2017-2022年新疆維吾爾自治區審定早熟棉品種主要農藝性狀分析

摘要：為探究新疆棉區審定早熟棉品種的農藝性狀及纖維品質特點，對2017-2022年新疆維吾爾自治區審定的33個早熟棉品種的產量、纖維品質、早熟性及抗病性等相關農藝性狀的特點及演變趨勢進行了分析，采用聚類分析對品種類型進行了劃分。結果表明，皮棉產量、衣分、纖維上半部平均長度、斷裂比強度、生育期、霜前花率呈現較為明顯的上升趨勢；平均皮棉產量為142.6kg/667m2，鈴重為5.76g，衣分為42.73%，生育期121.3d，霜前花率96.55%，纖維上半部平均長度為30.58mm，斷裂比強度31.51cN/tex，馬克隆值4.4，27個品種達到II型；皮棉產量、籽指、枯萎病指數及黃萎病指數變異系數較大，具有較大的改良空間；聚類分析將33個品種劃分成3類，類群Ⅰ包含4個品種，該類群的突出特點是黃萎病指數較高，說明黃萎病抗性較差；類群Ⅱ包含23個品種，該類群中大部分品種的黃萎病指數較低，說明黃萎病抗性較好；類群Ⅲ包含6個品種，具有高產的特點，平均皮棉產量為160.0kg/667m2。以上結果可為“十四五”新疆棉區早熟棉花新品種的選育提供參考。

關鍵詞：新疆；早熟棉；審定品種；農藝性狀；纖維品質；聚類分析；相關性分析

Analysis on Main Agronomic Traits of Early Maturing Cotton Varieties Approved by Xinjiang Uygur Autonomous Region from 2017 to 2022

QIAN Guanyun FANG Jian YU Ren JIANG Hui

（1Xinjiang Tianye（Group）Co.，Ltd.，Shihezi 832000，Xinjiang；2Xinjiang Jinbo Seed Industry Co.，Ltd.，Shuanghe 833408，Xinjiang；3Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100）

西北內陸棉區是目前我國最大的棉花產區，新疆維吾爾自治區是我國最大的植棉省份。國家統計局網站（www.stats.gov.cn）顯示，新疆近幾年棉花種植面積約占全國總面積的85%，產量約占全國總產量的90%，是我國最重要的優質商品棉生產基地。新疆植棉區域可分為南疆和北疆，南疆平均氣溫明顯高于北疆，大于10℃活動積溫為4100～4300℃，無霜期160～170d，適合種植生育期相對較長的早中熟品種；北疆棉區氣候獨特，春季氣溫回升慢，秋季降溫快，大于10℃活動積溫為3600～4100℃，無霜期短，約為140～150d，這對該區域棉花品種的早熟性提出了更高的要求[1]。

19世紀50年代以來，新疆棉花品種通過引進、自育完成了5次品種改良和更替，衣分、單株鈴數、鈴重等產量性狀及纖維品質性狀均呈增加趨勢，為新疆棉區棉花產量及品質的不斷提升奠定了堅實基礎[2]。通過對階段審定的棉花品種的主要農藝性狀進行分析，可以及時了解品種育種性狀的總體走勢，為新品種選育提供參考。孔杰等[3]對2006-2013年間新疆審定的早中熟棉花品種的纖維品質性狀進行了分析，發現纖維上半部平均長度、纖維整齊度和斷裂比強度均下降，纖維品質總體呈下降趨勢。阿里甫·艾爾西等[4]、田景山等[5]、鄭子漂等[6]對2015-2018年間新疆審定的早中熟棉花品種主要農藝性狀及纖維品質指標進行了分析，發現纖維長度、纖維整齊度、比強度、馬克隆值、品級均有所提升。馮勝利等[7]對2011-2020年新疆早中熟棉花品種的主要農藝性狀、產量及品質性狀的演變進行了分析，發現10年間新疆早中熟棉花品種的生育期縮短，株高維持在75cm左右，單產提高，馬克隆值適中，纖維品質總體提升，滿足了機采棉對棉花品種特性的要求。20世紀70年代至今，新疆自育的新陸早系列及后繼棉花品種為北疆棉區棉花生產提供了重要保障。“九五”期間選育的新陸早5號、新陸早6號等品種在單產和品質方面有很大提升，實現了新疆早熟棉品種的更替；“十五”期間審定的12個棉花品種豐產性較好，但適應性及抗性方面沒有明顯提升[8]。相吉山等[9-10]分析了41個新陸早系列品種（新陸早1～42號）8個主要性狀的演化，發現生育期、籽指、斷裂比強度和馬克隆值保持平穩趨勢，而單鈴重、皮棉產量和纖維長度呈現穩步增長趨勢；另外還發現北疆早熟棉育種對生育期控制較好，對鈴重、衣分、皮棉產量和纖維長度的選擇壓力較大，提出斷裂比強度和馬克隆值的選擇需要進一步加強的建議。

2017-2022年新疆自治區審定了33個早熟棉品種，但相關重要農藝性狀的演化及分析未見報道，本研究對2017-2022年間審定早熟棉品種的農藝性狀的演變規律及性狀之間的相關性進行了分析，以期為“十四五”期間新疆早熟棉區后續轉基因抗蟲棉新品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 品種數據 2017-2022年新疆維吾爾自治區審定的早熟棉品種如表1所示，2019年和2020年無新品種通過審定。品種審定數據來源于新疆維吾爾自治區主要農作物品種審定委員會審定的早熟棉品種2年區域試驗的結果[11]。

1.2 分析方法 產量性狀的主要研究指標選擇鈴重、衣分、籽指、皮棉產量；纖維品質指標主要選擇纖維上半部平均長度、斷裂比強度和馬克隆值；早熟性指標主要選擇生育期和霜前花率；抗病性指標選擇枯萎病指數和黃萎病指數。利用上述性狀參數，計算33個品種的卡方距離并進行聚類分析；利用皮爾遜相關分析法計算各性狀間的相關性系數。采用Microsoft Excel 2021和DPS V19.05軟件整理、分析數據。

2 結果與分析

2.1 產量性狀的演變分析 33個品種的產量相關性狀如表2和圖1所示。皮棉產量呈先降低后上升的趨勢，2022年較前5年有較大提升；所有品種每667m2皮棉產量平均值為142.6kg，新石K38最高，為168.1kg，金墾1441最低，為122.7kg；皮棉產量偏度為0，說明6年間審定的多數棉花品種皮棉產量與單產均值持平。衣分呈逐年上升的趨勢，所有品種平均值為42.73%，莊稼漢701最高，為45.70%，金墾1441最低，為39.30%；衣分偏度為正值，說明多數審定棉花品種的衣分高于平均值。鈴重在2017-2022年差距不大，所有品種平均值為5.76g，NH12026的鈴重最高，為6.50g，Y21的鈴重最低，為5.00g；鈴重偏度為負值，說明多數審定棉花品種的鈴重低于平均值。籽指呈先上升后下降的趨勢，2021年達到最高，2022年最低；所有品種平均值為10.59g，金墾1565最高，為12.50g，莊稼漢701最小，為8.70g；籽指偏度為正值，說明多數審定棉花品種的籽指要高于其平均值。皮棉產量、鈴重、籽指、衣分的變異系數均在10.00%以下，其中皮棉產量的變異系數最大，為7.54%，衣分的變異系數最小，為3.55%，說明33個棉花品種皮棉產量的遺傳多樣性較高，并且相對于其他產量性狀，衣分的改良存在一定難度。

2.2 纖維品質性狀的演變分析 審定品種的主要纖維品質指標如表2、圖2所示。纖維上半部平均長度呈先上升后下降的趨勢，在2021年最高，但4個年份間差異不大，所有品種平均值為30.58mm，最大值為32.50mm（金墾1775），最小值為29.20mm（Y21）；斷裂比強度呈先下降后上升再下降的波動變化趨勢，在2021年最高，所有品種平均值為31.51cN/tex，最大值為34.75cN/tex（金墾1565），最小值為29.40cN/tex（惠遠722）；馬克隆值在4個年份中一致，所有品種平均值為4.4，最大值為4.8（Y21），最小值為4.1（金墾1775）。3個纖維品質性狀的偏度均為正值，說明多數審定棉花品種的纖維品質高于各自的平均值；馬克隆值的變異系數最大，為4.03，其次為斷裂比強度和纖維上半部平均長度，但均小于5.00%。根據纖維品質性狀的分級，33個品種中Ⅱ型品種27個，其他6個品種為Ⅲ型品種，無I型和特優型品種（表1）。

2.3 早熟性狀的演變分析 與審定品種早熟性相關的生育期及霜前花率如表2、圖3所示。生育期呈先上升后下降的趨勢，在2021年最高，所有品種的平均值為121.3d，最大值為126.0d（天云2119），最小值為115.0d（新陸早78號）；生育期的偏度為負值，說明大部分品種的生育期要短于平均值。霜前花率呈波動變化的趨勢，在2022年最高，達到98.54%，較其他年份有明顯增加，所有品種平均值為96.55%，最大值為99.20%（T11-5），最小值為93.00%（新陸早77號）；霜前花率的偏度為正值，說明大部分品種的霜前花率要高于平均值。生育期及霜前花率的變異系數均較小，分別為2.04%和1.99%。

2.4 抗病性的演變分析 各品種的枯萎病指數及黃萎病指數如表2、圖4所示。枯萎病指數呈先下降后上升的趨勢，在2022年最高，達6.48，這可能與不斷變化的氣候條件及品種狹窄的遺傳基礎有關，所有品種平均值為3.60，石大棉268枯萎病指數最高，為11.94，惠遠722最小，為1.50。33個品種中，惠遠722等27個品種枯萎病抗性水平達到高抗，金墾1775等4個品種抗性水平為抗，新陸早78和石大棉268抗性水平為耐病。枯萎病指數偏度為正值，說明大部分品種的枯萎病指數要高于平均值。黃萎病指數各年份均較高，在30.00以上，呈先下降后上升的趨勢，所有品種的平均值為31.10，新陸早79號枯萎病指數最高，為46.40，K2725最小，為19.37。33個品種中，新陸早83號等29個品種黃萎病抗性水平為耐病以上，其中只有K2725達到抗性水平，惠遠722和金墾1442表現為輕感，新陸早77號和新陸早79號表現為感病。黃萎病指數偏度為負值，說明大部分品種的枯萎病指數要低于平均值。通過對變異系數的分析發現，枯萎病指數和黃萎病指數的變異系數均較高，分別為62.04%、20.64%，說明33個已審定棉花品種對2種病害的抗性存在很大差異，改良的潛力較大。

2.5 品種的聚類分析 品種的聚類分析如圖5所示，在卡方距離為17.78處，可將33個品種聚為3類。第I類包括新陸早77號、惠遠722、新陸早79號、金墾1442等4個品種；第II類包括新陸早78號、新陸早80號、新陸早81號等23個品種；第III類包括新陸早83號、新石K33、金墾1775、石大棉268、新石K38、新石選172等6個品種。3種類型主要在皮棉產量、枯萎病和黃萎病抗性方面表現出較大差異，其他性狀差異較小（表3）。其中，第III類品種每667m2平均皮棉產量最高，為160.0kg，其次為第I類和第II類品種，分別為142.7kg和138.0kg。第I類品種的平均枯萎病指數最低（2.59），但是平均黃萎病指數最高（43.55），這說明此類品種的枯萎病抗性好，但是黃萎病抗性差；第III類品種的平均枯萎病指數最高（5.91），黃萎病指數居中；第II類品種的平均枯萎病指數和平均黃萎病指數分別為3.19和28.72，綜合抗性較好。

2.6 主要性狀間相關性分析 審定品種主要性狀之間的相關性見表4，結果顯示4個產量性狀之間，鈴重與籽指，衣分與皮棉產量之間呈正相關關系，但未達顯著水平；3個纖維品質性狀，纖維上半部平均長度與斷裂比強度之間呈現極顯著正相關，與馬克隆值呈極顯著負相關關系，馬克隆值與斷裂比強度呈負相關關系，但不顯著；霜前花率與生育期呈不顯著負相關關系；皮棉產量與霜前花率呈顯著正相關關系，與馬克隆值、衣分呈正相關，與其他性狀之間呈負相關。

3 討論與結論

新疆北疆棉區是我國最北的早熟棉區，也是機采化程度最高的棉區之一，是我國主要的優質棉生產基地。針對該區域的生態條件，除了適宜機采，早熟、高產、抗病是該區域棉花育種的主要目標[12]。本研究通過對2017-2022年北疆審定的早熟棉品種的皮棉產量、纖維品質、早熟性、抗病性等相關性狀的演變分析發現，審定品種的生育期平均為121.3d，平均霜前花率為96.55%，并且這兩個性狀均總體表現出上升的趨勢，生育期的延長可能與近幾年北疆氣溫顯著上升有密切關系[13]。在4個產量相關性狀中，皮棉產量和衣分總體呈上升趨勢，鈴重和籽指趨勢平穩。變異系數反映了性狀的變化程度，并且變異系數越大，性狀改良的潛力就越大[7]，本研究皮棉產量和籽指的變異系數較高，因此具有較大的改良空間。33個品種中，II型品種為27個，III型品種6個，無I型和特優型，因此在綜合性狀優良的基礎上，有必要加強I型和特優型品種的選育。枯萎病和黃萎病是棉花的主要病害，對棉花產量和品質影響最大，選育抗病或者耐病的棉花新品種依然是最有效且經濟的措施[14]。通過分析發現，品種枯萎病表現為高抗、抗、耐的品種數量分別為27個、4個、2個，黃萎病抗性大部分品種表現為耐，所占數量為28個，表現抗性的品種只有1個，枯萎病和黃萎病指數變異系數在所有性狀中較高，因此應該加強抗病相關種質的挖掘和創制。

根據農藝性狀的聚類分析可反映不同棉花品種間的親緣關系，了解不同類型品種在品質性狀、產量性狀等方面的表現特點，為后續育種應用提供參考。本研究通過基于農藝性狀的聚類分析發現，33個品種可分為3類，第I類品種枯萎病指數最低，黃萎病指數最高，可作為抗枯萎病種質資源利用，同時在使用過程中注意后代黃萎病抗性的篩選；此外，本類型品種衣分偏低，育種過程中注意衣分的改良。第II類品種黃萎病指數最低，可作為抗黃萎病資源利用，但是豐產性有待于進一步提高。第III類綜合性狀較好，皮棉產量、衣分、霜前花率均優于其他兩種類型，可作為優良的母本進行遺傳改良。

不同農藝性狀之間存在一定的相關性，對指導棉花不同性狀的協同改良具有一定的指導意義。本研究發現纖維上半部平均長度與斷裂比強度呈極顯著正相關關系，與馬克隆值呈極顯著負相關關系，這與齊洪鑫等[15]的研究結果一致。前人研究發現，產量與衣分呈顯著正相關，斷裂比強度與生育期和衣分呈顯著負相關關系，馬克隆值與衣分呈顯著正相關關系[16-17]。本研究結論與以上結論并不完全一致，原因可能是控制以上性狀的位點多為數量性狀位點，受遺傳因素和環境因素的影響較大。

由2017-2022年新疆早熟棉花品種的性狀演變及相關分析可知，新疆早熟棉區2017-2022年棉花品種平均生育期121.3d，皮棉產量142.6kg/667m2，霜前花率96.55%，產量和抗病性仍具有較大的改良潛力。“十四五”新疆棉花品種選育正式進入轉BT基因抗蟲棉生物育種階段，抗蟲、早熟、高產、抗病將會成為北疆早熟棉育種的主要目標。

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（收稿日期：2024-03-29）