江西省早熟棉品种筛选及其产量特征

程慧煌，沈家兴，罗海华，幸 红，成 臣，夏绍南*

（1.江西省棉花研究所/国家棉花产业技术体系鄱阳湖综合试验站，江西九江 332105；2.赣南师范大学生命与环境科学学院/国家脐橙工程技术研究中心，江西赣州 341000）

【研究意义】棉花是我国主要的经济作物之一，从生产到加工既关系到棉农的利益也与纺织工的就业问题密切相关，所以说棉花产业对国计民生具有重要影响[1-3]。随着中国城镇化的加速，农村劳动力大量外移，从事棉花生产的劳动力越来越缺乏，劳动成本逐年增加而植棉收益却不成正比，因此，变更生产方式，提高复种指数己成为棉花生产的迫切要求[4-6]。早熟棉具有生育期短的特点，在油（麦）后棉套作的生产模式中，能更好的缓解茬口衔接问题，对增加土地单位面积复种指数、提高棉农收益具有重要作用[7-8]。另外，早熟棉直播，能够省去育苗、移栽等繁琐工序，对于节省劳动成本，增强棉农植棉积极性具有重要意义。因此，大力发展早熟棉品种的选育及应用推广工作，将是稳定江西省棉花种植面积，促进棉花产业现代化的必由之路[9]。【前人研究进展】近年来通过育种家们的不断努力，早熟棉的选育工作也取得一定成效，2017—2019 年长江流域审定的早熟棉品种共计21 个，其中江西省审定的早熟棉品种4 个[10]。肖水平等[11]通过对征集引进的26份早熟棉花材料进行鉴定，发现3份材料能够重点加以利用；邓艳凤等[12]通过57份棉花新品系的对比分析，发现适应长江流域种植的高产优质早熟棉新材料5份；杜海英等[13]通过对麦棉套作模式的调查，从12个不同熟性的棉花品种中筛选出2个早熟品系，并认为霜前花率较低是影响早熟棉产量的关键因素之一。【本文研究切入点】关于早熟棉的研究多集中在新品系筛选及种质资源多样性分析等方面[14-15]，对于其产量形成特征及性状综合评价的研究较少。本文采用11个早熟棉品种（系）为材料，研究其产量及产量形成特征，并对其产量相关性状进行综合评价。【拟解决的关键问题】筛选出适宜江西省种植的高产早熟棉品种，并探明其产量形成特征，为江西省早熟棉品种的选择提供参考，为早熟棉品种的选育及高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

试验于2018年在江西省棉花研究所科研基地（115°84′E，29°71′N）进行，供试土壤类型为沙壤土，供试品种为参加2018 年江西省棉花区域筛选试验的品种（系）：EZ10、湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、华棉1543、中棉所9706、赣棉02号、赣棉K09、冈棉5号和湘X16432。

1.2 试验设计

试验采用随机区组排列，重复2次，行长6.67 m，平均行距0.75 m，4行区，小区面积20 m2，株距0.16 m，密度82 500 株/hm2，全试验净面积440 m2。5 月24 日统一采用条沟点播，水分管理及病虫草害防治工作均按照相同的高产栽培方式进行。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 生育期 按2018 年江西省棉花品种区域试验实施方案进行，记载各小区出苗期、开花期、吐絮期（各期达到50%的日期）和生育期（从出苗期到吐絮期的天数），结果取两次重复的平均值。

1.3.2 产量及其产量构成 9 月20 日每个小区选取长势基本一致的10 株调查单株成铃个数；吐絮盛期各小区随机采摘中上部正常吐絮（无僵瓣花）的棉铃50个，晒干后于室内考种，分别计算单铃质量、衣分及子指；籽棉产量为每个小区籽棉的实收质量，并折算成单位公顷皮棉产量。皮棉产量及日均皮棉产量计算公式如下：

1.3.3 农艺性状 棉花现蕾后调查果枝始节，生育后期调查果枝数及株高。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2010、DPS 7.5进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同早熟棉品种（系）间的生育期特性

如表1所示，不同早熟棉品种（系）生育期及各生育阶段均有所不同。各品种（系）生育期介于82～92 d，平均为86.4 d，其中EZ10 和冈棉5 号生育期最长，中棉所9706 和湘X16432 生育期最短。各早熟棉品种（系）开花期基本集中在7 月18 日，从出苗到开花平均为48.2 d；吐絮期为8 月25 日左右，开花到吐絮平均为38.2 d。

表1 不同早熟棉品种间的生育期特性Tab.1 Growth period characteristics of different Early-maturing cotton varieties

2.2 不同早熟棉品种（系）间的产量及其产量构成

将EZ10、湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、华棉1543、中棉所9706、赣棉02号、赣棉K09、冈棉5 号和湘X16432 早熟棉品种（系）分别编号为：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 和11。以各早熟棉品种（系）的皮棉产量为变量，采用欧氏距离法对11个品种（系）进行系统聚类（图1），取阈值T=8可以将11个早熟棉品种（系）分为3组，高产组：EZ10 和湘X16432；中产组：湘X16590、GB521、ZS03、ZD2040、华棉1543、赣棉02 号、赣棉K09和冈棉5号；低产组：中棉所9706。

图1 不同早熟棉品种皮棉产量的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of lint yield of different Early-maturing cotton varieties

各品种（系）之间的单铃质量、衣分、籽棉产量、皮棉产量及日均皮棉产量均存在显著差异，而单株成铃之间无显著性差异（表2，P<0.05）。在不同产量水平品种（系）之间，高产品种EZ10的单铃质量、籽棉产量、皮棉产量最高，分别高于平均值10.6%、9.4%和16.3%；高产品种湘X16432的衣分及日均皮棉产量最高，分别高于平均值7.5%和20.8%。低产品种中棉所9706的衣分、籽棉产量、皮棉产量及日均皮棉产量均处于最低，分别仅为37.8%、3 567.8 kg/hm2，1 348.5 kg/hm2，16.4 kg/（hm2·d）。在中产品种中，ZS03、ZD2040 的单铃质量最低，但其单株成铃较高。就不同产量类型而言，单株成铃在不同产量类型间无显著性差异；高产类型皮棉产量、衣分均显著高于其他类型；高产类型籽棉产量、单铃质量显著高于低产类型而与中产类型无显著差异。表明，在产量构成因素方面，不同产量类型间的差异主要集中在单铃质量和衣分上。

表2 不同早熟棉品种间的产量及其产量构成Tab.2 Yield and yield components of different Early-maturing cotton varieties

2.3 不同早熟棉品种（系）间的农艺性状

如表3所示，早熟棉各类型之间株高、始果枝节位和果枝数均无显著性差异，但不同品种（系）之间存在显著差异。株高最高的为高产品种EZ10，高达117.1 cm，高于总平均值10.8%；各品种（系）的始果枝节位介于4.5～7.2，平均为5.6；各品种（系）之间的果枝数介于12.1～14.4层，平均为13.1层，变幅为-7.6%～9.9%。

根据相关性分析可知（表4），皮棉产量与株高、始果枝节位、生育期、霜前花率成正相关，与果枝数、单株成铃、子指成负相关。其中，皮棉产量与单铃质量成显著正相关，与衣分、籽棉产量及日均皮棉产量成极显著正相关。

2.4 不同早熟棉品种（系）性状综合评价

主成分分析是将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法。通过主成分分析，能够将众多具有一定相关性指标，提取出几个较少的综合指标来反映原来众多指标的信息，这些新提取的综合指标既减少了原有指标的数目又利于对问题的分析和处理。所以本文分别选择株高、始果枝节位、果枝数、生育期、单株成铃、单铃质量、衣分、子指、霜前花率9个相关指标来衡量各早熟棉品种（系）的性状状况。以主成分特征值大于1为标准，将累积贡献百分率≥85%作为提取原则，得到4 个主成分，各因子的特征值分别为3.37、1.89、1.42 和1.04，方差贡献率分别为37.43%、21.01%、15.75%和11.53%，其累积贡献率为85.72%，能够代表原始变量指标的大部分信息（表5）。

表3 不同早熟棉品种间的农艺性状Tab.3 Agronomic characters of different Early-maturing cotton varieties

表4 皮棉产量与各项指标间的相关系数Tab.4 Correlation coefficient between lint yield and each index

表5 各品种性状的主成分提取及旋转因子载荷矩阵Tab.5 Principal component extraction and rotated component matrix for each variety character

表6 各因子得分及品种性状综合得分Tab.6 Score of each factor and comprehensive score of variety character

通过因子1、因子2、因子3 和因子4 得分与各因子的特征值百分率作为权数进行加权求和计算得出各品种（系）性状综合得分（表6）。按照得分排序可知，排名前三的早熟棉品种为EZ10、冈棉5号和ZD2040，其综合得分分别为1.499、0.948和0.644；排名最后的早熟棉为中棉所9706，综合得分为-1.158。

以各早熟棉品种（系）产量相关性状综合得分为变量，进行聚类分析（图2，方法同上），取阈值T=0.4 可以将11 个早熟棉品种（系）性状综合得分分为3 组，高分组：EZ10；中分组：湘X16590、GB521、ZD2040、华棉1543、赣棉02号、赣棉K09、冈棉5 号和湘X16432；低分组：ZS03和中棉所9706。

图2 不同早熟棉品种性状综合得分的聚类分析Fig.2 Cluster analysis of comprehensive scores of different Early-maturing cotton varieties

3 讨论

3.1 不同早熟棉品种（系）产量形成特征

棉花皮棉产量由单位面积株数、单株成铃数、单铃质量及衣分等主要性状组成，这些产量性状不仅与棉花品种本身的遗传特性有关，与栽培措施及生态环境也存在重要联系[16]。有研究[17-18]表明，棉花产量在低密度下受铃数限制较大，在高密度下受单铃质量的影响较大。所以，如何改进栽培措施、利用本地生态资源优势，促使棉花单株成铃与单铃质量达到一个高价平衡，进而发挥出品种产量潜力，一直是困绕农学家们的一个难题。

唐灿明等[19]研究表明，单位面积铃数、单铃质量和衣分是皮棉产量的直接构成因素。在本试验中皮棉产量与单铃质量成显著正相关，而与单株成铃（由于本试验不同棉花品种（系）间的密度均为82 500株/hm2，所以单株成铃也可以间接表示为单位面积铃数）成负相关，但不显著。可见，相比于单株成铃，单铃质量对皮棉产量的影响更加显著。本试验还发现单铃质量与单株成铃成极显著负相关，说明单铃质量和单株成铃存在此消彼长的矛盾[17,20]。所以，本研究认为，为缓解这一矛盾，增加皮棉产量，在保证单株成铃的基础上，增加单铃质量更能发挥出品种的产量潜力。

本研究还发现，衣分与单铃质量、皮棉产量呈显著或极显著正相关，高产类型早熟棉衣分显著大于低产类型，说明衣分对皮棉产量贡献作用巨大。所以，为了提高皮棉产量，可以在衣分上对品系进行改良[21]。有研究[22-23]表明内源生长素（IAA）对棉纤维的萌发和发育具有促进作用，通过在时间和空间上的精确调控能显著提高棉花长纤维数量，从而有效提高衣分含量[21,24]。王世杰等[25]通过将iaaM 基因转育到棉花品系中，发现iaaM 基因能够显著改良马克隆值，但对衣分的改良效果不显著；刘宏伟等[26]则表示iaaM 基因的导入对衣分改良不明显，推测是由于品系的综合性状已经很优良，很难在高衣分的基础上进一步得到提高。由此可知，通过对iaaM 基因的转育，能有效改良低衣分的棉花品系，此方法可以为棉花品系的改良提供参考。例如，本研究中的中产类品系ZD2040 拥有较高的籽棉产量，但由于衣分较低从而导致皮棉产量不佳。另有研究[27-29]表明，播期、施肥量等栽培措施的不同对衣分也存在一定影响。综上，在分子育种的基础上，结合合理的栽培措施对进一步提高棉花品系的衣分率，从而增加皮棉产量具有积极意义。

3.2 不同早熟棉品种（系）的性状综合评价

本研究表明，不同早熟棉品种（系）之间，皮棉产量存在极显著差异，皮棉产量为1 348.5～1 953.7 kg/hm2，高产与低产品种（系）间产量差距较大。由此可见，筛选出适宜的高产早熟棉品种对增加棉农的经济效益和植棉积极性具有重要意义。由于棉花产量的形成与其自身的性状特征密切相关[30-32]，所以本文选取9 个与棉花产量密切相关的性状指标，采用主成分分析的方法来衡量各早熟棉品种的性状总体质量状况。结果显示，早熟棉品种EZ10、湘X16432 均为高产组且性状综合得分较高，说明早熟棉品种EZ10、湘X16432 不仅产量最佳，其产量因素及农艺性状等各项指标均比较优良、协调，适宜在江西省为追求高产而进行栽培；另外湘X16590、GB521、ZD2040、华棉1543、赣棉02 号、赣棉K09、冈棉5 号等早熟棉品种（系）均具有较高产量及综合得分，表明其综合性状良好，在本地区具有一定的潜在应用价值；而中棉所9706 不仅在产量上表现不佳（表2），性状综合评价得分也表明其有待改良，所以不建议在江西省内推广应用。由于本试验对各早熟棉品种（系）研究的年限较短，为得出更加全面的结论，仍需做进一步工作。

4 结论

早熟棉高产品种主要靠衣分及日均皮棉产量来获得高产；中产品种具有较高的单株成铃；低产品种的衣分、籽棉产量、皮棉产量及日均皮棉产量均处于最低。不同早熟棉品种间皮棉产量存在显著差异，且皮棉产量主要与单铃质量和衣分呈显著正相关，而与株高、始果枝节位、果枝数、生育期、单株成铃、子指及霜前花率相关性不显著，所以，早熟棉品种的栽培，应当在保证单株成铃、生育期、霜前花率等适中的情况下，主攻单铃质量和衣分为主要途径来获得高产。通过对不同早熟棉品种（系）的产量分析及性状综合评价，发现早熟棉EZ10、湘X16432 适宜在江西省为追求高产而进行栽培；湘X16590、GB521、ZD2040、华棉1543、赣棉02 号、赣棉K09 和冈棉5 号的产量和性状较理想，具备一定的潜在应用价值。