245份陸地棉品種農藝性狀及產量構成綜合評價

摘 要：【目的】研究不同陸地棉品種資源農藝性狀及產量結構，分析各性狀間的關系，篩選出綜合性狀優良的品種。【方法】利用變異性、相關性、主成分和聚類分析等方法，綜合評價245份陸地棉品種的11個農藝性狀。【結果】245份陸地棉品種籽棉產量的變異系數最高為12.79%，果枝數最低為3.61%；棉花籽棉產量與第一果枝高度、果節數、單株結鈴數、枝載鈴、節載鈴呈極顯著正相關；主成分分析提取了5個主成分，累計貢獻率78.44%。其中，PC₁為成鈴因子，PC₂為株型因子，PC₃為鈴重因子，PC₄為衣分因子，PC₅為果枝因子；聚類分析將材料分為五類，第Ⅰ類有55份材料，第Ⅱ類有82份材料，第Ⅲ類有12份材料，第Ⅳ類有7份材料，第Ⅴ類有89份材料。【結論】枝載鈴、節載鈴是決定棉花產量的重要因素。篩選出以川73-27、新陸早25號為代表的大鈴棉花品種，魯棉研27號、贛棉17號和18N4等綜合性狀優良的品種。

關鍵詞：陸地棉；品種資源；農藝性狀；綜合評價

中圖分類號：S512 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2024）10-2358-08

收稿日期（Received）：2023-10-23

基金項目：新疆維吾爾自治區重大科技專項“機采棉新品種培育及技術示范”（2021A02001）

作者簡介：崔豫疆（1998-），男，河南信陽人，碩士研究生，研究方向作物遺傳育種，（E-mail） 1026406428@qq.com

通訊作者：李雪源（1964-），男，新疆人，研究員，碩士生/博士生導師，研究方向陸地棉遺傳育種，（E-mail） xjmh2338@163.com

曲延英（1962-），女，山東煙臺人，教授，博士，碩士生/博士生導師，研究方向棉花遺傳育種，（E-mail）xjyyq5322@126.com

0 引 言

【研究意義】棉花是重要的經濟作物^［1］。2022年新疆植棉面積占全國的83.2%，總產占全國的90.2%^［2］。與2019年相比2020年調減了1.52%，2021年調減了1.35%，2022年調減了1.72%^［3］。確保新疆棉花500×10⁴ t以上的產能，需加強科技攻關，充分挖掘棉花單產潛力，持續提高棉花單產水平，是保障棉花供給的必由之路。因此，研究陸地棉品種資源的遺傳多樣性對棉花遺傳改良、品種選育均具有重要意義。【前人研究進展】李慧琴等^［4］對270份陸地棉品種主要農藝性狀與纖維品質性狀進行主成分分析，發現棉花各農藝性狀和產量性狀、品質性狀之間存在一定程度的關聯；劉翔宇等^［5］將新疆126份陸地棉品種（系）的17個數量性狀進行了聚類分析，126份棉花品種被分為7大類，并分別進行了評價，提出了對應的改良方案；馬青山等^［6］鑒定陸地棉種質材料機采相關農藝性狀，篩選出10份適宜機采的棉花優良材料。【本研究切入點】以往研究中，由于研究群體、材料來源、種植環境及種植模式的不同造成研究結論存在較大差異，而關于棉花性狀間關系及其高產的關鍵性狀研究仍需進一步深入探索。【擬解決的關鍵問題】選取來自不同地域的245份陸地棉品種作為研究對象，分析和綜合評價其不同農藝性狀及產量結構，研究與棉花產量密切相關的主要性狀特征，并篩選具有優異表型的棉花材料，為新疆棉花產量性狀的遺傳改良和高產品種選育提供理論依據。

新疆農業科學第61卷 第10期崔豫疆等：245份陸地棉品種農藝性狀及產量構成綜合評價

1 材料與方法

1.1 材 料

供試陸地棉品種245 份，均來自新疆農業科學院經濟作物研究所棉花分子遺傳改良創新團隊。表1該試驗于2022年在新疆阿拉爾市新疆生產建設兵團第一師16 團新疆農業科學院棉花綜合試驗基地（44°25′11″N，84°54′60″E）進行。試驗采用機采棉1膜6行（66+10）cm膜下滴灌種植模式，滴灌帶鋪設方式1膜2帶，株距為11.2 cm，小區面積10m²，隨機區組排列，3重復，管理同大田。

1.2 方 法

調查性狀參考棉花品種資源描述規范和數據標準測定。

8月15日左右連續9株測量株高、始節高、第一果枝節位、果枝數、果節數、單株結鈴數、枝載鈴和節載鈴等性狀。收獲前每小區收獲中部鈴 20 個，測量單鈴重、衣分。

株高：從植株子葉節至主莖頂端之間的距離。

第一果枝高度：子葉節至第一果枝的高度。

第一果枝節位：自子葉節（子葉節不計算在內）至第一果枝的節數。

果枝數：棉株主莖果枝的數量。

果節數：棉花果枝上節點的數量。

單株結鈴數：平均每株棉花的有效結鈴數。

枝載鈴：指單株果枝成鈴數與果枝數的比值。

節載鈴：指單株果枝成鈴數與果節數的比值。

單鈴重：平均每個棉鈴的重量。

衣分：籽棉與軋出的皮棉的比例。

籽棉產量：是指棉花整個生長周期內，小區收獲的籽棉曬干的重量。

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2010軟件整理數據，計算各性狀的平均值、變異幅度、標準差、變異系數，Origin軟件進行相關性分析，SPSS 25.0 軟件進行主成分分析，利用 R語言分析軟件以及歐式距離法對性狀進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 245份陸地棉品種主要性狀描述性統計

研究表明，245份棉花品種的株高在 56.31～100.20 cm，平均值74.70 cm；第一果枝高度在 20.85～38.25 cm，平均值27.79 cm；第一果枝節位在4.70～7.50 節，平均第一果枝節位為5.98 節；果枝數在7.30～9.10 臺，平均值8.02 臺；果節數在12.50～16.60 個，平均值14.21 個；單株結鈴數在4.10～8.20 個，平均值6.07 個；枝載鈴在0.54～1.03 ，平均值0.76；節載鈴在0.29～0.58 ，平均值 0.43；單鈴重在4.03～7.39 g，平均值5.84 g；衣分在32.25%～53.31%，平均值42.53%；籽棉產量在3 762.26～6 339.99 kg/hm²，平均值5 028 kg/hm²。

籽棉產量的變異系數最高為12.79%，不同陸地棉品種在籽棉產量方面存在較大的差異，反映了棉花品種的遺傳多樣性和生產潛力。其他性狀由高到低依次是株高（10.98%）＞第一果枝高度（10.31%）＞單鈴重（10.14%）＞枝載鈴（9.92%）＞單株結鈴數（9.76%）＞節載鈴（9.13）＞衣分（7.66%）＞第一果枝節位（7.15%）＞果節數（5.70%）＞果枝數（3.61%）。偏度與峰度的絕對值小于1，群體呈正態分布。表2

2.2 245份陸地棉品種主要相關性比較

研究表明，籽棉產量與第一果枝高度、果節數、單株結鈴數、枝載鈴、節載鈴呈極顯著正相關，與株高呈顯著正相關；枝載鈴與株高、果節數、單株結鈴數、節載鈴呈極顯著正相關，與第一果枝高度呈顯著正相關，與果枝數呈極顯著負相關；節載鈴與單株結鈴數極顯著正相關，與果節數極顯著負相關。枝載鈴、節載鈴與單株結鈴數、籽棉產量密切相關。圖1

2.3 245份陸地棉品種主要性狀主成分比較

研究表明，提取到特征值大于1的主成分5個，累積貢獻率為78.44%，包含了11個主要農藝性狀的絕大部分信息，5個主成分能夠反映所有調查性狀的基本特征。主成分1的特征值為3.52，貢獻率為29.31%，11個性狀中單株結鈴數對主成分1的貢獻最大，其次是枝載鈴、節載鈴、籽棉產量。因此，主成分1可以被理解為“成鈴因子”。主成分2的特征值為1.86，貢獻率為15.51%。第一果枝高度、果節數、株高、第一果枝節位對主成分2的貢獻較大。因此，主成分2可以被理解為“株型因子”。主成分3的特征值為1.67，貢獻率為13.92%。單鈴重的特征向量值最大，因此，主成分3可以被理解為“鈴重因子”。主成分4的特征值為1.337，貢獻率為11.14%。從成分矩陣可以看出，衣分向量值較大，因此主成分4理解為“衣分因子”。主成分5的特征值為1.03，貢獻率為8.56%。果枝數向量值最大，因此主成分5可以理解為“果枝因子”。表3

2.4 245份陸地棉品種資源聚類

研究表明，將245份陸地棉品種進行分類，分為5個類群，第Ⅰ類群由55份品種組成，占全部材料的22.4%，主要特征為果枝多、果節量大，單鈴重大，株高較高，始果節最高，篩選出單鈴重大于6.5 g 的品種16 個，代表品種為川73-27、新陸早25號。圖2

第Ⅱ類群由82份品種組成，占總材料的33.4%，主要特征表現為株高較矮71.05cm，始果節高度和位置最矮，果節數最少為13.80個，衣分最大43.34%，篩選出始果節高度20～25cm符合機采要求的品種24個，其中泗棉2號的始果節高最矮為22.1cm，在一定程度內降低始果節高度有利于增加果枝數，從而塑造合理高產株型。

第Ⅲ類群由12份品種組成，占總材料的4.9%。主要特征為株高、衣分、單株結鈴數、枝載鈴、節載鈴、籽棉產量最低，整體表現最差。

第Ⅳ類群由7份品種組成，占總材料的2.9%，主要特征為株高最高85.72 cm，第一果枝高度較高28.76 cm，單株結鈴數最高7.33個，枝載鈴、節載鈴最高，籽棉產量最高5 629.50 kg/hm²，枝載鈴、節載鈴與籽棉產量密切相關，其中枝載鈴、節載鈴高的品種為魯棉研27號，分別為0.96和0.52，該類群代表品種有魯棉研27號、鄂抗棉8號等可作為高產親本選育。

第Ⅴ類群由89份品種組成，占總材料的36.3%，特點為枝載鈴、節載鈴較高。篩選出品種贛棉17號，分別為0.91和0.49。該類代表品種有18N4、鄂棉6號等。表4

3 討 論

3.1 棉花基本農藝性狀與產量構成的變異性

棉花表現結果受自然環境、人工生態環境、棉花特性、生理等多種原因影響^［7-10］；各性狀影響產量的因素眾多，前人研究結果各有不同，有研究表明衣分對產量的作用最大，其次是單株鈴數和鈴重^［11］；有研究認為單株鈴數對于產量的相關影響最大，其次是單鈴重與衣分^［12］；研究245個參試品種的11個性狀中籽棉產量變異系數最大為12.79%，變異程度依次為籽棉產量＞株高＞第一果枝高度＞單鈴重，與前人研究結果一致^［13］，孫振綱等^［14］研究表明，變異系數最大的是單株成鈴數，最小的是衣分，與結果部分一致。

3.2 棉花基本農藝性狀與產量構成的相關性

相關分析表明，株高、第一果枝高度、果節數、單株結鈴數、枝載鈴、節載鈴及單鈴重與籽棉產量呈現顯著性正相關。株高和第一果枝高度與棉花產量相關與李江余等^［15］的研究結果一致，適宜的株高和良好的果枝生長空間對棉花產量有一定的影響。果節數、單株結鈴數、枝載鈴和節載鈴等指標主要反映了棉花的花果情況。其中，枝載鈴和節載鈴能夠體現成鈴的比率，進一步解釋了棉花源庫關系，與闞家強等^［16］研究結果相似。在棉花生產過程中對于產量分配的規律，枝載鈴與節載鈴之間的相關性進行了驗證。在棉花生殖生長階段，棉株將養分和能量分配到每個果枝上。然而，當分配的養分和能量不足以支持更多鈴的形成時，較小的鈴就會從果枝上脫落，是導致棉花蕾鈴脫落的原因之一^［17］。

3.3 棉花基本農藝性狀與產量構成的主成分

主成分分析將245份陸地棉的主要性狀劃分為5個主成分，累積貢獻率78.44，主成分分析可以有效的減少性狀之間的冗余信息，增加性狀的可解釋性。主成分1反映了產量和品質之間的矛盾關系，這種關系在當前大多數品種中較為普遍，因此在選育棉花品種時要注重協調產量和品質的間關系^［18］。通過主成分分析提取的5個主成分作為評價棉花品種農藝性狀的綜合指標。

3.4 枝載鈴、節載鈴與棉花產量構成的關系

棉花優先形成內圍鈴分配規律可能是由于棉花的生長需求和資源分配優化的策略^［19］。棉花植株通過分配養能量到每個果枝上，就可以有效地利用有限的資源，從而提高產量。因此，了解枝載鈴與節載鈴之間的相關性在優化棉花產量和資源分配方面具有重要的意義。所以進一步的研究可以探索如何調節資源分配，以更好地平衡枝載鈴和節載鈴之間的分配比例，可以提高棉花的產量。已有研究提出為培育高產棉花品種，可以選擇鈴重、單株結鈴數、衣分作為高產育種標準^［20］。根據研究得出枝載鈴、節載鈴籽棉產量之間呈現出極顯著的正相關性。反映出這些性狀是決定棉花產量的重要因素，這些因素之間的相互作用，能夠更好地反映棉花產量的水平，因此在遺傳育種工作中可以被用作提高棉花產量的選擇標準，以獲得更高產棉花品種。

4 結 論

245份陸地棉品種籽棉產量的變異系數最高為12.79%，果枝數最低為3.61%；籽棉產量與第一果枝高度、果節數、單株結鈴數、枝載鈴、節載鈴呈極顯著正相關；主成分分析提取了5個主成分，累計貢獻率78.44%，5個主成分貢獻率由大到小依次為29.31%、15.51%、13.92%、11.14%、8.56%；聚類分析將245份品種分為五類，第Ⅰ類有55份品種，第Ⅱ類有82份品種，第Ⅲ類有12份品種，第Ⅳ類有7份品種，第Ⅴ類有89份品種。枝載鈴、節載鈴是反映/體現棉花產量的重要因子之一，可作為提高棉花高產選育/產量性狀遺傳改良的評價指標。利用該指標篩選出枝載鈴、節載鈴高的魯棉研27號、贛棉17號和18N4等綜合性狀較好的品種，可以作為提高棉花單產的優良親本。

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Comprehensive evaluation of basic agronomic traits and

yield components of 245 Gossypium hirsutum L. varieties

CUI Yujiang¹，GONG Zhaolong²，WANG Junduo²，ZHENG Juyun²，

SANG Zhiwei¹，YANG Ni²，LIANG Yajun²，LI Xueyuan²，QU Yanying¹

（1.College of Agronomy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China；2. Institute of Economic Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830091， China）

Abstract：【Objective】 Through the analysis and research on the agronomic traits and yield structure of 245 upland cotton varieties， the relationship between the traits was clarified， and the varieties with excellent comprehensive traits were selected.【Methods】 The 11 traits were comprehensively evaluated by variability analysis， correlation analysis， principal component analysis and cluster analysis.【Results】 The results showed that the variation coefficient of seed cotton yield of 245 upland cotton varieties was the highest （12.79%）， and the number of fruit branches was the lowest （3.61%）.The lowest number of fruit branches was 3.61%.The seed cotton yield was significantly positively correlated with the height of the first fruit branch， the number of fruit nodes， the number of bolls per plant， the number of bolls per branch and the number of bolls per plant.Five principal components were extracted by principal component analysis， with a cumulative contribution rate of 78.44%.Among them， PC₁ is a boll-forming factor， PC₂ is a plant type factor， PC₃ is a boll weight factor， PC₄ is a lint factor， and PC₅ is a fruit branch factor ; the materials were divided into five categories by cluster analysis.There were 55 materials in the first category， 82 materials in the second category， 12 materials in the third category， 7 materials in the fourth category， and 89 materials in the fifth category.【Conclusion】 Branch-bearing bolls and node-bearing bolls are important factors determining cotton yield， which can be further used as selection criteria for improving cottonseed yield of different traits.The large boll varieties represented by C73-27 and Xinluzao 25， and the varieties with excellent comprehensive traits such as Lumian27， Ganmian17 and 18N4 were selected.

Key words：upland cotton ; variety resources ; agronomic traits ; comprehensive evaluation

Fund projects：Autonomous Region Major Science and Technology Special Project \"Cultivation and Technology Demonstration of New Varieties of Machine-harvested Cotton\" （2021A02001）

Correspondence author：LI Xueyuan （1964-） male， from Xinjiang， researcher， master， master 's/doctoral supervisor， research direction： upland cotton genetic breeding， （E-mail） xjmh2338 @ 163.com

QU Yanying （1962-） female， from Yantai Shandong， professor， doctor， master 's/doctoral supervisor， research direction： cotton genetic breeding， （E-mail） xjyyq5322 @ 126.com