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作物杂志,2024, 第2期: 62–70 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.008

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

海岛棉氮高效品种筛选与氮效率综合评价

段松江1(), 木丽迪尔·拜波拉提1, 彭增莹1, 申莹莹1, 吴一凡1, 付锦程1, 郭仁松2, 张巨松1()   

  1. 1新疆农业大学农学院/教育部棉花工程研究中心，830052，新疆乌鲁木齐
    2新疆农业科学院经济作物研究所，830091，新疆乌鲁木齐
  • 收稿日期:2022-10-02 修回日期:2023-11-12 出版日期:2024-04-15 发布日期:2024-04-15
  • 通讯作者: 张巨松，主要从事棉花高产栽培与生理生态，E-mail：xjndzjs@163.com
  • 作者简介:段松江，主要从事棉花高产栽培生理，E-mail：1578442341@qq.com
  • 基金资助:
    新疆维吾尔自治区重大科技专项(2020A01002-4);棉花优质高产高效标准化生产技术集成示范;自治区研究生创新项目(XJ2021G159)

Screening of Nitrogen High-Efficiency Varieties and Comprehensive Evaluation of Nitrogen Efficiency of Sea Island Cotton

Duan Songjiang1(), Mulidier∙Baibolati1, Peng Zengying1, Shen Yingying1, Wu Yifan1, Fu Jincheng1, Guo Rensong2, Zhang Jusong1()   

  1. 1Agriculture College, Xinjiang Agricultural University / Research Center of Cotton Engineering, Ministry of Education, Urumqi 830052, Xinjiang, China
    2Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, Xinjiang, China
  • Received:2022-10-02 Revised:2023-11-12 Online:2024-04-15 Published:2024-04-15

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4

PDF (PC)

15

摘要：

为筛选氮高效海岛棉品种，补充收获期筛选指标，完善棉花氮效率评价体系，以近20年来育成的12个海岛棉品种为供试材料，设置低氮（0 kg/hm2，N0）、中氮（240 kg/hm2，N1）和高氮（480 kg/hm2，N2）3个氮肥处理，利用相关性分析、主成分分析和隶属函数分析综合评价海岛棉氮效率类型，筛选出氮高效海岛棉品种，确定收获期氮高效海岛棉品种筛选的评价指标。结果表明，不同氮肥水平下，供试海岛棉品种大部分指标变异系数均大于10%，将19个评价指标进行主成分分析，N1和N2水平下前4个主成分累计贡献率分别为86.68%和88.03%，其中株高、果枝数、茎叶生物量、生殖器官生物量等12个指标在4个主成分中占较大比重，并且指标间呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关。根据主成分综合得分、氮效率综合评价值与皮棉产量，筛选出1个氮高效品种、3个氮中效品种和3个氮低效品种。综上所述，确定棉城10号为氮高效品种，并得出SPAD、生殖器官生物量、生殖器官氮积累量、地上部总氮积累量、单株结铃数、籽棉产量、皮棉产量和氮肥农学利用率可作为氮高效品种筛选的核心指标。

关键词: 海岛棉, 氮效率评价, 品种筛选

Abstract:

In order to screen nitrogen-efficient sea island cotton varieties, supplement the harvest screening indexes and improve the cotton nitrogen efficiency evaluation system, three nitrogen fertilizer treatments of low nitrogen (0 kg/ha, N0), medium nitrogen (240 kg/ha, N1) and high nitrogen (480 kg/ha, N2) were set up to comprehensively evaluate the type of nitrogen efficiency of the sea island cotton, screen out nitrogen-efficient sea island cotton varieties, and determine the evaluation indexes for screening nitrogen-efficient sea island cotton varieties in harvesting period by correlation analysis, principal component analysis and subordinate function analysis using 12 sea island cotton varieties bred in the past 20 years. The results showed that the coefficient of variation of most of the indicators of the sea island cotton varieties for testing under different nitrogen fertilizer levels were greater than 10%, and the 19 evaluation indicators were subjected to principal component analysis. Under N1 and N2 levels, the cumulative contribution rate of the four principal components were 86.68% and 88.03%, respectively. Among the four principal components, 12 indicators, such as plant height, number of fruiting shoots, stem and leaf biomass, reproductive organ biomass, etc, accounted for a large proportion of the four principal components, and the indicators were significant (P < 0.05) or extremely significant (P < 0.01) positive correlation. Based on the comprehensive score of the principal components, the comprehensive evaluation value of nitrogen efficiency and lint yield, one nitrogen-efficient variety, three nitrogen-medium- efficient varieties and three nitrogen-low-efficient varieties were screened out. In summary, Miancheng 10 was identified as a nitrogen-efficient variety, and it was concluded that SPAD, reproductive organ biomass, reproductive organ nitrogen accumulation, total aboveground nitrogen accumulation, number of bolls per plant, seed cotton yield, lint yield, and nitrogen fertilizer agronomic utilization rate could be used as the core indexes for the screening of nitrogen-efficient varieties.

Key words: Sea island cotton, Nitrogen efficiency evaluation, Variety screening

表1

土壤基础肥力

土壤深度
Soil depth (cm)		 全氮
Total nitrogen (g/kg)		 有机质
Organic matter (g/kg)		 水解性氮
Hydrolyzed nitrogen (mg/kg)		 速效磷
Available P (mg/kg)		 速效钾
Available K (mg/kg)
0~10 0.42 8.26 35.0 26.3 83
10~20 0.49 7.65 66.4 32.9 89
20~30 0.46 7.08 44.4 32.0 87
30~40 0.30 5.90 40.6 16.6 103
40~50 0.24 4.24 35.0 7.3 138
50~60 0.25 4.06 51.7 26.6 145

表2

参试材料及年份

编号Number 品种Variety 年份Year 缩略词Abbreviation
1 新海14号 1998 XH14
2 新海21号 2003 XH21
3 新海24号 2005 XH24
4 新海28号 2007 XH28
5 新海35号 2010 XH35
6 新海39号 2012 XH39
7 新海43号 2013 XH43
8 新海45号 2014 XH45
9 新海53号 2015 XH53
10 新海61号 2017 XH61
11 新海62号 2017 XH62
12 棉城10号 2018 MC10

表3

不同氮处理下海岛棉主要性状的变异统计

指标
Index		 N0 N1 N2
平均值
Average		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)		 平均值
Average		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)		 平均值
Average		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)
PH (cm) 82.35 64.20~102.50 1.00 85.92 70.70~110.00 14.27 87.61 62.80~113.40 17.43
NFB 10.26 7.70~12.00 12.87 11.14 8.60~12.30 8.91 11.20 9.10~12.10 7.84
SPAD 56.67 54.10~59.10 2.92 56.18 53.40~60.20 3.10 55.56 53.20~57.50 2.47
SLB (g/plant) 27.82 16.20~44.50 28.15 31.57 17.30~42.20 23.93 30.86 23.30~43.80 20.95
ROB (g/plant) 40.02 29.40~48.90 15.21 48.61 36.70~75.90 19.23 50.72 36.00~61.30 16.22
APB (g/plant) 67.31 50.70~90.00 17.83 80.98 59.70~116.20 17.76 81.58 59.30~99.00 16.58
SLNA (g/plant) 0.33 0.19~0.58 33.08 0.45 0.32~0.63 23.70 0.44 0.33~0.63 20.94
RONA (g/plant) 0.36 0.29~0.50 15.07 0.52 0.39~0.84 21.48 0.54 0.39~0.70 17.37
APNA (g/plant) 0.69 0.52~1.07 22.12 0.98 0.73~1.41 19.18 0.98 0.74~1.29 16.90
BNP 6.73 6.10~8.40 10.49 7.36 6.50~8.60 8.09 7.28 6.30~9.30 9.39
BW (g) 3.25 3.00~3.40 3.63 3.29 3.00~3.60 5.09 3.32 3.10~3.80 6.33
LP (%) 0.33 0.32~0.34 2.13 0.33 0.32~0.34 1.60 0.33 0.32~0.37 3.69
SCY (kg/hm2) 4339.13 3707.70~5507.20 11.38 5002.96 4224.20~6201.50 9.66 5002.08 4513.80~6015.10 7.97
LCY (kg/hm2) 1426.60 1210.80~1742.70 10.40 1621.20 1381.80~2039.96 9.75 1639.30 1484.20~1928.40 6.87
aNUE (kg/kg) － － － 2.77 1.00~4.20 34.57 1.38 0.68~2.48 36.14
NPFP (kg/kg) － － － 20.85 17.60~25.80 9.66 10.42 9.40~12.53 7.97
NRE (%) － － － 28.36 7.43~51.71 49.72 14.19 8.07~21.15 36.81
pNUE (kg/kg) － － － 12.05 5.00~21.90 49.90 11.49 3.21~25.91 58.87
iNUE (kg/kg) － － － 7.14 5.90~9.40 17.00 7.27 5.97~8.86 12.70

表4

不同氮肥水平下12个海岛棉品种收获期19个指标相关性分析

指标
Index		 PH NFB SPAD SLB ROB APB SLNA RONA APNA BNP BW LP SCY LCY aNUE NPFP NRE pNUE iNUE
PH 0.327 -0.047 0.750** 0.306 0.586* 0.706* 0.151 0.484 0.380 0.379 -0.511 0.497 0.412 -0.157 0.497 -0.058 0.271 -0.334
NFB 0.267 0.403 0.154 0.462 0.383 0.015 0.407 0.255 0.648* 0.168 0.082 0.713** 0.715** 0.063 0.713** -0.057 0.328 0.170
SPAD -0.310 -0.050 -0.028 0.256 0.153 -0.119 0.208 0.058 0.273 -0.379 0.530 0.139 0.233 0.323 0.139 0.378 -0.154 0.072
SLB 0.896** 0.337 -0.096 0.528 0.814** 0.944** 0.548 0.864** 0.407 0.627* -0.254 0.474 0.421 0.135 0.474 0.416 -0.106 -0.772**
ROB 0.628* 0.818** -0.302 0.691* 0.913** 0.475 0.932** 0.832** 0.659* 0.375 0.022 0.756** 0.764** 0.092 0.756** 0.555 -0.353 -0.473
APB 0.810** 0.659* -0.230 0.898** 0.939** 0.784** 0.850** 0.955** 0.599* 0.571 -0.133 0.718** 0.694* 0.079 0.719** 0.528 -0.269 -0.677*
SLNA 0.653* 0.236 0.144 0.900** 0.566 0.774** 0.463 0.841** 0.244 0.708* -0.304 0.342 0.276 0.009 0.343 0.361 -0.163 -0.824**
RONA 0.540 0.728** 0.081 0.696* 0.842** 0.845** 0.605* 0.868** 0.591* 0.404 0.194 0.649* 0.672* 0.127 0.649* 0.638* -0.461 -0.587*
APNA 0.668* 0.534 0.131 0.890** 0.782** 0.901** 0.892** 0.899** 0.496 0.646* -0.044 0.589* 0.568 0.099 0.589* 0.602* -0.375 -0.817**
BNP 0.198 0.421 0.043 0.486 0.556 0.571 0.619* 0.520 0.626* 0.063 -0.169 0.835** 0.811** 0.221 0.835** 0.163 0.309 -0.037
BW 0.022 0.067 0.657* 0.143 -0.152 -0.024 0.260 0.136 0.230 -0.294 -0.246 0.396 0.337 0.047 0.396 0.208 -0.082 -0.514
LP -0.690* -0.583* 0.024 -0.657* -0.646* -0.706* -0.505 -0.571 -0.610* -0.270 -0.252 -0.131 0.025 0.380 -0.131 0.574 -0.506 0.043
SCY 0.331 0.516 0.429 0.626* 0.560 0.640* 0.742** 0.751** 0.835** 0.703* 0.339 -0.553 0.986** 0.190 1.000** 0.240 0.214 -0.028
LCY 0.066 0.327 0.510 0.434 0.367 0.431 0.637* 0.630* 0.704* 0.680* 0.270 -0.155 0.904** 0.280 0.986** 0.347 0.130 0.003
aNUE -0.563 -0.193 0.233 -0.618* -0.373 -0.522 -0.478 -0.365 -0.468 -0.356 0.085 0.284 -0.142 -0.003 0.191 0.586* -0.014 0.070
NPFP 0.331 0.515 0.430 0.626* 0.559 0.639* 0.742** 0.750** 0.835** 0.702* 0.341 -0.551 1.000** 0.905** -0.142 0.241 0.214 -0.028
NRE 0.126 0.769** -0.148 0.166 0.705* 0.508 0.101 0.673* 0.433 0.401 -0.185 -0.293 0.313 0.206 -0.299 0.313 -0.724** -0.500
pNUE -0.412 -0.571 0.196 -0.441 -0.576* -0.561 -0.320 -0.529 -0.474 -0.394 0.064 0.391 -0.244 -0.049 0.817** -0.244 -0.747** 0.554
iNUE -0.811** -0.519 0.128 -0.881** -0.825** -0.923** -0.770** -0.828** -0.896** -0.390 -0.148 0.729** -0.563 -0.330 0.542 -0.563 -0.479 0.557

表5

不同氮肥水平下各因子载荷矩阵

指标
Index		 N1 N2
PC1 PC2 PC3 PC4 PC1 PC2 PC3 PC4
PH 0.58 0.12 -0.58 0.21 0.7 -0.36 -0.55 -0.04
NFB 0.51 0.67 0.14 -0.11 0.68 -0.14 0.53 -0.36
SPAD 0.17 0.18 0.67 0.13 0.02 0.85 0.04 -0.24
SLB 0.81 -0.31 -0.33 0.29 0.88 -0.08 -0.45 0.12
ROB 0.89 0.00 0.22 -0.31 0.87 -0.30 0.22 -0.04
APB 0.97 -0.14 -0.05 -0.09 0.95 -0.22 -0.08 0.03
SLNA 0.73 -0.44 -0.43 0.22 0.83 0.22 -0.37 0.25
RONA 0.86 -0.14 0.31 -0.31 0.91 0.04 0.20 -0.13
APNA 0.93 -0.34 -0.04 -0.05 0.97 0.15 -0.10 0.05
BNP 0.71 0.55 0.08 0.00 0.67 0.14 0.33 0.58
BW 0.59 -0.27 -0.39 0.11 0.14 0.60 -0.32 -0.64
LP -0.08 -0.18 0.87 0.05 -0.72 0.09 0.20 0.39
SCY 0.83 0.52 0.02 -0.02 0.81 0.54 0.11 0.07
LCY 0.81 0.50 0.18 0.00 0.61 0.69 0.21 0.27
aNUE 0.19 0.05 0.52 0.76 -0.53 0.46 0.23 -0.14
NPFP 0.83 0.52 0.02 -0.02 0.81 0.54 0.11 0.07
NRE 0.53 -0.47 0.63 0.23 0.55 -0.33 0.68 -0.21
pNUE -0.16 0.76 -0.49 0.30 -0.61 0.48 -0.23 0.14
iNUE -0.57 0.76 0.16 0.06 -0.90 0.20 0.23 0.14
特征值Eigenvalue 8.71 3.49 3.12 1.15 10.26 3.12 1.97 1.37
贡献率Contribution rate (%) 45.82 18.39 16.43 6.03 54.00 16.44 10.36 7.22
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 45.82 64.22 80.65 86.68 54.00 70.45 80.81 88.03

表6

海岛棉氮效率主成分综合得分值

序号
Number		 品种
Variety		 N1 N2
综合得分
Comprehensive
score		 排序
Ranking		 综合得分
Comprehensive
score		 排序
Ranking
1 新海14号 -1.71 12 -2.21 12
2 新海21号 0.10 5 -1.09 10
3 新海24号 -1.57 11 -0.21 5
4 新海28号 0.81 3 2.07 2
5 新海35号 -0.42 9 -0.24 6
6 新海39号 0.38 4 -0.71 8
7 新海43号 1.07 2 0.45 4
8 新海45号 -0.48 8 -0.96 9
9 新海53号 -0.38 7 -1.90 11
10 新海61号 -0.30 6 1.45 3
11 新海62号 -1.12 10 -0.60 7
12 棉城10号 3.62 1 3.95 1

表7

海岛棉各品种隶属函数值及综合评价值

序号
Number		 品种
Variety		 N1 N2
μ(X1) μ(X2) μ(X3) μ(X4) D值
D value		 排序
Ranking		 μ(X1) μ(X2) μ(X3) μ(X4) D值
D value		 排序
Ranking
1 新海14号 0.12 0.00 0.53 0.58 0.20 12 0.00 0.77 0.62 1.00 0.18 10
2 新海21号 0.26 0.71 0.83 0.87 0.51 3 0.20 0.67 0.94 0.58 0.32 9
3 新海24号 0.00 0.57 0.70 0.35 0.28 11 0.45 0.07 0.89 0.31 0.37 8
4 新海28号 0.57 0.70 0.00 0.67 0.50 4 0.80 0.90 0.00 0.25 0.65 2
5 新海35号 0.11 1.00 0.70 0.92 0.48 6 0.36 0.89 0.81 0.00 0.36 5
6 新海39号 0.40 0.29 0.84 0.94 0.50 5 0.28 0.74 0.76 0.42 0.35 7
7 新海43号 0.49 0.38 1.00 1.00 0.60 2 0.54 0.21 0.87 0.44 0.47 4
8 新海45号 0.39 0.12 0.17 0.97 0.33 9 0.39 0.07 0.08 0.29 0.28 11
9 新海53号 0.21 0.49 0.88 0.69 0.43 8 0.12 0.40 0.63 0.58 0.14 12
10 新海61号 0.21 0.97 0.40 0.59 0.44 7 0.75 0.00 0.80 0.30 0.59 3
11 新海62号 0.16 0.34 0.67 0.00 0.29 10 0.28 0.94 0.55 0.59 0.37 6
12 棉城10号 1.00 0.62 0.85 0.28 0.84 1 1.00 1.00 1.00 0.85 0.99 1
指标权重Index weight 0.52 0.22 0.19 0.07 0.61 0.19 0.12 0.08

图1

不同种质海岛棉品种氮效率综合评价值聚类图

图2

不同氮肥水平下皮棉产量散点图

[1] 孔庆平. 我国海岛棉生产概况及比较优势分析. 中国棉花, 2002, 29(12):19-23.
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