王博然,趙書珍,萬素梅,林皎,田玉剛,殷元峰,胡守林
(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300)
新疆是我國優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)地,南疆又是新疆優(yōu)質(zhì)的植棉區(qū),阿拉爾墾區(qū)更是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)主要的棉花產(chǎn)區(qū)之一,其氣候干燥、溫差大,非常有利于棉花種植[1]。
棉花不同果枝類型品種的選育一直受到廣大育種家的重視。陸地棉品種的栽培表現(xiàn)為生長習(xí)性無限和可控性株型兩種形態(tài),在不同環(huán)境因素影響下可形成不同的生長發(fā)育類型[2]。長期以來,陸地棉作為一種重要的纖維作物,人們十分關(guān)注其產(chǎn)量相關(guān)性狀,如單鈴重、衣分、單株結(jié)鈴數(shù)等[3,4],以及品質(zhì)相關(guān)性狀,如斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、纖維長度等[5,6]。研究表明,產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的遺傳取決于植物遺傳結(jié)構(gòu)和環(huán)境的相互作用[7]。實(shí)踐中,棉花果枝類型分為零式果枝類型、Ⅰ式果枝類型和Ⅱ式果枝類型。其中,零式果枝類型指無果節(jié);Ⅰ式果枝類型只有一個果節(jié);Ⅱ式果枝類型具有多個果節(jié)[8]。Ⅰ式果枝類型品種株型緊湊,棉葉層間距大,透光性好,下部葉片光照充足,密植條件下更顯優(yōu)勢[9];而Ⅱ式果枝類型品種株型松散,施用水肥條件下可以不斷延伸增節(jié),具有多果節(jié)習(xí)性,理論株數(shù)在16.5萬~19.5萬株/hm2,不適合密植。
葉面積系數(shù)、收獲指數(shù)的提高和群體光合效率的增加可以通過作物株型的改變來實(shí)現(xiàn)[10-12],因而開展不同果枝類型品種的相關(guān)研究對選育推廣適宜該地區(qū)種植的陸地棉品種具有重要意義。產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀間的微妙關(guān)系可以通過相關(guān)性的正負(fù)及具體的數(shù)值來表示,這在兼顧棉花產(chǎn)量及纖維質(zhì)量的提高上具有重要作用。前人研究得出,棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]。我國一般采用變異分析[14]、相關(guān)分析[15-17]等多種統(tǒng)計分析方法對品種的產(chǎn)量性狀及品種性狀進(jìn)行考察分析,從而幫助篩選出株型合理、高產(chǎn)兼顧優(yōu)質(zhì)的品種[18-21]。截至目前,針對南疆地區(qū)不同果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的研究尚少。為此,本試驗(yàn)通過Ⅰ式和Ⅱ式果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的變異分析、相關(guān)分析,研究兩者之間的差異,以期為選育出更適合該地區(qū)機(jī)采種植的果枝類型棉花優(yōu)良品種提供科學(xué)依據(jù)。
本試驗(yàn)于2021年在第一師阿拉爾墾區(qū)十二團(tuán)十一連進(jìn)行。該區(qū)地處(81.3236°E,40.4938°N)塔里木河沿岸,屬塔里木河沖擊細(xì)土平原,居塔克拉瑪干沙漠的邊緣地區(qū)。這里水土資源充沛,光照時間長,光熱條件豐富,水源充足。日照率高,全年少雨。平均大氣壓為89 MPa,最高氣溫43℃左右,最低氣溫-28℃左右,年均氣溫10.7℃,無霜期200~220 d,年均日照2 556.3~2 991.8 h,平均蒸發(fā)量1 876.6~2 558.9 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)沙壤,類型為灰漠土,pH≥7.0,屬堿性土壤。
供試材料:Ⅰ式果枝類型品種:短果枝66-17、馬棉、短果枝66-15和新陸中41;Ⅱ式果枝類型品種:新陸中37和新陸中82。
試驗(yàn)于4月11日播種。試驗(yàn)地土壤肥力均一,機(jī)械覆膜。小區(qū)行長5 m,寬2.3 m,1膜6行種植。種植密度21.9萬株/hm2。隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)4次。面積共計276 m2。小區(qū)日常田間管理措施同生產(chǎn)大田。
產(chǎn)量性狀:于9月下旬每小區(qū)選取有代表性的棉株10株,調(diào)查記錄其株高、果枝始節(jié)高度、單鈴重、果枝臺數(shù)、單株鈴數(shù)共5項(xiàng)指標(biāo),重復(fù)5次。吐絮后每小區(qū)(棉株從上至下)取90個鈴進(jìn)行室內(nèi)考種,測定衣指、衣分,實(shí)收籽棉計產(chǎn),計算皮棉產(chǎn)量。
品質(zhì)性狀:每重復(fù)選取30 g皮棉測定纖維品質(zhì)性狀,包括纖維長度、斷裂比強(qiáng)度、整齊度、馬克隆值及伸長率。
采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,用DPS 9.50軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。Ⅰ式果枝采用4個品種的小區(qū)平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,Ⅱ式果枝采用2個品種的小區(qū)平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。
由表1可知,產(chǎn)量性狀中,Ⅰ式果枝類型品種始節(jié)高平均值為24.36 cm,變異系數(shù)最大,為29.93%;衣分平均值為44.05%,變異系數(shù)最小,為4.73%。Ⅱ式果枝類型品種始節(jié)高平均值為27.81 cm,變異系數(shù)最大,為32.55%;衣分平均值為44.96%,變異系數(shù)最小,為0.42%。平均單株鈴數(shù)Ⅱ式果枝品種高于Ⅰ式,達(dá)到7.43個;平均單鈴重Ⅰ式果枝類型品種高于Ⅱ式,達(dá)到5.00 g。最終皮棉、籽棉產(chǎn)量Ⅰ式果枝類型品種都高于Ⅱ式。
表1 不同果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量構(gòu)成因子遺傳變異分析
由表2可知,品質(zhì)性狀中,Ⅰ式果枝類型品種伸長率平均值為8.94%,變異系數(shù)最大,為9.48%;纖維長度平均值為29.66 mm,變異系數(shù)最小,為1.20%。Ⅱ式果枝類型品種伸長率平均值為10.36%,變異系數(shù)最大,為13.66%;馬克隆值平均值為4.07,變異系數(shù)最小,為0.33%。Ⅰ式果枝類型品種纖維長度高于Ⅱ式;馬克隆值Ⅰ式大于Ⅱ式,達(dá)到4.33,處于4.21~4.45之間;Ⅱ式果枝類型品種的斷裂比強(qiáng)度高于Ⅰ式,達(dá)到31.75cN/tex。
表2 不同果枝類型陸地棉品種品質(zhì)構(gòu)成因子遺傳變異分析
對Ⅰ、Ⅱ式不同果枝類型陸地棉品種的產(chǎn)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果(表3)表明:Ⅰ式果枝類型品種株高與始節(jié)高、衣指呈極顯著正相關(guān),與單株鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān),與單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);始節(jié)高與單株鈴數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān),與衣指、衣分呈顯著正相關(guān);果枝臺數(shù)與單鈴重、衣指呈顯著正相關(guān),與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);單株鈴數(shù)與單鈴重、衣分、皮棉產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān),與衣指呈極顯著負(fù)相關(guān);單鈴重與衣分、皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),與衣指呈顯著正相關(guān);衣指與衣分呈顯著正相關(guān),與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);衣分與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。Ⅱ式果枝類型棉花品種株高與始節(jié)高、果枝臺數(shù)呈顯著正相關(guān);單株鈴數(shù)與單鈴重、衣指、衣分呈顯著負(fù)相關(guān);單鈴重與衣指、衣分呈極顯著正相關(guān),與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);衣指與衣分呈極顯著正相關(guān),與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);衣分與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。
表3 不同果枝類型品種產(chǎn)量性狀之間的相關(guān)性
由此可見,Ⅰ式果枝類型棉花品種株高、果枝臺數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣指、衣分與產(chǎn)量之間關(guān)系較為密切,其中單株鈴數(shù)是決定單鈴重的關(guān)鍵因素,單鈴重又是決定產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,兩者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),所以對于Ⅰ式果枝品種,如何能在保證適宜單株鈴數(shù)的同時提高單鈴重是提高其產(chǎn)量與衣分的重要因素。Ⅱ式果枝類型品種同Ⅰ式一樣對產(chǎn)量與衣分的多寡好壞影響最大的是單株鈴數(shù)、衣指與單鈴重。
對Ⅰ、Ⅱ式果枝類型陸地棉品種品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果(表4)表明:Ⅰ式果枝類型品種纖維長度與整齊度呈極顯著正相關(guān),與伸長率呈顯著正相關(guān);馬克隆值與纖維長度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)。Ⅱ式果枝類型品種纖維長度與伸長率呈極顯著正相關(guān),馬克隆值與纖維長度、整齊度、斷裂比強(qiáng)度、伸長率均為負(fù)相關(guān),且與斷裂比強(qiáng)度達(dá)到極顯著水平,相關(guān)性大小依次為斷裂比強(qiáng)度>纖維長度>伸長率>整齊度。
表4 不同果枝類型品種品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性
由表5可知,Ⅰ式果枝類型品種株高與皮棉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),因此在一定范圍內(nèi)增加株高可以提高皮棉產(chǎn)量;伸長率與始節(jié)高呈顯著正相關(guān);衣分與皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān);單株鈴數(shù)與皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān);單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。這說明選取適宜的單株鈴數(shù)、合理的衣分并且增加單鈴重能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。因此提高Ⅰ式果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量可以從株高、始節(jié)高、果枝臺數(shù)、衣分、衣指、單鈴重幾方面考慮,在選擇合適株型的同時對品質(zhì)性狀進(jìn)行調(diào)控。
表5 不同果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的相關(guān)性
Ⅱ式果枝類型品種相較于Ⅰ式,其農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)顯著性甚少,僅皮棉產(chǎn)量與單鈴重、衣指呈顯著正相關(guān),與衣分呈極顯著正相關(guān)。因此,提高Ⅱ式果枝類型品種皮棉產(chǎn)量也可在選擇合理衣分、適宜衣指、增加單鈴重上著手。
從兩類不同果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量上看,Ⅰ式果枝類型品種籽棉產(chǎn)量為7 069.93 kg/hm2,Ⅱ式為6 656.38 kg/hm2,Ⅰ式優(yōu)于Ⅱ式。而從品質(zhì)上看,Ⅰ式果枝類型品種纖維長度為29.66 mm,Ⅱ式為29.02 mm,Ⅰ式優(yōu)于Ⅱ式;斷裂比強(qiáng)度Ⅰ式較Ⅱ式弱;Ⅰ式馬克隆值達(dá)到4.33,斷裂比強(qiáng)度達(dá)到30.24 cN/tex,相較于Ⅱ式更適合紡織40~60支紗的高品質(zhì)棉。
對Ⅰ、Ⅱ式果枝類型品種9個農(nóng)藝性狀、5個品質(zhì)性狀之間進(jìn)行相互比較,表明:Ⅰ式果枝類型棉花品種各性狀的變異系數(shù)為1.20%~29.93%,Ⅱ式為0.33%~32.55%,Ⅱ式產(chǎn)量性狀的變異幅度大于Ⅰ式,但兩者產(chǎn)量性狀的變異幅度較品質(zhì)性狀都大。這與前人的研究結(jié)果一致[22]。
產(chǎn)量性狀中皮棉產(chǎn)量與單鈴重呈極顯著正相關(guān),與單株鈴數(shù)呈負(fù)相關(guān);單株鈴數(shù)與單鈴重呈顯著負(fù)相關(guān),兩者是影響籽棉產(chǎn)量的主要因素且相互制約;衣分則是一個相對獨(dú)立的性狀。本研究中,Ⅰ式果枝類型品種的平均單株鈴數(shù)為6.41個,Ⅱ式為7.43個;Ⅰ式平均單鈴重為5.00 g,Ⅱ式為4.11 g,最終Ⅰ式產(chǎn)量高于Ⅱ式。因此,棉花育種應(yīng)在優(yōu)先保證適宜單株鈴數(shù)的同時增加單鈴重,以達(dá)到高產(chǎn)目標(biāo)。這與李蔚等[23]的研究結(jié)果一致。
相關(guān)性分析表明,不同果枝類型陸地棉品種產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性明顯偏弱,兩者難以同時兼顧,其中Ⅰ式相較于Ⅱ式相關(guān)性較高。通過相關(guān)性比較得出,Ⅰ式果枝類型品種的果枝臺數(shù)、單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),因此可以通過提高果枝臺數(shù)、單鈴重、衣指等來實(shí)現(xiàn)皮棉增產(chǎn);Ⅱ式的單鈴重、衣指與皮棉產(chǎn)量的相關(guān)性只達(dá)到顯著水平,但有的研究顯示Ⅱ式的單鈴重與籽棉產(chǎn)量的相關(guān)達(dá)到極顯著水平[24],同時Ⅱ式各產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)間的相關(guān)顯著性較弱。因此Ⅰ式果枝類型品種相較于Ⅱ式更容易在提高產(chǎn)量的同時兼顧品質(zhì)性狀的提升。
綜上,本試驗(yàn)中Ⅰ式果枝類型品種產(chǎn)量高于Ⅱ式,纖維品質(zhì)也優(yōu)于Ⅱ式。表明:在兼顧產(chǎn)量及品質(zhì)性狀下,Ⅰ式果枝類型陸地棉品種較Ⅱ式更易于通過選擇合理單株鈴數(shù)、增加有效鈴重、提高衣分、降低脫落率來選育出適合該地區(qū)機(jī)采并兼顧高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的陸地棉品種。