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(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州 253015；2.德州市齊河縣劉橋鎮(zhèn)人民政府，山東 德州 251100）

棉花作為我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)作物[1]，對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(guī)律，明確各性狀間的相關(guān)性,可以為提高棉花品質(zhì)及產(chǎn)量提供依據(jù)。 當(dāng)前，國內(nèi)對棉花品種演變方面的研究多數(shù)認(rèn)為提高產(chǎn)量需要提高鈴重[4-5]，也有的研究認(rèn)為產(chǎn)量與單株結(jié)鈴數(shù)、衣分密切相關(guān)[6-7]。山東省是我國棉花的重要種植區(qū)域之一[8]，為此，研究了2008—2022 年山東省審定的73 個中熟常規(guī)棉品種農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律以及主要性狀間的相關(guān)性，并對73 個品種進(jìn)行了聚類分析，為選育更適合山東省種植的優(yōu)良棉花品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2008—2022 年（2013 年無品種通過審定）通過山東省主要農(nóng)作物品種審定委員會審定的中熟常規(guī)棉品種2 年區(qū)域試驗(yàn)的結(jié)果[9]。 15 年間山東省審定的73 個中熟常規(guī)棉品種見表1。

表1 2008—2022 年山東省審定中熟常規(guī)棉品種

1.2 方法

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

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花產(chǎn)量、品質(zhì)及相關(guān)農(nóng)藝性狀演變分析

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

表2 2008—2022 年山東省審定中熟常規(guī)棉品種產(chǎn)量、纖維品質(zhì)及相關(guān)農(nóng)藝性狀的描述性統(tǒng)計結(jié)果

與棉花產(chǎn)量相關(guān)的指標(biāo)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(guī)棉皮棉單產(chǎn)、衣分、霜前花率、鈴重均呈現(xiàn)上升趨勢。其中：皮棉單產(chǎn)的變化率最大，666.7 m2皮棉產(chǎn)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(diǎn)左右；鈴重變化幅度不大，增長平緩。 生育期、株高呈現(xiàn)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(zhì)的指標(biāo)中，馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，其中斷裂比強(qiáng)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(xiàn)略下降趨勢。

圖1 2008—2022 年山東省審定中熟常規(guī)棉產(chǎn)量、纖維品質(zhì)及相關(guān)農(nóng)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(jié)果（圖2）可知，當(dāng)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(chǎn)和斷裂比強(qiáng)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(chǎn)最高，其中13 個品種的皮棉單產(chǎn)在73 個中熟常規(guī)棉花品種平均皮棉單產(chǎn)之上，666.7 m2皮棉產(chǎn)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(chǎn)較高，666.7 m2皮棉產(chǎn)量最大值為122.6 kg，低于Ⅱ類平均值，其斷裂比強(qiáng)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(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀以及纖維品質(zhì)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(guī)棉花品種聚類分析結(jié)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(chǎn)量、纖維品質(zhì)及相關(guān)農(nóng)藝性狀的平均值

2.3 產(chǎn)量、纖維品質(zhì)主要性狀的相關(guān)分析

相關(guān)分析結(jié)果（表4）顯示：與皮棉單產(chǎn)相關(guān)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(qiáng)度、霜前花率、株高，其中馬克隆值與皮棉單產(chǎn)呈極顯著正相關(guān)，生育期、纖維上半部平均長度與皮棉單產(chǎn)呈極顯著負(fù)相關(guān)，鈴重、衣分、籽指、斷裂比強(qiáng)度與皮棉單產(chǎn)呈正相關(guān)但不顯著，霜前花率與皮棉單產(chǎn)呈不顯著的負(fù)相關(guān)；生育期與籽指、霜前花率呈顯著、極顯著負(fù)相關(guān)，籽指與鈴重、衣分分別呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)、極顯著負(fù)相關(guān)。 生育期與斷裂比強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與馬克隆值呈顯著負(fù)相關(guān)；籽指與斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)；纖維上半部平均長度與斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)，與馬克隆值呈極顯著負(fù)相關(guān)。 可見，生育期對棉花皮棉單產(chǎn)及纖維品質(zhì)都具有重要影響。

表4 2008—2022 年山東省審定棉花品種產(chǎn)量、纖維品質(zhì)及相關(guān)農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

山東省2008—2022 年審定的中熟常規(guī)棉品種的皮棉單產(chǎn)及纖維品質(zhì)都存在不同程度的變化。了解品種演變規(guī)律，明確各性狀間的相關(guān)性，對育種中提高棉花單產(chǎn)和纖維品質(zhì)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(qiáng)度、馬克隆值、皮棉單產(chǎn)等性狀聚類分析，將2008—2022 年山東省審定的73 個中熟常規(guī)棉品種分成了3 類。 Ⅱ類品種的平均皮棉單產(chǎn)最高，其中聊棉6 號、山農(nóng)棉14 號、魯棉338、K33、聊棉15 號的666.7 m2皮棉產(chǎn)量均超過130 kg，推廣此類品種有利于提高當(dāng)?shù)仄っ迒萎a(chǎn)、增加植棉效益。纖維品質(zhì)方面，多數(shù)品種的馬克隆值處于C 級，極個別品種（魯棉392、魯棉312）達(dá)到A 級，但產(chǎn)量偏低，說明馬克隆值改良效果不明顯。 相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)：馬克隆值與皮棉單產(chǎn)呈極顯著正相關(guān)；生育期、纖維上半部平均長度與皮棉單產(chǎn)呈極顯著負(fù)相關(guān)；生育期與斷裂比強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與馬克隆值呈顯著負(fù)相關(guān)；籽指與斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)；纖維上半部平均長度與斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)，與馬克隆值呈極顯著負(fù)相關(guān)。前人研究[5,7,14-15]表明：皮棉單產(chǎn)與衣分呈顯著正相關(guān)，纖維斷裂比強(qiáng)度與生育期和衣分顯著負(fù)相關(guān)，而馬克隆值與衣分顯著正相關(guān)。 本研究所得結(jié)論與已報道的國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果并不完全一致，原因可能是棉花產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀受遺傳因子和環(huán)境因子的雙重影響。

本研究中，生育期與主要的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)性狀呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系， 表明這15 年山東省審定的73 個中熟常規(guī)棉品種生育期是影響產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的重要因素。根據(jù)演變規(guī)律綜合分析可得出， 山東省這15 年審定的中熟常規(guī)棉品種生育期明顯縮短，皮棉單產(chǎn)呈上升趨勢，棉纖維品質(zhì)性狀中僅斷裂比強(qiáng)度呈略上升趨勢，說明山東省棉花高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)育種需要協(xié)調(diào)推進(jìn)。

棉花育種應(yīng)依據(jù)本地區(qū)的氣候、地情、生產(chǎn)現(xiàn)狀確定品種選育的方向。 在山東植棉區(qū)，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(chǎn)。 結(jié)合近十余年山東省審定的中熟常規(guī)棉品種的性狀演變及相關(guān)分析，認(rèn)為未來山東植棉區(qū)的棉花育種目標(biāo)應(yīng)為生育期120 d左右，666.7 m2皮棉產(chǎn)量超過125.62 kg， 且斷裂比強(qiáng)度在30.69 cN·tex-1以上的棉花品種。