江西省早熟棉品種篩選及其產(chǎn)量特征

程慧煌，沈家興，羅海華，幸 紅，成 臣，夏紹南*

（1.江西省棉花研究所/國(guó)家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄱陽(yáng)湖綜合試驗(yàn)站，江西九江 332105；2.贛南師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/國(guó)家臍橙工程技術(shù)研究中心，江西贛州 341000）

【研究意義】棉花是我國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，從生產(chǎn)到加工既關(guān)系到棉農(nóng)的利益也與紡織工的就業(yè)問(wèn)題密切相關(guān)，所以說(shuō)棉花產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)計(jì)民生具有重要影響[1-3]。隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化的加速，農(nóng)村勞動(dòng)力大量外移，從事棉花生產(chǎn)的勞動(dòng)力越來(lái)越缺乏，勞動(dòng)成本逐年增加而植棉收益卻不成正比，因此，變更生產(chǎn)方式，提高復(fù)種指數(shù)己成為棉花生產(chǎn)的迫切要求[4-6]。早熟棉具有生育期短的特點(diǎn)，在油（麥）后棉套作的生產(chǎn)模式中，能更好的緩解茬口銜接問(wèn)題，對(duì)增加土地單位面積復(fù)種指數(shù)、提高棉農(nóng)收益具有重要作用[7-8]。另外，早熟棉直播，能夠省去育苗、移栽等繁瑣工序，對(duì)于節(jié)省勞動(dòng)成本，增強(qiáng)棉農(nóng)植棉積極性具有重要意義。因此，大力發(fā)展早熟棉品種的選育及應(yīng)用推廣工作，將是穩(wěn)定江西省棉花種植面積，促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路[9]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)通過(guò)育種家們的不斷努力，早熟棉的選育工作也取得一定成效，2017—2019 年長(zhǎng)江流域?qū)彾ǖ脑缡烀奁贩N共計(jì)21 個(gè)，其中江西省審定的早熟棉品種4 個(gè)[10]。肖水平等[11]通過(guò)對(duì)征集引進(jìn)的26份早熟棉花材料進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)3份材料能夠重點(diǎn)加以利用；鄧艷鳳等[12]通過(guò)57份棉花新品系的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)適應(yīng)長(zhǎng)江流域種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)早熟棉新材料5份；杜海英等[13]通過(guò)對(duì)麥棉套作模式的調(diào)查，從12個(gè)不同熟性的棉花品種中篩選出2個(gè)早熟品系，并認(rèn)為霜前花率較低是影響早熟棉產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一?！颈疚难芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于早熟棉的研究多集中在新品系篩選及種質(zhì)資源多樣性分析等方面[14-15]，對(duì)于其產(chǎn)量形成特征及性狀綜合評(píng)價(jià)的研究較少。本文采用11個(gè)早熟棉品種（系）為材料，研究其產(chǎn)量及產(chǎn)量形成特征，并對(duì)其產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】篩選出適宜江西省種植的高產(chǎn)早熟棉品種，并探明其產(chǎn)量形成特征，為江西省早熟棉品種的選擇提供參考，為早熟棉品種的選育及高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2018年在江西省棉花研究所科研基地（115°84′E，29°71′N(xiāo)）進(jìn)行，供試土壤類(lèi)型為沙壤土，供試品種為參加2018 年江西省棉花區(qū)域篩選試驗(yàn)的品種（系）：EZ10、湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、華棉1543、中棉所9706、贛棉02號(hào)、贛棉K09、岡棉5號(hào)和湘X16432。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)2次，行長(zhǎng)6.67 m，平均行距0.75 m，4行區(qū)，小區(qū)面積20 m2，株距0.16 m，密度82 500 株/hm2，全試驗(yàn)凈面積440 m2。5 月24 日統(tǒng)一采用條溝點(diǎn)播，水分管理及病蟲(chóng)草害防治工作均按照相同的高產(chǎn)栽培方式進(jìn)行。

1.3 測(cè)定內(nèi)容及方法

1.3.1 生育期 按2018 年江西省棉花品種區(qū)域試驗(yàn)實(shí)施方案進(jìn)行，記載各小區(qū)出苗期、開(kāi)花期、吐絮期（各期達(dá)到50%的日期）和生育期（從出苗期到吐絮期的天數(shù)），結(jié)果取兩次重復(fù)的平均值。

1.3.2 產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成 9 月20 日每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的10 株調(diào)查單株成鈴個(gè)數(shù)；吐絮盛期各小區(qū)隨機(jī)采摘中上部正常吐絮（無(wú)僵瓣花）的棉鈴50個(gè)，曬干后于室內(nèi)考種，分別計(jì)算單鈴質(zhì)量、衣分及子指；籽棉產(chǎn)量為每個(gè)小區(qū)籽棉的實(shí)收質(zhì)量，并折算成單位公頃皮棉產(chǎn)量。皮棉產(chǎn)量及日均皮棉產(chǎn)量計(jì)算公式如下：

1.3.3 農(nóng)藝性狀 棉花現(xiàn)蕾后調(diào)查果枝始節(jié)，生育后期調(diào)查果枝數(shù)及株高。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010、DPS 7.5進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同早熟棉品種（系）間的生育期特性

如表1所示，不同早熟棉品種（系）生育期及各生育階段均有所不同。各品種（系）生育期介于82～92 d，平均為86.4 d，其中EZ10 和岡棉5 號(hào)生育期最長(zhǎng)，中棉所9706 和湘X16432 生育期最短。各早熟棉品種（系）開(kāi)花期基本集中在7 月18 日，從出苗到開(kāi)花平均為48.2 d；吐絮期為8 月25 日左右，開(kāi)花到吐絮平均為38.2 d。

表1 不同早熟棉品種間的生育期特性Tab.1 Growth period characteristics of different Early-maturing cotton varieties

2.2 不同早熟棉品種（系）間的產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成

將EZ10、湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、華棉1543、中棉所9706、贛棉02號(hào)、贛棉K09、岡棉5 號(hào)和湘X16432 早熟棉品種（系）分別編號(hào)為：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 和11。以各早熟棉品種（系）的皮棉產(chǎn)量為變量，采用歐氏距離法對(duì)11個(gè)品種（系）進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)（圖1），取閾值T=8可以將11個(gè)早熟棉品種（系）分為3組，高產(chǎn)組：EZ10 和湘X16432；中產(chǎn)組：湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、華棉1543、贛棉02 號(hào)、贛棉K09和岡棉5號(hào)；低產(chǎn)組：中棉所9706。

圖1 不同早熟棉品種皮棉產(chǎn)量的聚類(lèi)分析Fig.1 Cluster analysis of lint yield of different Early-maturing cotton varieties

各品種（系）之間的單鈴質(zhì)量、衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量及日均皮棉產(chǎn)量均存在顯著差異，而單株成鈴之間無(wú)顯著性差異（表2，P<0.05）。在不同產(chǎn)量水平品種（系）之間，高產(chǎn)品種EZ10的單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量最高，分別高于平均值10.6%、9.4%和16.3%；高產(chǎn)品種湘X16432的衣分及日均皮棉產(chǎn)量最高，分別高于平均值7.5%和20.8%。低產(chǎn)品種中棉所9706的衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量及日均皮棉產(chǎn)量均處于最低，分別僅為37.8%、3 567.8 kg/hm2，1 348.5 kg/hm2，16.4 kg/（hm2·d）。在中產(chǎn)品種中，ZS03、ZD2040 的單鈴質(zhì)量最低，但其單株成鈴較高。就不同產(chǎn)量類(lèi)型而言，單株成鈴在不同產(chǎn)量類(lèi)型間無(wú)顯著性差異；高產(chǎn)類(lèi)型皮棉產(chǎn)量、衣分均顯著高于其他類(lèi)型；高產(chǎn)類(lèi)型籽棉產(chǎn)量、單鈴質(zhì)量顯著高于低產(chǎn)類(lèi)型而與中產(chǎn)類(lèi)型無(wú)顯著差異。表明，在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，不同產(chǎn)量類(lèi)型間的差異主要集中在單鈴質(zhì)量和衣分上。

表2 不同早熟棉品種間的產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成Tab.2 Yield and yield components of different Early-maturing cotton varieties

2.3 不同早熟棉品種（系）間的農(nóng)藝性狀

如表3所示，早熟棉各類(lèi)型之間株高、始果枝節(jié)位和果枝數(shù)均無(wú)顯著性差異，但不同品種（系）之間存在顯著差異。株高最高的為高產(chǎn)品種EZ10，高達(dá)117.1 cm，高于總平均值10.8%；各品種（系）的始果枝節(jié)位介于4.5～7.2，平均為5.6；各品種（系）之間的果枝數(shù)介于12.1～14.4層，平均為13.1層，變幅為-7.6%～9.9%。

根據(jù)相關(guān)性分析可知（表4），皮棉產(chǎn)量與株高、始果枝節(jié)位、生育期、霜前花率成正相關(guān)，與果枝數(shù)、單株成鈴、子指成負(fù)相關(guān)。其中，皮棉產(chǎn)量與單鈴質(zhì)量成顯著正相關(guān)，與衣分、籽棉產(chǎn)量及日均皮棉產(chǎn)量成極顯著正相關(guān)。

2.4 不同早熟棉品種（系）性狀綜合評(píng)價(jià)

主成分分析是將多個(gè)變量通過(guò)線性變換以選出較少個(gè)數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。通過(guò)主成分分析，能夠?qū)⒈姸嗑哂幸欢ㄏ嚓P(guān)性指標(biāo)，提取出幾個(gè)較少的綜合指標(biāo)來(lái)反映原來(lái)眾多指標(biāo)的信息，這些新提取的綜合指標(biāo)既減少了原有指標(biāo)的數(shù)目又利于對(duì)問(wèn)題的分析和處理。所以本文分別選擇株高、始果枝節(jié)位、果枝數(shù)、生育期、單株成鈴、單鈴質(zhì)量、衣分、子指、霜前花率9個(gè)相關(guān)指標(biāo)來(lái)衡量各早熟棉品種（系）的性狀狀況。以主成分特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)，將累積貢獻(xiàn)百分率≥85%作為提取原則，得到4 個(gè)主成分，各因子的特征值分別為3.37、1.89、1.42 和1.04，方差貢獻(xiàn)率分別為37.43%、21.01%、15.75%和11.53%，其累積貢獻(xiàn)率為85.72%，能夠代表原始變量指標(biāo)的大部分信息（表5）。

表3 不同早熟棉品種間的農(nóng)藝性狀Tab.3 Agronomic characters of different Early-maturing cotton varieties

表4 皮棉產(chǎn)量與各項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Tab.4 Correlation coefficient between lint yield and each index

表5 各品種性狀的主成分提取及旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣Tab.5 Principal component extraction and rotated component matrix for each variety character

表6 各因子得分及品種性狀綜合得分Tab.6 Score of each factor and comprehensive score of variety character

通過(guò)因子1、因子2、因子3 和因子4 得分與各因子的特征值百分率作為權(quán)數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算得出各品種（系）性狀綜合得分（表6）。按照得分排序可知，排名前三的早熟棉品種為EZ10、岡棉5號(hào)和ZD2040，其綜合得分分別為1.499、0.948和0.644；排名最后的早熟棉為中棉所9706，綜合得分為-1.158。

以各早熟棉品種（系）產(chǎn)量相關(guān)性狀綜合得分為變量，進(jìn)行聚類(lèi)分析（圖2，方法同上），取閾值T=0.4 可以將11 個(gè)早熟棉品種（系）性狀綜合得分分為3 組，高分組：EZ10；中分組：湘X16590、GB521、ZD2040、華棉1543、贛棉02號(hào)、贛棉K09、岡棉5 號(hào)和湘X16432；低分組：ZS03和中棉所9706。

圖2 不同早熟棉品種性狀綜合得分的聚類(lèi)分析Fig.2 Cluster analysis of comprehensive scores of different Early-maturing cotton varieties

3 討論

3.1 不同早熟棉品種（系）產(chǎn)量形成特征

棉花皮棉產(chǎn)量由單位面積株數(shù)、單株成鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量及衣分等主要性狀組成，這些產(chǎn)量性狀不僅與棉花品種本身的遺傳特性有關(guān)，與栽培措施及生態(tài)環(huán)境也存在重要聯(lián)系[16]。有研究[17-18]表明，棉花產(chǎn)量在低密度下受鈴數(shù)限制較大，在高密度下受單鈴質(zhì)量的影響較大。所以，如何改進(jìn)栽培措施、利用本地生態(tài)資源優(yōu)勢(shì)，促使棉花單株成鈴與單鈴質(zhì)量達(dá)到一個(gè)高價(jià)平衡，進(jìn)而發(fā)揮出品種產(chǎn)量潛力，一直是困繞農(nóng)學(xué)家們的一個(gè)難題。

唐燦明等[19]研究表明，單位面積鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量和衣分是皮棉產(chǎn)量的直接構(gòu)成因素。在本試驗(yàn)中皮棉產(chǎn)量與單鈴質(zhì)量成顯著正相關(guān)，而與單株成鈴（由于本試驗(yàn)不同棉花品種（系）間的密度均為82 500株/hm2，所以單株成鈴也可以間接表示為單位面積鈴數(shù)）成負(fù)相關(guān)，但不顯著。可見(jiàn)，相比于單株成鈴，單鈴質(zhì)量對(duì)皮棉產(chǎn)量的影響更加顯著。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)單鈴質(zhì)量與單株成鈴成極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明單鈴質(zhì)量和單株成鈴存在此消彼長(zhǎng)的矛盾[17,20]。所以，本研究認(rèn)為，為緩解這一矛盾，增加皮棉產(chǎn)量，在保證單株成鈴的基礎(chǔ)上，增加單鈴質(zhì)量更能發(fā)揮出品種的產(chǎn)量潛力。

本研究還發(fā)現(xiàn)，衣分與單鈴質(zhì)量、皮棉產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，高產(chǎn)類(lèi)型早熟棉衣分顯著大于低產(chǎn)類(lèi)型，說(shuō)明衣分對(duì)皮棉產(chǎn)量貢獻(xiàn)作用巨大。所以，為了提高皮棉產(chǎn)量，可以在衣分上對(duì)品系進(jìn)行改良[21]。有研究[22-23]表明內(nèi)源生長(zhǎng)素（IAA）對(duì)棉纖維的萌發(fā)和發(fā)育具有促進(jìn)作用，通過(guò)在時(shí)間和空間上的精確調(diào)控能顯著提高棉花長(zhǎng)纖維數(shù)量，從而有效提高衣分含量[21,24]。王世杰等[25]通過(guò)將iaaM 基因轉(zhuǎn)育到棉花品系中，發(fā)現(xiàn)iaaM 基因能夠顯著改良馬克隆值，但對(duì)衣分的改良效果不顯著；劉宏偉等[26]則表示iaaM 基因的導(dǎo)入對(duì)衣分改良不明顯，推測(cè)是由于品系的綜合性狀已經(jīng)很優(yōu)良，很難在高衣分的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到提高。由此可知，通過(guò)對(duì)iaaM 基因的轉(zhuǎn)育，能有效改良低衣分的棉花品系，此方法可以為棉花品系的改良提供參考。例如，本研究中的中產(chǎn)類(lèi)品系ZD2040 擁有較高的籽棉產(chǎn)量，但由于衣分較低從而導(dǎo)致皮棉產(chǎn)量不佳。另有研究[27-29]表明，播期、施肥量等栽培措施的不同對(duì)衣分也存在一定影響。綜上，在分子育種的基礎(chǔ)上，結(jié)合合理的栽培措施對(duì)進(jìn)一步提高棉花品系的衣分率，從而增加皮棉產(chǎn)量具有積極意義。

3.2 不同早熟棉品種（系）的性狀綜合評(píng)價(jià)

本研究表明，不同早熟棉品種（系）之間，皮棉產(chǎn)量存在極顯著差異，皮棉產(chǎn)量為1 348.5～1 953.7 kg/hm2，高產(chǎn)與低產(chǎn)品種（系）間產(chǎn)量差距較大。由此可見(jiàn)，篩選出適宜的高產(chǎn)早熟棉品種對(duì)增加棉農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益和植棉積極性具有重要意義。由于棉花產(chǎn)量的形成與其自身的性狀特征密切相關(guān)[30-32]，所以本文選取9 個(gè)與棉花產(chǎn)量密切相關(guān)的性狀指標(biāo)，采用主成分分析的方法來(lái)衡量各早熟棉品種的性狀總體質(zhì)量狀況。結(jié)果顯示，早熟棉品種EZ10、湘X16432 均為高產(chǎn)組且性狀綜合得分較高，說(shuō)明早熟棉品種EZ10、湘X16432 不僅產(chǎn)量最佳，其產(chǎn)量因素及農(nóng)藝性狀等各項(xiàng)指標(biāo)均比較優(yōu)良、協(xié)調(diào)，適宜在江西省為追求高產(chǎn)而進(jìn)行栽培；另外湘X16590、GB521、ZD2040、華棉1543、贛棉02 號(hào)、贛棉K09、岡棉5 號(hào)等早熟棉品種（系）均具有較高產(chǎn)量及綜合得分，表明其綜合性狀良好，在本地區(qū)具有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值；而中棉所9706 不僅在產(chǎn)量上表現(xiàn)不佳（表2），性狀綜合評(píng)價(jià)得分也表明其有待改良，所以不建議在江西省內(nèi)推廣應(yīng)用。由于本試驗(yàn)對(duì)各早熟棉品種（系）研究的年限較短，為得出更加全面的結(jié)論，仍需做進(jìn)一步工作。

4 結(jié)論

早熟棉高產(chǎn)品種主要靠衣分及日均皮棉產(chǎn)量來(lái)獲得高產(chǎn)；中產(chǎn)品種具有較高的單株成鈴；低產(chǎn)品種的衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量及日均皮棉產(chǎn)量均處于最低。不同早熟棉品種間皮棉產(chǎn)量存在顯著差異，且皮棉產(chǎn)量主要與單鈴質(zhì)量和衣分呈顯著正相關(guān)，而與株高、始果枝節(jié)位、果枝數(shù)、生育期、單株成鈴、子指及霜前花率相關(guān)性不顯著，所以，早熟棉品種的栽培，應(yīng)當(dāng)在保證單株成鈴、生育期、霜前花率等適中的情況下，主攻單鈴質(zhì)量和衣分為主要途徑來(lái)獲得高產(chǎn)。通過(guò)對(duì)不同早熟棉品種（系）的產(chǎn)量分析及性狀綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)早熟棉EZ10、湘X16432 適宜在江西省為追求高產(chǎn)而進(jìn)行栽培；湘X16590、GB521、ZD2040、華棉1543、贛棉02 號(hào)、贛棉K09 和岡棉5 號(hào)的產(chǎn)量和性狀較理想，具備一定的潛在應(yīng)用價(jià)值。