棉花新品种产量与主要数量性状的相关及通径分析

摘要：为了揭示主要数量性状对湖北省棉花（Gossypium hirsutum L.）产量的影响规律，采用相关、通径、主成分和回归分析方法，对2011-2013年湖北省棉花区域试验67个棉花品种的产量及主要数量性状进行了统计分析。结果表明，主要数量性状中的变异系数最大的是苗期病指（97.09%）；偏相关分析结果表明产量与单株铃数（r=0.31）、衣分（r=0.32）、霜前花率（r=0.37）呈极显著正相关；主成分分析表明影响棉花产量的主要因子是果枝、病指和铃重因子；前5个主成分累积贡献率达到82.14%。建立了棉花产量与生育期、第一果枝节位、单株铃数、铃重、衣分的多元回归方程，达极显著水平，可用此回归方程来预测产量，回归系数代表该因子对产量的影响程度，表明铃重是影响产量的最主要因素。通径分析表明进入回归方程的5个数量性状的直接通径系数的绝对值大小排序为单株铃数（Py8=0.452 2）>铃重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝节位（Py4=0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），表明棉花育种和栽培必须保持结铃性和铃重同步提高，同时兼顾衣分和生育期。

关键词：棉花（Gossypium hirsutum L.）；产量；相关分析；通径分析；主成分分析

中图分类号：S562；S3-33 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）24-6385-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.017

棉花（Gossypium hirsutum L.）是重要的经济作物，提高棉花产量不仅可以通过品种改良和更新实现，也可以通过栽培措施的改良实现。产量形成是一个复杂的动态过程，在此过程中主要数量性状依次建成，存在相互制约、相互依存的关系。选择何种性状作为提高产量的突破口，不仅是育种专家的课题，也是棉花栽培的课题。孙长法[1]分析认为在主攻结铃性强、株铃多的性状的前提下，应谨防铃重、衣分趋低，3个产量因素协调发展是实现皮棉增产的关键。李蔚等[2]提出了麦后直播棉高产育种和高产栽培的主攻方向。刘卫星等[3]分析认为在高产栽培与育种实践中，应注意合理密植，提高优质、有效铃数，适当增加铃重和衣分，促进各因子间协调发展。韩路等[4]认为育种中可依据海岛棉群体因子的相对重要性，采取有重点地逐步改良以提高育种效率。刘卫星等[5]运用典型相关分析方法对中早熟棉花进行研究认为选择高衣分的品种，会使铃重减小，子指降低，纤维长度变短，马克隆值和伸长率降低。

本研究以2011-2013年湖北省棉花区域试验的67个新品种为试验材料，探讨产量与主要数量性状以及主要数量性状之间的相互关系，揭示主要数量性状对产量影响的相对重要性，以期为棉花新品种选育及高产栽培提供信息和参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试品种

试验材料为2011-2013年湖北省棉花区域试验常规组的棉花新品种，其中2011年2组试验19个新品种，2012年为3组试验29个新品种，2013年为2组试验19个新品种，各品种名称见表1。

1.2 试验方法

试验在湖北省黄冈市农业科学院梅家墩试验基地进行，采用随机区组排列，3次重复，小区面积20.0 m2，种植密度27 000株/hm2。田间调查生育期、株高、果枝数、第一果枝节位、单株铃数、苗期病指和铃期病指等；室内考种测定铃重、衣分、子指、衣指，小区分批全收测定皮棉总产。

试验分析的性状包括：生育期（x1）、株高（x2）、果枝数（x3）、第一果枝节位（x4）、霜前花率（x5）、苗期病指（x6）、铃期病指（x7）、单株铃数（x8）、铃重（x9）、子指（x10）、衣指（x11）、衣分（x12）、皮棉总产（x13）。

1.3 数据分析方法

试验数据采用Microsoft Excel和SAS9.2软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 供试品种主要数量性状表现及变异分析

供试品种主要数量性状表现见表2。变异系数最大的是苗期病指（97.09%），其他的依次为铃期病指（68.90%），单株铃数（13.12%），霜前花率（11.33%），皮棉产量（11.18%），衣指（10.80%），果枝数（10.47%），子指（8.67%），铃重（8.50%），株高（8.15%），第一果枝节位（8.00%），衣分（5.23%），生育期（3.45%）。性状的变异系数大，说明性状表现受环境影响较大，同时也说明该性状具有较大的选择空间。苗期和铃期病指由于受田间环境和气候条件影响，表现出较大的变异性。生育期和衣分的变异系数较小，说明这两个性状的选择余地较小，单株铃数和霜前花率的变异系数较大，说明这两个性状选择空间较大。

2.2 参试品种性状的相关及偏相关分析

为了解经济性状之间的相互影响，进行了相关分析（表3）。结果表明，产量与单株铃数（0.31）、衣分（0.32）、霜前花率（0.37）呈极显著正相关，单株铃数与铃重（-0.48）呈极显著负相关，说明棉花新品种选育过程中应该重点把握选择结铃性强、衣分高的早熟性好的品种，从而有利于提高产量。

偏相关消除了自变量间相关的混淆，反映出各个自变量和因变量的真实关系。偏相关分析结果表明皮棉产量与单株铃数、铃重呈极显著正相关，单株铃数与铃重呈极显著负相关。故在棉花育种和栽培中要同步提高单株铃数和铃重，同时注意协调子指和衣分，兼产量构成因素的同步提高。

2.3 主要经济性状的主成分分析

以供试品种的13个性状相关系数矩阵为基础进行主成分分析，结果见表4和表5。前5个主成分的累积贡献率达82.14%，能基本反映全部特征，选取前5个主成分做进一步分析。

第一主成分因子对应特征向量中，果枝数分值较大，与棉花果枝数和第一果枝节位有关，可以称为果枝因子，而铃期病指则表现为较高的负向量（-0.341），说明果枝越多，则铃期病指越高，为提高抗病性，应该选择合适的果枝数。第二主成分因子的特征值为2.40，其贡献率为18.44%，对应特征向量中苗期病指分值较大，为0.436，而衣指的负向量较大，为-0.348，可称为病指因子。第三主成分因子对应特征向量以衣指和铃重分值较大，分别为0.506和0.426，与棉花铃重有关，可称为铃重因子。说明铃重越重，衣指越高。第四主成分因子对应特征向量中生育期分值较大，为0.527，而衣分的向量较大，为-0.579，可称为生育期因子。说明生育期越长，衣分越低。第五主成分因子对应特征向量以株高和皮棉总产的负向量分值较大，分别为-0.543和-0.509，与棉花株高有关，可称为株高因子。

通过以上主成分分析可知，影响棉花产量的主要因子是果枝因子，病指因子，铃重因子。

2.4 产量与数量性状的多元回归分析

为了解各个性状对产量的影响，以考察的12个性状为自变量，产量为因变量，进行多元逐步回归分析，得到回归方程：Y=-1 412.84+6.90x1-67.91x4+18.49x8+138.15x9+29.00x12，多元相关系数R=0.604 7。对回归方程进行显著性检验，结果（F=7.37）表明，变量x与Y之间存在着极显著的线性回归关系；且x与Y的偏回归系数（b1=6.90，b2=67.91，b3=18.49，b4=138.15，b5=29.00**）均达到极显著水平，说明生育期、第一果枝节位、单株铃数、铃重、衣分与产量Y之间具有极显著的线性回归关系。回归系数表明该因子对棉花产量的影响程度，铃重的回归系数最大表明铃重是影响产量的最主要因素。

2.5 产量与数量性状的通径分析

对进入回归方程中的4个性状对产量的影响进行了通径分析，以说明性状因素对产量的直接和间接关系，从而判定各因素的相对重要性，其通径分析结果见表6。从表6可以看出，有3个性状因素的直接通径系数为正值，说明这些性状对产量都有直接的正效应，如果控制其他因素不变，提高4个性状因素中的任何一个因素，均能对产量起到积极作用。3个性状因素的直接通径系数的绝对值大小排序为：单株铃数（Py8=0.452 2）>铃重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝节位（Py4=-0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），表明棉花育种和栽培必须注重于单株铃数的提高，同时兼顾铃重和衣分。在各间接通径系数中，生育期通过单株铃数，第一果枝节位通过生育期、单株铃数、衣分，单株铃数通过生育期、衣分，铃重通过第一果枝节位、衣分，衣分通过单株铃数、铃重对产量有正效应，其他间接通径系数均为负值，表明生育期、第一果枝节位对产量的影响虽然没有单株铃数明显，但各因素之间仍存在相互协调问题。

3 小结与讨论

从棉花品种产量性状的变异系数来看，苗期和铃期病指由于受田间环境和气候条件影响，表现出较大的变异性。生育期和衣分的变异系数较小，说明这两个性状的选择余地较小，单株铃数和霜前花率的变异系数较高，说明这两个性状选择空间较大。

偏相关分析结果表明产量与单株铃数和铃重均呈极显著正相关，同时单株铃数与铃重呈极显著负相关，故在棉花育种和栽培中要同步提高单株铃数和铃重，同时注意协调子指和衣分，兼顾产量构成因素的同步提高，这与他人的研究结果基本一致[6，7]。

主成分分析结果表明棉花产量信息的主要因子是果枝因子，贡献率为30.81%；病指因子贡献率为18.44%，铃重因子贡献率为16.90%。前5个主成分累积贡献率就达到82.14%，基本能反映原来诸多变量的信息量，影响棉花产量的主要因子是果枝因子，病指因子，铃重因子，与他人的研究结果基本一致[8，9]。

本研究建立了棉花产量与生育期、第一果枝节位、单株铃数、铃重、衣分的多元回归方程，达极显著水平，可以用此回归方程来预测产量，回归系数代表该因子对产量的影响程度，表明铃重是影响产量的最主要因素。通径分析表明4个产量构成因素的直接通径系数绝对值的大小排序为：单株铃数（Py8=0.452 2）>铃重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝节位（Py4=0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），这与上面的分析结果一致。表明棉花育种和栽培必须保持结铃性和铃重同步提高，同时兼顾衣分和生育期。

参考文献：

[1] 孙长法.棉花新品种数量性状的典型相关及通径分析[J].河南科技学院学报（自然科学版），2013（2）：9-14.

[2] 李 蔚，戴宝生，卢华平，等.麦后直播棉产量构成因素分析及高产栽培技术探讨[J].湖北农业科学，2013（24）：5984-5986.

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[4] 韩 路，曹新川，胡守林，等.海岛棉数量性状的因子分析[J].江西棉花，2005（3）：26-29.

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[7] 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].中国种业，2006（10）：35-36.

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