阿拉尔垦区常规棉与F2杂交棉产量纤维品质性状比较研究

徐 鹏， 万素梅， 张 勇2， 陈国栋， 李亚兵3， 艾尼玩尔·黑里力4， 汪志强， 胡守林

(1.塔里木大学 植物科学学院， 新疆 阿拉尔 843300； 2.喀什地区农技推广中心， 新疆 喀什 844000；3.中国农业科学院棉花研究所， 河南 安阳 455000；4.新疆生产建设兵团第三师51团机关， 新疆 图木舒克 844000)

棉花具有较强的杂种优势[1-4]，南疆引进的抗虫杂交棉取得了很好的效益，东疆哈密地区种植的F2杂交棉，可以减少蕾铃脱落。有研究表明，F2杂种优势可增强棉花抗性、提高产量、改善纤维品质，从而提高农户的经济收益[5-7]。近几年北疆大部分播种方式均采用精量播种，但其出苗率不高，保苗难度较大[8-10]。因F1杂交种的成本比较高，推广难度大，需要通过人工去雄的方法制种，利用F2杂交棉的杂种优势[11-13]来提高棉花纤维品质的方法，值得研究。

陈金湘等研究表明，F1、F2纤维长度、比强度、整齐度、麦克隆值、伸长率这5个纤维品质性状均为世代分离[14]。胡新燕等将不同来源的抗虫棉与常规棉品种杂交,比较杂种F1和F2竞争优势和抗虫性,结果表明,抗虫杂交棉F2,具有一定的竞争优势,并且抗虫性较为良好,在生产应用上具有利用价值[15]。为了获得F2最具优势强、抗性好的品种组合,要选择其高产的母本和高抗虫的父本为代表的F1杂棉种。郭景红等研究表明,新陆早70号作为新疆早熟、高产、优质、抗逆性较好的杂交棉种，其杂交棉F1、F2不同果枝层的棉纤维均以棉株中部4～6层第1果枝节位纤维品质最优[16]。通过对F1、F2杂交棉纤维品质的对比，差异表现均不显著。狄佳春等研究表明，杂交棉与常规棉的产量构成中，单株结铃数受环境的影响较大；但其中常规棉的产量构成中，密度对产量的作用最大；杂交棉的产量构成中，单铃重对产量的影响最大[17]；赵会薇等研究表明,吐絮期外观形态主要纤维品质测定指标均值都高于裂絮测定均值[18]。吴吉祥等研究表明,杂交棉皮棉产量高的组合纤维长度较好[19]。

针对目前南疆阿拉尔垦区大田种植中的常规棉品种新陆中38号、J 206-5(均为2017年当地推广常规棉品种，产量性状较为稳定)及F2杂交棉品种(瑞杂1号、瑞杂2号、瑞杂4号、J杂708)利用纤维品质、产量指标等，通过对常规棉和F2杂交棉大田群体棉株5点定位取样法连续抽样，检测单株纤维品质，探究常规棉、F2杂交棉群体内株纤维品质的差异,分析主要品质指标变异状况，为棉花杂种优势的有效利用提供参考依据。

表1 常规棉与F2杂交棉品种纤维品质相关指标统计比较

品种性状平均值极差极差率/%标准差变异系数/%FL/mm28.843.77130.883FU/%84.484.961.141J206-5FM5.091.83360.377FS/(cN·tex-1)28.889.4331.736FE/%6.160.8130.163FL/mm27.816.31231.45FU/%83.148.6101.792新陆中38FM5.114.45870.8416FS/(cN·tex-1)25.978312.138FE/%61.5250.35FL/mm29.625.71191.385FU/%84.67.291.622J杂708FM4.822.87600.5211FS/(cN·tex-1)29.258.5291.977FE/%6.331.2190.244FL/mm29.295.23181.315FU/%84.165.671.171瑞杂1号FM4.651.67360.398FS/(cN·tex-1)28.659.9352.619FE/%6.111.1180.244FL/mm28.498.65301.1534FU/%84.23617.1202.0182.40瑞杂2号FM4.2293.21760.6515.40FS/(cN·tex-1)28.47310.4372.0987.40FE/%6.1941160.2193.50FL/mm28.456.7241.254FU/%84.156.481.392瑞杂4号FM5.21.89360.438FS/(cN·tex-1)28.028.9321.756FE/%6.182.7440.58

注：FL为上半部平均长度，FS为断裂比强度，FM为马克隆值，FU为整齐度指数，FE为断裂伸长率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为4个F2杂交棉组合：分别是瑞杂1号、瑞杂2号、瑞杂4号、J杂708；以2017年当地推广常规品种(J 206-5、新陆中38号)为对照。

1.2 试验设计

试验于2017年4—10月在阿拉尔市第一师12团农业技术推广站试验地进行，6个试验材料按随机区组试验设计，小区行长5 m，行宽2.5 m，4次重复，人工点播，按对角线5点取样法，每点确定1行，每行10株连续挂牌标记，共50株，农艺管理措施同大田生产一致。10月20日，每个品种随机收取50株进行考种，并对50个单株进行标准差和变异系数的计算，对性状的分离程度做出分析和判断。

1.3 纤维品质调查

将棉株带回实验室扎花后得到的皮棉用HFT 9000型大容量纤维测试仪进行测定，每处理重复3次，所测棉花纤维品质指标为上半部平均长度(Fiber uper half mean length，FL)、断裂比强度(Breaking tenacity，FS)、马克隆值(Micronaire，FM)、整齐度指数(Uniformity，FU)、断裂伸长率(Elongation，FE)等5个指标。

1.4 棉花产量测定

收获期按小区实收计产，各小区分别收取正常吐絮的50个棉铃，测定产量性状，单株结铃数由最后一次株式图中计算出50株的平均单株结铃数。

1.5 数据分析

采用Excel 2013软件整理试验数据，利用SPSS软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 常规棉与F2杂交棉群体纤维品质比较

常规棉与F2杂交棉品种纤维品质指标中马克隆值的变异系数最大，其中F2杂交棉品种瑞杂2号的马克隆值最大，为15.4%，常规棉品种新陆中38号的马克隆值变异系数最大，为16%；F2杂交棉品种瑞杂1号纤维比强度变异系数最大，为9%；J杂708、瑞杂1号上半部平均长度变异系数最大，为9%；瑞杂2号整齐度指数变异系数最大，为2.4%，瑞杂4号断裂伸长率变异系数最大，为8%；常规棉品种新陆中38号的纤维比强度、上半部平均长度、整齐度指数、断裂伸长率变变异系数最大，分别为8%、8%、2%、5%；研究发现，无论常规棉还是F2杂交棉，其变异规律都是一样的，只是品种之间数值的大小不同。

2.2 常规棉与F2杂交棉纤维品质差异性分析

2.2.1纤维上半部平均长度差异性比较

基于样本纤维上半部平均长度的变幅,将常规棉、F2杂交棉的50株棉纤维2 mm间距分为4组。分类结果显示，有3个品种的纤维长度大于32 mm，分别为常规棉品种新陆中38号、F2杂交棉品种瑞杂2号、J杂708，其中瑞杂2号纤维长度最长，为34.53 mm。纤维长度在30～31 mm之间的棉株占所有品种的12.33%，其中F2杂交棉为11.33%，而常规棉则为1%；纤维长度在28～29 mm之间的棉株占所有品种的54.33%，其中F2杂交棉为38.33%，而常规棉则为16%。纤维长度在26～27 mm之间的个体占32.33%，而F2群体中这一范围的个体仅为16.33%，常规棉为16%。由此可见，虽然F2杂交棉和常规棉群体这6个品种300株纤维的平均长度差异很小(30～29 mm)，但常规棉较长纤维个体的比例大于F2杂交棉。从试验结果可知：F2杂交棉纤维品质优势衰退的真正原因是短纤维植株比例的增加，而长纤维度植株比例的减少。

图1 常规棉与F2杂交棉纤维上半部平均长度的分布图

2.2.2纤维断裂比强度差异性比较

由常规棉、F2杂交棉单株纤维断裂比强度的分布图(图2)可以看出，在23.0～34.0之间，划分为5个梯级。F2杂交棉的峰值出现在28.0～26.0，而常规棉的峰值有2处，分别出现在25.0～23.0和28.0～26.0。常规棉群体中单株比强度在31.0～29.0的占4.33%，而F2杂交棉中有25%的个体纤维断裂比强度在31.0～29.0。分析表明，F2杂交棉群体平均数基本相等，但存在断裂比强度向减弱方向的分离。

2.2.3纤维长度整齐度指数差异性比较

常规棉和F2杂交棉纤维长度整齐度指数频数分布图(图3)可以看出： 1) 2个棉花群体纤维长度整齐度指数的平均值很小，但F2杂交棉群体整齐度指数的平均数比常规棉高0.47%。 2) F2杂交棉群体内个体纤维长度整齐度指数变化幅度大于常规棉，存在<81%的个体和>88%以上的个体。 3) 纤维长度整齐度在83%以上的个体F2杂交棉比常规棉多38.33%。分析表明，常规棉、F2杂交棉的棉花纤维长度整齐度之间无明显差异。

图2 常规棉、F2杂交棉纤维断裂比强度的分布图

图3 常规棉、F2杂交棉纤维整齐度指数的分布图

2.2.4纤维马克隆值差异性比较

对2个棉花群体的300株样的纤维马克隆值分析如图4所示，马克隆值是纤维细度与成熟度的综合指标，对其分析有别于其他指标，将所有测定数据分为7组，所以根据马克隆值的不同进行了等级划分：马克隆值在3.7～4.2为最佳(A级)范围；3.5～3.6和4.3～4.9为正常(B级)；≤3.4和≥5.0则表现为较差(C级)。虽然2个群体马克隆值的平均数基本一致，但F2杂交棉和常规棉马克隆值在4.9以上的个体分别占35.67%、27.67%，4.9以上的较粗纤维的棉株F2杂交棉比常规棉多8%。可见常规棉和F2杂交棉品质差异在抽样检测中被群体平均数掩盖，个体差异的扩大和粗纤维比例的增加对纺纱品质有严重的影响。

2.2.5纤维断裂伸长率差异性比较

断裂伸长率是断裂伸长与拉伸前的长度。它是证明棉花纤维的拉伸特性的重要指标之一，通过断裂伸长率分布图可以看出，常规棉与F2杂交棉纤断裂维伸长率大多集中在6.1%～6.3%之间，整体纤维断裂伸长率的变化范围为5.7%～6.5%。F2杂交棉瑞杂4号最高(为8.5%)，常规棉品种新陆中38号最低(为5.3%)，但小于5.8%和大于6.4%区间的常规棉要比F2杂交棉低。结果表明，常规棉、F2杂交棉间纤维断裂伸长率不存在显著差异，但F2杂交棉纤维断裂伸长率存在向两极分化的趋势。

表2 常规棉与杂交棉F2代小区产量对比

品种平均值 标准差 标准误差小区产量5%显著水平1%极显著水平1% 新陆中388.70470.39870.23028.7047±0.58abABab AB J206-57.75670.58380.33717.7567±0.82bcABbc AB J杂7089.13020.81700.47179.1302±0.48aAa A 瑞杂1号9.14560.55730.32179.1456±0.56aAa A 瑞杂2号9.03130.48160.27809.0313±1.12aAa A 瑞杂4号7.24991.12260.64817.2499±0.40cBc B

注：表中小区产量为4次重复所得平均值，平均值±标准差。同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05),同列不同大写字母表示差异极显著(p<0.01)。

图4 常规棉、F2杂交棉纤维马克隆值的分布图

图5 常规棉、F2杂交棉纤维断裂伸长率的分布图

2.3 常规棉与杂交棉F2代产量显著性差异对比

由表2可看出，瑞杂1号、J杂708、瑞杂2号、新陆中38之间小区产量没有显著差异，瑞杂1号、J杂708、瑞杂2号、新陆中38籽棉小区产量显著高于J 206-5，新陆中38号小区产量显著高于瑞杂4号；瑞杂1号、J杂708、瑞杂2号、新陆中38、J 206-5之间小区产量没有极显著差异，瑞杂1号、J杂708、瑞杂2号极显著高于瑞杂4号。

3 结论与讨论

利用杂交棉F1和F2进行棉花品种或品系的各个性状研究，为杂交棉F2的利用及优质棉新品种的选育提供参考理论依据[3,6,7,14]，周仲华等研究认为，F1和F2的纤维品质指标差异较小，F2纤维品质变异范围逐渐增大，会出现纤维品质的衰退[19]；本研究结论与之相同。王保勤等研究认为，永久F2群体纤维品质杂种优势非常小，且伸长率性状呈负向[20]，这与本研究结果不同。本研究认为，在F2杂交棉组合中，F2杂交棉纤维品质优势衰退的真正原因是28～29 mm纤维长度植株比例增加，而>32 mm纤维长度植株比例减少，纤维品质等指标开始衰退，F2杂交棉群体平均数基本相等，但存在断裂比强度向减弱方向的分离，棉花纤维长度整齐度常规棉、F2杂交棉之间无明显差异，品质差异在抽样检测中马克隆值被群体平均数掩盖，个体差异的扩大和粗纤维比例的增加对纺纱品质有严重的影响，F2杂交棉纤维断裂伸长率存在向两极分化的趋势。不同研究者对杂交棉的纤维品质研究所得到的结果不尽相同，最主要的原因是试验材料和试验地不同，其研究结果也不同。

比较常规棉与F2杂交棉品种的纤维品质指标发现，无论常规棉还是F2杂交棉，其变异规律都是一样的，只是常规棉与杂交棉之间数值的大小不同，F2杂交棉比常规棉的变异系数均值大，表明F2杂交棉较常规棉品种的纤维品质并无显著差异。陈金湘等研究认为，F2杂交棉虽然不可避免的存在品质性状分离等特性，但这种分离与变异是可以被忽略不计[14]，这与本研究结果相同。本研究表明，F2杂交棉存在品质性状分离等问题，但相对于常规棉品种纤维品质的比较，F2杂交棉品质分离并不严重；从纤维品质变异系数均值的对比中发现，马克隆值和纤维比强度的变异系数均值都是该组合内最大的，因常规棉品种新陆中38号、J 206-5为阿拉尔垦区多年种植品种，与4个F2杂交棉品种纤维品质指标的变异规律均为一致，由此可以认为通过4个F2杂交棉中选出一组优良的品种进行推广种植。

本试验结果表明，经过常规棉与4个F2杂交棉品种纤维品质等指标进行比较，发现分离指标都小于常规棉品种，常规棉品种J 206-5、新陆中38号的马克隆值、比强度这2个指标的变异系数大于5%，F2杂交棉品种J杂708、瑞杂1号、瑞杂2号马克隆值、比强度这2个指标的变异系数大于5%，瑞杂4号马克隆值、比强度、伸长率这3个指标变异系数大于5%，说明F2杂交棉组合分离相较于常规棉品种并不严重，产量方面，F2杂交棉组合中瑞杂1号、J杂708、瑞杂2号小区产量都优于常规棉品种新陆中38号、J 206-5，F2杂交棉品种中，瑞杂4号纤维品质和小区产量最低。经过各项指标的对比，并通过严格的品种审定程序来筛选出优质的F2杂交组合，用于小规模生产中推广种植，从而降低经济成本，并作为常规棉品种的补充品种进行种植，选择纤维品质指标较为优良的组合在南疆阿拉尔垦区进行种植。