2008—2022 年山东省审定中熟常规棉品种特征特性分析

齐洪鑫，赵文超，董灵艳，王汝明，邵瑞芳，张东楼，李凤瑞，杨秀凤，史加亮*

（1.德州市农业科学研究院，山东 德州 253015；2.德州市齐河县刘桥镇人民政府，山东 德州 251100）

棉花作为我国传统的经济作物[1]，对我国经济的发展起到重要的作用[2]。 近年来，受粮棉争地矛盾、植棉效益下降等因素影响，我国植棉面积呈逐年下降趋势[3]。 了解近年来棉花品种特征特性的演变规律，明确各性状间的相关性,可以为提高棉花品质及产量提供依据。 当前，国内对棉花品种演变方面的研究多数认为提高产量需要提高铃重[4-5]，也有的研究认为产量与单株结铃数、衣分密切相关[6-7]。山东省是我国棉花的重要种植区域之一[8]，为此，研究了2008—2022 年山东省审定的73 个中熟常规棉品种农艺性状的演变规律以及主要性状间的相关性，并对73 个品种进行了聚类分析，为选育更适合山东省种植的优良棉花品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据来源于2008—2022 年（2013 年无品种通过审定）通过山东省主要农作物品种审定委员会审定的中熟常规棉品种2 年区域试验的结果[9]。 15 年间山东省审定的73 个中熟常规棉品种见表1。

表1 2008—2022 年山东省审定中熟常规棉品种

1.2 方法

选择铃重、衣分、籽指、霜前花率、皮棉单产（666.7 m2皮棉产量）作为棉花产量性状的主要研究指标，选择纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值作为纤维品质性状研究指标， 选择生育期、株高2 个农艺性状， 计算73 个品种间的卡方距离并进行聚类分析；根据聚类分析结果对比各类别品种的特点；利用皮尔逊相关分析方法计算各性状间的相关系数。 采用Microsoft Excel 2003 整理数据，用DPS v19.05 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 棉花产量、品质及相关农艺性状演变分析

变异系数可作为衡量性状遗传变异程度的重要指标[10]。 由表2 可以看出，山东省这15 年间审定的中熟常规棉的农艺性状、皮棉单产和纤维品质性状的变异系数在1.97%～9.65%， 其中皮棉单产的变异系数最大，霜前花率的变异系数最小，在纤维品质性状中马克隆值的变异系数最大（5.98%）。 皮棉单产偏度为正值， 说明这15 年间山东省审定的多数中熟常规棉的皮棉单产高于皮棉单产均值；而皮棉单产的变异系数最大为9.65%，表明其间山东省审定的中熟常规棉品种产量变化较大。纤维品质性状中纤维上半部平均长度、断裂比强度的偏度均为正值，而马克隆值的偏度为负值，说明这15 年间山东省审定的多数中熟常规棉品种纤维上半部平均长度、断裂比强度均在平均值之上；但三者的变异系数均低于皮棉单产的变异系数，表明相较产量提高，纤维品质的改良存在一定难度。

表2 2008—2022 年山东省审定中熟常规棉品种产量、纤维品质及相关农艺性状的描述性统计结果

与棉花产量相关的指标主要包括衣分、 铃重、霜前花率等。 由图1 可以看出，2008—2022 年山东省审定的中熟常规棉皮棉单产、衣分、霜前花率、铃重均呈现上升趋势。其中：皮棉单产的变化率最大，666.7 m2皮棉产量年均增长1.02 kg 左右；霜前花率的变化率次之， 年均增长0.15 百分点左右；铃重变化幅度不大，增长平缓。 生育期、株高呈现逐年下降趋势，株高平均每年降低约0.08 cm，生育期平均每年约缩短1.09 d。 影响纤维品质的指标中，马克隆值、断裂比强度呈现逐年上升的趋势，其中断裂比强度年均增长约0.24 cN·tex-1， 马克隆值年均约增长0.014，纤维上半部平均长度呈现略下降趋势。

图1 2008—2022 年山东省审定中熟常规棉产量、纤维品质及相关农艺性状演变趋势

2.2 不同棉花品种的聚类分析

由聚类分析结果（图2）可知，当卡方距离为1.43 时，73 个棉花品种可分为3 类：Ⅰ类包括编号为1、3、2、19、8、11、13、17、16、18、23、10、21、5、9、7、12、6、14、41、43、4、15、20、22 的共计25 个品种，在3 个类别中Ⅰ类别品种的平均生育期最长，但皮棉单产和断裂比强度最低； Ⅱ类包括编号为24、25、27、28、26、29、30、37、31、44、38、39、61、45、53、60、32、40、42、33、35、34、36、66、67、69 的共计26 个品种， 在3 个类别中Ⅱ类别品种的平均生育期较短，株高最低，铃重、皮棉单产最高，其中13 个品种的皮棉单产在73 个中熟常规棉花品种平均皮棉单产之上，666.7 m2皮棉产量最大值为139.4 kg；Ⅲ类包括 编 号 为46、47、49、51、54、56、55、57、52、58、59、48、62、50、68、71、70、65、72、73、63、64 的共计22 个品种，在3 个类别中Ⅲ类别品种的平均生育期较短，平均皮棉单产较高，666.7 m2皮棉产量最大值为122.6 kg，低于Ⅱ类平均值，其断裂比强度、纤维上半部平均长度的平均值最大（表3）。 通过聚类分析划分的3 类品种的农艺性状、产量性状以及纤维品质性状存在较明显的差别，各类品种间的特征特性相似。

图2 2008—2022 年山东省审定中熟常规棉花品种聚类分析结果

表3 2008—2022 年山东省审定棉花品种聚类分析各类别品种产量、纤维品质及相关农艺性状的平均值

2.3 产量、纤维品质主要性状的相关分析

相关分析结果（表4）显示：与皮棉单产相关性由大到小的性状依次为马克隆值、生育期、纤维上半部平均长度、铃重、衣分、籽指、断裂比强度、霜前花率、株高，其中马克隆值与皮棉单产呈极显著正相关，生育期、纤维上半部平均长度与皮棉单产呈极显著负相关，铃重、衣分、籽指、断裂比强度与皮棉单产呈正相关但不显著，霜前花率与皮棉单产呈不显著的负相关；生育期与籽指、霜前花率呈显著、极显著负相关，籽指与铃重、衣分分别呈现极显著正相关、极显著负相关。 生育期与断裂比强度呈极显著负相关，与马克隆值呈显著负相关；籽指与断裂比强度呈显著正相关；纤维上半部平均长度与断裂比强度呈显著正相关，与马克隆值呈极显著负相关。 可见，生育期对棉花皮棉单产及纤维品质都具有重要影响。

表4 2008—2022 年山东省审定棉花品种产量、纤维品质及相关农艺性状的相关系数

3 结论与讨论

山东省2008—2022 年审定的中熟常规棉品种的皮棉单产及纤维品质都存在不同程度的变化。了解品种演变规律，明确各性状间的相关性，对育种中提高棉花单产和纤维品质具有十分重要的意义[11-13]。 本研究基于生育期、株高、铃重、衣分、霜前花率、纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、皮棉单产等性状聚类分析，将2008—2022 年山东省审定的73 个中熟常规棉品种分成了3 类。 Ⅱ类品种的平均皮棉单产最高，其中聊棉6 号、山农棉14 号、鲁棉338、K33、聊棉15 号的666.7 m2皮棉产量均超过130 kg，推广此类品种有利于提高当地皮棉单产、增加植棉效益。纤维品质方面，多数品种的马克隆值处于C 级，极个别品种（鲁棉392、鲁棉312）达到A 级，但产量偏低，说明马克隆值改良效果不明显。 相关分析发现：马克隆值与皮棉单产呈极显著正相关；生育期、纤维上半部平均长度与皮棉单产呈极显著负相关；生育期与断裂比强度呈极显著负相关，与马克隆值呈显著负相关；籽指与断裂比强度呈显著正相关；纤维上半部平均长度与断裂比强度呈显著正相关，与马克隆值呈极显著负相关。前人研究[5,7,14-15]表明：皮棉单产与衣分呈显著正相关，纤维断裂比强度与生育期和衣分显著负相关，而马克隆值与衣分显著正相关。 本研究所得结论与已报道的国内相关研究结果并不完全一致，原因可能是棉花产量性状和纤维品质性状受遗传因子和环境因子的双重影响。

本研究中，生育期与主要的产量、纤维品质性状呈显著或极显著相关关系， 表明这15 年山东省审定的73 个中熟常规棉品种生育期是影响产量和纤维品质的重要因素。根据演变规律综合分析可得出， 山东省这15 年审定的中熟常规棉品种生育期明显缩短，皮棉单产呈上升趋势，棉纤维品质性状中仅断裂比强度呈略上升趋势，说明山东省棉花高产与优质育种需要协调推进。

棉花育种应依据本地区的气候、地情、生产现状确定品种选育的方向。 在山东植棉区，生育期短的棉花品种可有效避开低温、干旱等自然因素的影响，有效提高皮棉单产。 结合近十余年山东省审定的中熟常规棉品种的性状演变及相关分析，认为未来山东植棉区的棉花育种目标应为生育期120 d左右，666.7 m2皮棉产量超过125.62 kg， 且断裂比强度在30.69 cN·tex-1以上的棉花品种。