棉乡杂3号产量构成因素分析及高产栽培措施

孙长法,田土星,陈荣江,段芳芳

（1.新乡市锦科棉花研究所,河南新乡453731；2.河南科技学院,河南新乡453003）

棉乡杂3号产量构成因素分析及高产栽培措施

孙长法1,田土星1,陈荣江2,段芳芳2

（1.新乡市锦科棉花研究所,河南新乡453731；2.河南科技学院,河南新乡453003）

探讨棉乡杂3号的产量构成因素间的相互关系及其对产量的影响效应,为制定该品种的高产栽培措施提供依据.2 a试验结果表明：铃重、衣分的变异较小,它们主要受遗传基因控制,株铃数、公顷铃数有较大变异,表明它们易受环境因素影响；衣分、铃重和公顷铃数均与皮棉产量呈极显著或显著正相关,对皮棉产量的最终效应为：衣分（0.6411**）＞铃重（0.466 8**）＞公顷铃数（0.449 0**）,贡献率相应为49.49%、26.24%、24.27%,以衣分为最大,铃重和公顷铃数分列第2、3位.模拟得出皮棉产量1650～1800kg/hm2的优化结构：公顷铃数784608～803030个,铃重6.12～6.20 g,衣分41.43%%～41.66%.在高产栽培实践中,以争株铃、增总铃、促铃重、稳衣分为主攻方向,加强管理,促成各因素协调发展,方能实现高产目标.

棉乡杂3号；产量因素；高产栽培；模拟产量结构；回归分析；通径分析

棉乡杂3号是新乡市锦科棉花研究所育成的转抗虫基因中熟杂交棉花新品种（锦科18优×sGK958）,2013年通过国家作物新品种审定委员会审定.在2010—2011连续2 a国家黄河流域棉区中熟杂交品种区试（D、C组）中,其籽棉、皮棉产量、霜前皮棉均居首位.该品种具有高产、稳产、广适等优势,铃重和衣分高,结铃性强,长势旺,吐絮畅,早熟不早衰,抗逆性强.众所周知,棉花栽培密度、株铃数、铃重、衣分是构成棉花产量的关键因素,高产皮棉由各产量因素间的协调优化组合性能决定.前人关于高产棉花产量因素构成[1-4]及种植密度与施肥水平对产量因素的影响[5-9]均有所报道,研究成果在指导棉花生产上发挥了重要作用.但运用数学建模方法同时研究产量构成因素间相互作用的量化信息及高产栽培措施的报道尚不多见.为探讨棉乡杂3号的产量结构成因及产量因素的相互影响,运用偏相关及回归建模等方法对棉乡杂3号的皮棉产量及其构成因素进行研究,以期明确该品种在高产栽培实践中的主攻方向,实现理想的产量结构,为充分挖掘该品种在推广应用中的高产潜能提供依据.

1 材料与方法

以棉乡杂3号在2010—2011两年参加国家黄河流域棉区中熟杂交品种区试（D、C组）中的试验结果为研究材料.对皮棉产量及其构成因素进行变异性分析、偏相关分析、多元回归和通径分析[10],研究产量构成因素的变化规律及其对产量的作用.试验数据的统计处理在SAS 9.2[11]环境下通过编程完成.

2 结果与分析

2.1 棉乡杂3号产量及其构成因素的平均值及变异分析

栽培因素对棉花产量及其构成因素的影响由控制该性状的遗传基因与环境因素互作效应的大小决定,各因素的变异系数反映了栽培因素的影响信息,变异系数小表明遗传力高,受外在环境条件的影响较小,利用栽培条件改良该性状的潜力小,而变异系数大的性状遗传力低,易受外在环境条件的影响,通过改善栽培条件改良该性状的潜力较大.棉乡杂3号的产量和产量构成因素的统计结果见表1.

表1 棉乡杂3号密度、产量因素及产量的统计结果Tab.1 Statistical results of density,yield components and yield for Mianxiangza 3

由表1可知,皮棉产量平均为1 498.69 kg/hm2,株铃20.04个,公顷铃数780 370.45个,铃重6.03 g,籽指11.43,衣分39.15%.各构成因素的变异系数依次为：株铃数（25.81%）＞公顷铃数（13.42%）＞籽指（9.79%）＞铃重（9.71%）＞衣分（6.35%）,皮棉产量的变异系数（15.41%）介于各构成因素的变异系数之间.表明株铃数、公顷铃数受环境因素的影响较大,通过优化栽培措施,改善棉花成铃的环境条件,可使优质铃的数量有较大幅度的提高,增产潜能进一步得到发挥,而铃重、衣分主要受品种固有的遗传基因控制,人为促变难以奏效.

2.2 产量因素与皮棉产量的相关分析

产量及其构成因素间的相关系数见表2.

表2 产量因素性状的相关系数Tab.2 Correlation coefficients of yield characters

由表2可知,公顷铃数与皮棉产量呈极显著正相关,与衣分呈显著正相关.铃重与皮棉产量呈极显著正相关,与籽指呈显著正相关；衣分与皮棉产量呈极显著正相关；其他性状间的相关不显著.说明提高公顷铃数、铃重和衣分对皮棉增产均有重要促进作用.提高铃重能引起籽指增加,这是棉铃优良发育的结果.公顷铃数的增加能同步提高衣分,促成皮棉增产.

2.3 产量因素与皮棉产量的偏相关分析

为明确棉乡杂3号所考察的性状公顷铃数、铃重、籽指、衣分及其与皮棉产量的本质相关关系,排除其他性状对所讨论的两性状相关性的干扰,对试验资料进行偏相关分析,结果见表3.

表3 产量因素性状及皮棉产量的偏相关Tab.3 Partial correlation of yield characters and lint yield

由表3可知,皮棉产量与公顷铃数、铃重和衣分均呈显著或极显著正相关（r2yg=0.349 2*,r3yg=0.451 2**, r5yg=0.588 2**）,铃重与籽指呈显著正相关（r34g=0.345 6*）,与衣分呈负相关（r35g=-0.183 7）.意味着增加公顷铃数、提高铃重和衣分均有利于皮棉增产,应当注意的是铃重的提高会引起衣分的降低,生产实践中应注意缓解这一矛盾.各因素与皮棉产量的偏相关程度依次为：衣分＞铃重＞公顷铃数＞籽指.各因素的决定系数占总决定度比例依次为：衣分（51.30%）＞铃重（30.19%）＞公顷铃数（18.08%）＞籽指（0.42%）.尽管衣分和铃重对皮棉产量的贡献很大,但由于它们的变异系数较小（6.35%、9.71%）,主要受遗传基因控制,表现较稳定,通过改善环境促变的难度较大,而公顷铃数与皮棉产量的偏相关系数达显著水平,且变异系数高达13.42%,伸缩空间较大.因此,通过优化栽培措施、增加单位面积优质铃实现皮棉增产大有潜力可挖.

2.4 主要产量因素对皮棉产量的通径分析

公顷铃数、铃重和衣分对皮棉产量的通径分析结果见表4.

表4 主要产量性状对产量的通径分析Tab.4 Path analysis of main yield characters on yield

由表4可知,公顷铃数、铃重和衣分对皮棉产量的最终正效应均达极显著水平,衣分（0.641 1**）居首位,其次是铃重（0.466 8**）和公顷铃数（0.449 0**）.其直接效应的大小依次为衣分（0.495 7**）＞铃重（0.370 1**）＞公顷铃数（0.248 6*）,而且通过性状间相关对皮棉产量的间接效应均为正值.由此可见,在本试验资料各产量因素观测值范围内,增加公顷铃数能同步提高铃重和衣分,这一协调关系对棉乡杂3号皮棉高产稳产至关重要.

2.5 主要产量因素与皮棉产量的关系模型

为了明确棉乡杂3号皮棉产量与主要因素的结构关系,以公顷铃数、铃重和衣分为预测变量,以皮棉产量为预报变量进行建模.由于皮棉产量与这3个因素的积有关,设非线性模型y=b0x2b1x4b2x6b3+ε,为求解回归系数,先将误差ε略去并通过对数变换将其线性化,利用本试验资料,得参数的初始估计值将它们作为原模型的初始值,进行非线性回归,模型的方差分析、参数估计及其显著性检验结果分别列于表5、表6.

表5 非线性模型的方差分析表Tab.5 Analysis of variance of the nonlinear model

表6 回归参数估计及其置信区间Tab.6 Regression parameters estimation and confidence interval

由表5可知,所得非线性模型极显著,F=1039.03,P＜0.0001,该模型能解释皮棉产量变异信息的99.50%.由表6可知,公顷铃数（x2）、铃重（x4）及衣分（x6）与皮棉产量的关系模型为据此模型对棉乡杂3号在25个试点的结果进行预测（表略）,只有1个点偏差率15.8%为最大,其余各点偏差率均在10%以内,平均偏差率为5.97%.充分表明此模型能够反映棉乡杂3号的皮棉产量与产量因素的结构关系.

据表1中各产量性状取值范围,若棉花群体的产量因素为公顷铃数800 000个、铃重6.30 g和衣分42.0%,则皮棉产量的预测值为1 693.30 kg/hm2,在各产量因素的这组取值条件下,皮棉产量（y）关于各因素的偏导数进而求得皮棉产量关于公顷铃数、铃重和衣分的弹性,分别为ex1=0.363 4,ex2=0.737 1,ex3=1.110 6.表明在其他因素固定时,公顷铃数、铃重和衣分分别提高1%,皮棉相应增产0.363 4%、0.737 1%、1.110 6%.足见衣分是皮棉增产的最重要因素,其次是铃重、公顷铃数.

2.6 棉乡杂3号高产模拟产量结构

为探讨棉乡杂3号高产目标下的产量结构,首先建立以公顷铃数（x2）、铃重（x4）、衣分（x6）为自变量,以皮棉产量（y）为因变量的多元二次回归模型,经统计计算得出：

y=-921.269 79+0.016 04x2+691.895 20x4-397.047 81x6-0.000 000 002 1x22-31.718 68x42-0.000 12x2x6+ 22.295 18x4x6+5.211 35x62（R2=0.856 1）

该模型的决定系数R2=0.856 1较高,可据此做进一步分析.为确定理想的产量结构,以皮棉产量1 650≤y≤1 800 kg/hm2为优化目标,依表1所示各产量因素的观测范围,设定约束条件：公顷铃数650 000≤x1≤900 000,步长=250 00；铃重5.0≤x4≤6.6,步长=0.16；铃重37.5≤x6≤43.0,步长=0.5.采用模拟仿真频率分析,结果得出,在所有可能的1 452个组合中,达到目标要求的有271个,入选组合的各指标统计结果列于表7.

表7 皮棉产量1 650～1 800 kg/hm2的产量构成因素的模拟结果Tab.7 simulation results of yield components corresponding to the lint yield 1 650～1 800 kg/hm2

由表7可知,在95%置信度下,满足本品种皮棉产量目标1 650～1 800 kg/hm2的理想产量结构为：公顷铃数784608～803030个/hm2,铃重6.12～6.20g,衣分41.43%～41.66%.产量期望达1714.11～1724.69kg/hm2.

3 结论与讨论

3.1 产量构成因素对皮棉产量的贡献

通径分析结果得出,在棉乡杂3号的3个主要产量构成因素公顷铃数、铃重和衣分中,衣分对皮棉产量的作用最大,直接效应为0.495 7**,最终效应为0.641 1**.其次是铃重,其直接效应和最终效应分别为0.370 1**、0.466 8**.公顷铃数对皮棉产量的作用居第三,直接效应和最终效应分别为0.2486*、0.4490**.这些效应均达显著或极显著水平,且间接效应均为正值,表明此3个产量因素有协同增产作用.衣分和铃重主要受遗传基因控制,受环境影响变异较小,人为促变的难度较大.因此,棉乡杂3号的高产栽培应在合理密植的前提条件下,以争株铃、增总铃、促铃重、稳衣分为主攻方向,还须注重优化成铃时机和部位,抓伏桃和早秋桃,增加单位面积的内围铃,提高棉铃质量,构建高产棉花群体.这与同类型品种高产栽培的相关研究结果相一致[6,12-13].

3.2 产量构成因素间的相互关系及其对皮棉产量的影响

偏相关结果得出,皮棉产量与衣分、铃重、公顷铃数均为正相关且达极显著或显著水平,与籽指呈微弱正相关,这与李蔚等[1]的研究结果基本一致.本研究中,个别性状间的简单相关与偏相关结论不同,如铃重与公顷铃数、铃重与衣分,说明在相关分析中所得到的结果会受到其他性状的影响.偏相关能够反映性状间的本质相关关系.从产量因素对皮棉产量的多元二次曲线模型模拟得出皮棉产量1 650～1 800 kg/hm2的理想产量结构为：公顷铃数784 608～803 030个/hm2,铃重6.12～6.20 g,衣分41.43%～41.66%.由于铃重与衣分偏相关为负,因此,在力争公顷铃数、提高铃重以求实现皮棉高产的同时,应注重协调铃重与衣分的负相关关系.

3.3 优化栽培措施,力争实现高产理想产量结构

为实现高产理想产量结构,应采取下列措施：①适时播种.露地直播应于4月15-25日播种；套作棉田于4月下旬播种.②合理密植,构建高效群体.合理密植有利于通风透光,协调作物生长,减少脱落蕾、烂铃和病害.结合该品种植株较高、株型松散的特征,密度宜控制在42 000株/hm2左右.③科学施肥.在施足底肥的基础上,轻施苗肥,稳施蕾肥,重施花铃肥,补施盖顶肥.④适量化控.根据棉株群体长势长相,遵循“前轻、中适、后重、少量多次”的原则喷施缩节胺进行全程化控,一般蕾期施用晶体缩节胺15.0～18.0 g/hm2,花铃期施22.5～30.0 g/hm2,打顶后5～7 d施30.0～45.0 g/hm2,对长势过旺的棉花酌情增加用量或次数.蕾期注重以促为主,促控结合,促使棉株早发、中稳、后健、不早衰,使群体与个体协调发展,力争棉株中下部早结、多结优质内围铃,从而实现争株铃、增总铃、促铃重、稳衣分的构想,达到皮棉高产的目标.

[1]李蔚,戴宝生,卢华平,等.冈杂棉8号产量构成因子分析及高产栽培主攻方向[J].湖北农业科学,2011,50（24）：5057-5059.

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[3]曹雯梅,刘松涛,王汉民.常规棉与杂交棉产量构成因素的偏相关和通径分析[J].作物杂志,2006（5）：23-24.

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（责任编辑：邓天福）

Yield components analysis and high-yield cultivation measures for Mianxiangza 3

Sun Changfa1,Tian Tuxing1,Chen Rongjiang2,Duan Fangfang2
（1.Xinxiang Jinke Cotton Research Institute,Xinxiang 453731,China；2.Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

In order to provide evidence for high-yield cultivation measures of the Mianxiangza 3,the yield components relationship and its effect on production were studied in this paper.Two years test results showed that the smaller variation of boll weight and lint,they were mainly controlled by genetic inheritance.Plant boll number and hectare boll number had larger variation,which revealed that they were easily affected by environmental factors；Lint, boll weight and hectare boll number were very significant or significant positive correlation with lint yields.Its final effect on lint yield follows：lint（0.641 1**）＞boll weight（0.466 8**）＞hectare bell number（0.449 0**）.The corresponding contribution rates were 49.49%,26.24%,and 24.27%.The lint reached to the maximum,boll weight and the hectare boll number rank in 2,3 respectively.Optimization structure of lint yield 1 650～1 800 kg/hm2through simulation as lists below：hectare boll numbers 784 608～803 030,the boll weight 6.12～6.20 g,lint 41.43%～41.66%.During the high-yield cultivation practice,the researchers should take striving for plant boll,increasing the total boll numbers, promoting the boll weight and stabilizing lint as the main direction,strengthen management,and contribute to the coordinated development of various factors in order to achieve high yield.

Mianxiangza 3；yield components；high-yield cultivation；yield structure simulation；regression analysis；path analysis

S562

A

1008-7516（2014）04-0011-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2014.04.003

2014-06-29

国家农业科技成果转化项目（SQ2011ECD000005）；河南省重点科技攻关项目（112102110089）

孙长法（1955-）,男,河南新乡人,高级农艺师.主要从事棉花育种研究.

陈荣江（1962-）,男,河南辉县人,教授.主要从事应用统计教学与研究.