2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀分析

張清華，賀維昭*，裴美燕

（1.邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 邯鄲 056001；2.邯鄲市邯山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北 邯鄲 056001）

棉花Gossypium hirsutumL.是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物[1]。當(dāng)前，我國(guó)已形成了長(zhǎng)江流域、黃河流域和西北內(nèi)陸三大棉區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，棉花產(chǎn)量的持續(xù)改善是農(nóng)業(yè)科研工作者的重要目標(biāo)。棉花產(chǎn)量形成是多種因素共同作用的結(jié)果，其中品種對(duì)棉花產(chǎn)量的影響最大，而棉花的主要產(chǎn)量性狀存在相互制約、相互依存的關(guān)系[2]，分析品種產(chǎn)量與其主要性狀的關(guān)系對(duì)促進(jìn)棉花品種遺傳改良具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，有關(guān)棉花品種產(chǎn)量與主要性狀關(guān)系的研究已有許多報(bào)道。田琴等[3]以1978―2015年新陸早系列棉花品種為研究材料，分析了這些品種的產(chǎn)量性狀。盧華平等[4]對(duì)2012 年湖北省棉花區(qū)域試驗(yàn)的28 個(gè)品種的產(chǎn)量及其相關(guān)性狀進(jìn)行了研究。孫長(zhǎng)法等[5]以河南省2006 年和2007 年15個(gè)春棉區(qū)域試驗(yàn)品種為試驗(yàn)材料，分析了品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀。戴茂華等[6]對(duì)冀中南種植棉花新品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和分析。秦文斌等[7]以1950―2000 年新疆南疆地區(qū)品種為試驗(yàn)材料，選取有代表性的9 份中早熟常規(guī)棉品種進(jìn)行了研究。戴寶生等[2]采用相關(guān)分析、通徑分析、主成分分析和回歸分析方法，對(duì)2011―2013 年湖北省棉花區(qū)域試驗(yàn)品種的產(chǎn)量及其相關(guān)性狀進(jìn)行了分析。但前人的研究多選用2016 年之前某個(gè)區(qū)域的棉花品種為研究對(duì)象，而有關(guān)近年來(lái)國(guó)家審定黃河流域春棉品種的產(chǎn)量及其相關(guān)性狀的全面研究未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者等以2011―2020 年國(guó)家審定的黃河流域春棉品種為研究材料，運(yùn)用相關(guān)分析、通徑分析方法分析棉花品種產(chǎn)量與相關(guān)性狀的關(guān)系，以期為棉花品種遺傳改良及生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2011―2020 年通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的50 個(gè)黃河流域棉花品種 （不含短季棉品種和夏播棉）。審定品種相關(guān)信息來(lái)源于全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心。品種的籽棉單產(chǎn)、衣分、株高、第一果枝節(jié)位、單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、生育期和籽指等數(shù)據(jù)為各品種參加國(guó)家黃河流域棉花新品種（系）區(qū)域試驗(yàn)的平均值。

1.2 分析方法

2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種籽棉單產(chǎn)及其構(gòu)成因素的變異系數(shù)計(jì)算及線(xiàn)性擬合采用Microsoft Excel 2003，產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的皮爾遜相關(guān)分析及通徑分析采用SPSS 13.0 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及相關(guān)性狀的分析

從表1 可以看出，2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種產(chǎn)量及各相關(guān)性狀的變異系數(shù)差異較大，表現(xiàn)為單株結(jié)鈴數(shù)（11.21%）＞籽棉單產(chǎn)（10.04%）＞鈴重 （7.96%）＞株高 （6.25%）＞籽指（6.11%）＞第一果枝節(jié)位 （4.84%）＞生育期（4.08%）＞衣分（3.47%）。其中，單株結(jié)鈴數(shù)變異系數(shù)最大，說(shuō)明單株結(jié)鈴數(shù)的改良空間最大，因而單株結(jié)鈴數(shù)的改良是今后棉花品種改良的重要方向；籽棉單產(chǎn)的變異系數(shù)也大于10%，說(shuō)明在黃河流域現(xiàn)有種質(zhì)資源背景下，棉花品種產(chǎn)量還有一定的提升空間。衣分、株高、第一果枝節(jié)位、鈴重、生育期和籽指的變異系數(shù)均小于10%，說(shuō)明這些性狀的改良空間較小。

表1 2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從產(chǎn)量和相關(guān)性狀的總體水平 （表1）來(lái)看，2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種平均籽棉單產(chǎn)已處于較高水平，達(dá)到3 938.66 kg·hm－2。從產(chǎn)量相關(guān)性狀來(lái)看，近年來(lái)選育的主要棉花品種為衣分40%左右，株高100 cm 左右，第一果枝節(jié)位7左右，單株結(jié)鈴18 個(gè)左右，鈴重6 g 左右，生育期119 d 左右，籽指11 g 左右。

線(xiàn)性擬合結(jié)果（圖1）表明：2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種第一果枝節(jié)位、生育期和衣分均呈逐年下降趨勢(shì)，年均分別遞減0.03、0.79 d和0.14 百分點(diǎn)；籽棉單產(chǎn)呈逐年上升趨勢(shì)，年均遞增63.17 kg·hm－2，說(shuō)明育種者一直將棉花的產(chǎn)量性狀作為新品種改良的主攻方向，而且經(jīng)過(guò)多年的努力，棉花品種的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到較高水平；產(chǎn)量相關(guān)性狀株高、籽指、鈴重和單株結(jié)鈴數(shù)均呈逐年上升趨勢(shì)，年均分別增長(zhǎng)0.13 cm、0.12 g、0.01 g、0.01，但鈴重和單株結(jié)鈴數(shù)變化不大。

圖1 2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀的演變

2.2 產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

相關(guān)分析結(jié)果（表2）表明，衣分、株高、第一果枝節(jié)位、單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、生育期和籽指均與籽棉單產(chǎn)呈正相關(guān)關(guān)系，其中單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、籽指與籽棉單產(chǎn)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。單株結(jié)鈴數(shù)與衣分、株高、第一果枝節(jié)位、鈴重、生育期和籽指均呈正相關(guān)關(guān)系，其中單株結(jié)鈴數(shù)與鈴重的相關(guān)性達(dá)顯著水平，與株高、第一果枝節(jié)位和生育期的相關(guān)性達(dá)極顯著水平；鈴重與衣分、株高、第一果枝節(jié)位、單株結(jié)鈴數(shù)、生育期和籽指均呈正相關(guān)關(guān)系；籽指與衣分、第一果枝節(jié)位和生育期呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與株高、單株結(jié)鈴數(shù)和鈴重均呈正相關(guān)關(guān)系，其中籽指與鈴重的相關(guān)性達(dá)極顯著水平，說(shuō)明衣分的提高抑制了籽指的增加，而株高、第一果枝節(jié)位和生育期相對(duì)高的品種，其單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重相對(duì)較高。

表2 2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種主要性狀相關(guān)分析

2.3 籽棉單產(chǎn)及其構(gòu)成因素的通徑分析

通徑分析結(jié)果（表3）表明，衣分、單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重和籽指對(duì)籽棉單產(chǎn)均具有直接的正向效應(yīng)，對(duì)籽棉單產(chǎn)直接貢獻(xiàn)的大?。ㄖ苯油◤较禂?shù)）表現(xiàn)為單株結(jié)鈴數(shù)（0.724）＞籽指（0.352）＞衣分（0.136）＞鈴重（0.104），衣分和鈴重的直接通徑系數(shù)相對(duì)較小，這說(shuō)明此階段棉花產(chǎn)量的增加主要依靠單株結(jié)鈴數(shù)，其次為籽指；主要農(nóng)藝性狀株高、第一果枝節(jié)位和生育期對(duì)籽棉單產(chǎn)均具有直接的負(fù)效應(yīng)，其中，株高和生育期對(duì)籽棉單產(chǎn)的影響較大，第一果枝節(jié)位對(duì)產(chǎn)量的影響比較微弱。由間接通徑系數(shù)可以看出，各因素對(duì)產(chǎn)量的間接作用不盡相同，其中單株結(jié)鈴數(shù)通過(guò)株高對(duì)籽棉單產(chǎn)的間接正效應(yīng)最大，單株結(jié)鈴數(shù)通過(guò)生育期對(duì)籽棉單產(chǎn)的間接正效應(yīng)次之，單株結(jié)鈴數(shù)通過(guò)第一果枝節(jié)位對(duì)籽棉單產(chǎn)的間接正效應(yīng)排第三位；生育期通過(guò)株高對(duì)籽棉單產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)向效應(yīng)最大。因此，國(guó)家審定黃河流域春棉品種的育種目標(biāo)應(yīng)主要是改良單株結(jié)鈴數(shù)，同時(shí)應(yīng)考慮選育生育期相對(duì)短的品種。

表3 2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種籽棉單產(chǎn)及相關(guān)性狀的通徑分析

3 討論與結(jié)論

3.1 產(chǎn)量和相關(guān)性狀的演變規(guī)律

本研究以2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種為研究材料，發(fā)現(xiàn)2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種平均籽棉單產(chǎn)水平已達(dá)到3 938.66 kg·hm－2（皮棉單產(chǎn)為1 580.28 kg·hm－2）。相較于孫長(zhǎng)法等[5]對(duì)河南省2006 年和2007 年15個(gè)春棉區(qū)域試驗(yàn)品種的產(chǎn)量分析（多數(shù)品種皮棉單產(chǎn)已接近或超過(guò)1 400 kg·hm－2，個(gè)別品種甚至突破1 500 kg·hm－2），近10 年棉花品種產(chǎn)量明顯提升。根據(jù)棉花產(chǎn)量相關(guān)性狀的變化趨勢(shì)（表1），推測(cè)近年來(lái)育種者的選育目標(biāo)主要是衣分40%左右，株高100 cm 左右，第一果枝節(jié)位7 節(jié)左右，單株結(jié)鈴數(shù)18 左右，鈴重6 g 左右，生育期119 d 左右，籽指11 g 左右的棉花品種。

變異系數(shù)是衡量各品種性狀指標(biāo)變異程度的統(tǒng)計(jì)量。本研究發(fā)現(xiàn)2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種籽棉單產(chǎn)的變異系數(shù)均超過(guò)10%，說(shuō)明籽棉單產(chǎn)還有一定的提升空間。線(xiàn)性擬合結(jié)果表明，2011―2020 年國(guó)家審定黃河流域春棉品種平均籽棉單產(chǎn)呈逐年上升趨勢(shì)，年均遞增63.17 kg·hm－2。產(chǎn)量相關(guān)性狀株高和籽指呈逐年上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)0.13 cm 和0.12 g。說(shuō)明此階段黃河流域春棉品種產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素主要是株高和籽指。戴茂華等[6]通過(guò)對(duì)冀中南棉花新品種產(chǎn)量性狀進(jìn)行分析，認(rèn)為棉花品種產(chǎn)量相關(guān)性狀以鈴重的變異系數(shù)最大，而本研究發(fā)現(xiàn)此階段黃河流域春棉品種單株結(jié)鈴數(shù)的變異系數(shù)最大，分析原因可能與研究材料和生態(tài)環(huán)境條件不同有關(guān)。

3.2 產(chǎn)量和相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析

產(chǎn)量受多個(gè)相關(guān)性狀影響[8-10]。田琴等[3]對(duì)1978―2015 年新陸早系列棉花品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行了研究，認(rèn)為單株結(jié)鈴數(shù)、衣分、衣指和株高是棉花產(chǎn)量改善的決定因素。秦文斌等[7]選取1950―2000年南疆地區(qū)有代表性的早中熟常規(guī)棉品種進(jìn)行研究，指出新疆南疆棉花單產(chǎn)的提高主要依靠單株結(jié)鈴數(shù)的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)。戴寶生等[2]采用相關(guān)分析、通徑分析、主成分分析和回歸分析方法，對(duì)2011―2013年67 個(gè)湖北省棉花區(qū)域試驗(yàn)品種的產(chǎn)量和相關(guān)性狀進(jìn)行了分析，認(rèn)為棉花品種改良必須保持結(jié)鈴性和鈴重協(xié)同提高，同時(shí)需兼顧衣分和生育期。孫長(zhǎng)法[11]研究指出，在選育結(jié)鈴性強(qiáng)、結(jié)鈴多的品種時(shí)應(yīng)謹(jǐn)防鈴重和衣分的降低。劉衛(wèi)星等[12]分析認(rèn)為在品種改良中，應(yīng)注重提高有效鈴數(shù)，適當(dāng)改善鈴重和衣分。對(duì)早中熟棉花進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，高衣分棉花品種的鈴重相對(duì)較小[13]。本研究以2011―2020年國(guó)家審定黃河流域春棉品種為研究材料，發(fā)現(xiàn)單株結(jié)鈴數(shù)與籽棉單產(chǎn)呈極顯著正相關(guān)，單株結(jié)鈴數(shù)對(duì)籽棉單產(chǎn)的直接正向效應(yīng)最大，且單株結(jié)鈴數(shù)通過(guò)株高對(duì)籽棉產(chǎn)量的間接正效應(yīng)最高，而生育期通過(guò)株高對(duì)籽棉單產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)向效應(yīng)最大。因而，今后黃河流域春棉品種產(chǎn)量潛力提高的關(guān)鍵因素是改善單株結(jié)鈴數(shù)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，應(yīng)考慮選育生育期相對(duì)短的品種，這與秦文斌等[7]的研究結(jié)論一致。但田琴等[3]認(rèn)為1978―2015 年新陸早系列棉花品種衣分、單株結(jié)鈴數(shù)、衣指和株高是產(chǎn)量提高的決定因素，與本研究的部分結(jié)論一致。