新疆阿克蘇地區棉花優質高產新品種篩選

席育賢，龔舉武，潘境濤，王艷，孔德培,

(1.新疆阿克蘇地區農業技術推廣中心，新疆 阿克蘇 843000;2.中國農業科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南 安陽 455000;3.中國農業科學院西部農業研究中心，新疆 昌吉 831100；4.新疆中棉種業有限公司，新疆 阿克蘇 843000)

棉花是世界上重要的經濟作物，在世界和中國經濟發展中占有重要地位。阿克蘇地區地處南疆中部，為溫帶大陸性氣候，水土光熱資源豐富、氣候干旱少雨，使得棉花生產得到了長足發展。地區的棉花種植面積和產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，全國棉花總產量573.1萬噸，其中阿克蘇地區棉花播種面積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%；阿克蘇地區棉花產量96.74萬噸，占全國總產量的16.88%。阿克蘇地區棉花種植面積大，產量高，在全國乃至新疆具有重要的地位，但生產推廣中的品種比較多、纖維品質參差不齊、植棉整體效益下滑；同時隨著機采棉技術的全面推廣，異性纖維嚴重超標，纖維長度較手采棉花纖維長度損失較大，嚴重影響了機采棉質量，一定程度上阻礙了機采棉的推廣。

棉花纖維的產量和品質性狀是一個復雜的數量性狀，易受基因型和環境共同影響。Gong，等對中棉所70重組自交系群體在我國三大棉區進行棉籽油份含量的基因型與環境分析，表明環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、穩產性好的品系；中804具有特殊適應性，在局部地區有推廣價值。王士杰，等研究表明，05-1441和97G1是區分能力和代表性最好的親本。孔德培，等研究表明，中棉XP4和中棉XP5在新疆不同生態區域是高產類型品種，中MB13017是優質品種；纖維品質性狀主要受環境的影響，而基因型則決定棉花產量，衣分和上半部平均長度受基因的遺傳特性所控制，可以通過優化栽培條件顯著提高纖維長度以及衣分，從而奪取棉花優質高產。

目前，生產推廣的大多數品種無法滿足現代紡紗企業需求，影響新疆經濟發展和棉花全產業鏈，對鄉村振興和產業發展極其不利，因而選取了16個不同陸地棉品種為試驗材料，在阿克蘇地區的阿克蘇市、阿瓦提縣和沙雅縣3個環境進行種植，研究棉花纖維產量在新疆阿克蘇地區不同縣間穩定性。這對于優質棉品種選育、區域化定向種植、推動我國優質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年在新疆棉城種業阿依巴克鄉良繁基地試驗基地(40°63′36″N, 80°50′03″E)、沙雅縣守信種業院士專家工作站棉花科技示范園(40°94′73″N, 83°39′79″E)、阿克蘇科潤種業有限責任公司新科農場(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(新疆塔河種業有限公司提供)、X19075(新疆合信科技發展有限公司提供)、新陸中83(新疆九圣禾種業股份有限公司提供)、欣試518(新疆國欣種業有限公司提供)、T115(新疆輪臺鴻泰種業有限公司提供)、科優棉1號(阿克蘇科潤種業有限責任公司提供)、盛棉2號(巴州亙青種業有限責任公司提供)、創棉501(創世紀種業有限公司提供)、H33-1-4(新疆合信科技發展有限公司提供)、中棉113(新疆中棉種業有限公司提供)、新陸中86(新疆九圣禾種業股份有限公司提供)、鴻泰6636(新疆輪臺鴻泰種業有限公司提供)、NH12026(新疆龜茲種業有限責任公司提供)、中棉所96A(新疆中棉種業有限公司提供)、源棉新13305(新疆閆氏德海農業科技有限公司提供)、新6015號(巴州友質種業有限公司提供)，分別以G01～G16編號。以中棉所49為對照(CK)。

1.2 田間設計

試驗以品種(系)為處理，以中棉所49為對照(CK)。采用隨機區組設計，重復3次，小區面積989.0 m，6行區，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，輕覆土鎮壓。施肥防治病蟲害等管理措施同一般高產栽培。

1.3 性狀調查

每個小區內選取具有代表性的棉株20株定點定株進行農藝性狀調查，其中生育期按小區調查。8月15日前后調查供試棉花品種(系)的果枝始位節數和高度、株高、果枝數和單株結鈴數。10月10日前后按小區收取中部正常吐絮棉鈴50個，室內考察單鈴重、衣分，10月20日收獲各小區吐絮棉鈴，曬干計產，按小區實收產量折算籽棉產量和皮棉產量。按小區收取的正常吐絮棉鈴(50個鈴)經皮輥軋花后的皮棉取25 g左右，統一送農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心(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、長度整齊度指數和顏色級別。

1.4 數據處理

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

2 結果與分析

2.1 不同環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個環境下，單株結鈴數在品種間的變異系數最大，均超過8.5%，最大變異系數為20.21%，出現在阿克蘇環境；而纖維性狀變異系數均較小，其中最大是斷裂比強度，為6.84%，最小是整齊度指數，為1.07%。不同環境下各性狀表現穩定一致性不一，估計與環境的氣候有關。由圖1右側箱線圖可知，陸地棉的生育期、株高、單株結鈴數、衣分、籽棉產量和皮棉產量在不同環境差異較大，易受環境影響；而產量構成因素的單鈴重，纖維品質性狀的纖維長度、斷裂比強度和馬克隆值在不同環境表現基本一致，受環境影響較小。

表1 不同環境下品種不同性狀的描述性分析

2.2 不同性狀的相關性分析

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

圖1 棉花不同性狀相關性分析結果

上述相關性分析表明，株高對生育期、產量和纖維品質性狀綜合影響小；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，我們需要重點關注衣分與纖維品質性狀的關系，才能同步提高纖維產量和質量。

2.3 生育期、農藝性狀及產量性狀

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、農藝及產量性狀表現

農藝性狀中平均果枝始位為6.0節、單株果枝數為9.3個、果枝始位高度為20.5 cm、株高為77.8 cm、單株結鈴為7.1個和單鈴重為5.9 g。其中T115、TH201、科優棉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

從表3可以看出，17個品種纖維品質性狀表現略有不同，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在阿克蘇地區達到II型品種，其他品種的纖維品質均為III型品種，但均優于對照品種。

表3 不同品種的纖維品質性狀表現

2.5 產量穩定性分析

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

圖2 籽棉產量和皮棉產量的穩定性分析

注： A為籽棉產量的適應性雙圖標分析，B為皮棉產量的適應性雙圖標分析，C為籽棉產量的豐產性和穩定性分析，D為皮棉產量的豐產性和穩定性分析；E01為阿瓦提，E02為沙雅縣，E03為阿克蘇。

由GGE雙圖標分析可以得出，以環境(E)的第一主成分為X軸，以G◇E第二主成分為Y軸，品種和平均環境軸做1條垂線，繪制出品種適應性和穩定性雙圖標圖(見圖2C和D)。籽棉產量(圖2A)和皮棉產量(圖2B)運用GGE雙圖標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，說明環境影響比較大，不同品種適宜的區域不同。且得出位于環境組成的菱形頂點的品種產量較高，即TH201品種的籽棉產量和皮棉產量最高，其次為NH12026、H33-1-4創棉501。對照中棉所49品種接近試驗的平均值，鴻泰6636品種的籽棉產量最低，源棉新13305品種的皮棉產量最低。

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

3 小結與討論

棉花產量與纖維品質受遺傳和環境因素雙重影響，同時受環境與基因互作效應影響，是生物學特性和自然規律的互作，對選育能抵抗不良環境的廣泛適應性或特殊適應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相關，與馬克隆值為極顯著正相關，與前人研究結果一致，與鈴重呈正相關，不顯著，與前人研究相反，可能與利用遺傳材料有關。通過相關性分析表明，衣分性狀對纖維產量和品質影響比較大，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，我們需要重點關注衣分與纖維品質性狀的關系，可能同步提高纖維產量和質量。

隨著我國棉花產業向新疆戰略布局的推進，2021年新疆棉花產量占全國的90.04%，阿拉爾植棉墾區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，難以滿足現代紡紗工業的需求。評價品種的豐產穩產和適應性有助于提高新品種的應用效率，本研究結果表明，籽棉產量和皮棉產量分別運用GGE雙圖標可以有效地解釋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量的穩定性分析基本一致。本研究得出TH201品種屬于II型品種，籽棉和皮棉既穩定又豐產；創棉501和NH12026品種是高產穩產型品種，但纖維品質略差；源棉新13305品種的衣分和皮棉產量較低，但纖維品質突出，可以做訂單優質專用棉。