不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的比較研究

王博然，趙書(shū)珍，萬(wàn)素梅，林皎，田玉剛，殷元峰，胡守林

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

新疆是我國(guó)優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)地，南疆又是新疆優(yōu)質(zhì)的植棉區(qū)，阿拉爾墾區(qū)更是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)主要的棉花產(chǎn)區(qū)之一，其氣候干燥、溫差大，非常有利于棉花種植[1]。

棉花不同果枝類(lèi)型品種的選育一直受到廣大育種家的重視。陸地棉品種的栽培表現(xiàn)為生長(zhǎng)習(xí)性無(wú)限和可控性株型兩種形態(tài)，在不同環(huán)境因素影響下可形成不同的生長(zhǎng)發(fā)育類(lèi)型[2]。長(zhǎng)期以來(lái)，陸地棉作為一種重要的纖維作物，人們十分關(guān)注其產(chǎn)量相關(guān)性狀，如單鈴重、衣分、單株結(jié)鈴數(shù)等[3，4]，以及品質(zhì)相關(guān)性狀，如斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、纖維長(zhǎng)度等[5，6]。研究表明，產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的遺傳取決于植物遺傳結(jié)構(gòu)和環(huán)境的相互作用[7]。實(shí)踐中，棉花果枝類(lèi)型分為零式果枝類(lèi)型、Ⅰ式果枝類(lèi)型和Ⅱ式果枝類(lèi)型。其中，零式果枝類(lèi)型指無(wú)果節(jié)；Ⅰ式果枝類(lèi)型只有一個(gè)果節(jié)；Ⅱ式果枝類(lèi)型具有多個(gè)果節(jié)[8]。Ⅰ式果枝類(lèi)型品種株型緊湊，棉葉層間距大，透光性好，下部葉片光照充足，密植條件下更顯優(yōu)勢(shì)[9]；而Ⅱ式果枝類(lèi)型品種株型松散，施用水肥條件下可以不斷延伸增節(jié)，具有多果節(jié)習(xí)性，理論株數(shù)在16.5萬(wàn)～19.5萬(wàn)株/hm2，不適合密植。

葉面積系數(shù)、收獲指數(shù)的提高和群體光合效率的增加可以通過(guò)作物株型的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)[10－12]，因而開(kāi)展不同果枝類(lèi)型品種的相關(guān)研究對(duì)選育推廣適宜該地區(qū)種植的陸地棉品種具有重要意義。產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀間的微妙關(guān)系可以通過(guò)相關(guān)性的正負(fù)及具體的數(shù)值來(lái)表示，這在兼顧棉花產(chǎn)量及纖維質(zhì)量的提高上具有重要作用。前人研究得出，棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]。我國(guó)一般采用變異分析[14]、相關(guān)分析[15－17]等多種統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)品種的產(chǎn)量性狀及品種性狀進(jìn)行考察分析，從而幫助篩選出株型合理、高產(chǎn)兼顧優(yōu)質(zhì)的品種[18－21]。截至目前，針對(duì)南疆地區(qū)不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的研究尚少。為此，本試驗(yàn)通過(guò)Ⅰ式和Ⅱ式果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的變異分析、相關(guān)分析，研究?jī)烧咧g的差異，以期為選育出更適合該地區(qū)機(jī)采種植的果枝類(lèi)型棉花優(yōu)良品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)于2021年在第一師阿拉爾墾區(qū)十二團(tuán)十一連進(jìn)行。該區(qū)地處(81.3236°E，40.4938°N)塔里木河沿岸，屬塔里木河沖擊細(xì)土平原，居塔克拉瑪干沙漠的邊緣地區(qū)。這里水土資源充沛，光照時(shí)間長(zhǎng)，光熱條件豐富，水源充足。日照率高，全年少雨。平均大氣壓為89 MPa，最高氣溫43℃左右，最低氣溫－28℃左右，年均氣溫10.7℃，無(wú)霜期200～220 d，年均日照2 556.3～2 991.8 h，平均蒸發(fā)量1 876.6～2 558.9 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)沙壤，類(lèi)型為灰漠土，pH≥7.0，屬堿性土壤。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試材料:Ⅰ式果枝類(lèi)型品種:短果枝66－17、馬棉、短果枝66－15和新陸中41；Ⅱ式果枝類(lèi)型品種:新陸中37和新陸中82。

試驗(yàn)于4月11日播種。試驗(yàn)地土壤肥力均一，機(jī)械覆膜。小區(qū)行長(zhǎng)5 m，寬2.3 m，1膜6行種植。種植密度21.9萬(wàn)株/hm2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)4次。面積共計(jì)276 m2。小區(qū)日常田間管理措施同生產(chǎn)大田。

1.3 性狀調(diào)查

產(chǎn)量性狀:于9月下旬每小區(qū)選取有代表性的棉株10株，調(diào)查記錄其株高、果枝始節(jié)高度、單鈴重、果枝臺(tái)數(shù)、單株鈴數(shù)共5項(xiàng)指標(biāo)，重復(fù)5次。吐絮后每小區(qū)(棉株從上至下)取90個(gè)鈴進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定衣指、衣分，實(shí)收籽棉計(jì)產(chǎn)，計(jì)算皮棉產(chǎn)量。

品質(zhì)性狀:每重復(fù)選取30 g皮棉測(cè)定纖維品質(zhì)性狀，包括纖維長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、整齊度、馬克隆值及伸長(zhǎng)率。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 9.50軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。Ⅰ式果枝采用4個(gè)品種的小區(qū)平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，Ⅱ式果枝采用2個(gè)品種的小區(qū)平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀的遺傳變異分析

由表1可知，產(chǎn)量性狀中，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種始節(jié)高平均值為24.36 cm，變異系數(shù)最大，為29.93%；衣分平均值為44.05%，變異系數(shù)最小，為4.73%。Ⅱ式果枝類(lèi)型品種始節(jié)高平均值為27.81 cm，變異系數(shù)最大，為32.55%；衣分平均值為44.96%，變異系數(shù)最小，為0.42%。平均單株鈴數(shù)Ⅱ式果枝品種高于Ⅰ式，達(dá)到7.43個(gè)；平均單鈴重Ⅰ式果枝類(lèi)型品種高于Ⅱ式，達(dá)到5.00 g。最終皮棉、籽棉產(chǎn)量Ⅰ式果枝類(lèi)型品種都高于Ⅱ式。

表1 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量構(gòu)成因子遺傳變異分析

2.2 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種品質(zhì)性狀的遺傳變異分析

由表2可知，品質(zhì)性狀中，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種伸長(zhǎng)率平均值為8.94%，變異系數(shù)最大，為9.48%；纖維長(zhǎng)度平均值為29.66 mm，變異系數(shù)最小，為1.20%。Ⅱ式果枝類(lèi)型品種伸長(zhǎng)率平均值為10.36%，變異系數(shù)最大，為13.66%；馬克隆值平均值為4.07，變異系數(shù)最小，為0.33%。Ⅰ式果枝類(lèi)型品種纖維長(zhǎng)度高于Ⅱ式；馬克隆值Ⅰ式大于Ⅱ式，達(dá)到4.33，處于4.21～4.45之間；Ⅱ式果枝類(lèi)型品種的斷裂比強(qiáng)度高于Ⅰ式，達(dá)到31.75cN/tex。

表2 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種品質(zhì)構(gòu)成因子遺傳變異分析

2.3 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析

對(duì)Ⅰ、Ⅱ式不同果枝類(lèi)型陸地棉品種的產(chǎn)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(表3)表明:Ⅰ式果枝類(lèi)型品種株高與始節(jié)高、衣指呈極顯著正相關(guān)，與單株鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；始節(jié)高與單株鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與衣指、衣分呈顯著正相關(guān)；果枝臺(tái)數(shù)與單鈴重、衣指呈顯著正相關(guān)，與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；單株鈴數(shù)與單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與衣指呈極顯著負(fù)相關(guān)；單鈴重與衣分、皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與衣指呈顯著正相關(guān)；衣指與衣分呈顯著正相關(guān)，與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；衣分與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。Ⅱ式果枝類(lèi)型棉花品種株高與始節(jié)高、果枝臺(tái)數(shù)呈顯著正相關(guān)；單株鈴數(shù)與單鈴重、衣指、衣分呈顯著負(fù)相關(guān)；單鈴重與衣指、衣分呈極顯著正相關(guān)，與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；衣指與衣分呈極顯著正相關(guān)，與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；衣分與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。

表3 不同果枝類(lèi)型品種產(chǎn)量性狀之間的相關(guān)性

由此可見(jiàn)，Ⅰ式果枝類(lèi)型棉花品種株高、果枝臺(tái)數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣指、衣分與產(chǎn)量之間關(guān)系較為密切，其中單株鈴數(shù)是決定單鈴重的關(guān)鍵因素，單鈴重又是決定產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，兩者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，所以對(duì)于Ⅰ式果枝品種，如何能在保證適宜單株鈴數(shù)的同時(shí)提高單鈴重是提高其產(chǎn)量與衣分的重要因素。Ⅱ式果枝類(lèi)型品種同Ⅰ式一樣對(duì)產(chǎn)量與衣分的多寡好壞影響最大的是單株鈴數(shù)、衣指與單鈴重。

2.4 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對(duì)Ⅰ、Ⅱ式果枝類(lèi)型陸地棉品種品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果(表4)表明:Ⅰ式果枝類(lèi)型品種纖維長(zhǎng)度與整齊度呈極顯著正相關(guān)，與伸長(zhǎng)率呈顯著正相關(guān)；馬克隆值與纖維長(zhǎng)度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)。Ⅱ式果枝類(lèi)型品種纖維長(zhǎng)度與伸長(zhǎng)率呈極顯著正相關(guān)，馬克隆值與纖維長(zhǎng)度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均為負(fù)相關(guān)，且與斷裂比強(qiáng)度達(dá)到極顯著水平，相關(guān)性大小依次為斷裂比強(qiáng)度＞纖維長(zhǎng)度＞伸長(zhǎng)率＞整齊度。

表4 不同果枝類(lèi)型品種品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性

2.5 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

由表5可知，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種株高與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，因此在一定范圍內(nèi)增加株高可以提高皮棉產(chǎn)量；伸長(zhǎng)率與始節(jié)高呈顯著正相關(guān)；衣分與皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)；單株鈴數(shù)與皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)；單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。這說(shuō)明選取適宜的單株鈴數(shù)、合理的衣分并且增加單鈴重能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。因此提高Ⅰ式果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量可以從株高、始節(jié)高、果枝臺(tái)數(shù)、衣分、衣指、單鈴重幾方面考慮，在選擇合適株型的同時(shí)對(duì)品質(zhì)性狀進(jìn)行調(diào)控。

表5 不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的相關(guān)性

Ⅱ式果枝類(lèi)型品種相較于Ⅰ式，其農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)顯著性甚少，僅皮棉產(chǎn)量與單鈴重、衣指呈顯著正相關(guān)，與衣分呈極顯著正相關(guān)。因此，提高Ⅱ式果枝類(lèi)型品種皮棉產(chǎn)量也可在選擇合理衣分、適宜衣指、增加單鈴重上著手。

3 討論

從兩類(lèi)不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量上看，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種籽棉產(chǎn)量為7 069.93 kg/hm2，Ⅱ式為6 656.38 kg/hm2，Ⅰ式優(yōu)于Ⅱ式。而從品質(zhì)上看，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種纖維長(zhǎng)度為29.66 mm，Ⅱ式為29.02 mm，Ⅰ式優(yōu)于Ⅱ式；斷裂比強(qiáng)度Ⅰ式較Ⅱ式弱；Ⅰ式馬克隆值達(dá)到4.33，斷裂比強(qiáng)度達(dá)到30.24 cN/tex，相較于Ⅱ式更適合紡織40～60支紗的高品質(zhì)棉。

對(duì)Ⅰ、Ⅱ式果枝類(lèi)型品種9個(gè)農(nóng)藝性狀、5個(gè)品質(zhì)性狀之間進(jìn)行相互比較，表明:Ⅰ式果枝類(lèi)型棉花品種各性狀的變異系數(shù)為1.20%～29.93%，Ⅱ式為0.33%～32.55%，Ⅱ式產(chǎn)量性狀的變異幅度大于Ⅰ式，但兩者產(chǎn)量性狀的變異幅度較品質(zhì)性狀都大。這與前人的研究結(jié)果一致[22]。

產(chǎn)量性狀中皮棉產(chǎn)量與單鈴重呈極顯著正相關(guān)，與單株鈴數(shù)呈負(fù)相關(guān)；單株鈴數(shù)與單鈴重呈顯著負(fù)相關(guān)，兩者是影響籽棉產(chǎn)量的主要因素且相互制約；衣分則是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的性狀。本研究中，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種的平均單株鈴數(shù)為6.41個(gè)，Ⅱ式為7.43個(gè)；Ⅰ式平均單鈴重為5.00 g，Ⅱ式為4.11 g，最終Ⅰ式產(chǎn)量高于Ⅱ式。因此，棉花育種應(yīng)在優(yōu)先保證適宜單株鈴數(shù)的同時(shí)增加單鈴重，以達(dá)到高產(chǎn)目標(biāo)。這與李蔚等[23]的研究結(jié)果一致。

相關(guān)性分析表明，不同果枝類(lèi)型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性明顯偏弱，兩者難以同時(shí)兼顧，其中Ⅰ式相較于Ⅱ式相關(guān)性較高。通過(guò)相關(guān)性比較得出，Ⅰ式果枝類(lèi)型品種的果枝臺(tái)數(shù)、單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，因此可以通過(guò)提高果枝臺(tái)數(shù)、單鈴重、衣指等來(lái)實(shí)現(xiàn)皮棉增產(chǎn)；Ⅱ式的單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量的相關(guān)性只達(dá)到顯著水平，但有的研究顯示Ⅱ式的單鈴重與籽棉產(chǎn)量的相關(guān)達(dá)到極顯著水平[24]，同時(shí)Ⅱ式各產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)間的相關(guān)顯著性較弱。因此Ⅰ式果枝類(lèi)型品種相較于Ⅱ式更容易在提高產(chǎn)量的同時(shí)兼顧品質(zhì)性狀的提升。

4 結(jié)論

綜上，本試驗(yàn)中Ⅰ式果枝類(lèi)型品種產(chǎn)量高于Ⅱ式，纖維品質(zhì)也優(yōu)于Ⅱ式。表明:在兼顧產(chǎn)量及品質(zhì)性狀下，Ⅰ式果枝類(lèi)型陸地棉品種較Ⅱ式更易于通過(guò)選擇合理單株鈴數(shù)、增加有效鈴重、提高衣分、降低脫落率來(lái)選育出適合該地區(qū)機(jī)采并兼顧高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的陸地棉品種。