毛廷勇，胡守林，陳國棟，李亞兵，張 偉，徐文修，張勇，陳佳林，萬素梅

(1.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南安陽 455000；3.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832000；4.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052；5.喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆喀什 844000)

0 引 言

【研究意義】棉鈴是棉花生產(chǎn)中最重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物，棉鈴的物質(zhì)積累影響棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。生產(chǎn)中在吐絮期需要噴施脫葉劑，其中需要添加一定量的催熟劑，過早會導(dǎo)致催熟棉鈴數(shù)量太大，纖維品質(zhì)下降太多，經(jīng)濟(jì)效益減少。研究棉鈴動態(tài)干物質(zhì)積累對了解棉鈴發(fā)育規(guī)律以及指導(dǎo)新疆阿拉爾墾區(qū)棉區(qū)機(jī)采棉模式下棉花生產(chǎn)有實際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】棉鈴鈴重和體積受品種的遺傳特性而定，棉鈴鈴重越大，則該品種的生育期越長[1]，生育期長的棉花鈴重較重，具有高產(chǎn)潛力，棉花中干物質(zhì)積累分配到棉鈴量越多，越有利于高產(chǎn)，前人研究了許多關(guān)于棉鈴干物質(zhì)積累，用Logistic方程進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)出“S”型生長模型[2,3]，不同熟性以及雜交棉棉鈴干物質(zhì)積累速率不同，早熟性陸地棉鈴重大約在花后35 d內(nèi)增重速度快，之后逐漸變慢，直至吐絮結(jié)束[4]，雜交棉一致快于常規(guī)棉，花后30 d積累速率明顯快于常規(guī)棉[5]，王修山[6,7]等研究表明，鈴體積中橫徑是影響鈴重最顯著指標(biāo)，用方程模擬推測出了鈴體積和棉鈴縱橫徑之間的關(guān)系，徐惠純[8]研究棉鈴發(fā)育規(guī)律發(fā)現(xiàn)，鈴體積增加的快速期與鈴重不同，鈴體積增加在開花后5 d內(nèi)慢，之后逐漸加快，大約在發(fā)育25 d達(dá)到最大值。影響鈴殼重主要是鈴期長短以及纖維產(chǎn)出率，鈴殼重占鈴重的比例越大，會導(dǎo)致鈴殼厚度加厚、鈴期延長和纖維率降低，在吐絮期鈴殼脫水減慢，導(dǎo)致吐絮減慢和吐絮不集中等，棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)都會降低[9,10]。趙都利等[11]研究表明，伏桃鈴殼干物質(zhì)積累速率比秋桃快，伏桃大約在28 d就達(dá)到鈴殼干重最大值，而秋桃比伏桃最晚可達(dá)14 d，但之后，伏桃卻比秋桃下降速度明顯快，伏桃鈴殼中有較多的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到籽棉中。徐立華[12]等在研究雜交棉和常規(guī)棉棉鈴發(fā)育也發(fā)現(xiàn)，鈴殼干重最大值出現(xiàn)在28 d左右，但常規(guī)棉鈴殼比雜交棉重。不同品種和花期種子干物質(zhì)積累隨時間變化規(guī)律也呈“S”型曲線，各品種和花期種子干物質(zhì)積累與纖維干物質(zhì)積累有一定的同步性，都呈現(xiàn)出但種子積累速率大于纖維積累速率[13,14]。【本研究切入點】阿拉爾墾區(qū)主推的棉花品種，其棉鈴發(fā)育規(guī)律不太明確。研究中早熟和中熟的棉鈴發(fā)生規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以新陸中82號、新陸中70號以及品系15-1242為材料，分別于7月7日、7月14日和7月21日掛花，每隔7 d取一次，研究新疆南疆阿拉爾墾區(qū)主栽陸地棉品種(系)棉鈴發(fā)育的特性，指導(dǎo)地區(qū)機(jī)采棉模式下的棉花生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材 料

選擇3個材料為新陸中82號、新陸中70號和15-1242，其中2個為阿拉爾墾區(qū)近年推廣品種。新陸中82號為中早熟品種，生育期126 d左右，前花率99.6%，該品種為2017年正式審定的新品種，新陸中82號早熟性較好、品質(zhì)優(yōu)、含絮力強(qiáng)；新陸中70號為中熟的品種，全生育期137 d左右，霜前花率95.8%，2014年通過新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定并命名，全生育期長勢穩(wěn)健，整齊度較好，早熟不早衰；另一個是優(yōu)系15-1242，生育期140 d，與新陸中85號相比，主要特點是抗病性強(qiáng)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗于2018年在阿拉爾墾區(qū)中高產(chǎn)田中進(jìn)行。采用機(jī)采棉種植配置模式(66+10)cm，一膜3壟6行，大田管理模式。在棉株開花后，于7月7日、7月14日和7月21日在棉株相對應(yīng)的當(dāng)日第一果節(jié)白花進(jìn)行掛牌標(biāo)記，每個開花期掛牌標(biāo)記1 000朵左右，并標(biāo)明開花期，每個品種共計3 000朵。從開花當(dāng)天起，每隔7 d對各個標(biāo)記處理，隨機(jī)取5～8個棉鈴進(jìn)行室內(nèi)分析，直至該花期50%棉鈴?fù)滦跬Ｖ共蓸印?/p>

1.2.2 樣品測定

從開花當(dāng)天起，每隔7 d取樣一次。先稱棉鈴鮮重，將棉鈴分成鈴殼、種子、纖維，后將鮮樣在105℃殺青0.5 h，80℃烘至恒重，稱干重。三部分干重之和作為鈴干重。

棉鈴體積用排水法測定，每個處理取5個棉鈴。

棉鈴的長度和直徑用游標(biāo)卡尺卡棉鈴的最大粗度作為棉鈴的直徑，從棉鈴鈴尖到鈴基部作為長度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2013整理試驗數(shù)據(jù)，利用dps7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同花期棉鈴干重與體積動態(tài)變化

2.1.1 不同花期棉鈴干重的動態(tài)變化

研究表明，三個材料的三個花期鈴重均呈“S”型曲線增長，從不同品種來看，15-1242 三個花期鈴干重最大，其次是新陸中70號，最后是新陸中82號；從不同花期來看，7月14日花期鈴重最大，其次7月7日花期，最后是7月21日花期。

不同開花期的棉鈴干重增長均隨著花后天數(shù)呈 Logisitic生長曲線變化，各花期和品種生長曲線均達(dá)到顯著水平。

不同品種(系)達(dá)到增長速度最快的時間在19.2～134 d,增長速率快慢表現(xiàn)為新陸中82號>15-1242>新陸中70號，鈴干重快速增長開始時間在11.2～15.7 d，結(jié)束時間在27.2～52.2 d，快速增長持續(xù)時間在16～36.5 d。從各花期來看，開花早的比開花晚的達(dá)到開始快速增長和最大快速增長時間晚，但旺盛增長的持續(xù)時間相對較長。新陸中70號、15-1242和新陸中82號三個材料棉鈴干重由快向慢的轉(zhuǎn)折點分別在花后39、52、34 d，在生產(chǎn)中提高不同生育期的中熟品種棉鈴干重關(guān)鍵在于促進(jìn)花后39、52、34 d內(nèi)的棉鈴發(fā)育。圖1，表1

圖1 不同開花期鈴干重動態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of the stem weight of boll in different flowering stages

表1 不同花期鈴干重增長變化特征Table 1 Characteristics of boll dry weight growth at different flowering stages

2.1.2 不同花期棉鈴體積的動態(tài)變化

研究表明，三個花期單鈴體積均呈“S”型曲線增長。從不同品種來看，15-1242 三個花期的單鈴體積最大，其次是新陸中70號，最后是新陸中82號；從不同花期來看，7月14日花期略微大于7月7日和7月21日花期，但各花期相差不大。

不同開花期的棉鈴體積增長均隨著花后天數(shù)呈 Logisitic生長曲線變化，各花期增長曲線均達(dá)到顯著水平。

不同品種(系)鈴體積達(dá)到增長速度最快時間在12.3～16 d,增長速率的快慢表現(xiàn)為15-1242>新陸中82號>新陸中70號，鈴體積快速增長起始時間在7.8～11.1 d，快速增長持續(xù)時間在8.2～12 d。從各花期來看，開花早的比開花晚的達(dá)到快速增長和最大快速增長的時間早，但新陸中70號和15-1242旺盛增長的持續(xù)時間7月14日>7月21日>7月7日，新陸中82號表現(xiàn)為7月7日>7月14日>7月21日。三個材料棉鈴體積由快向慢的轉(zhuǎn)折點分別在花后17～21 d內(nèi)，因而提高棉鈴體積關(guān)鍵在于促進(jìn)花后 21 d 內(nèi)的棉鈴發(fā)育。圖2

圖2 不同花期鈴體積動態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of bell volume in different flowering stages

表2 不同花期鈴體積增長變化特征Table 2 Characteristics of boll volume growth at different flowering stages

2.1.3 不同花期鈴長的動態(tài)變化

三個花期鈴長均呈“S”型曲線增長，從不同品種來看，15-1242 三個花期的鈴長最大，其次是新陸中70號，最后是新陸中82號；從不同花期來看，三個花期隨開花天數(shù)均生長一致，相差不大。

不同開花期的鈴長增長均隨著花后天數(shù)呈 Logisitic生長曲線變化，各花期增長曲線均達(dá)到顯著水平。

不同品種(系)鈴長達(dá)到增長速度最快的時間在7.2～8.4 d,增長速率的快慢表現(xiàn)為15-1242>新陸中82號>新陸中70號，鈴長快速增長起始時間在0.5～2.6 d，快速增長持續(xù)時間在10.5-15 d。從不同開花期來看，鈴長快速增長期持續(xù)時間相差較大，7月14日花期持續(xù)時間最長，除了新陸中70號是7月21日持續(xù)時間最長。三個材料棉鈴鈴長由快向慢的轉(zhuǎn)折點在花后16 d內(nèi)。圖3，表3

圖3 不同花期鈴長動態(tài)變化Fig.3 Dynamic change of bell length in different flowering stages

表3 不同花期鈴長增長變化特征Table 3 Characteristics of bell length growth in different flowering periods

2.1.4 不同花期鈴直徑的動態(tài)變化

研究表明，三個花期鈴直徑均呈“S”型曲線增長，從不同品種來看，15-1242和新陸中70號相差不大，但兩個材料顯著高于新陸中82號；從不同花期來看，三個花期隨開花天數(shù)均生長一致，7月14日花期略長于7月7日和7月21日花。

不同開花期的棉鈴直徑增長均隨著花后天數(shù)呈 Logisitic生長曲線變化，各花期增長曲線均達(dá)到顯著水平。

從不同開花期來看，棉鈴直徑快速增長期持續(xù)時間相差較大，花期越早，到達(dá)最大增長時間也越早，但持續(xù)時間越短；從少不同品種來看，熟性早的品種持續(xù)時間短，且到達(dá)最大鈴長的時間也早，開花越早持續(xù)時間也短。三個材料棉鈴直徑增長速度達(dá)到高峰期時間在1～16 d，新陸中82號達(dá)到高峰期最早，依次是15-1242和新陸中70號。三個材料棉鈴直徑由快向慢的轉(zhuǎn)折點在花后16 d內(nèi)，因而應(yīng)注意棉鈴花后 16 d 內(nèi)的發(fā)育。圖4，表4

2.1.5 棉鈴長度、直徑和體積與鈴重的關(guān)系

研究表明，僅有棉鈴體積、長度和直徑三個指標(biāo)的快速增長停止時間與單鈴干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，其余有一個或兩個指標(biāo)與鈴干重呈顯著正相關(guān)。對棉鈴各形態(tài)指標(biāo)的快速增長結(jié)束時間與鈴干重進(jìn)行通徑分析，鈴長對鈴干物重的直接通徑系數(shù)最大；但棉鈴直徑和體積對鈴干物重的間接通徑系數(shù)卻明顯高于直接通徑系數(shù)，此結(jié)果說明棉鈴長度通過直接作用影響鈴干重，而且是主要因子，鈴直徑和體積對棉鈴的增重起間接作用，其中棉鈴體積的作用大于鈴直徑的作用。

鈴長度和直徑對體積的直接通徑系數(shù)為 0.766 9 和 0.208 7，棉鈴長度對體積的增大起直接的作用，而直徑通過間接作用影響體積的增大。表5，表6，表7

圖4 不同花期鈴直徑動態(tài)變化Fig.4 Dynamic variation of boll diameter in different flowering stages

表4 不同花期鈴直徑增長變化特征Table 4 Characteristics of changes in diameter of different flowering bells

表5 鈴重與體積、鈴長、直徑特征值的相關(guān)關(guān)系Table 5 Correlation between boll weight and volume, bell length, and diameter eigenvalues

表6 棉鈴長度、直徑和體積的快速增長停止時間與鈴干重的通徑關(guān)系Table 6 The relationship between the rapid growth stop time of boll length, diameter and volume and the dry weight of the bell

表7 棉鈴長度、直徑與體積的通徑系數(shù)Table 7 Path analysis of length, diameter and volume of cotton bolls

2.2 不同花期棉鈴干物質(zhì)積累的動態(tài)變化

2.2.1 不同花期棉鈴各組分干物質(zhì)積累的分配

研究表明，鈴殼占全鈴干物質(zhì)的比例在逐漸下降，而纖維和種子的比例總體在逐漸上升，但最終纖維的比例比種子的小。

鈴殼率最高可達(dá)70%，最低不到20%，其中15-1242的鈴殼率最高，降低幅度最小，其次是新陸中82號，最后是新陸中70號，但各花期的下降速率和最小值相差不大。

幾個品種和花期的纖維率呈現(xiàn)出先下降后上升再下降，但整體的比例還是比原始有較大幅度的增加，從10%左右達(dá)到40%以上的分配比例；從品種上來看，新陸中70號的開始和結(jié)束的纖維率最高，依次是15-1242和新陸中82號。

種子率整體呈現(xiàn)出持續(xù)上升，從20%左右上升到40%以上，但在21～35 d有下降或者減緩的趨勢，起始比例表現(xiàn)為新陸中82號>15-1242>新陸中70號，但最終的比例為新陸中70號>新陸中82號>15-1242。

籽棉產(chǎn)量作為棉花產(chǎn)量的重要部分，棉鈴的經(jīng)濟(jì)系數(shù)就是籽棉占全鈴的比例，即纖維率和種子率的總和為棉鈴的經(jīng)濟(jì)系數(shù)，新陸中70號的經(jīng)濟(jì)系數(shù)最高，依次是15-1242和新陸中82號。圖5，圖6

圖5 不同花期鈴殼干物質(zhì)分配動態(tài)變化Fig.5 Dynamic change of dry matter disbribution in different flowering boll shells

圖6 不同花期纖維干物質(zhì)分配動態(tài)變化Fig.6 Dynamic change of dry matter distribution in different flowering stages

圖7 不同花期種子干物質(zhì)分配動態(tài)變化Fig.7 Dynamic change of dry matter distribution in different flowering stages

2.2.2 不同花期棉鈴各組分干物質(zhì)積累特征

研究表明，棉鈴各組分干物質(zhì)積累曲線均符合logistics方程，均達(dá)到顯著水平。

各品種鈴殼的干物質(zhì)積累高峰在11～14 d，經(jīng)比較早熟性品種達(dá)到高峰期早，而晚熟的相對較晚，從不同花期來看，早開花達(dá)到高峰期的時間早，而晚開花的達(dá)到高峰期時間較晚；鈴殼干物質(zhì)積累高峰期和最大積累速率來看，早熟品種積累高峰期持續(xù)時間短，但最大積累速率卻快于晚熟品種，花期早的積累持續(xù)時間長，最大積累速率小。

棉纖維干物質(zhì)積累的速度高峰期出現(xiàn)在花后21～43 d。不同開花期的棉鈴，纖維干物質(zhì)最大積累時間早熟品種的時間越早，但花期越晚達(dá)到最大積累的時間越晚；最大積累速率不同品種間相差不大，但各花期是開花越早，最大積累速率越慢；早熟品種到達(dá)旺盛生長期越早，持續(xù)時間越短，7月14日花期的持續(xù)時間依次少于7月7日和7月21日花期。

不同開花期發(fā)育的棉鈴，種子干物質(zhì)積累的速度高峰期出現(xiàn)在花后14～55 d，其中15-1242達(dá)到最大積累時間最晚，但旺盛生長時間越長，其次是新陸中70號和新陸中82號，后兩個品種與15-1242表現(xiàn)一致；最大增長速率與持續(xù)時間成反比，持續(xù)時間越短，最大增長速率越快。表8

表8 棉鈴各組分干物質(zhì)積累特征Table 8 Characteristics of dry matter accumulation of various components of cotton boll

3 討 論

阿拉爾墾區(qū)機(jī)采棉的面積較大，選擇的都是熟性較早品種。棉鈴鈴干重和體積是品種特性而定，前人研究表明，棉鈴越重的品種，其生育期就越長，15-1242的生育期最長，單鈴重越重，新陸中82號的生育期最短，而單鈴重也最小，鈴干物質(zhì)積累增長變化均符合“S”型曲線[1～3]，不同花期的鈴重與其所處的節(jié)部位有關(guān)，表現(xiàn)為中部>下部>上部，這與馬海蓮等研究相同[15]，研究也有相同的結(jié)論。棉鈴干重與棉鈴的形態(tài)指標(biāo)有著密切的關(guān)系，且與棉鈴干重增長相同也符合“S”型增長[16,17]，但其增長特征有著較大的差別，到達(dá)快速增長的起止時間來看，鈴長和鈴直徑最早達(dá)到，其次是體積，最后是鈴干重；而快速增長的持續(xù)時間卻是鈴體積最短，其次是鈴長和直徑，鈴干重的時間依舊是最長，這與徐惠純等[8]研究相似。棉鈴長快速增長結(jié)束時間對單鈴干物重快速積累結(jié)束的時間影響最大，其次是棉鈴體積，最后是鈴直徑，說明鈴長對鈴干重影響最大，這與陳源[17]、王文敏[18]、湯飛宇[19]等研究結(jié)果相同，但王修山等[6]研究認(rèn)為是棉鈴直徑度對鈴重影響最大，而馬曉梅等[16]認(rèn)為棉鈴體積對棉鈴干重影響最大，這可能是材料不同導(dǎo)致的結(jié)果。棉鈴長度對體積的增大起直接的作用，而直徑通過間接作用影響體積的增大，這與前人[15～19]結(jié)果相同。

棉鈴各組分的干物質(zhì)積累也與棉鈴干重和形態(tài)指標(biāo)增長特征相同，均符合“S”型增長曲線。鈴殼作為重要的營養(yǎng)中轉(zhuǎn)站，鈴殼的積累量直接影響纖維和種子的積累量，新陸中70號起始鈴殼率最低，其次是15-1242，新陸中82號最高可達(dá)68%，而最終吐絮前的鈴殼率，新陸中70號低于20%，其余兩個材料在25%左右，新陸中70號的鈴殼轉(zhuǎn)運能力強(qiáng)，有利于提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，導(dǎo)致此試驗新陸中70號三個花期吐絮時間相差不大[10]，都在花63 d達(dá)到吐絮，該品種吐絮比較集中，而其余兩個材料最后一個花期吐絮比前兩個花期的晚幾天，這與前人研究有著相似的結(jié)果[20-22]，在實際生產(chǎn)中，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的棉花體現(xiàn)出集中吐絮，新陸中70號優(yōu)于其他兩個品種(系)；三個材料的種子率相差不大，且早開花的種子率高，主要差異在鈴殼率低的，其纖維率高，需要提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，應(yīng)注意選育鈴殼率低的品種。

新陸中82號早熟性表現(xiàn)突出，適宜機(jī)采，但單鈴重、鈴體積以及衣分相對較低，新陸中70號和15-1242生育期相差不大，15-1242單鈴重表現(xiàn)較為突出，干物質(zhì)積累分配中鈴殼比率較高，導(dǎo)致吐絮不集中，新陸中70號單鈴重以及鈴體積略低于15-1242，但其物質(zhì)積累分配中鈴殼率最低，纖維率高，吐絮集中，在實際生產(chǎn)中占有一定優(yōu)勢。

4 結(jié) 論

棉鈴干重表現(xiàn)為15-1242>新陸中70號>新陸中82號，從各花期來看，7月7日>7月14日>7月21日。僅有棉鈴體積、長度和直徑三個指標(biāo)的快速增長停止時間都與單鈴干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系；棉鈴長度快速增長的停止時間對單鈴干物重的影響最大，其次是棉鈴體積，最后是鈴直徑；棉鈴長度快速增長的停止時間對體積的增大起直接的作用，而直徑通過間接作用影響體積的增大。

棉鈴各組分干物質(zhì)積累分配中,纖維和種子作為棉鈴經(jīng)濟(jì)系數(shù)的重要組成部分，纖維率又是目前棉花生產(chǎn)最重要的一個指標(biāo)。三個材料中，鈴殼率降低最快的是新陸中70號，但其纖維率和種子率上升最快，15-1242較新陸中82號的鈴殼率高，但纖維率和種子率低，所以整體棉鈴分配中表現(xiàn)為新陸中70號>新陸中82號>15-1242。

棉鈴各組分干物質(zhì)積累達(dá)最大值所需的時間是鈴殼最短、種子居中、纖維最長。在棉鈴干物質(zhì)積累旺盛期，鈴殼最早開始，也最早結(jié)束，纖維最晚開始，但結(jié)束時間較種子早，表明種子的旺盛生長的時間最長，其次是纖維。

StudyonBollDevelopmentofMainUplandCottonVarieties(Lines)inAlarReclamationAreaofSouthernXinjiang