李 杰，馬騰飛，郭 蕾，古力努爾·艾哈塔爾，郭 峰，張鵬忠，帕爾哈提·買買提，婁善偉

(國家棉花工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830091)

【研究的意義】機(jī)采棉是通過使用機(jī)械采棉設(shè)備取代人工采摘棉花的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是新疆棉區(qū)促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、應(yīng)對國際市場挑戰(zhàn)的必由之路[1]。機(jī)械采收棉花能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和降低植棉成本，有效提高植棉經(jīng)濟(jì)效益[2]。機(jī)采模式下更注重棉花品種的品質(zhì)、豐產(chǎn)性、抗逆性、適應(yīng)性、抗病蟲害等指標(biāo)[3]。隨著機(jī)采棉模式的推廣，生產(chǎn)上對棉花種植品種的產(chǎn)量、纖維品質(zhì)等的要求越來越高[4]。哈密地區(qū)是新疆重要的植棉區(qū)，該區(qū)地處新疆東部，屬典型的大陸干旱氣候。氣候干燥、日照充足、雨量稀少，適合棉花的生長要求，該區(qū)棉田集中、種植規(guī)模大，為優(yōu)質(zhì)商品棉的生產(chǎn)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的自然條件[5-6]。但是近年來，隨著環(huán)境及生產(chǎn)條件的不斷變化，使得一些棉花品種適應(yīng)性發(fā)生較大變化，在這種背景下，以往種植于哈密棉區(qū)的棉花品種發(fā)生了很大的變化，品種出現(xiàn)多、亂、雜，品質(zhì)下降，抗病性差，產(chǎn)量低等，特別是機(jī)采和多道清理加工后，棉纖維變短，短絨和棉結(jié)含量明顯增加，皮棉外在品質(zhì)下降，達(dá)不到手采棉標(biāo)準(zhǔn)，降低了機(jī)采棉的競爭力等[7-8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械采收總體上要求棉花品種具有第一果枝節(jié)位較高、株型較緊湊、早熟性好、開花結(jié)鈴?fù)滦跫小⒑踹m中、對脫葉劑敏感且落葉干凈等特點(diǎn)，同時(shí)對品種的纖維品質(zhì)性狀也提出了更高的要求[9-10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】因此，鑒于哈密地區(qū)特殊的生態(tài)條件，篩選出適合該區(qū)機(jī)采模式下多纖維類型的豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、吐絮集中、含絮較好、適于機(jī)械采收的陸地棉品種，是哈密地區(qū)棉花今后發(fā)展的必然選擇[11]。對全面提高哈密棉區(qū)棉花纖維品質(zhì)狀況，引導(dǎo)哈密棉區(qū)棉花健康生產(chǎn)具有十分重要的意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】本文以9個(gè)棉花品種為試驗(yàn)材料進(jìn)行大田試驗(yàn)，分析不同品種的農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)變化動(dòng)態(tài)、葉面積指數(shù)、品質(zhì)和產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子，為哈密棉區(qū)推廣機(jī)采棉品種提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017-2018年在新疆哈密市大泉灣鄉(xiāng)大泉灣村進(jìn)行，地理位置42°73′N93°90′E，屬典型的溫帶大陸性氣候。年平均氣溫15.3 ℃，平均日照時(shí)間3500 h，年平均降水量32.7 mm，無霜期200 d左右。土壤質(zhì)地為砂壤土，0～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量23.13 mg/kg，全氮0.74 g/kg、堿解氮56.32 mg/kg、速效磷32.2 mg/kg、速效鉀181.4 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試棉花品種為神牛2號(hào)，神牛5號(hào)，邯豐668，民豐9號(hào)，民豐14號(hào)，鑫牛6號(hào)，新陸中46號(hào)，新陸中66號(hào)，新陸中55號(hào)共9個(gè)品種。試驗(yàn)按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，采用一膜6行種植，行距配置(10+66+10+66+10)cm，株距10 cm，小區(qū)面積54 m2，采用膜下滴灌干播濕出技術(shù)，分別于2017年4月21日和2018年4月23日進(jìn)行膜上點(diǎn)播，于2017年4月23日和2018年4月24滴出苗水。各處理施用氮肥420 kg/hm2，其中35 %作為基肥、65 %于生育期隨水滴施；磷肥(P2O5)140 kg/hm2和鉀肥(K2O)70 kg/hm2，作為基肥一次施入。其它灌水和其他管理措施按照當(dāng)?shù)卮筇锩藁ǜ弋a(chǎn)栽培模式進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

生育期調(diào)查：記錄棉花播種、出苗及各生育期的開始與結(jié)束日期。

農(nóng)藝性狀：吐絮期在各處理選擇代表性棉株10株，測定區(qū)密度、株高、第一果節(jié)位、始節(jié)高度，葉數(shù)、單株果枝數(shù)等。

干物質(zhì)：于機(jī)采棉播種后42 d開始每12 d取一次樣，各處理選代表性棉株5株，從棉株子葉節(jié)部位剪開，按葉、莖、蕾、鈴等不同器官分開，在105 ℃殺青30 min 后，80 ℃烘干至質(zhì)量恒定，測定其干物質(zhì)質(zhì)量。

葉面積指數(shù)：在棉花生育期各階段于各小區(qū)選取生長狀況良好、長勢基本一致的棉花各5株，用LI-300C(LI-COR Inc, Lincoln, NE, USA)葉面積儀測定植株葉面積，取其平均值，計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)。

產(chǎn)量：根據(jù)棉花吐絮情況分3次進(jìn)行采摘并記錄收獲株數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重，實(shí)測每個(gè)測坑的棉花產(chǎn)量作為最終的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，并化為每公頃產(chǎn)量。

纖維品質(zhì)的測定：利用HVI900大容量纖維測試儀測定馬克隆值、纖維長度、斷裂比強(qiáng)度、回潮度等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本文用Microsoft Excel 2007 對數(shù)據(jù)計(jì)算和歸一化處理，用SPSS 16.0 進(jìn)行方差分析、LSD 法做多重比較析，OriginPro8.5 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種棉花生育進(jìn)程

從表1可知，兩試驗(yàn)?zāi)甓雀鞴┰嚻贩N生育期在129～136 d，其中新陸中55號(hào)處理生育期最短，為129 和130 d，神牛2號(hào)生育期最長，為135和136 d。各品種播種到出苗所需要的天數(shù)保持在 15～17 d，出苗到開花所需天數(shù)在63～70 d，鑫牛6號(hào)最長，為68和70 d，邯豐668和新陸中55號(hào)最短。開花到吐絮所需要的天數(shù)兩年度各品種在62～69 d之間，神牛2號(hào)最長，鑫牛6號(hào)最短，同一品種兩試驗(yàn)?zāi)晟跊]有顯著差異。

2.2 不同品種棉花農(nóng)藝形狀的變化特征

從表2可知，各品種農(nóng)藝形狀年度間沒有顯著差異，變化規(guī)律一致。兩試驗(yàn)?zāi)甓雀髌贩N株高介于73.7～94.5 cm之間，邯豐668最低，為73.7 和75.2 cm，除新陸中55外顯著低于其他品種，2017年民豐14號(hào)最高，為94.0 cm，神牛2號(hào)次之，且二者之間沒有顯著差異；2018年神牛2號(hào)最高達(dá)94.5 cm，民豐14號(hào)次之，且無顯著差異。第一果節(jié)位兩年度邯豐668最低，為5.27 和5.14 cm，新陸中55次之，為5.43 和 5.35 cm，二者沒有顯著差異，顯著低于其他品種，新陸中46號(hào)最高，各品種第一果節(jié)位在5.14～6.80 cm之間。始節(jié)高度兩試驗(yàn)?zāi)晷玛懼?5最高(24.23和23.98 cm)，邯豐668次之，為23.4 和23.65 cm，顯著高于其他品種，民豐9號(hào)最低，且與神牛2號(hào)、神牛5號(hào)、民豐14號(hào)、鑫牛6號(hào)之間沒有顯著差異。果枝臺(tái)數(shù)方面兩試驗(yàn)?zāi)旰S668最多，為9.67和10.21，新陸中55次之，二者顯著高于其他品種處理，各品種果枝臺(tái)數(shù)介于7.33～10.21之間。

表1 不同品種棉花生育進(jìn)程Table 1 Growth process of various tested varieties

2.3 不同品種棉花地上部分干物質(zhì)累積量的變化

干物質(zhì)的積累量取決于群體光合強(qiáng)度、光合速率、光合產(chǎn)物的消耗及環(huán)境因子等多項(xiàng)因素，是產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。從圖1可知，兩試驗(yàn)?zāi)瓴煌贩N棉花地上部單株累積干物質(zhì)隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)出“慢—快—慢”的S型變化，表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢。各品種播種后40～70 d單株干物質(zhì)累積量變化較小，70～100 d迅速增加，100 d之后趨于平緩，干物質(zhì)累積量基本不再增加，各品種單株干物質(zhì)累積量分別為邯豐668>新陸中55>新陸中66號(hào)>新陸中46號(hào)>民豐9號(hào)>神牛5號(hào)>民豐14號(hào)>神牛2號(hào)>鑫牛6號(hào)。

對9個(gè)品種棉花單株干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)進(jìn)行擬合后的結(jié)果表明：兩試驗(yàn)?zāi)陠沃旮晌镔|(zhì)累積量(y)與播種后的天數(shù)(x)增長過程符合Logistics生長模型Y=a/[1+b×exp(-k×x)]，擬合方程的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著水平(表3)，其決定系數(shù)R2>0.993。各品種最大單株干物質(zhì)質(zhì)量介于118.5～167.7 g，干物質(zhì)最大增長速率分別為2.28～3.14，兩試驗(yàn)?zāi)旰S668增長速率最快，分別為3.14和3.03，新陸中55次之，鑫牛6號(hào)最慢。兩試驗(yàn)?zāi)旮髌贩N干物質(zhì)最大增長速率出現(xiàn)天數(shù)介于84.7～87 和78.1～81.4 d。

表2 不同品種棉花農(nóng)藝形狀的變化特征Table 2 Agronomic characters of different cotton varieties

圖1 不同品種棉花地上部分干物質(zhì)累積量變化Fig.1 Accumulation and change of dry matter on the upper part of different cotton varieties

表3 不同品種地上部干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)的Logistics回歸方程Table 3 Logistic parameter of dry matter in different cotton varieties

2.4 不同品種棉花葉面積指數(shù)變化

從圖2可知，從現(xiàn)蕾期到鈴期，不同棉花品種LAI隨枝葉數(shù)量的增而增加，在花期迅速增加，至鈴期到達(dá)最大，兩試驗(yàn)?zāi)攴謩e為4.04～4.89和3.79～4.75。進(jìn)入盛期后，棉花葉片的光合作用下降，養(yǎng)分被轉(zhuǎn)移至棉鈴中，故導(dǎo)致棉葉逐漸枯黃掉落，使得LAI 在吐絮后迅速降低，至吐絮期各品種降至2.71～3.29、2.63～3.04，且各品種葉面積指數(shù)相差較小，整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程呈現(xiàn)出一個(gè)單峰曲線變化趨勢。9個(gè)品種處理現(xiàn)蕾期LAI差異較小，初花至盛鈴差異顯著，其中邯豐668最大，鑫牛6號(hào)最小。各品種LAI表現(xiàn)為邯豐668>新陸中55>新陸中66號(hào)>新陸中46號(hào)>民豐9號(hào)>神牛5號(hào)>民豐14號(hào)>神牛2號(hào)>牛6號(hào)。

圖2 不同品種棉花葉面積指數(shù)變化特征Fig.2 Variation characteristics of leaf area index in different cotton varieties

2.5 不同品種棉花品質(zhì)性狀特征

從表4可知，各品種馬克隆值介于3.13～5.30之間，民豐9號(hào)和鑫牛6號(hào)顯著高于其他品種。根據(jù)《棉花細(xì)絨棉》國家標(biāo)準(zhǔn)把馬克隆值分為三級(jí)五檔，處于A級(jí)3.7～4.2之間的有邯豐668和新陸中55號(hào)，分別為4.03和4.20；處于B1級(jí)3.5～3.6的有新陸中46號(hào)和新陸中66號(hào)，分別為3.57和3.6；處于B2級(jí)4.3～4.9的為神牛5號(hào)其值為4.43，處于C1級(jí)和C2級(jí)的為神牛2號(hào)、民豐9號(hào)和民豐14號(hào)、鑫牛6號(hào)。各品種纖維長度范圍介于26.73～30.57 mm之間，新陸中55最長，邯豐668次之，顯著高于其他品種，較最短的民豐14號(hào)長14.37 %和11.75 %，纖維長度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的品種為邯豐668、新陸中46號(hào)、新陸中66號(hào)和新陸中55。斷裂比強(qiáng)度邯豐668最大，為31.33 cN/tex，處于很強(qiáng)檔；新陸中5次之(30.89 cN/tex)，鑫牛6號(hào)最小為27.43 cN/tex，各品種處于強(qiáng)檔的有新陸中46號(hào)、16號(hào)和新陸中55，其他處于中等檔。回潮率各品種介于3.53 %～5.03 %。

2.6 不同品種棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

表5表示，兩試驗(yàn)?zāi)瓴煌贩N棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子，各處理收獲株數(shù)、單株鈴數(shù)、鈴重、實(shí)收籽棉產(chǎn)量年際間差異不顯著，變化規(guī)律一致。兩試驗(yàn)?zāi)旮髌贩N收獲株數(shù)在10 618～13 931、11 148～13 643株，民豐9號(hào)最少，顯著低于除鑫牛6號(hào)外的其他品種；新陸中55最高，邯豐668次之，顯著高于其他品種，分別較民豐9號(hào)高31 %和22 %左右。單株鈴數(shù)兩試驗(yàn)?zāi)旰S668最多，分別為9.6和9.2，顯著高于其他品種，分別較神牛2號(hào)、神牛5號(hào)、民豐9號(hào)、民豐14號(hào)、鑫牛6號(hào)、新陸中46號(hào)、新陸中66號(hào)和新陸中55多28 %、16 %、32 %、23 %、43 %、16 %、18 % 和5 %。各品種鈴重介于4.8～5.9 g之間；實(shí)收籽棉產(chǎn)量兩年度邯豐668最高，分別為548.0、538.7 kg/667m2，新陸中55次之，為538.2和526.3 kg/667m2，顯著高于其他品種，鑫牛6號(hào)最低，僅為385.3和392.5385.3 kg/667m2，各品種實(shí)收籽棉產(chǎn)量差異顯著。

表4 不同品種棉花相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)Table 4 Quality indicators of different cotton varieties

表5 不同品種棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子Table 5 Yield and yield components of different cotton varieties

3 討 論

棉花由人工采摘到機(jī)械收獲，是棉花種植方式上的一大變革，必須實(shí)現(xiàn)品種農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的有機(jī)融合[12-13]。機(jī)采棉品種是決定后續(xù)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)和最終皮棉品質(zhì)的核心因素，優(yōu)良的機(jī)采品種可使機(jī)采棉發(fā)展事半功倍[14]。機(jī)械采棉很大程度上推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，近年來由于人工拾棉成本的不斷上升，使得棉花收益利潤越來越低，隨著棉花加工設(shè)備的不斷更新完善，機(jī)采棉的面積不斷擴(kuò)大，但是采棉的干凈程度遠(yuǎn)不如人工采棉，棉花采凈率的高低直接影響到棉花單產(chǎn)和效益[15-16]。因此選擇適宜當(dāng)?shù)厣L推廣的機(jī)采棉品種是十分重要的，是向大田推廣的重要步驟，有利于明確品種的適應(yīng)性以及避免農(nóng)戶不必要的損失。前人研究發(fā)現(xiàn)適宜機(jī)采的棉花品種應(yīng)具備良好的株葉形態(tài)(Ⅰ～Ⅱ果枝、株高、果枝節(jié)間長度、枯葉掛枝等)、株高70～80 cm、始節(jié)距地面高度20 cm以上、收獲株數(shù)在 1.2～1.4 萬株/667m2、單株結(jié)鈴 8個(gè)以上[17]。對9個(gè)品種生育期、農(nóng)藝形狀、干物質(zhì)累積變化、葉面積指數(shù)、纖維品質(zhì)和產(chǎn)量及構(gòu)成因子等研究表明，各品種生育期在129～136 d，株高在70～80 cm之間的品種為邯豐668和新陸中55，始節(jié)高度大于20 cm的為邯豐668、鑫牛6號(hào)、中棉9、16號(hào)和新陸中55號(hào)，收獲株數(shù)在1.2～1.4 萬株/667m2之間的品種為神牛5號(hào)、邯豐668和新陸中55號(hào)。干物質(zhì)是作物光合作用產(chǎn)物的最終形態(tài)，其積累與合理分配及運(yùn)轉(zhuǎn)是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵，本研究表明各處理最大單株干物質(zhì)質(zhì)量介于118.5～167.7 g，干物質(zhì)最大增長速率分別為2.28～3.14，增長速率最快為邯豐668，其次為新陸中55。各品種處理生育期葉面積指數(shù)呈二次拋物線動(dòng)態(tài)變化，在鈴期到達(dá)峰值，為4.04～4.89。

品種是影響棉花質(zhì)量的內(nèi)在關(guān)鍵因素，不同棉花品種其內(nèi)在纖維品質(zhì)有較大區(qū)別。棉花纖維品質(zhì)一直是品種創(chuàng)新、種植、生產(chǎn)、紡織工藝、營銷市場的主要指標(biāo)，尤其是棉紡工藝改革促進(jìn)棉花育種中心任務(wù)由豐產(chǎn)轉(zhuǎn)向品質(zhì)。前人研究表明機(jī)采棉要求纖維長度應(yīng)在30 mm左右，比強(qiáng)度30 cN/tex左右，回潮率小于8.5 %[18]。本研究各品種處理馬克隆值介于3.13～5.30之間，達(dá)到A級(jí)的有邯豐668和新陸中55號(hào)，分別為4.03和4.20；纖維長度應(yīng)在30 mm左右的有邯豐668和新陸中55號(hào)，滿足機(jī)采棉品種的要求；斷裂比強(qiáng)度滿足機(jī)采棉要求的有邯豐668、中棉9、16號(hào)和新陸中55；各品種處理回潮率介于3.53 %～5.03 %，均小于8.5 %。就產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子而言，單株鈴數(shù)超過8個(gè)的為神牛5號(hào)、邯豐668、中棉9、16號(hào)和新陸中55，各處理鈴重為4.8～5.9 g；實(shí)收籽棉最高為548.0 kg/667m2，其次為538.2 kg/667m2，分別邯豐668新陸中55號(hào)，二者顯著高于其他品種。

4 結(jié) 論

綜合考慮棉花生育進(jìn)程、農(nóng)藝形狀、干物質(zhì)累積量、品質(zhì)和產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子等綜合指標(biāo)，9個(gè)品種中邯豐668和新陸中55號(hào)表現(xiàn)最優(yōu)，適合哈密棉區(qū)機(jī)采模式下種植。