新疆阿克蘇地區(qū)棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種篩選

席育賢，龔舉武，潘境濤，王艷，孔德培,

(1.新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆 阿克蘇 843000;2.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，河南 安陽 455000;3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心，新疆 昌吉 831100；4.新疆中棉種業(yè)有限公司，新疆 阿克蘇 843000)

棉花是世界上重要的經(jīng)濟作物，在世界和中國經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。阿克蘇地區(qū)地處南疆中部，為溫帶大陸性氣候，水土光熱資源豐富、氣候干旱少雨，使得棉花生產(chǎn)得到了長足發(fā)展。地區(qū)的棉花種植面積和產(chǎn)量一致具有較高的水平，2021年全國棉花播種面積302.813萬公頃，全國棉花總產(chǎn)量573.1萬噸，其中阿克蘇地區(qū)棉花播種面積50.744萬公頃，占全國播種面積的16.76%，占新疆播種面積的20.25%；阿克蘇地區(qū)棉花產(chǎn)量96.74萬噸，占全國總產(chǎn)量的16.88%。阿克蘇地區(qū)棉花種植面積大，產(chǎn)量高，在全國乃至新疆具有重要的地位，但生產(chǎn)推廣中的品種比較多、纖維品質(zhì)參差不齊、植棉整體效益下滑；同時隨著機采棉技術(shù)的全面推廣，異性纖維嚴(yán)重超標(biāo)，纖維長度較手采棉花纖維長度損失較大，嚴(yán)重影響了機采棉質(zhì)量，一定程度上阻礙了機采棉的推廣。

棉花纖維的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀是一個復(fù)雜的數(shù)量性狀，易受基因型和環(huán)境共同影響。Gong，等對中棉所70重組自交系群體在我國三大棉區(qū)進行棉籽油份含量的基因型與環(huán)境分析，表明環(huán)境和基因型共同決定棉籽油份含量的積累。李武，等研究表明，中716和魯棉2153屬高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性好的品系；中804具有特殊適應(yīng)性，在局部地區(qū)有推廣價值。王士杰，等研究表明，05-1441和97G1是區(qū)分能力和代表性最好的親本?？椎屡啵妊芯勘砻?，中棉XP4和中棉XP5在新疆不同生態(tài)區(qū)域是高產(chǎn)類型品種，中MB13017是優(yōu)質(zhì)品種；纖維品質(zhì)性狀主要受環(huán)境的影響，而基因型則決定棉花產(chǎn)量，衣分和上半部平均長度受基因的遺傳特性所控制，可以通過優(yōu)化栽培條件顯著提高纖維長度以及衣分，從而奪取棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

目前，生產(chǎn)推廣的大多數(shù)品種無法滿足現(xiàn)代紡紗企業(yè)需求，影響新疆經(jīng)濟發(fā)展和棉花全產(chǎn)業(yè)鏈，對鄉(xiāng)村振興和產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其不利，因而選取了16個不同陸地棉品種為試驗材料，在阿克蘇地區(qū)的阿克蘇市、阿瓦提縣和沙雅縣3個環(huán)境進行種植，研究棉花纖維產(chǎn)量在新疆阿克蘇地區(qū)不同縣間穩(wěn)定性。這對于優(yōu)質(zhì)棉品種選育、區(qū)域化定向種植、推動我國優(yōu)質(zhì)棉一體化進程都具有重要意義。

1.1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2020年在新疆棉城種業(yè)阿依巴克鄉(xiāng)良繁基地試驗基地(40°63′36″N, 80°50′03″E)、沙雅縣守信種業(yè)院士專家工作站棉花科技示范園(40°94′73″N, 83°39′79″E)、阿克蘇科潤種業(yè)有限責(zé)任公司新科農(nóng)場(40°68′49″N, 80°69′35″E)進行，三地試驗田均地勢平坦、開闊，陽光充足，交通便利、排灌溝渠配套,土壤肥力中等。

供試棉花品種(系)共16個，分別為TH201(新疆塔河種業(yè)有限公司提供)、X19075(新疆合信科技發(fā)展有限公司提供)、新陸中83(新疆九圣禾種業(yè)股份有限公司提供)、欣試518(新疆國欣種業(yè)有限公司提供)、T115(新疆輪臺鴻泰種業(yè)有限公司提供)、科優(yōu)棉1號(阿克蘇科潤種業(yè)有限責(zé)任公司提供)、盛棉2號(巴州亙青種業(yè)有限責(zé)任公司提供)、創(chuàng)棉501(創(chuàng)世紀(jì)種業(yè)有限公司提供)、H33-1-4(新疆合信科技發(fā)展有限公司提供)、中棉113(新疆中棉種業(yè)有限公司提供)、新陸中86(新疆九圣禾種業(yè)股份有限公司提供)、鴻泰6636(新疆輪臺鴻泰種業(yè)有限公司提供)、NH12026(新疆龜茲種業(yè)有限責(zé)任公司提供)、中棉所96A(新疆中棉種業(yè)有限公司提供)、源棉新13305(新疆閆氏德海農(nóng)業(yè)科技有限公司提供)、新6015號(巴州友質(zhì)種業(yè)有限公司提供)，分別以G01～G16編號。以中棉所49為對照(CK)。

1.2 田間設(shè)計

試驗以品種(系)為處理，以中棉所49為對照(CK)。采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，小區(qū)面積989.0 m，6行區(qū)，株距0.13 m，密度為20.25萬～24.00萬株/公頃；采用機采棉播種機(2.05 m地膜)單機播種，一膜六行三帶，行距為10 cm和66 cm相間排列，播種深度3.0 cm，輕覆土鎮(zhèn)壓。施肥防治病蟲害等管理措施同一般高產(chǎn)栽培。

1.3 性狀調(diào)查

每個小區(qū)內(nèi)選取具有代表性的棉株20株定點定株進行農(nóng)藝性狀調(diào)查，其中生育期按小區(qū)調(diào)查。8月15日前后調(diào)查供試棉花品種(系)的果枝始位節(jié)數(shù)和高度、株高、果枝數(shù)和單株結(jié)鈴數(shù)。10月10日前后按小區(qū)收取中部正常吐絮棉鈴50個，室內(nèi)考察單鈴重、衣分，10月20日收獲各小區(qū)吐絮棉鈴，曬干計產(chǎn)，按小區(qū)實收產(chǎn)量折算籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量。按小區(qū)收取的正常吐絮棉鈴(50個鈴)經(jīng)皮輥軋花后的皮棉取25 g左右，統(tǒng)一送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(安陽)測定纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、反射率、黃度、長度整齊度指數(shù)和顏色級別。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19進行描述性分析和性狀間相關(guān)性分析，R軟件包 GGEBiplot GUI中的GGE-Biplot分析不同品種產(chǎn)量穩(wěn)定性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同環(huán)境下主要性狀的比較

由表1可知，陸地棉品種主要性狀的變幅很廣。3個環(huán)境下，單株結(jié)鈴數(shù)在品種間的變異系數(shù)最大，均超過8.5%，最大變異系數(shù)為20.21%，出現(xiàn)在阿克蘇環(huán)境；而纖維性狀變異系數(shù)均較小，其中最大是斷裂比強度，為6.84%，最小是整齊度指數(shù)，為1.07%。不同環(huán)境下各性狀表現(xiàn)穩(wěn)定一致性不一，估計與環(huán)境的氣候有關(guān)。由圖1右側(cè)箱線圖可知，陸地棉的生育期、株高、單株結(jié)鈴數(shù)、衣分、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量在不同環(huán)境差異較大，易受環(huán)境影響；而產(chǎn)量構(gòu)成因素的單鈴重，纖維品質(zhì)性狀的纖維長度、斷裂比強度和馬克隆值在不同環(huán)境表現(xiàn)基本一致，受環(huán)境影響較小。

表1 不同環(huán)境下品種不同性狀的描述性分析

2.2 不同性狀的相關(guān)性分析

不同棉花品種生育期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量構(gòu)成因素及纖維品質(zhì)特性等性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示：生育期與單鈴重呈極顯著正相關(guān)，與單株結(jié)鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與纖維品質(zhì)性狀間相關(guān)性不顯著；株高與衣分呈顯著正相關(guān)，與其他性狀關(guān)系不顯著；單鈴重與單株結(jié)鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與生育期呈顯著正相關(guān)，與其他性狀相關(guān)性不顯著；衣分與上半部平均長度和斷裂比強度呈顯著負(fù)相關(guān)，與馬克隆值和株高呈顯著正相關(guān)，與鈴重呈不顯著正相關(guān)；籽棉產(chǎn)量與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)最大，為0.966；比強度與長度呈顯著正相關(guān)，與馬克隆值呈顯著負(fù)相關(guān)。

圖1 棉花不同性狀相關(guān)性分析結(jié)果

上述相關(guān)性分析表明，株高對生育期、產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀綜合影響?。灰路衷礁呃w維越粗，纖維的長度和斷裂比強度可能越差，在育種改良過程，我們需要重點關(guān)注衣分與纖維品質(zhì)性狀的關(guān)系，才能同步提高纖維產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.3 生育期、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀

從表2可以看出，17個品種生育期略有不同，平均在133 天，最長與最短相差7 天，都屬于中早熟品種，其中欣試518品種生育期最長，為137 天，TH201和中棉113品種最短，為130 天。

表2 不同品種的生育期、農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

農(nóng)藝性狀中平均果枝始位為6.0節(jié)、單株果枝數(shù)為9.3個、果枝始位高度為20.5 cm、株高為77.8 cm、單株結(jié)鈴為7.1個和單鈴重為5.9 g。其中T115、TH201、科優(yōu)棉1號、源棉新13305、中棉113和中棉所96A品種果枝始位高度低于20 cm，這些品種不利于機采。

產(chǎn)量性狀的平均衣分為47.5%，以盛棉2號和源棉新13305品種衣分較低，為45.7%和45.4%，其他品種衣分均較高，在46.0%以上。

2.4 纖維品質(zhì)

從表3可以看出，17個品種纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)略有不同，平均纖維長度為29.8 mm、斷裂比強度28.9 cN/tex、馬克隆值4.7、纖維反射率80.2%、纖維黃度7.6、纖維顏色級別32、纖維長度整齊度85.4%。綜合可知，TH201、源棉新13305和中棉所96A在阿克蘇地區(qū)達到II型品種，其他品種的纖維品質(zhì)均為III型品種，但均優(yōu)于對照品種。

表3 不同品種的纖維品質(zhì)性狀表現(xiàn)

2.5 產(chǎn)量穩(wěn)定性分析

采用品種(G)與品種和環(huán)境互作(G◇E)來說明各環(huán)境下產(chǎn)量最高的品種，其結(jié)果見圖2 A和 B。籽棉產(chǎn)量通過中心將雙標(biāo)圖分為6個扇區(qū)，所有品種分布在6個扇形區(qū)；皮棉產(chǎn)量通過中心將雙標(biāo)圖分為5個扇區(qū)，所有品種分布在5個扇形區(qū)；籽棉產(chǎn)量的3個環(huán)境分在了3個扇形區(qū)，皮棉產(chǎn)量的3個環(huán)境分在了2個扇形區(qū)(阿瓦提和沙雅縣在同一區(qū))。分析得出，TH201品種的皮棉產(chǎn)量在阿瓦提和沙雅縣環(huán)境下產(chǎn)量最高。

圖2 籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量的穩(wěn)定性分析

注： A為籽棉產(chǎn)量的適應(yīng)性雙圖標(biāo)分析，B為皮棉產(chǎn)量的適應(yīng)性雙圖標(biāo)分析，C為籽棉產(chǎn)量的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析，D為皮棉產(chǎn)量的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析；E01為阿瓦提，E02為沙雅縣，E03為阿克蘇。

由GGE雙圖標(biāo)分析可以得出，以環(huán)境(E)的第一主成分為X軸，以G◇E第二主成分為Y軸，品種和平均環(huán)境軸做1條垂線，繪制出品種適應(yīng)性和穩(wěn)定性雙圖標(biāo)圖(見圖2C和D)。籽棉產(chǎn)量(圖2A)和皮棉產(chǎn)量(圖2B)運用GGE雙圖標(biāo)分析可以有效地解釋不同G、G◇E的90.24%和88.64%的表型變異，G◇E達20%以上，說明環(huán)境影響比較大，不同品種適宜的區(qū)域不同。且得出位于環(huán)境組成的菱形頂點的品種產(chǎn)量較高，即TH201品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量最高，其次為NH12026、H33-1-4創(chuàng)棉501。對照中棉所49品種接近試驗的平均值，鴻泰6636品種的籽棉產(chǎn)量最低，源棉新13305品種的皮棉產(chǎn)量最低。

由籽棉產(chǎn)量(圖2C)和皮棉產(chǎn)量(圖2D)的品種穩(wěn)定性分析[通過中心(原點)與平均軸垂直的線表示品種與環(huán)境相互作用的傾向性，垂線越長，表示品種越不穩(wěn)定，反之越穩(wěn)定]表明：X19075品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量最不穩(wěn)定，而中棉所49、TH201、T115和新6015號的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量較穩(wěn)定，他們與平均環(huán)境軸的垂線較短，屬于穩(wěn)產(chǎn)型品種。綜合品種產(chǎn)量的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性可以看出，TH201、創(chuàng)棉501和NH12026品種是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種；鴻泰6636雖然穩(wěn)產(chǎn)性較好，但不高產(chǎn)；H33-1-4品種是高產(chǎn)型品種，但穩(wěn)定性較差。

3 小結(jié)與討論

棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)受遺傳和環(huán)境因素雙重影響，同時受環(huán)境與基因互作效應(yīng)影響，是生物學(xué)特性和自然規(guī)律的互作，對選育能抵抗不良環(huán)境的廣泛適應(yīng)性或特殊適應(yīng)性品種具有重要意義。本研究中，衣分與纖維長度及強度為極顯著負(fù)相關(guān)，與馬克隆值為極顯著正相關(guān)，與前人研究結(jié)果一致，與鈴重呈正相關(guān)，不顯著，與前人研究相反，可能與利用遺傳材料有關(guān)。通過相關(guān)性分析表明，衣分性狀對纖維產(chǎn)量和品質(zhì)影響比較大，衣分越高纖維越粗，纖維的長度和斷裂比強度可能越差，在育種改良過程，我們需要重點關(guān)注衣分與纖維品質(zhì)性狀的關(guān)系，可能同步提高纖維產(chǎn)量和質(zhì)量。

隨著我國棉花產(chǎn)業(yè)向新疆戰(zhàn)略布局的推進，2021年新疆棉花產(chǎn)量占全國的90.04%，阿拉爾植棉墾區(qū)2015—2019年手摘棉顏色級主要以白棉二級和白棉三級為主，纖維主體長度集中在28～29 mm，斷裂比強度集中在26.0～28.9 cN/tex，難以滿足現(xiàn)代紡紗工業(yè)的需求。評價品種的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和適應(yīng)性有助于提高新品種的應(yīng)用效率，本研究結(jié)果表明，籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量分別運用GGE雙圖標(biāo)可以有效地解釋G和G◇E互作的90.24%和88.64%的表型變異，與孔德培，等對新疆陸地棉品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性分析基本一致。本研究得出TH201品種屬于II型品種，籽棉和皮棉既穩(wěn)定又豐產(chǎn)；創(chuàng)棉501和NH12026品種是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種，但纖維品質(zhì)略差；源棉新13305品種的衣分和皮棉產(chǎn)量較低，但纖維品質(zhì)突出，可以做訂單優(yōu)質(zhì)專用棉。