小海子垦区27个棉花种质材料的纤维品质分析及利用
艾尼玩尔•黑里力 彭小峰 彭延 张选 刘素华
摘要：为探究新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所育种课题组多年来小海子垦区种植选育的棉花品种的纤维品质表现及差异，筛选出适宜该地区种植的纤维品质较优品种。以27个自育品种（系）和1个常规种植品种（（中棉49）为试验研究材料，通过大田试验综合比较各品种（系）纤维品质差异。结果表明：一是各参试品种（系）纤维上半部平均长度主要表现为中绒与中短绒（26.27～30.72mm）;纤维长度整齐度主要表现為中级、较高（80.80%～85.80%）;16mm以下短纤维率为5.30%～10.20%，短绒率较低，且纺纱均匀性表现较好。参试品种（系）棉纤维抗外力拉伸能力较强（断裂比强度为28.30～37.40cN/tex）;二是筛选出适宜小海子垦区种植的优良自育品种（系）为3D20075，其性状表现为上半部平均长度30.03mm、长度整齐度指数85.20%、短纤维率6.20%，断裂比强度37.40cN/tex、断裂伸长率11.70、成熟度指数0.83、马克隆值4.22、纺纱均匀性166;三是参试品种纤维各性状间相关性较强，如上半部平均长度与长度整齐度指数、断裂比强度和断裂伸长率呈正相关，相关系数分别为0.65、0.59和0.59;短纤维率与上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和断裂伸长率呈负相关，相关系数分别为-0.66、-0.84、-0.54和-0.61，因此在进行选育时要密切关注各性状变化，依据综合表现筛选出适宜品种。
关键词：小海子垦区;棉花;种质材料;纤维品质
中图分类号：S562
文献标识码：A
文章编号：2095-3143（2022）01-0042-06
DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2022.01.008
小海子垦区是新疆生产建设兵团第三师（图木舒克市）三个垦区中最大的一个垦区，农业是该垦区经济发展的基础产业，棉花产业是该垦区农业的支柱性产业之一。目前小海子垦区棉花主栽品种以引进品种为主，具有抗病性好、高产、株型清秀，易于管理等特性。但部分引进品种生态适应性较弱，表现为生育期较长，适应性较差，加之推广过程中存在品种“多、乱、杂”情况。据保守统计，2019年度第三师种植的棉花品种有70～80个，有的团场种植品种也有20～30个），导致该区域棉花纤维品质参差不齐。近年来各国纺织企业对棉花纤维品质的要求越来越高，而中国优质棉产量严重不足，这就要求新疆棉花在品质上要与国际优质棉花标准接轨。
当地多年培育的棉花品种（系）对该地环境具有良好的生态适应性，在生产实践中产量高、品质优、各性状表现较稳定。因此筛选培育出适宜当地气候和土壤环境条件的棉花品种（系）有重要意义。本研究通过比较多个适宜该地种植的新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所自育棉花品种（系）的纤维品质综合表现，筛选纤维品质较优的品种（系），为挖掘小海子垦区的优质种质资源提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
试验分析比较了27个新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所自育种质材料的纤维品质表现，包括3D20071、3D20072、3D20073、3D20074、3D20075、3D20076、3D20077、3D20078、3D20079、3D20080、3D20081、3D20082、3D20083、3D20084、3D20085、3D20086、3D20087、3D20089、3D20090、3D20091、3D20092、3D20093、3D20095、3D20096、3D20097、3D20098、3D20099，设常规品种中棉49为对照（CK）。
1.2试验设计
试验于2020年4～10月在第三师44团14连农业科学研究所试验地进行，采用随机区组设计，设3次重复，试验地两边设2行保护行。每小区行长10m，1膜4行，株距为10cm，行距配置为66cm和l0cm的宽窄行距，人工点播，农艺管理措施与大田生产一致。
1.3测定项目
于10月20日，收取每个材料第3到第5果枝正常吐絮的棉花100朵，用皮辊轧花机轧花，再随机称取20g以上皮棉，送至农业农村部棉花质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行棉花纤维品质测定（HVICC标准）。所测棉花纤维品质指标包括上半部平均长度（简称纤维长度）、长度整齐度指数（简称整齐度）、16mm短纤维率（简称短纤维率）、断裂比强度（简称比强度）、断裂伸长率（简称伸长率）、成熟度、马克隆值、纺纱均匀性共8个指标。
1.4数据处理
数据采用Excel2013整理，利用DPS7.05软件进行数据处理与分析。
2结果与分析
2.1各材料的纤维品质综合性状表现分析
2.1.1纤维长度
由表1可见，各参试材料的纤维长度在26.27mm与30.72mm之间，其中9个材料长于对照;达到中长绒标准（28.0～30.9mm）的有19个材料，占70.37%，3D20096的纤维长度达30.72mm;纤维长度低于28mm的有8个材料，占29.62%。说明材料的纤维长度主要表现为中长绒。
2.1.2长度整齐度
棉纤维整齐度越高，短纤维含量越低，越有利于成纱光洁度和强度8-0）。由表1可知，各参试材料的纤维长度整齐度指数为80.80%～85.80%，其中18个材料优于对照;整齐度中等（80.0%～82.9%）材料有6个，占22.22%;整齐度较高（83.0%～85.8%）材料有22个，占81.48%，其中3个材料高于85%，分别是3D20075（85.20%）、3D20093（85.50%）、3D20074（85.80%）;各材料的整齐度表现均良好。
2.1.3短纤维率
表1表明，各参试材料的短纤维率为5.30%～10.20%，其中19个材料的短纤维率低于对照，13个材料的短纤维率低于7%，占48.15%，4个材料的短纤维率低于6%，分别是3D20074（5.30%）、3D20093（5.50%）、3D20096（5.80%）、3D20077（5.90%）;短纤维率高于7%的材料有15个，占55.56%，其中2个材料的短纤维率高于10%，分别是3D20098（10.10%）、3D20076（10.20%）。结果说明参试材料的短纤维率表现为较好与适中，短绒率较低。
2.1.4断裂比强度
断裂比强度是指纤维单位截面积或单位线密度所承受的断裂负荷，是衡量纤维拉伸特性的重要指标1。由表1可知，各参试材料的断裂比强度为28.30～37.40cN/tex，其中17个材料高于对照，所有参试材料均高于28cN/tex;断裂比强度在28.0～30.9cN/tex的材料有11个，占40.74%;断裂比强度高于31cN/tex的材料有17个，占62.96%;断裂比强度为高强度（34.0～36.9cN/tex）的材料有4个，分别是3D20087（34.20cN/tex）、3D20097（34.50cN/tex）、3D20078（34.70cN/tex）、3D20083（35.30cN/tex）;断裂比强度为超强度（≥37.0cN/tex）的材料有1个，为3D20075（37.40cN/tex）。說明参试材料的棉纤维抗外力拉伸能力较强。
2.1.5断裂伸长率
断裂伸长率是指一束纤维在断裂负荷最大时的相应伸长率，是表示棉花纤维在抵抗外力拉伸时形变的程度。试验各参试材料的断裂伸长率为8.10%～12.60%，有20个材料高于对照，其中断裂伸长率在8.0%～10.0%的材料有18个，占67.86%;断裂伸长率高于10%的材料有9个，占32.14%（见表1）。说明参试材料的断裂伸长率表现适中。
2.1.6纤维成熟度
棉纤维成熟度是纤维素在细胞壁内沉积的程度，是一项反映纤维细胞壁加厚程度的重要指标。各参试材料的纤维成熟度值为0.83～0.86，其中6个材料与对照一致，21个材料低于对照，但各材料成熟度值差异不大，均能正常发育成熟。
2.1.7马克隆值
马克隆值是反映纤维细度与成熟度的综合指标[2]。按照马克隆值的大小可将其分为A、B、C三个级和5个档：A级值为3.7～4.2、B1级为3.5～3.6、B2级为4.3～4.9、C1级为≤3.4、C2级为≥5.0。由表1可以看出，试验各参试材料的马克隆值为3.93～5.30，主要分布在B2级，B2级占比为63.0%;对照品种（中棉49）的马克隆值为4.90，等级为B2级。说明参试材料的马克隆值表现较好。
2.1.8纺纱均匀性
由表1可知，各参试材料的纺纱均匀性值在110与166之间，其中6个材料低于对照，21个材料高于对照，纺纱均匀性高于130的材料有22个，占81.48%，说明参试材料的纺纱均匀性表现较好。
2.2各材料的纤维品质指标相关性分析
试验参试材料的纤维品质各指标间的相关性见表2。由表2可见，参试材料的纤维品质各指标的相关性较强，其相关关系如下。
2.2.1纤维长度与其它指标的相关性
纤维长度与长度整齐度、断裂比强度、断裂伸长率、纺纱均匀性呈正相关，且与长度整齐度、断裂比强度、纺纱均匀性的相关性达到极显著水平，其相关系数分别为0.65、0.59、0.59;纤维长度与短纤维率、成熟度、马克隆值呈负相关，且与短纤维率的相关性（-0.66）达到极显著水平。
2.2.2长度整齐度与其它指标的相关性
长度整齐度与纤维长度、断裂比强度、断裂伸长率、马克隆值、纺纱均匀性呈正相关，且与纤维长度、断裂比强度、纺纱均匀性的相关性达到极显著水平，其相关系数分别为0.65、0.65、0.76;长度整齐度与短纤维率、成熟度呈负相关，且与短纤维率的相关性达到极显著水平（-0.84）。
2.2.3断裂比强度与其它指标的相关性
断裂比强度与纤维长度、长度整齐度、纺纱均匀性呈极显著正相关，其相关系数分别为0.59、0.65、0.76;与短纤维率呈极显著负相关（-0.54）。
2.2.4断裂伸长率与其它指标的相关性
断裂伸长率与纤维长度、长度整齐度、断裂比强度、马克隆值、纺纱均匀性呈正相关，但都不显著;与短纤维率、成熟度呈负相关，且与成熟度的相关性达到极显著水平（-0.57）。
2.2.5短纤维率与其它指标的相关性
短纤维率与纤维长度、长度整齐度、断裂比强度、断裂伸长率、马克隆值、纺纱均匀性呈负相关，且与纤维长度、长度整齐度、断裂比强度、纺纱均匀性的相关性达到极显著水平，其相关系数分别为-0.66、-0.84、-0.54、-0.61;只与成熟度呈不显著的正相关。
2.2.6成熟度与其它指标的相关性
成熟度与马克隆值呈极显著正相关（0.67）;与断裂伸长率呈极显著负相关（-0.57）;其他指标除与短纤维率呈不显著的正相关外，与其他均呈不显著的负相关。
2.2.7马克隆值与其它指标的相关性
马克隆值与成熟度呈极显著正相关（0.67）;与纺纱均匀性呈显著负相关（（-0.38）;与其他指标是不显著的正相关或负相关。
2.2.8纺纱均匀性与其它指标的相关性
纺纱均匀性与纤维长度、长度整齐度、断裂比强度呈极显著正相关（0.59、0.76、0.76），与断裂伸长率呈不显著的正相关;与短纤维率呈极显著的负相关（-0.61），与马克隆值呈显著的负相关（-0.38）;与成熟度呈不显著的负相关。
3结论与讨论
有研究表明，绝大多数新疆自育品种（系）纤维具有色泽洁白，品级高的特点，新疆棉花也因此享誉国内外[13]。新疆棉花种植的地域广、环境差异较大，棉花品种（系）与当地的环境条件相适应才能表现其优良基因的最佳性状。自育品种（系）是在新疆气候和土壤条件下经多年筛选培育出来，因此较引进品种表现出对当地环境条件更强的适应性。
本试验参试材料的纤维上半部平均长度主要表现为中绒或中短绒（26.27～30.72mm）;纤维整齐度主要表现为较高、中级（80.80%85.80%）;短纤维率表现为较好与适中（5.30%～10.20%），短绒率较低，且纺纱均匀性表现较好;参试材料的棉纤维抗外力拉伸能力较强（28.30～37.40cN/tex）。在本试验条件下，适宜小海子垦区纤维品质综合性状优良的材料是3D20075，其上半部平均长度为30.03mm、长度整齐度指数为85.20%、短纖维率为6.20%，断裂比强度为37.40cN/tex、断裂伸长率为11.70%、成熟度0.83、马克隆值4.22、纺纱均匀性为166。
生产实践中充分挖掘品种遗传背景信息及遗传性状相关性，对促进种质资源创新，选育综合性状更优良的棉花新品种（系）非常重要。本试验的参试材料的纤维性状间的相关性较强：纤维长度与长度整齐度、断裂比强度、断裂伸长率、纺纱均匀性呈极显著的正相关，相关系数分别为0.65、0.59、0.59;短纤维率与纤维长度、长度整齐度、断裂比强度、纺纱均匀性呈极显著的负相关，其相关系数分别为-0.66、-0.84、-0.54、-0.61，因此在进行品种选育时要密切关注各性状变化，依据综合表现筛选适宜品种。选育适合当地生态条件下的品种能够筛选保存优良基因，丰富当地棉花种质资源，同时可根据当地自然条件和不同品种的适应性，严格实施品种区域化种植。
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