李健偉，吳鵬昊，肖紹偉，崔建平，張巨松

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花工程研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

新疆棉花占全國總產(chǎn)量三分之一以上，棉花通過機(jī)械采收可降低拾花成本，有效解決勞動力短缺的問題[1-2]。目前我國還未培育出機(jī)采棉專用品種，現(xiàn)有品種只要符合機(jī)采要求，就可以采用機(jī)采種植模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)采[3-4]。新疆普遍采用66 cm+10 cm機(jī)采種植模式，采凈率低，脫葉效果差，含雜率高[5-7]。近年來，北疆相繼推出一膜四行、一膜三行的稀植機(jī)采棉配置模式，品種多選用雜交棉品種[8-11]。南疆與北疆生態(tài)條件不同，棉花的吐絮和噴施脫葉劑的時間也不一致?；诓煌芏认乱荒と?、一膜四行、一膜六行機(jī)采種植模式的相關(guān)研究已有很多，主要在產(chǎn)量和品質(zhì)上進(jìn)行比較分析，且結(jié)論不一[8-15]。密度相同條件下不同株型常規(guī)棉品種機(jī)采種植模式間的比較研究很少，對于果枝交錯程度對脫葉的影響以及品種與種植模式的配套問題沒有過多關(guān)注。因此，闡明機(jī)采棉不同株型品種在機(jī)采種植模式下產(chǎn)量、脫葉效果和纖維品質(zhì)的綜合響應(yīng)，對科學(xué)選擇品種與種植模式具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。為此，本文以不同株型棉花品種新陸中54號(株型較松散)和新陸中75號(株型較緊湊)代表南疆早中熟品種類型，采用相同密度下一膜六行、一膜四行、一膜三行機(jī)采種植模式，分析不同機(jī)采種植模式對棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響和不同株型果枝交錯程度與脫葉效果的相關(guān)性，提出適宜南疆的機(jī)采棉品種與種植模式的優(yōu)化組合，為南疆機(jī)采棉實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2017年4-10月在南疆阿瓦提縣豐收二場新疆農(nóng)科院試驗(yàn)基地進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤為沙壤土，pH7.6，試驗(yàn)地0～40 cm土層含全氮8.9 g·kg-1、有效磷30.9 mg·kg-1、速效鉀157.6 mg·kg-1、有機(jī)質(zhì)8.7 g·kg-1、堿解氮58.9 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計，主區(qū)為品種，副區(qū)為機(jī)采種植模式。設(shè)置2個供試品種，新陸中54號(株型較松散，平均果枝長度大于15 cm)、新陸中75號(株型較緊湊，平均果枝長度10～15 cm)。設(shè)置3種機(jī)采種植模式，分別用R1、R2、R3表示(如圖1)：R1為一膜六行寬窄行，平均行距38 cm，株距12 cm；R2為一膜四行單雙行，平均行距57 cm，株距8 cm；R3為一膜三行等行距，平均行距76 cm，株距6 cm。理論密度均為22 萬株·hm-2。試驗(yàn)設(shè)6個處理，3次重復(fù)，共18個小區(qū)。4月17日機(jī)械鋪膜人工播種，地膜寬2.05 m，厚度0.01 mm，每個小區(qū)3膜，長7 m，寬6.9 m，試驗(yàn)地總面積約870 m2。9月25日噴施脫葉劑(當(dāng)各處理吐絮均達(dá)到40%以上)。脫葉劑濃度參照一般大田使用量：脫吐隆300 g·hm-2+40%乙烯利1 200 ml·hm-2，脫吐隆為德國拜耳作物科學(xué)公司生產(chǎn)，主要成分為噻苯隆和敵草隆的混合劑540 g·L-1懸浮劑；乙烯利由紹興市東湖生化有限公司生產(chǎn)。全部試驗(yàn)小區(qū)噴施藥劑用量相同；其余田間管理均按生產(chǎn)上高產(chǎn)田進(jìn)行。

圖1 不同機(jī)采種植模式示意圖Fig.1 Cotton planting modes with machine picking

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其棉纖維品質(zhì) 9月5日在各處理小區(qū)選取中間膜，去掉首尾1 m，調(diào)查實(shí)際收獲株數(shù)和鈴數(shù)，測定單位面積收獲株數(shù)和單株結(jié)鈴數(shù)。10月15日每處理取內(nèi)圍鈴(第一果節(jié)部位鈴)、外圍鈴(第二果節(jié)及以上部位鈴)分別80、20個，共100個，重復(fù)3次，軋花后測定鈴重和衣分。皮棉樣品送往農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心進(jìn)行HVI9000檢測，并執(zhí)行HVICC校正。

1.3.2 植株形態(tài)指標(biāo)測定 利用LAI-2000冠層儀在吐絮期測定各小區(qū)棉花的葉面積指數(shù)(LAI)。

1.3.3 平均果枝長度與果枝交錯系數(shù)α1、α2在吐絮期選取各處理具有代表性的6株作為該處理的6組重復(fù)，測定棉株每個果枝長度并取平均值。果枝交錯系數(shù)α1：水平方向植株群體平均果枝長度之和與平均行距之比定義為果枝交錯系數(shù)α1，用以表征水平方向行間群體果枝的交錯程度；果枝交錯系數(shù)α2：水平方向植株群體平均果枝長度之和與平均株距之比定義為果枝交錯系數(shù)α2，用以表征水平方向株間群體果枝的交錯程度。

果枝交錯系數(shù)計算方法：

α1=2L/R；α2=2L/r

其中，L為平均果枝長度；R為平均行距；r為平均株距。

1.3.4 脫葉率和掛枝率 小區(qū)吐絮率均達(dá)到40%后，噴脫葉劑。噴藥前每個處理選取有代表性的20株棉花定點(diǎn)定株調(diào)查總?cè)~片數(shù)，噴藥后第5、10、15、20、25天調(diào)查各固定棉株上綠色葉片數(shù)(單片面積大于2 cm2)、掛枝葉片數(shù)，計算脫葉率、掛枝率。脫葉率(%)=(施藥前葉片總數(shù)-施藥后葉片總數(shù))/施藥前葉片總數(shù)×100% ；掛枝率(%)=掛枝葉片總數(shù)/施藥前葉片總數(shù)×100%。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析 用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析。利用方差分析和多重比較分析對各個指標(biāo)進(jìn)行顯著差異性分析，利用皮爾遜相關(guān)分析法分析主要群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)間與脫葉率和掛枝率的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同機(jī)采種植模式對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

三種機(jī)采種植模式間棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異比較見表1。新陸中54號R3單株結(jié)鈴數(shù)較R1增加0.2個，單鈴重增加0.4 g。新陸中75號則表現(xiàn)相反，R2、R3單株結(jié)鈴數(shù)較R1分別降低0.3、0.4個，R3單鈴重減少0.2 g。新陸中54號R3模式較R1模式衣分下降0.7%，R1和R2處理間衣分差異不顯著，新陸中75號三種模式間衣分差異不大。新陸中54號R2和R3較R1處理籽棉產(chǎn)量分別增加7.2%和10.0%，皮棉產(chǎn)量分別增加7.8%和8.9%；新陸中75號R2和R3較R1處理籽棉產(chǎn)量分別下降5.8%和8.2%，皮棉產(chǎn)量分別下降5.6%和8.2%。

2.2 不同機(jī)采種植模式對棉花脫葉效果的影響

2.2.1 不同機(jī)采種植模式間棉花脫葉率比較 噴施脫葉劑后不同機(jī)采種植模式棉花脫葉率變化見圖2。脫葉劑噴施后5 d之內(nèi)藥效還未發(fā)揮，脫葉率不到10%;噴藥后10 d左右，葉片開始大量脫落；噴藥后15 d左右，脫葉率已達(dá)60%以上；噴藥后20 d左右，脫葉率可達(dá)70%以上。噴藥后第25天，新陸中54號R2和R3模式較R1模式脫葉率分別高2.93%和3.23%，達(dá)到顯著差異水平；新陸中75號R3模式較R1、R2模式脫葉率分別高2.54%和3.67%，達(dá)到顯著差異水平。

表1 不同機(jī)采棉種植模式下棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素

注：同列不同字母表示在5%水平下差異顯著,下同。

Note: different letters in the same column mean significant atP<5%, the same below.

2.2.2 不同機(jī)采種植模式間棉花掛枝率比較 噴施脫葉劑后不同機(jī)采種植模式棉花掛枝率變化由圖3所示。脫葉劑噴施后5 d之內(nèi)掛枝率小于3%；噴藥后第10天，掛枝率開始逐漸上升。噴藥后第25天，新陸中54號R3模式較R1模式掛枝率高4.08%，達(dá)到顯著差異水平；新陸中75號R3模式較R1模式掛枝率高3.61%，達(dá)到顯著差異水平。兩品種R1和R2模式之間掛枝率均差異不顯著?？傮w來看，相同模式下，新陸中54號掛枝率顯著高于新陸中75號。

2.3 不同機(jī)采種植模式對棉花群體結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 不同機(jī)采種植模式下影響脫葉主要群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)的比較 三種機(jī)采種植模式R1、R2、R3平均行距分別為38、57、76 cm，平均株距分別為12、8、6 cm。 果枝交錯系數(shù)是反映棉花群體株行之間果枝重疊交錯程度。如表2所示，新陸中54號平均果枝長度R3>R2>R1，R3平均果枝長度顯著大于R1和R2模式，但新陸中75號三種模式平均果枝長度差異不顯著。相同模式下新陸中54號平均果枝長度、果枝交錯系數(shù)α1、α2均大于新陸中75號，說明新陸中54號果枝交錯程度高于新陸中75號。隨著行距的增加，平均果枝長度有不同程度增加。相同品種間R2、R3模式果枝交錯系數(shù)α1顯著低于R1模式，機(jī)采種植模式對果枝交錯系數(shù)影響顯著。說明行距越大，果枝交錯系數(shù)α1越小，行間果枝相互重疊部分越少；株距越小，果枝交錯系數(shù)α2越大，株間果枝相互重疊部分越大。吐絮期，各處理 LAI差異不顯著。

2.3.2 機(jī)采種植模式下主要群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)與脫葉率、掛枝率的相關(guān)性 由表3可見，機(jī)采種植模式下棉花脫葉率與群體結(jié)構(gòu)之間表現(xiàn)出一定的相關(guān)性。平均果枝長度與掛枝率呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性關(guān)系，相關(guān)性為r=0.885**，說明果枝越長，掛枝率越高。

圖2 不同機(jī)采種植模式下棉花脫葉率比較Fig.2 The differences of defoliation rate with different machine picking cotton planting patterns

圖3 不同機(jī)采種植模式下棉花掛枝率比較Fig.3 The differences of hanging rate with different machine picking cotton planting patterns

果枝交錯系數(shù)α1與脫葉率呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性為r=-0.685**，說明果枝交錯系數(shù)α1越大，行間果枝交錯程度越高，植株葉片脫落率越低。果枝交錯系數(shù)α2與掛枝率呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性為r=0.824**，說明果枝交錯系數(shù)α2越大，株間果枝交錯程度越高，植株葉片掛枝率越高。噴施脫葉催熟劑后，行間果枝交錯系數(shù)α1越大，容易造成脫葉劑噴施不均，影響葉片脫落，株間果枝交錯系數(shù)α2越大，越容易造成脫落葉片粘附在吐絮棉鈴上，增加懸掛葉片。LAI與脫葉率和掛枝率相關(guān)性不明顯，脫葉效果與葉片多少關(guān)系不大。

2.4 不同機(jī)采種植模式對棉花纖維品質(zhì)的影響

不同機(jī)采種植模式內(nèi)圍鈴、外圍鈴棉纖維品質(zhì)各指標(biāo)間差異見表4。新陸中54號和新陸中75號三種模式間棉纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、紡織一致性指數(shù)均表現(xiàn)為內(nèi)圍鈴>外圍鈴，且達(dá)到顯著差異水平，斷裂伸長率、成熟度指數(shù)和馬克隆值外圍鈴≥內(nèi)圍鈴，且差異未達(dá)到顯著水平?？赡苁菄娛┟撊~劑具有催熟作用，降低了外圍鈴纖維品質(zhì)。R1模式下新陸中54號外圍鈴纖維品質(zhì)各項指標(biāo)顯著優(yōu)于新陸中75號，R2模式條件下新陸中54號內(nèi)圍鈴棉纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)大于新陸中75號，相同模式同一部位間差異不顯著。說明不同機(jī)采種植模式對棉纖維品質(zhì)的影響甚小，品種間纖維品質(zhì)差異明顯。

表2機(jī)采種植模式下群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)差異變化

Table 2 The differences of traits with different machine picking cotton planting patterns

品種Cultivar模式Planting mode平均果枝長度/cmThe average lengthof branch果枝交錯系數(shù)α1Branch complexitycoefficient α1果枝交錯系數(shù)α2Branch complexitycoefficient α2葉面積指數(shù)LAI新陸中54號Xinluzhong 54R112.6b0.66a2.09e2.75aR213.0b0.45c3.24c2.92aR316.5a0.43c5.49a2.99a新陸中75號Xinluzhong 75R110.6c0.55b1.76f3.01aR211.1c0.39d2.78d3.00aR311.8bc0.31e3.95b2.98a

表3 機(jī)采種植模式下脫葉率、掛枝率與群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

注：**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

Note: ** significent correlation atP=0.01 probability level; * significent correlation atP=0.05 probability level.

表4不同機(jī)采種植模式棉纖維品質(zhì)差異比較

Table 4 The differences of fiber quality with different machine picking cotton planting patterns

品種Cultivar模式Plantingmode部位Part上半部平均長度/mmUpper halfmean length長度整齊度指數(shù)/%Uniformityindex斷裂比強(qiáng)度CN/texBreakingtenacity斷裂伸長率/%Breakingelongation短纖維指數(shù)/%Short fiberindex成熟度指數(shù)Fiber maturityindex馬克隆值Micronaire紡織一致性指數(shù)Spinningconsistenceindex新陸中54號Xinluzhong54R1R2R3內(nèi) Inboard33.0a87.3ab30.9a8.0a3.5bc0.85ab4.2a161.7a外 Outboard28.3c84.2c25.0b8.6a6.3a0.85ab4.4a120.7b內(nèi) Inboard33.1a88.0a30.4a8.6a3.2c0.84b4.1a164.0a外 Outboard28.4c83.5cd26.8b7.4a6.3a0.87a5.0a117.7bc內(nèi) Inboard32.2ab87.1ab32.0a7.8a3.5bc0.86ab4.5a159.0a外 Outboard28.5c84.2c25.2b8.9a6.5a0.84b4.4a122.0b新陸中75號Xinluzhong75R1R2R3內(nèi) Inboard32.1ab87.1ab30.4a8.1a3.5bc0.85ab4.5a154.7a外 Outboard27.3d82.7d25.3b9.0a6.6a0.86ab5.0a108.0c內(nèi) Inboard31.9b86.8b30.1a8.7a3.7bc0.84b4.2a154.3a外 Outboard27.8cd84.0c26.4b7.8a6.0a0.86ab4.7a119.7b內(nèi) Inboard31.4b86.5b31.6a8.9a4.3b0.85ab4.6a153.0a外 Outboard28.1cd84.3c26.3b8.0a5.9a0.86ab5.0a119.7b

3 討 論

3.1 機(jī)采種植模式對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)對機(jī)采棉栽培模式研究較早。鄧福軍等[16]早期對機(jī)采模式58 cm+18 cm，55 cm+20 cm，66 cm+10 cm三種行距模式進(jìn)行了比較，GK19在66 cm+10 cm的行距配置下，單產(chǎn)較高。對72 cm+4 cm 模式研究結(jié)果表明，72 cm+4 cm較66 cm+10 cm模式單株成鈴數(shù)減少，衣分下降，單鈴重降低，產(chǎn)量減少[15]。王彥[17]在哈密墾區(qū)通過一膜三行和一膜六行種植方式比較分析得出，一膜三行模式較66 cm+10 cm果枝數(shù)增加2.9個，單株結(jié)鈴數(shù)增加2個，單鈴重提高0.7 g，產(chǎn)量提高7.8%。景巖斌等[18]認(rèn)為，雜交棉在適宜密度(實(shí)際收獲株數(shù)8 000株·hm-2)條件下76 cm等行距種植模式較一膜六行機(jī)采棉種植增產(chǎn)顯著。王聰[11]和李建峰[12]研究表明，同66 cm+10 cm相比，雜交棉一膜三行條件下雜交優(yōu)勢發(fā)揮更充分，單鈴重增加，在低密度下單位面積總鈴數(shù)與66 cm+10 cm差異不大。本試驗(yàn)結(jié)果表明，對于常規(guī)品種，同一密度下新陸中54號一膜三行單株結(jié)鈴數(shù)較一膜六行增加0.2個，單鈴重增加0.4 g，但新陸中75號則表現(xiàn)相反，一膜四行、三行較一膜六行單株結(jié)鈴數(shù)分別降低0.3、0.4個，一膜三行單鈴重較一膜六行減少0.2 g。新陸中54號一膜三行模式較一膜六行模式籽棉增產(chǎn)顯著。新陸中75號一膜三行模式較一膜六行模式產(chǎn)量下降8.2%，這與前人研究結(jié)果不一致。雖然雜交棉在一膜三行模式低密度下減產(chǎn)幅度不明顯[19]，但在新疆特殊生態(tài)環(huán)境下，密度過低難以保證常規(guī)棉實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[20]。不同機(jī)采種植模式下兩個品種產(chǎn)量表現(xiàn)結(jié)果不一致，可能是因?yàn)椴煌贩N對株行間距適應(yīng)性不一致造成，行距增大更有利于松散型植株個體優(yōu)勢發(fā)揮，株距過小條件下，緊湊型植株競爭激烈，個體受到抑制。

3.2 種植模式對機(jī)采棉脫葉的影響

機(jī)采棉應(yīng)在保證高產(chǎn)的同時還要保證吐絮集中，避免貪青晚熟，否則會影響后期棉花脫葉，影響棉花纖維品質(zhì)[3]。脫葉效果不理想，機(jī)械收獲過程中掛枝葉及干枯葉混入是造成籽棉含雜高的重要原因。棉花果枝交錯系數(shù)越大，相鄰棉株冠層相互交錯程度越高，冠層之間越容易相互遮蔽[11]。研究表明[8,11-12,17]，低密度一膜三行等行距條件下脫葉率高于一膜六行，這是因?yàn)榈刃芯嗟兔芏饶Ｊ较轮晷芯噍^大，枝葉交錯程度低，脫葉劑噴施均勻，脫葉效果好。本試驗(yàn)研究表明，脫葉效果與葉片數(shù)量相關(guān)性不明顯，不同株型品種平均果枝長度差異明顯，可以通過計算果枝交錯系數(shù)反映脫葉效果。果枝交錯系數(shù)α1與脫葉率呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，果枝交錯系數(shù)α1越小，更有利于葉片脫落。果枝交錯系數(shù)α2與掛枝率呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，果枝交錯系數(shù)α2越大，干枯葉片更容易粘附在吐絮棉鈴上。脫葉率、掛枝率與果枝交錯系數(shù)α1和果枝交錯系數(shù)α2關(guān)系密切，今后還需進(jìn)一步研究，可嘗試將果枝交錯系數(shù)作為衡量機(jī)采種植模式與品種是否配套的指標(biāo)之一，通過果枝交錯系數(shù)確定該品種最宜的株行距。

3.3 機(jī)采種植模式對棉花纖維品質(zhì)的影響

有研究表明，不同行距條件棉花纖維品質(zhì)各主要指標(biāo)無顯著性差異；品種間，雜交棉綜合纖維品質(zhì)略低于常規(guī)棉品種[10-11]。崔岳寧等[21]對76 cm等行距和寬窄行兩種種植模式比較結(jié)果表明，在顏色級、反射率、黃色深度、長度、斷裂比強(qiáng)度方面，等行距棉花優(yōu)于寬窄行棉花，在長度整齊度、馬克隆分檔方面寬窄行要優(yōu)于等行距。本試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)采種植模式對纖維品質(zhì)影響不顯著，不同品種間棉纖品質(zhì)有差異。與李建峰[12]研究結(jié)果相同，株行距配置對棉花纖維長度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率和馬克隆值均無顯著影響，棉纖維品質(zhì)對株行距配置不敏感。

4 結(jié) 論

一膜三行模式下脫葉率、掛枝率顯著高于一膜四行和一膜六行。機(jī)采種植模式對棉纖維品質(zhì)的主要影響在于外圍鈴部位，三種機(jī)采種植模式之間棉纖維品質(zhì)差異不明顯。新陸中54號在一膜三行較一膜六行模式單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴重增加，增產(chǎn)顯著。新陸中75號一膜六行模式產(chǎn)量較高，但綜合考慮脫葉效果和纖維品質(zhì)等因素，一膜四行模式表現(xiàn)更好。因此，南疆機(jī)采棉株型松散型品種推薦采用一膜三行機(jī)采種植模式，株型緊湊型品種推薦采用一膜四行機(jī)采種植模式。