想性狀的綜合灰色關(guān)聯(lián)度為0.783 2, 居6種熟性類型的第2位, 綜合表現(xiàn)較好。其中, 纖維長度、比強度和紡紗均勻指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.898 6、0.904 4和0.736 1, 但馬克隆值灰色關(guān)系系數(shù)略低, 為0.593 7。因此, 該熟性類型棉花品質(zhì)育種的主攻方向應(yīng)當(dāng)是進一步提高纖維長度、比強度和紡紗均勻性指數(shù), 尤其應(yīng)當(dāng)重視對馬克隆值的選育。

2.3 不同熟性類型棉花纖維品質(zhì)性狀分布差異性比較

2.3.1 黃河流域棉區(qū)

由圖1可知, 2005—2014年黃河流域中熟棉類型纖維長度主要位于29 mm、30 mm兩檔, 隨年份增長呈下降趨勢; 早中熟棉類型2005—2010年纖維長度也處于29 mm、30 mm兩檔; 早熟棉類型纖維長度主要位于27 mm、28 mm、29 mm 3檔?？梢? 早熟棉類型纖維長度明顯低于中熟棉和早中熟棉品種。

2005—2014年中熟棉類型纖維比強度分布在28.7~31.9 cN?tex-1, 但年份間波動較大; 2005—2010年中早熟棉類型纖維比強度與中熟棉相似, 但略低于中熟棉; 早熟棉類型纖維比強度則明顯低于中熟棉和中早熟棉。

2005—2014年中熟棉類型纖維馬克隆值隨年份增長呈升高趨勢, 2012年后纖維馬克隆值明顯升高。早熟棉類型纖維馬克隆值明顯低于中熟棉, 可能與早熟棉類型生育期相對較短、纖維成熟度較低有關(guān)。中早熟棉馬克隆值高于早熟棉和中熟棉。

2005—2014年中熟棉類型纖維紡紗均勻性指數(shù)為135~154, 但2009年后呈降低趨勢; 早中熟棉類型2005—2010年紡紗均勻性指數(shù)為137~153, 總體上低于中熟棉; 早熟棉品種紡紗均勻性指數(shù)為126~140?？梢? 早熟棉類型纖維綜合紡紗性能均低于早中熟棉和中熟棉; 但中熟棉品種則呈下降趨勢, 主要與中熟棉品種纖維長度下降、馬克隆值升高有關(guān)。

2.3.2 長江流域棉區(qū)

2005—2014年由于長江流域棉區(qū)參加試驗的品種都是中熟品種, 只有一個熟性類型, 同一個流域內(nèi)不再做比較分析。

2.3.3 西北內(nèi)陸棉區(qū)

西北內(nèi)陸棉區(qū)不同熟性品種之間的纖維品質(zhì)顯著性差異比較見圖2。結(jié)果表明: 西北內(nèi)陸棉區(qū)棉花纖維長度自2008年呈下降趨勢, 但早熟棉品種纖維長度30.4 mm, 顯著高于早中熟棉品種。早熟棉品種纖維比強度平均值雖高于早中熟棉品種類型, 但差異未達顯著水平。西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉品種和早中熟棉品種纖維的馬克隆值差異達顯著水平, 早熟棉品種馬克隆值顯著低于早中熟類型。西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉品種和早中熟棉品種纖維紡紗均勻性指數(shù)差異較大, 早熟棉品種類型紡紗均勻性指數(shù)顯著大于早中熟棉類型。

西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉和早中熟棉類型纖維長度均主要位于29 mm、30 mm兩檔, 且以早熟棉類型纖維長度略高于早中熟棉; 西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉類型纖維比強度為28.5~32.3 cN?tex-1; 早中熟棉類型則分布在28.6~31.6 cN?tex-1, 但其均值略低于早熟棉類型; 不同熟性類型纖維比強度隨年份增長總體呈下降趨勢。

2005—2014年早熟棉品種纖維馬克隆值在4.1~4.6, 而早中熟棉類型在4.2~4.8, 且早熟棉類型纖維馬克隆值總體上低于早中熟棉類型?？赡芘c早中熟棉品種種植時生育期相對較長, 纖維成熟度較好有關(guān)。

2005—2014年西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉類型纖維紡紗指數(shù)為148~164, 早中熟棉類型為138~164; 不同類型纖維紡紗均勻指數(shù)自2008年后隨年份增長總體呈下降趨勢。

圖2 2005—2014年西北內(nèi)陸棉區(qū)不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)比較分析

2.4 同一熟性對照品種纖維品質(zhì)與主要氣象因子的關(guān)系

2.4.1 中熟常規(guī)棉品種纖維品質(zhì)性狀與主要氣象因子關(guān)系研究

2009—2014年‘中植棉2號’連續(xù)6年作為國家黃河流域區(qū)試中熟常規(guī)組別對照品種, 該品種生育期125 d, 品種審定時纖維上半部平均長度為29 mm, 斷裂比強度29.2 cN?tex-1, 馬克隆值4.7, 紡紗均勻性指數(shù)139。中熟常規(guī)棉對照品種主要纖維品質(zhì)性狀與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果如表8所示。在3個主要氣象因子中, ≥10 ℃有效積溫對‘中植棉2號’的纖維長度影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.836 8), 其次為紡紗均勻性指數(shù), 再次為比強度, 對馬克隆值影響最小。降雨量對‘中植棉2號’纖維長度影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.657 7), 其次為馬克隆值, 再次為紡紗均勻性指數(shù), 對比強度影響最小(灰關(guān)聯(lián)度為0.559 6)。日照時數(shù)對‘中植棉2號’比強度影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.724 3), 其次為紡紗均勻性指數(shù), 再次為纖維長度, 對馬克隆值影響最小。

同時可知, 通過灰色關(guān)聯(lián)度分析, 在4個主要纖維品質(zhì)性狀中, 對中熟常規(guī)棉‘中植棉2號’纖維長度影響最大的氣象因子是≥10 ℃有效積溫(灰關(guān)聯(lián)度為0.836 8), 其次為降雨量, 日照時數(shù)影響最小。對其比強度影響最大的氣象因子是≥10 ℃有效積溫(灰關(guān)聯(lián)度為0.779 7), 其次是日照時數(shù), 降雨量影響最小。對其馬克隆值影響最大的氣象因子是≥10 ℃有效積溫(灰關(guān)聯(lián)度為0.653 0), 其次是降雨量, 日照時數(shù)影響最小。對其紡紗均勻性指數(shù)影響最大的氣象因子依然是≥10 ℃有效積溫(0.801 5), 其次為日照時數(shù), 降雨量影響最小。

≥10 ℃有效積溫對‘中植棉2號’纖維長度影響最大, 對纖維品質(zhì)主要指標(biāo)的影響順序自大到小為: 纖維長度、紡紗均勻性指數(shù)、比強度、馬克隆值。降雨量對纖維長度影響最大, 其大小順序為: 纖維長度、馬克隆值、紡紗均勻性指數(shù)、比強度。日照時數(shù)對比強度影響最大, 其大小順序為: 比強度、紡紗均勻性指數(shù)、纖維長度、馬克隆值。

從整體上看來, ≥10 ℃有效積溫是影響中熟常規(guī)棉品種‘中植棉2號’主要纖維品質(zhì)性狀的最主要氣象因子。

表8 黃河流域棉區(qū)中熟常規(guī)棉品種和雜交棉品種纖維品質(zhì)性狀與氣象因子間的灰色關(guān)聯(lián)度

2.4.2 中熟雜交棉品種纖維品質(zhì)性狀與主要氣象因子關(guān)系研究

2009—2014年‘瑞雜816’連續(xù)6年作為國家黃河流域區(qū)試中熟雜交組別對照品種, 該品種生育期125 d, 品種審定時纖維上半部平均長度為30.2 mm, 斷裂比強度31.2 cN?tex-1, 馬克隆值4.9, 紡紗均勻性指數(shù)147.7。

由表8可知, 通過灰色關(guān)聯(lián)度分析, 在3個主要氣象因子中, ≥10 ℃有效積溫對品種‘瑞雜816’比強度影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.828 6), 其次為紡紗均勻性指數(shù), 再次為馬克隆值, 對纖維長度影響最小。降雨量對‘瑞雜816’馬克隆值影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.694 5), 其次為比強度, 再次為纖維長度, 對紡紗均勻性指數(shù)影響最小。日照時數(shù)對比強度影響最大(灰關(guān)聯(lián)度為0.663 2), 其次為紡紗均勻性指數(shù), 再次為馬克隆值, 對纖維長度影響最小。

從4個纖維品質(zhì)性狀的角度看, 對‘瑞雜816’纖維長度、比強度、馬克隆值三者影響最大的氣象因子是≥10 ℃有效積溫(灰關(guān)聯(lián)度為分別0.727 2、0.828 6和0.746 2), 其次為降雨量(灰關(guān)聯(lián)度分別為0.596 2、0.669 4和0.694 5), 日照時數(shù)影響最小(灰關(guān)聯(lián)度分別為0.541 7、0.663 2和0.600 4); 對‘瑞雜816’紡紗均勻性指數(shù)影響最大的氣象因子是≥10 ℃有效積溫(灰關(guān)聯(lián)度為0.770 0), 其次為日照時數(shù)(0.654 3), 降雨量影響最小(0.584 3)。

整體上看來, ≥10 ℃有效積溫同樣是影響中熟雜交棉品種‘瑞雜816’纖維主要品質(zhì)性狀的最主要氣象因子。

由此可見, 影響中熟常規(guī)棉品種和中熟雜交棉品種主要品質(zhì)性狀的主要氣象因子既有相同的一面, 又有不同的一面。相同的是, 無論常規(guī)棉還是雜交棉, 影響纖維品質(zhì)性狀的最主要氣象因子均是≥10 ℃有效積溫; 不同的是, 降雨量和日照時數(shù)對4個纖維品質(zhì)性狀影響的重要程度有所差別。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 不同熟性類型符合品種審定標(biāo)準(zhǔn)的纖維品質(zhì)評價

棉花不同熟性類型是棉花科學(xué)研究者在長期生產(chǎn)實踐中, 依據(jù)自然生態(tài)條件、種植制度、科研成果等要素與棉花生長發(fā)育特點完美結(jié)合劃分形成的。May[20]、Berger等[21]認為棉花品質(zhì)性狀的形成是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果, 環(huán)境與不同熟性類型有著密切的相關(guān)性, 這就決定了不同熟性類型在棉花品質(zhì)性狀形成與差異中的重要作用。本文通過采用灰色多維綜合評估方法, 對我國黃河流域中熟、早中熟和早熟組, 長江流域中熟組以及西北內(nèi)陸早熟和早中熟組等6種棉花熟性類型的國家棉花品種區(qū)域試驗參試品種纖維品質(zhì)性狀進行綜合分析, 彌補了傳統(tǒng)統(tǒng)計分析方法只能考慮單一因素性狀的局限性。因此, 研究結(jié)論更加客觀、全面和科學(xué), 對于我國棉花品質(zhì)育種和棉花生產(chǎn)不同熟制類型發(fā)展及棉花品種布局無疑具有一定的指導(dǎo)作用。

從2005—2014年不同熟性類型品種纖維品質(zhì)性狀分析結(jié)果來看, 纖維品質(zhì)指標(biāo)差異明顯, 與熊宗偉等[6]、郭柏林[22]的研究結(jié)果基本一致。西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟和早中熟品種纖維品質(zhì)與黃河流域中熟、中早熟、早熟以及長江流域中熟棉相比較而言, 表現(xiàn)為纖維長度好, 比強度高, 整齊度較好, 馬克隆值適中。黃河流域早熟棉品種纖維品質(zhì)綜合紡紗性能明顯低于中早熟棉、中熟棉品種, 但中熟棉品種纖維綜合紡紗性能最近幾年則呈下降趨勢。早熟棉新品種的培育, 應(yīng)注重提高纖維品質(zhì), 進一步提高早熟性, 適應(yīng)黃河流域麥后直播棉要求。國家棉花品種區(qū)域試驗的西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟和早中熟類型相比, 早熟棉品種纖維品質(zhì)紡紗均勻性指數(shù)顯著大于早中熟類型, 是西北內(nèi)陸棉區(qū)較適宜的棉花品質(zhì)發(fā)展類型。但是, 這兩種熟制類型纖維品質(zhì)呈劣質(zhì)化的發(fā)展趨勢, 導(dǎo)致這種下降趨勢的直接原因與這兩種熟制類型品種纖維長度下降、比強度下降、馬克隆值升高的趨勢有關(guān), 此發(fā)展趨勢與黃河流域棉區(qū)問題類似, 同樣應(yīng)該引起棉花育種工作者、區(qū)試審定和紡織用棉等部門的足夠重視。

3.1.2 三大棉區(qū)不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)指標(biāo)分析和建議

對西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉、早中熟棉不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)指標(biāo)進行分析, 纖維長度和比強度均呈下降趨勢, 馬克隆值呈上升趨勢, 紡紗均勻性指數(shù)呈下降趨勢。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是多方面的: 一是與該棉區(qū)片面追求產(chǎn)量提高有直接關(guān)系。張金發(fā)[23]、郭香墨等[2]和金文林等[24]研究表明, 棉花產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)性狀呈高度負相關(guān), 在一定范圍內(nèi)產(chǎn)量的提高必然導(dǎo)致品質(zhì)性狀的降低, 這啟示我們在培育和選擇高產(chǎn)品種的同時, 一定要注意與纖維品質(zhì)性狀同步改良, 建議種子管理部門審定品種時, 對棉花優(yōu)質(zhì)纖維生產(chǎn)區(qū)域, 主要纖維品質(zhì)指標(biāo)應(yīng)設(shè)置下限, 如纖維長度應(yīng)在30.0 mm以上, 比強度應(yīng)在30.0 cN?tex-1以上, 即所指的“雙30”品種, 馬克隆值應(yīng)在3.6~4.9。二是與該棉區(qū)棉花優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源材料較缺乏及品種引進有關(guān)。西北內(nèi)陸早熟棉類型品種主要纖維品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于早中熟類型品種, 主要由于早熟棉品種為新疆本土培育, 對纖維品質(zhì)把關(guān)較嚴(yán); 而早中熟類棉花品種是新疆棉花種植主體, 隨著最近幾年內(nèi)地棉花面積急劇萎縮, 黃河流域和長江流域中熟、早中熟棉花品種大量引進, 其中不乏引進了高產(chǎn)、抗病而纖維品質(zhì)較差的品種, 從而降低了西北內(nèi)陸棉區(qū)早中熟棉的整體品質(zhì), 這對于新疆棉區(qū)正迅速擴大棉花機械化采收十分不利, 因為棉花在機采和清花過程中可能會使纖維品質(zhì)進一步變劣, 紡織用棉品質(zhì)會受到嚴(yán)重影響。針對上述結(jié)果, 建議種子管理部門從嚴(yán)掌握新疆棉花新品種引進門檻, 重點把握新引進棉花品種的纖維品質(zhì)。

3.1.3 不同熟性類型棉花纖維品質(zhì)改良

不同種植制度下不同熟性棉花品種的棉花品質(zhì)存在較大差異。韓迎春等[25]研究指出早熟棉品種品質(zhì)低于中熟及早中熟品種。這與本研究的黃河流域棉區(qū)早熟棉品質(zhì)相對較差的結(jié)論相一致。毛樹春等[26]以早熟、早中熟和中熟品種為材料研究不同類型品種在河北省南部棉區(qū)的適應(yīng)性, 表明在冀南棉區(qū)不適宜種植早熟品種, 中熟品種的適應(yīng)性好于早中熟品種, 與本研究的不同熟性品種棉花品質(zhì)中熟品種的適應(yīng)性好于早中熟品種相一致。早熟和早中熟品種應(yīng)合理搭配, 根據(jù)適宜生態(tài)區(qū)劃分種植不同的早熟和早中熟品種。長江流域棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)近幾年纖維長度和比強度有增強的趨勢, 說明在纖維長度和比強度方面的品質(zhì)改進成效顯著。但黃河流域、長江流域、西北內(nèi)陸三大棉區(qū)6類不同熟性類型品種均表現(xiàn)出纖維馬克隆值增大、纖維變粗的趨勢。目前尋求降低馬克隆值的育種途徑和方法是棉花育種家們應(yīng)盡快解決的問題。

3.1.4 棉花纖維品質(zhì)與氣象因子的關(guān)系

大量研究表明, 氣象因子對棉花纖維品質(zhì)影響較大。王朝輝等[10]認為溫度與纖維長度、整齊度指數(shù)、比強度和紡紗均勻性指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān), 與馬克隆值正相關(guān); 光照時數(shù)與纖維長度、整齊度指數(shù)、比強度、馬克隆值和紡紗均勻性指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān); 降水量與纖維長度、整齊度指數(shù)、比強度、馬克隆值和紡紗均勻性指數(shù)呈負相關(guān)。王小龍[27]認為在所有氣象因子中, 溫度對纖維發(fā)育最為重要。李偉明等[28]認為降水量是一個限制因子, 降水量較少年份對纖維品質(zhì)起正作用, 降水量對纖維品質(zhì)起副作用。王朝暉等[29]表明溫度是影響纖維品質(zhì)的主導(dǎo)因子, 溫度、光照時數(shù)與纖維品質(zhì)呈正相關(guān), 而與降水量、空氣濕度呈負相關(guān)。這說明在一定范圍內(nèi), 光照時間長、溫度高有利于纖維成熟, 馬克隆值、纖維長度、比強度同時增加。溫度在30~31 ℃、光照時間在6~10 h、空氣濕度在65.0%~ 74.0%、降水量均勻且在2~4 mm時, 棉花纖維品質(zhì)最優(yōu)。研究表明溫度對纖維品質(zhì)的影響, 在20~30 ℃時溫度越高成熟度越好, 棉纖維強度隨日平均氣溫的上升而增強。韓慧君[30]研究發(fā)現(xiàn)棉花成熟度和細度主要受熱量和日照時數(shù)的影響。赫云理[31]認為中熟棉花品種的纖維強力與細度呈負相關(guān), 與成熟系數(shù)呈正相關(guān)。中熟品種達到同樣品質(zhì)指標(biāo)所要求的氣象因子條件比早熟棉花品種略低, 因為早熟棉花品種播種較晚, 鈴期溫度偏低, 溫度對纖維發(fā)育的有效性較差, 達到同樣品質(zhì)所需積溫、光照要求更多一些。而鈴期以前的情況剛好相反, 早熟品種和中熟品種播種至開花所需積溫分別為1 500 ℃和1 900 ℃。馬富裕等[32]對纖維發(fā)育與氣象因子的關(guān)聯(lián)有一定的研究, 認為隨緯度升高, 由南疆中熟棉區(qū)向北疆早熟棉區(qū)推移過程中, 纖維加長, 比強度下降, 馬克隆值降低, 可溶性糖含量增加。孫東磊等[33]認為從棉纖維整個發(fā)育期分析, 纖維品質(zhì)指標(biāo)受氣象因子影響大小順序為: 比強度>馬克隆值>長度。而本研究表明, 無論中熟常規(guī)棉品種‘中植棉2號’, 還是中熟雜交棉品種‘瑞雜816’, ≥10 ℃有效積溫均是影響纖維品質(zhì)性狀的最主要氣象因子; 而不同的是, 降雨量和日照時數(shù)對4個纖維品質(zhì)性狀影響的重要程度有所差別。這些結(jié)論與Gipson等[13]和馬富裕等[32]的研究結(jié)果基本一致。

隨著科技的發(fā)展和育種水平的不斷提高, 我國“六五”至“十二五”期間, 棉花纖維品質(zhì)總體趨勢不斷提高[34]。棉花育種品質(zhì)的長度分布范圍在27~32 mm, 以29 mm和30 mm為主, 所占比例達60%左右; 比強度主要分布在25.0~31.0 cN?tex-1, 以28.0~29.0 cN?tex-1為主, 比強度有逐年增大的趨勢; 麥克隆值多分布在4.3~4.9。尤其最近10年, 三大棉區(qū)的纖維麥克隆值都有偏高趨勢, 纖維表現(xiàn)越來越粗, 這與黃河流域近年來的平均氣溫升高有很大關(guān)系, 尤其7月中下旬至8月份的高溫干旱, 對棉花造成不利影響, 建議棉花育種專家在品種選育時, 適當(dāng)調(diào)整選育指標(biāo)。

3.2 結(jié)論

分析不同熟性類型纖維品質(zhì)表明, 2005—2014年國家棉花參試品種中達到國家Ⅰ型、Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)的品種, 中熟棉品種分別占其參試品種總數(shù)的0.54%和12.63%, 早熟棉為7.09%和18.44%, 早中熟棉為0.57%和17.14%。

不同纖維品質(zhì)指標(biāo)以纖維長度和比強度與理想性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)較高, 其次是紡紗均勻性指數(shù), 再次為馬克隆值, 且在不同棉區(qū)間、不同熟性類型間表現(xiàn)一致。西北內(nèi)陸早熟棉和早中熟棉綜合品質(zhì)性狀最佳, 其次是黃河流域與長江流域棉區(qū)的中熟棉類型, 再次是黃河流域早中熟棉和早熟棉類型。

分析不同熟性品種纖維品質(zhì)地域分布可見, 黃河流域棉區(qū)中熟棉纖維品質(zhì)分布略優(yōu)于長江流域棉區(qū)。西北內(nèi)陸棉區(qū)早熟棉纖維品質(zhì)綜合性狀表現(xiàn)最佳, 是我國棉花品質(zhì)育種和生產(chǎn)的首選熟性類型, 是我國棉花品質(zhì)最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N熟性類型, 其品質(zhì)發(fā)展育種策略應(yīng)當(dāng)是在保持現(xiàn)有品種品質(zhì)性狀的基礎(chǔ)上, 加強對纖維長度和比強度的改良。其次為西北內(nèi)陸早中熟類型, 是我國棉花品質(zhì)育種和生產(chǎn)的重要熟性類型, 但要進一步提高纖維長度、比強度和紡紗均勻指數(shù)的選育力度。

我國棉花品種中熟棉類型主要分布在長江流域和黃河流域棉區(qū), 近5年西北內(nèi)陸棉區(qū)的中熟品種有所增加。總體上中熟棉品種纖維長度分布范圍在28.7~30.3 mm, 達到紡中高檔紗所需長度標(biāo)準(zhǔn)要求。黃河流域的中熟品種近幾年纖維長度有所下降, 長江流域的纖維長度表現(xiàn)較好。黃河流域北部近幾年中熟品種的比強度指標(biāo)有所下降, 但長江流域棉區(qū)的比強度有所提高, 分布在29.6~31.0 cN?tex-1, 屬中等偏上水平。三大棉區(qū)馬克隆值差異明顯, 長江流域棉區(qū)的馬克隆值高于黃河流域棉區(qū), 而黃河流域棉區(qū)馬克隆值高于西北內(nèi)陸棉區(qū)。黃河流域的馬克隆值在2010—2014年提高幅度較大, 出現(xiàn)馬克隆值超過5.5的現(xiàn)象。

本研究表明棉花生育期4—10月份≥10 ℃有效積溫是影響中熟常規(guī)棉和雜交棉纖維品質(zhì)的最主要因子。不同的是降雨量和日照時數(shù)對4個纖維品質(zhì)性狀影響的重要程度有所差別。對中熟常規(guī)棉而言, 氣象因子影響纖維長度和馬克隆值的順序為≥10 ℃有效積溫>降雨量>日照時數(shù); 影響比強度和紡紗均勻性指數(shù)的順序為≥10 ℃有效積溫>日照時數(shù)>降雨量。對中熟雜交棉而言, 氣象因子影響纖維長度、比強度、馬克隆值的順序均為≥10 ℃有效積溫>降雨量>日照時數(shù); 而影響紡紗均勻性指數(shù)的順序為≥10 ℃有效積溫>日照時數(shù)>降雨量。

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Evaluation and analysis of fiber quality characteristics of different maturity cotton varieties*

TANG Shurong1, WEI Shoujun1, GUO Ruilin2, WEI Jingyan1, MENG Junting1, YANG Changqin3

(1. Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences / State Key Laboratory of Cotton Biology, Anyang 455000, China; 2. Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China; 3. Institute of Industrial Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)

Fiber quality traits of different maturity cotton varieties were analyzed with Grey Multidimensional Comprehensive Assessment (GMCA). Data sets were collected from the cotton national regional trials from 2005 to 2014, including early-maturing, early-medium maturing, and medium maturing variety trials, in three cotton areas of China — the Northwest Inland Valley (NWIV), the Yellow River Valley (YeRV), and the Yangtze River Valley (YaRV). It is of great significance for establishing dominant cotton production areas and ascertains the distribution, ecological breeding, and quality improvement methods for all cotton varieties. Results showed that: 1) there were 0.54% and 12.63% of all candidate varieties of medium maturity cotton divided into the high yield and good quality (type Ⅰ) and common quality (type Ⅱ) according to the national cotton fiber quality standards, respectively. The proportions of early-maturing cotton were 7.09% and 18.44%, and proportions of early-medium maturing cotton were 0.57% and 17.14%, respectively. 2) Fiber length and strength of the tested varieties was higher in grey correlation coefficient with those of ideal varieties characters, followed by spinning consistency index, again for micronaire. 3) By comparing fiber quality to ideal trait via grey relational analysis, we found that the fiber quality of medium maturing varieties in the YeRV were better than those of medium maturing varieties in the YaRV. The comprehensive characteristics of fiber quality of early-maturing cotton were the best in the NWIV, and followed by the medium maturing cotton in the YeRV and YaRV. 4) Medium-maturing varieties were mainly distributed in the YeRV and YaRV in China, though medium maturing cotton varieties had increased in the NWIV over the past 5 years. Overall, the range of fiber length for medium maturing varieties was 28.7-30.3 mm, which reached standards for high quality yarn. In recent years, there had been a downward trend on fiber length and strength of cotton varieties in the YeRV, with a strength range of 29.6-31.0 cN?tex-1, at medium to upper level. Micronaire in three cotton areas with different maturity types exhibited significant difference; the micronaire of the YaRV was higher than that of the YeRV, and that of YeRV from medium maturing varieties was higher than that of the NWIV for early-medium maturing varieties. The micronaire in the YeRV had greatly improved from 2010 to 2014, where more than 6.0 micronaire had been observed. 5) This study showed that the accumulated temperature of above 10 ℃ was the primary factor affecting fiber quality of conventional and hybrid cotton of medium-maturing varieties. The order of meteorological factors affecting cotton fiber length and micronaire was accumulated temperature above 10 ℃, rainfall, and sunshine hours; however, that impacting strength and spinning consistency index was accumulate temperature above 10 ℃, sunshine hours, and rainfall.

Cotton (spp.); Maturing type; Fiber quality; Grey multidimensional comprehensive assessment; Three major cotton areas

, TANG Shurong, E-mail: tangshurong2008@126.com

Feb. 22, 2019;

Apr. 4, 2019

S562.03

2096-6237(2019)10-1564-14

10.13930/j.cnki.cjea.190130

2019-02-22

2019-04-04

唐淑榮, 主要研究方向為棉花纖維檢測技術(shù)與質(zhì)量安全監(jiān)控研究。E-mail: tangshurong2008@126.com

* This study was supported by the National Cotton Industry Technology System Project of China (CARS-15-25) and the Science and Technology Innovation Project of the Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS-ASTIP-2019-CCRI).

* 國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-15-25)和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項目(CAAS-ASTIP-2019-CCRI)資助

唐淑榮, 魏守軍, 郭瑞林, 韋京艷, 孟俊婷, 楊長琴. 不同熟性棉花品種纖維品質(zhì)特征分析與評價[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(中英文), 2019, 27(10): 1564-1577

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