2008—2022 年山東省審定中熟常規棉品種特征特性分析

齊洪鑫，趙文超，董靈艷，王汝明，邵瑞芳，張東樓，李鳳瑞，楊秀鳳，史加亮*

（1.德州市農業科學研究院，山東 德州 253015；2.德州市齊河縣劉橋鎮人民政府，山東 德州 251100）

棉花作為我國傳統的經濟作物[1]，對我國經濟的發展起到重要的作用[2]。 近年來，受糧棉爭地矛盾、植棉效益下降等因素影響，我國植棉面積呈逐年下降趨勢[3]。 了解近年來棉花品種特征特性的演變規律，明確各性狀間的相關性,可以為提高棉花品質及產量提供依據。 當前，國內對棉花品種演變方面的研究多數認為提高產量需要提高鈴重[4-5]，也有的研究認為產量與單株結鈴數、衣分密切相關[6-7]。山東省是我國棉花的重要種植區域之一[8]，為此，研究了2008—2022 年山東省審定的73 個中熟常規棉品種農藝性狀的演變規律以及主要性狀間的相關性，并對73 個品種進行了聚類分析，為選育更適合山東省種植的優良棉花品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據來源于2008—2022 年（2013 年無品種通過審定）通過山東省主要農作物品種審定委員會審定的中熟常規棉品種2 年區域試驗的結果[9]。 15 年間山東省審定的73 個中熟常規棉品種見表1。

表1 2008—2022 年山東省審定中熟常規棉品種

1.2 方法

選擇鈴重、衣分、籽指、霜前花率、皮棉單產（666.7 m2皮棉產量）作為棉花產量性狀的主要研究指標，選擇纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值作為纖維品質性狀研究指標， 選擇生育期、株高2 個農藝性狀， 計算73 個品種間的卡方距離并進行聚類分析；根據聚類分析結果對比各類別品種的特點；利用皮爾遜相關分析方法計算各性狀間的相關系數。 采用Microsoft Excel 2003 整理數據，用DPS v19.05 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 棉花產量、品質及相關農藝性狀演變分析

變異系數可作為衡量性狀遺傳變異程度的重要指標[10]。 由表2 可以看出，山東省這15 年間審定的中熟常規棉的農藝性狀、皮棉單產和纖維品質性狀的變異系數在1.97%～9.65%， 其中皮棉單產的變異系數最大，霜前花率的變異系數最小，在纖維品質性狀中馬克隆值的變異系數最大（5.98%）。 皮棉單產偏度為正值， 說明這15 年間山東省審定的多數中熟常規棉的皮棉單產高于皮棉單產均值；而皮棉單產的變異系數最大為9.65%，表明其間山東省審定的中熟常規棉品種產量變化較大。纖維品質性狀中纖維上半部平均長度、斷裂比強度的偏度均為正值，而馬克隆值的偏度為負值，說明這15 年間山東省審定的多數中熟常規棉品種纖維上半部平均長度、斷裂比強度均在平均值之上；但三者的變異系數均低于皮棉單產的變異系數，表明相較產量提高，纖維品質的改良存在一定難度。

表2 2008—2022 年山東省審定中熟常規棉品種產量、纖維品質及相關農藝性狀的描述性統計結果

與棉花產量相關的指標主要包括衣分、 鈴重、霜前花率等。 由圖1 可以看出，2008—2022 年山東省審定的中熟常規棉皮棉單產、衣分、霜前花率、鈴重均呈現上升趨勢。其中：皮棉單產的變化率最大，666.7 m2皮棉產量年均增長1.02 kg 左右；霜前花率的變化率次之， 年均增長0.15 百分點左右；鈴重變化幅度不大，增長平緩。 生育期、株高呈現逐年下降趨勢，株高平均每年降低約0.08 cm，生育期平均每年約縮短1.09 d。 影響纖維品質的指標中，馬克隆值、斷裂比強度呈現逐年上升的趨勢，其中斷裂比強度年均增長約0.24 cN·tex-1， 馬克隆值年均約增長0.014，纖維上半部平均長度呈現略下降趨勢。

圖1 2008—2022 年山東省審定中熟常規棉產量、纖維品質及相關農藝性狀演變趨勢

2.2 不同棉花品種的聚類分析

由聚類分析結果（圖2）可知，當卡方距離為1.43 時，73 個棉花品種可分為3 類：Ⅰ類包括編號為1、3、2、19、8、11、13、17、16、18、23、10、21、5、9、7、12、6、14、41、43、4、15、20、22 的共計25 個品種，在3 個類別中Ⅰ類別品種的平均生育期最長，但皮棉單產和斷裂比強度最低； Ⅱ類包括編號為24、25、27、28、26、29、30、37、31、44、38、39、61、45、53、60、32、40、42、33、35、34、36、66、67、69 的共計26 個品種， 在3 個類別中Ⅱ類別品種的平均生育期較短，株高最低，鈴重、皮棉單產最高，其中13 個品種的皮棉單產在73 個中熟常規棉花品種平均皮棉單產之上，666.7 m2皮棉產量最大值為139.4 kg；Ⅲ類包括 編 號 為46、47、49、51、54、56、55、57、52、58、59、48、62、50、68、71、70、65、72、73、63、64 的共計22 個品種，在3 個類別中Ⅲ類別品種的平均生育期較短，平均皮棉單產較高，666.7 m2皮棉產量最大值為122.6 kg，低于Ⅱ類平均值，其斷裂比強度、纖維上半部平均長度的平均值最大（表3）。 通過聚類分析劃分的3 類品種的農藝性狀、產量性狀以及纖維品質性狀存在較明顯的差別，各類品種間的特征特性相似。

圖2 2008—2022 年山東省審定中熟常規棉花品種聚類分析結果

表3 2008—2022 年山東省審定棉花品種聚類分析各類別品種產量、纖維品質及相關農藝性狀的平均值

2.3 產量、纖維品質主要性狀的相關分析

相關分析結果（表4）顯示：與皮棉單產相關性由大到小的性狀依次為馬克隆值、生育期、纖維上半部平均長度、鈴重、衣分、籽指、斷裂比強度、霜前花率、株高，其中馬克隆值與皮棉單產呈極顯著正相關，生育期、纖維上半部平均長度與皮棉單產呈極顯著負相關，鈴重、衣分、籽指、斷裂比強度與皮棉單產呈正相關但不顯著，霜前花率與皮棉單產呈不顯著的負相關；生育期與籽指、霜前花率呈顯著、極顯著負相關，籽指與鈴重、衣分分別呈現極顯著正相關、極顯著負相關。 生育期與斷裂比強度呈極顯著負相關，與馬克隆值呈顯著負相關；籽指與斷裂比強度呈顯著正相關；纖維上半部平均長度與斷裂比強度呈顯著正相關，與馬克隆值呈極顯著負相關。 可見，生育期對棉花皮棉單產及纖維品質都具有重要影響。

表4 2008—2022 年山東省審定棉花品種產量、纖維品質及相關農藝性狀的相關系數

3 結論與討論

山東省2008—2022 年審定的中熟常規棉品種的皮棉單產及纖維品質都存在不同程度的變化。了解品種演變規律，明確各性狀間的相關性，對育種中提高棉花單產和纖維品質具有十分重要的意義[11-13]。 本研究基于生育期、株高、鈴重、衣分、霜前花率、纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、皮棉單產等性狀聚類分析，將2008—2022 年山東省審定的73 個中熟常規棉品種分成了3 類。 Ⅱ類品種的平均皮棉單產最高，其中聊棉6 號、山農棉14 號、魯棉338、K33、聊棉15 號的666.7 m2皮棉產量均超過130 kg，推廣此類品種有利于提高當地皮棉單產、增加植棉效益。纖維品質方面，多數品種的馬克隆值處于C 級，極個別品種（魯棉392、魯棉312）達到A 級，但產量偏低，說明馬克隆值改良效果不明顯。 相關分析發現：馬克隆值與皮棉單產呈極顯著正相關；生育期、纖維上半部平均長度與皮棉單產呈極顯著負相關；生育期與斷裂比強度呈極顯著負相關，與馬克隆值呈顯著負相關；籽指與斷裂比強度呈顯著正相關；纖維上半部平均長度與斷裂比強度呈顯著正相關，與馬克隆值呈極顯著負相關。前人研究[5,7,14-15]表明：皮棉單產與衣分呈顯著正相關，纖維斷裂比強度與生育期和衣分顯著負相關，而馬克隆值與衣分顯著正相關。 本研究所得結論與已報道的國內相關研究結果并不完全一致，原因可能是棉花產量性狀和纖維品質性狀受遺傳因子和環境因子的雙重影響。

本研究中，生育期與主要的產量、纖維品質性狀呈顯著或極顯著相關關系， 表明這15 年山東省審定的73 個中熟常規棉品種生育期是影響產量和纖維品質的重要因素。根據演變規律綜合分析可得出， 山東省這15 年審定的中熟常規棉品種生育期明顯縮短，皮棉單產呈上升趨勢，棉纖維品質性狀中僅斷裂比強度呈略上升趨勢，說明山東省棉花高產與優質育種需要協調推進。

棉花育種應依據本地區的氣候、地情、生產現狀確定品種選育的方向。 在山東植棉區，生育期短的棉花品種可有效避開低溫、干旱等自然因素的影響，有效提高皮棉單產。 結合近十余年山東省審定的中熟常規棉品種的性狀演變及相關分析，認為未來山東植棉區的棉花育種目標應為生育期120 d左右，666.7 m2皮棉產量超過125.62 kg， 且斷裂比強度在30.69 cN·tex-1以上的棉花品種。