王士杰，劉齊峰，朱繼杰，趙紅霞，賈曉昀，李妙*，王國印

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所/ 河北省作物遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035；2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子 832000）

棉花屬錦葵科、棉屬，是我國最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。2021 年全國棉花種植面積為302.81 萬hm2，棉花總產(chǎn)量為573.1 萬t；其中，新疆植棉面積為250.61 萬hm2，占我國棉花種植總面積的近82.8%，棉花總產(chǎn)量為512.9 萬t，約占我國棉花總產(chǎn)量的89.5%[1]。

新疆植棉區(qū)目前采用地膜覆蓋技術(shù)植棉。覆蓋地膜能夠提高地溫，減少土壤水分蒸發(fā)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育并提高產(chǎn)量[2]，在促進(jìn)棉花生產(chǎn)和農(nóng)民增收方面發(fā)揮了重要作用。但是殘留地膜回收率較低，且隨著地膜投入量的不斷增加，土壤中殘膜量逐步積累，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞、耕地質(zhì)量下降、棉花減產(chǎn)、纖維品質(zhì)下降等一系列問題[3]。因此，培育、篩選、引進(jìn)并推廣適宜新疆地區(qū)無膜種植、早熟、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、抗逆的機(jī)采棉花品種，是解決當(dāng)?shù)孛尢餁埬の廴咀钣行У耐緩剑瑢?duì)實(shí)現(xiàn)新疆地區(qū)土壤治理和綠色可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的13 個(gè)棉花品種 （系）分別為惠遠(yuǎn)720（適于西北內(nèi)陸早熟棉區(qū)）[4]、新石K18（適于北疆早熟植棉區(qū)）[5]、新陸早84 號(hào)（適于新疆早熟植棉區(qū)）[6]、新陸早77 號(hào)（適于北疆早熟植棉區(qū)）[7]、新陸早76 號(hào)（適于北疆植棉區(qū)、南疆早熟植棉區(qū)、甘肅河西走廊植棉區(qū)等地種植）[8]、新陸早74 號(hào)（適于南北疆早熟及特早熟植棉區(qū)種植）[9]、新陸早62 號(hào)（適于南、北疆早熟植棉區(qū)種植）[10]、新陸早60 號(hào)（適于北疆植棉區(qū)、南疆部分早熟植棉區(qū)、甘肅河西走廊植棉區(qū)種植）[11]和新陸早51 號(hào)（適于北疆植棉區(qū)、南疆部分早熟植棉區(qū)種植）[12]，河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所提供的早熟品系抗病早熟6 號(hào)和早熟品種冀豐1187 （適于河北省中南部植棉區(qū)春播種植）[13]，石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院提供的早熟品系冀石1183，邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供的早熟品種邯901（適于冀中南地區(qū)晚春播種植或5 月中下旬菜茬直播）[14]，對(duì)照品種（CK）為新疆早熟棉區(qū)審定品種新陸早61 號(hào)（適于新疆南、北疆早熟植棉區(qū)、甘肅河西走廊植棉區(qū)及特早熟棉亞區(qū)種植）[15]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2019-2020 年在位于新疆南疆庫爾勒市的新疆富全新科種業(yè)有限責(zé)任公司試驗(yàn)基地開展大田試驗(yàn)。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，共42 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積約為20 m2（8.70 m×2.28 m）。采取無膜、1 膜6 行寬窄行種植模式。分別于2019 年4 月24 日和2020 年4 月25 日播種，行距為（66＋10）cm，株距為12 cm，理論種植密度為22.2 萬株·hm-2。

基施棉粕2 250 kg·hm-2、磷酸二銨（N、P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為21%、53%，下同）300 kg·hm-2、尿素（總N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥46%，下同）150 kg·hm-2、硫酸鉀（K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥50%，下同）60 kg·hm-2；生育期內(nèi)隨水滴施尿素540 kg·hm-2、磷酸二銨450 kg·hm-2、硫酸鉀360 kg·hm-2；其他栽培管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)棉田。

1.3 性狀調(diào)查

在各小區(qū)中間行選取具有代表性的連續(xù)20 株棉花，調(diào)查其生育期；現(xiàn)蕾后（6 月中旬）調(diào)查第一果枝節(jié)位；8 月20 日調(diào)查株高和單株結(jié)鈴數(shù)；取棉株不同部位吐絮正常的50 個(gè)棉鈴測(cè)定鈴重；10 月上旬對(duì)各小區(qū)進(jìn)行實(shí)收測(cè)產(chǎn)，獲得籽棉產(chǎn)量；取去除僵瓣后充分混合的籽棉1 kg，軋花后稱量，計(jì)算衣分，并根據(jù)衣分和籽棉產(chǎn)量計(jì)算皮棉產(chǎn)量；10 月下旬，對(duì)各小區(qū)霜后花實(shí)收測(cè)產(chǎn)，并計(jì)算霜前花率。

將不同棉花品種（系）的皮棉樣品送到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（河南省安陽市）進(jìn)行纖維品質(zhì)測(cè)定（HVI 校準(zhǔn)棉花標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)），測(cè)定的指標(biāo)包括纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用DPS 軟件進(jìn)行方差分析，采用最小顯著差數(shù)法（least significant difference, LSD）進(jìn)行多重比較；利用GGE biplot 軟件[16]進(jìn)行豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和理想指數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀

供試材料的生育期在125～133 d，其中抗病早熟6 號(hào)生育期最短，較對(duì)照（128 d）少3 d，新陸早74 號(hào)的生育期較對(duì)照少1 d，新陸早77 號(hào)的生育期與對(duì)照相當(dāng) （表1）。供試材料株高為46.25～70.60 cm，其中新石K18 的株高最低，抗病早熟6號(hào)的株高最高。供試材料第一果枝節(jié)位為5.15～7.00，其中新陸早60 號(hào)的第一果枝節(jié)位最低，新陸早74 號(hào)、邯901、抗病早熟6 號(hào)和冀豐1187 的第一果枝節(jié)位與對(duì)照（6.10）相當(dāng)。供試材料單株結(jié)鈴4.40～5.90 個(gè)，其中抗病早熟6 號(hào)的單株結(jié)鈴數(shù)最多，冀石1183、冀豐1187 和新陸早77 號(hào)的單株結(jié)鈴數(shù)與對(duì)照（5.00）相當(dāng)。供試材料的鈴重為4.65～6.15 g，其中新陸早77 號(hào)的鈴重最高，冀豐1187 次之，抗病早熟6 號(hào)的鈴重最低。供試材料的衣分為42.35%～46.40%，具體表現(xiàn)為新陸早76 號(hào)＞新石K18＞新陸早61 號(hào)（CK）＞抗病早熟6 號(hào)＞新陸早74 號(hào)＞新陸早84 號(hào)、新陸早51 號(hào)＞冀豐1187、冀石1183、新陸早62 號(hào)＞邯901＞新陸早60 號(hào)＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早77 號(hào)。供試材料的霜前花率為96.15%～98.40%，其中新陸早61 號(hào)（CK）的霜前花率最高，抗病早熟6 號(hào)次之，新陸早74 號(hào)的最低（表1）。

表1 供試材料的農(nóng)藝性狀

2.2 皮棉產(chǎn)量

方差分析結(jié)果表明，不同年份和不同品種（系）間的皮棉產(chǎn)量存在極顯著或顯著差異，品種（系）與年份的互作效應(yīng)顯著（表2）。

表2 皮棉產(chǎn)量方差分析結(jié)果

供試材料每667 m2皮棉產(chǎn)量為105.10 ～134.77 kg，表現(xiàn)為抗病早熟6 號(hào)＞新陸早77 號(hào)＞冀豐1187＞新陸早51 號(hào)＞新石K18＞新陸早62號(hào)＞新陸早61 號(hào) （CK）＞新陸早76 號(hào)＞冀石1183＞新陸早74 號(hào)＞邯901＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早60 號(hào)＞新陸早84 號(hào)?？共≡缡? 號(hào)的皮棉產(chǎn)量最高，較對(duì)照顯著增加14.83%；新陸早77 號(hào)、冀豐1187 和新陸早51 號(hào)的皮棉產(chǎn)量分別較對(duì)照增加4.67%、3.42%和3.31%，且這3 個(gè)品種與抗病早熟6 號(hào)無顯著差異（表3）。

表3 供試材料皮棉產(chǎn)量的比較

2.3 纖維品質(zhì)分析

供試材料纖維品質(zhì)測(cè)定結(jié)果見表4。全部材料纖維上半部平均長(zhǎng)度為27.9～31.7 mm，表現(xiàn)為惠遠(yuǎn)720＞新石K18、新陸早74 號(hào)＞新陸早51 號(hào)、抗病早熟6 號(hào)＞冀豐1187＞邯901＞新陸早84號(hào)＞新陸早77 號(hào)、冀石1183＞新陸早76 號(hào)＞新陸早62 號(hào)、新陸早61 號(hào)（CK）＞新陸早60 號(hào)，其中惠遠(yuǎn)720、新陸早74 號(hào)、新石K18、抗病早熟6號(hào)、新陸早51 號(hào)和冀豐1187 的纖維上半部平均長(zhǎng)度均超過30 mm。

表4 供試材料的纖維品質(zhì)性狀比較

全部材料的棉纖維斷裂比強(qiáng)度為28.1 ～31.6 cN·tex-1，表現(xiàn)為惠遠(yuǎn)720＞新陸早51 號(hào)＞抗病早熟6 號(hào)＞新陸早61 號(hào)（CK）＞冀豐1187＞新陸早84 號(hào)＞新陸早74 號(hào)＞邯901、新陸早76號(hào)＞新陸早77 號(hào)＞新石K18、新陸早62 號(hào)＞新陸早60 號(hào)＞冀石1183，其中惠遠(yuǎn)720 和新陸早51號(hào)的斷裂比強(qiáng)度均超過31 cN·tex-1，抗病早熟6號(hào)、冀豐1187 和對(duì)照的斷裂比強(qiáng)度均超過30 cN·tex-1。

供試材料的馬克隆值為4.0～5.1，表現(xiàn)為新陸早60 號(hào)＞新陸早62 號(hào)、新陸早61 號(hào)（CK）、冀石1183＞邯901、新陸早76 號(hào)＞新陸早51 號(hào)＞新陸早84 號(hào)、新陸早74 號(hào)、新石K18＞抗病早熟6號(hào)＞冀豐1187＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早77 號(hào)，其中新陸早77 號(hào)、惠遠(yuǎn)720 和冀豐1187 的馬克隆值為A級(jí)，抗病早熟6 號(hào)、新陸早84 號(hào)、新陸早74 號(hào)、新石K18、新陸早51 號(hào)、邯901、新陸早76 號(hào)的馬克隆值為B 級(jí)。

綜上所述，惠遠(yuǎn)720、新陸早51 號(hào)、抗病早熟6號(hào)和冀豐1187 的纖維上半部平均長(zhǎng)度（mm）和斷裂比強(qiáng)度（cN·tex-1）均超過30，且馬克隆值較優(yōu)，符合南疆對(duì)機(jī)采棉品種的纖維品質(zhì)要求。

2.4 豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性綜合評(píng)價(jià)及理想指數(shù)分析

利用GGE 雙標(biāo)圖對(duì)供試材料的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見圖1。圖中的圓圈代表“平均環(huán)境”，箭頭指向右上方的線條表示平均環(huán)境軸。品種 （系）在平均環(huán)境軸上的投射點(diǎn)表示該品種（系）在所有環(huán)境下的平均籽棉產(chǎn)量，投射點(diǎn)越靠右，品種（系）越豐產(chǎn)；品種（系）與平均環(huán)境軸之間的垂線表示該品種（系）的穩(wěn)定性，垂線越短，品種（系）越穩(wěn)產(chǎn)[17-20]。由圖1 可知，供試品種（系）的平均籽棉產(chǎn)量表現(xiàn)為抗病早熟6 號(hào)＞新陸早77 號(hào)＞冀豐1187＞新陸早51 號(hào)＞新石K18＞新陸早62號(hào)＞新陸早61 號(hào) （CK）＞新陸早76 號(hào)＞冀石1183＞新陸早74 號(hào)＞邯901＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早60 號(hào)＞新陸早84 號(hào)。供試品種（系）的穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)為新陸早84＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早74 號(hào)＞新陸早77 號(hào)＞新陸早62 號(hào)＞新陸早61 號(hào) （CK）＞冀石1183＞抗病早熟6 號(hào)＞邯901＞新石K18＞新陸早76 號(hào)＞冀豐1187＞新陸早51 號(hào)＞新陸早60 號(hào)。

圖1 供試材料的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性分析

利用GGE 雙標(biāo)圖對(duì)供試材料的理想指數(shù)進(jìn)行分析，“中心”是理想品種的圖標(biāo)，以理想品種為圓心畫出若干個(gè)同心圓，越接近圓心的品種（系），其理想指數(shù)越高，即豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性的綜合表現(xiàn)越好[21-25]。由圖2 可知，供試品種（系）的理想指數(shù)表現(xiàn)為抗病早熟6 號(hào)＞新陸早77 號(hào)＞冀豐1187＞新陸早51 號(hào)＞新石K18＞新陸早62 號(hào)＞新陸早61號(hào) （CK）＞新陸早76 號(hào)＞新陸早74 號(hào)＞冀石1183＞邯901＞惠遠(yuǎn)720＞新陸早84 號(hào)＞新陸早60 號(hào)?？共≡缡? 號(hào)的理想指數(shù)最高，說明其豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性的綜合表現(xiàn)較好；其次是新陸早77 號(hào)、冀豐1187 和新陸早51 號(hào)；新陸早60 號(hào)的綜合表現(xiàn)最差。

圖2 供試材料的理想指數(shù)分析

3 討論與結(jié)論

地膜覆蓋技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了中國棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但隨著地膜使用時(shí)間的延長(zhǎng)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。為解決棉田殘膜污染問題、提升棉花纖維品質(zhì)、促進(jìn)農(nóng)民增收[26]，本研究在黃河流域棉區(qū)和西北內(nèi)陸棉區(qū)征集了13 個(gè)棉花品種（系），2019-2020 年連續(xù)2 年在南疆庫爾勒市富全新科種業(yè)有限責(zé)任公司試驗(yàn)基地進(jìn)行品種（系）篩選比較試驗(yàn)，對(duì)參試品種（系）的主要農(nóng)藝性狀、皮棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明：在無膜種植情況下，供試材料的綜合性狀表現(xiàn)存在一定差異。其中，抗病早熟6 號(hào)理想指數(shù)（綜合表現(xiàn)）最好，其豐產(chǎn)性最好，生育期最短，單株結(jié)鈴數(shù)最多，衣分和霜前花率表現(xiàn)突出，但鈴重最??；新陸早77 號(hào)的鈴重最高，生育期較短，單株結(jié)鈴數(shù)、穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性均表現(xiàn)突出，但衣分最低；冀豐1187 的鈴重和衣分較高，穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性和纖維品質(zhì)突出；新陸早51 號(hào)的衣分較高，穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性和纖維品質(zhì)表現(xiàn)突出；惠遠(yuǎn)720 的纖維品質(zhì)表現(xiàn)最好，穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)突出，但單株結(jié)鈴數(shù)、衣分和豐產(chǎn)性表現(xiàn)較差；新陸早76號(hào)的衣分最高，而其他性狀表現(xiàn)一般；新陸早84 號(hào)的穩(wěn)產(chǎn)性最好，但豐產(chǎn)性最差；新陸早60 號(hào)的理想指數(shù)最差，其豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和纖維品質(zhì)均較差。

本研究發(fā)現(xiàn)無膜種植條件下，生育前期的地溫和土壤墑情嚴(yán)重影響了棉花的生育進(jìn)程，致使弱苗遲發(fā)、貪青晚熟，單株結(jié)鈴數(shù)較少，同時(shí)收獲密度偏低，不利于發(fā)揮群體產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，最終導(dǎo)致皮棉產(chǎn)量較低，試驗(yàn)結(jié)果與辛明華等[27]的研究結(jié)果一致。合理密植既利于協(xié)調(diào)群體與個(gè)體的關(guān)系，使個(gè)體發(fā)育健壯而不早衰，又可保證一定數(shù)量的群體，使單位面積株數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重得到協(xié)調(diào)發(fā)展[28-31]，是棉花無膜種植增產(chǎn)的主要途徑。陳雪梅等[32]的研究表明，無膜種植栽培下，種植密度為23.92 萬株·hm-2時(shí)籽棉產(chǎn)量最高；曹娟等[33]認(rèn)為無膜棉在1 膜6 行、（10＋60）cm 的行距配置模式下，理論種植密度為26.33 萬株·hm-2時(shí)的籽棉產(chǎn)量最高。本研究的理論種植密度為22.2 萬株·hm-2，與前人研究的高產(chǎn)種植密度存在一定差距。因此，下一步將適度增加種植密度 （理論密度為24.0 萬～26.0 萬株·hm-2），在兼顧早熟性、耐低溫、耐鹽堿和纖維品質(zhì)優(yōu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步篩選適宜南疆無膜種植的棉花品種或品系，以期為實(shí)現(xiàn)南疆無膜植棉和適用品種選育提供科學(xué)的依據(jù)。