路正營 齊海坤 孫璐 尹國 杜明偉 李世云 楊玉楓

摘要：研究無膜栽培條件下播期對棉花產量及其相關農藝性狀的影響，明確各目標性狀對籽棉產量的影響，為黃河流域無膜棉的高效推廣提供數據支持和理論依據。試驗于2018—2019年在河北省邯鄲市開展，均為無膜棉種植。采用裂區(qū)設計，主區(qū)為播期，分4月20日、4月25日、4月30日、5月5日等4個播期;裂區(qū)為不同類型品種，以生產上主推的常規(guī)早熟棉、中早熟棉和晚熟棉等3個類型品種為材料，分析分期播種對不同棉花品種產量、株型及其相關性的影響。結果表明，不同年份和播期對籽棉產量有顯著影響，品種類型對棉花產量影響未達顯著水平。2年試驗結果均表明S2播期（4月25日）籽棉產量最高，2年S2播期分別較其他播期增產2.68%～18.05%、0.56%～7.92%，究其原因主要與單位面積鈴數相關。播期對株高、果枝數和果枝始節(jié)節(jié)位的影響整體表現為隨著播期的推遲，株高呈降低、果枝數（2019年S2與S3差異不大）呈減少趨勢，果枝始節(jié)節(jié)位呈降低趨勢，對果節(jié)長度的影響2018年S1、S2期顯著高于S3和S4期。無膜種植條件下籽棉產量與產量形成相關農藝性狀分析結果表明，籽棉產量與鈴數、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長度呈較明顯的線性關系，均達極顯著正相關水平。綜合無膜棉高產及生育安全性考慮，適宜播期為4月25日前后，實際生產中需根據播種前后氣象條件適當調整，該研究結果可為黃河流域冀南棉區(qū)無膜棉高產高效生產及配套品種的選育提供參考。

關鍵詞：棉花;無膜栽培;播期;品種類型;產量;株型;相關性分析

中圖分類號：S562.04 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）09-0058-07

播期調整是棉花生產的重要栽培措施，對產量和株型均有重要影響。在一定生態(tài)環(huán)境中，合理的播期可以調整作物生長發(fā)育進程與季節(jié)良好同步，提高棉花產量[1-7]，構建良好冠層結構[8-12]。

地膜覆蓋栽培具有聚水、保墑、增溫等功效，在提高棉花單產方面起到了很好的作用[13-14]。黃河流域是我國三大棉區(qū)之一，2018年河北省棉花種植面積為 21.04萬hm2，居黃河流域第一位，冀南是河北省主產棉區(qū)，素有“冀南棉?！敝Q。該棉區(qū)長期使用地膜，對農田的土壤結構造成了破壞，導致棉花出苗差、長勢弱、產量下降，已無法適應現代農業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的要求，急需尋求膜污染解決方法，而無膜棉的推廣與應用是徹底解決國內棉田“白色污染”的重要途徑之一[15]。無膜棉已在新疆棉區(qū)開展系列研究[16-17]，并已推廣，而在黃河流域棉區(qū)關于無膜棉的研究卻少有報道。

本研究基于黃河流域冀南棉區(qū)無膜棉種植條件，以單位自育不同類型品種（早熟、中早熟和晚熟品種）為材料，設置不同播期處理，探討播期對棉花產量和株型的影響，期望在提高產量的同時明確無膜種植條件下相關農藝性狀與籽棉產量的關系，為建立黃河流域冀南棉區(qū)無膜棉栽培技術提供數據支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2018—2019年在邯鄲市農業(yè)科學院試驗基地（40°08′N，116°10′E）進行，試驗田土壤屬于沙質土，2年0～20 cm土層基礎肥力見表1，生長季氣象數據如圖1所示，氣象數據來自試驗田小型氣象站。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區(qū)設計，4行區(qū)，0.76 m等行距無膜種植，小區(qū)面積為24.3 m2，重復3次。播期為主區(qū)，分為S1（4月20日）、S2（4月25日）、S3 （4月30日）、S4（5月5日）等4個播期，不同類型品種為裂區(qū)，包括早熟棉（2018年邯818，2019年邯818、邯686）、 中早熟棉（2018—2019年邯656、 邯816和邯505）、晚熟棉（2018年冀棉368、邯903、邯8301，2019年邯903、邯8301）等3個類型，其中邯818、邯686、邯656、邯816、邯505、邯903、邯8301均由邯鄲市農業(yè)科學院自育，冀棉368由河北省農林科學院提供。

1.3 田間管理

2年播種密度均為6.75萬株/hm2，打頂、化控、植保措施同當地棉田栽培模式相同。2年分別于9月20日和9月16日噴施2.25 L/hm2欣噻利（50%噻苯·乙烯利懸浮劑，由河北國欣諾農生物技術有限公司生產并提供）進行脫葉催熟處理。

1.4 調查及測定方法

現蕾后在每個小區(qū)選擇有代表性的連續(xù)20株進行系紅繩定株，調查節(jié)位。2年分別于噴施脫葉催熟劑前，對系紅繩的連續(xù)20株進行株型指標調查，包括第1果枝節(jié)位高度、株高、果枝數、果節(jié)長度、果枝夾角（果節(jié)長度為第4果枝第1果節(jié)長度，果枝夾角為第4果枝與主莖夾角）。1次收花前，在每個小區(qū)采收上、中、下部果枝正常吐絮的棉鈴各30個后混樣，用于測定鈴質量和衣分。2018年于10月8日和11月5日在每個小區(qū)人工采收2次，2019年于10月15日、10月25日和11月10日在每個小區(qū)人工采收3次，均記錄實際收獲產量，后期進行室內考種，計算小區(qū)產量、鈴質量、衣分等產量構成因素指標。

1.5 數據統(tǒng)計與分析

同一類型品種取其平均值進行數據分析。用Excel 2016對數據進行整理和作圖，用SAS V8（SAS Institute 2000）一般線性模型進行方差分析，用Duncans 新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 播期對不同類型品種棉花產量及其構成因素的影響

由表2可知，不同年份和播期對籽棉產量有顯著影響，品種類型對棉花產量影響未達顯著水平;在互作效應上，年份×播期互作差異達到極顯著水平。

2019年籽棉產量較2018年高23.67%，其產量構成因素單位面積鈴數較2018年高8.43個/m2，衣分較2018年高1.51百分點。綜合2年試驗結果來看，4月25日播種籽棉產量最高，4月20日和4月30日次之，5月5日晚播產量最低，其中4月25日播種分別較4月20日、4月30日和5月5日籽棉產量高4.11%、4.34%、9.52%，其產量構成因素單位面積鈴數隨著播期推遲呈遞減趨勢（S1與S2差異不大），4月20日播種較5月5日播種鈴數多17.67個/m2。不同品種類型間鈴質量和衣分有顯著差異，中早熟品種鈴質量最大，早熟性品種衣分最高。此外，籽棉產量、單位面積鈴數在年份和播期間存在極顯著互作，鈴質量和衣分在年份和品種類型間存在極顯著互作。

由于不同品種類型對籽棉產量差異不顯著，因此后續(xù)將不同品種類型數據合并進行分析。

表3為2018年、2019年不同播期對棉花產量及其構成因素的影響。從方差分析結果來看（表2），籽棉產量、單位面積鈴數在年份和播期間存在差異。

由表3可知，2018年播期對籽棉產量影響表現為S2（4 017.62 kg/hm2）>S1（3 912.84 kg/hm2）>S3（3 696.58 kg/hm2）>S4（3 403.35 kg/hm2），2019年播期對籽棉產量影響表現為S2（4 766.67 kg/hm2）>S3（4 740.10 kg/hm2）>S4（4 665.02 kg/hm2）>S1（4 416.93 kg/hm2），2018年S2播期分別較其他播期增產2.68%～18.05%，2019年S2播期分別較其他播期增產0.56%～7.92%。2018年播期對單位面積鈴數影響表現為S1（115.35 個/m2）>S2（10969個/m2）>S3（99.96 個/m2）>S4（82.47 個/m2），2019年播期對單位面積鈴數影響表現為S2（114.24 個/m2）>S3（112.30 個/m2）>S1（108.54 個/m2）>S4（106.10 個/m2），2018年S1播期分別較其他播期鈴數增加5.66～32.88個/m2，2019年S2播期分別較其他播期鈴數增加1.94～814個/m2。2019年播期對衣分的影響表現為S4顯著高于S2播期。

2.2 播期對棉花株型性狀的影響

2018年、2019年不同播期對棉花株型影響分析結果（表4）表明，播期主要顯著影響株高、果節(jié)長度、果枝數及2019年的果枝始節(jié)節(jié)位，對2018年的果枝始節(jié)節(jié)位、果枝夾角的影響未達顯著水平。

2018年和2019年播期對株高和果枝數的影響整體表現為隨著播期的推遲，株高呈降低、果枝數（2019年S2與S3差異不大）呈減少趨勢。2018年和2019年S1播期分別較S4播期株高高6.12、9.22 cm，果枝數分別多2.45、1.16個。

對果節(jié)長度的影響表現為2018年S1和S2播期顯著大于S3和S4播期，2019年播期對果節(jié)長度影響不顯著。此外，2019年播期對果枝始節(jié)節(jié)位的影響表現為隨著播期后移，果枝始節(jié)節(jié)位呈降低趨勢，其中S4播期顯著低于其他播期，2018年有類似趨勢，但差異不顯著。

2.3 無膜種植條件下籽棉產量與產量形成相關農藝性狀的相關關系

無膜種植條件下籽棉產量與產量形成相關農藝性狀相關性分析結果（圖2）表明，籽棉產量與鈴數（r=0.351 71* *）、衣分（r=0.294 02* *）、株高（r=0.579 72* *）、果枝始節(jié)節(jié)位（r=0.321 97* *）和果節(jié)長度（r=0.223 94* *）呈極顯著正相關，與鈴質量和果枝數呈正相關，與果枝夾角呈負相關，但均未達顯著水平。由此可以初步判斷，鈴數、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長度值越大，籽棉產量就越高。

3 討論

棉花的適宜播種期因地而異，年度間也有很大差異[10]。黃河流域棉區(qū)直播棉的適宜播期報道較多，多數時間在4月中旬至5月上旬之間，跨度較為寬泛[4，18]。然而，對特定地區(qū)和特定栽培模式而言，適宜的播期對棉花構建適宜冠層結構，提高產量具有重要作用[19]。無膜棉種植已在新疆推廣示范，且效果顯著[15]，內地棉區(qū)基于無膜栽培模式下的研究相對缺乏，探討黃河流域冀南棉區(qū)播期對籽棉產量及其構成相關農藝性狀的影響是本研究探討的主題。

棉花產量構成的主要因素是鈴數、鈴質量和衣分，2019年籽棉產量顯著高于2018年，與其單位面積鈴數和衣分較高有關，這與前人研究結果[3，5-7，18]一致。進一步分析2年氣象因素表明，2018年蕾花期（6—7月）降水量較2019年多68.7 mm，平均氣溫低1.8 ℃，較低的溫度和較高的降水量影響棉株坐蕾、開花和授粉[20];2018年鈴期（8—9月）降水量較2019年少88.6 mm，鈴期棉花生殖生長和營養(yǎng)生長兩旺，是生育期的高峰，耗水量大[21-22]，且無膜種植，蒸騰作用強，此階段少雨和蕾花期低溫多雨直接導致后期鈴數減少。

前人研究表明，棉花不同播期因生育期內溫、光差異，從而影響棉花出苗和棉鈴發(fā)育[10]。播期較早時風沙大、氣溫低，嚴重影響棉花種子萌發(fā)和苗期生長[6]，播期較晚雖然可以避開風沙和苗期低溫，但生長期縮短，熱量資源不足，棉花晚發(fā)、晚熟、劣質[1，23]。本研究結果表明，播期對籽棉產量的影響在年際間不同，2018年4月20—25日播種籽棉產量較高，其構成因素單位面積鈴數則表現為隨播期后移顯著減少。分析播期前后溫度和降水量，2018年S1～S2播期5 d間降水量為43.1 mm，播后5 d無降雨，S1～S2播期前后5 d日平均溫度分別為18.6、21.6 ℃。棉花為喜溫作物，在發(fā)芽和出苗時要求較高的溫度，土壤溫度在16 ℃時正常萌發(fā)，低于 16 ℃，發(fā)芽緩慢，17 ℃是棉苗出土的最適宜溫度[24]。播前或播后降雨，有助于補充土壤墑情，高溫高濕環(huán)境利于棉苗早發(fā)，適時早播增加了有效積溫，延長棉花的有效生長期，從而可以積累較多的干物質，利于棉花實現高產。2019年4月25—30日播種籽棉產量較高，其構成因素單位面積鈴數 S1～S3期明顯高于S4期。2019年S1播期后6～10 d日平均溫度為12.4 ℃，出苗前后受低溫（5～15 ℃）影響，造成棉籽停留在土壤中的時間較長、養(yǎng)分消耗多，易導致種子霉爛[25-26]，影響出苗率;S2～S3播期5 d間降水量為30.0 mm，播后5 d無降雨，S2～S3播期前后5 d日平均溫度分別為17.8、20.6 ℃，利于一播全苗;S4播期前后雖溫度條件較好，但是播種晚，生長期縮短，熱量資源不足，棉花晚發(fā)、晚熟、產量減少[6]。

棉花有無限生長習性以及株型具有自動調節(jié)能力，黃河流域棉區(qū)適宜的棉花株型為株高80～120 cm，果枝數12～14個，第1果枝節(jié)位較高，株型較緊湊[12，27]。本研究結果表明，隨著播期的推遲，株高呈減小趨勢，但2年4個播期株高范圍均在機采范圍之內，符合機采要求。播期對果枝數（2019年S2與S3差異不大）的影響與株高相似，但2018年S4播期果枝數少于12個，相關性分析結果表明果枝數與籽棉產量呈正相關，果枝數較少可能是2018年S4播期籽棉產量最低的原因之一，此結論與吳博等的研究結果[16]一致。果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長度是株型指標，分別是衡量棉花早熟性和緊湊性的重要指標，果枝始節(jié)節(jié)位低，早熟性較好[28]，果

節(jié)長度短，株型緊湊。試驗結果表明，2019年播期與果枝始節(jié)節(jié)位呈反比，2018年早播期（S1、S2期）果節(jié)長度顯著高于晚播期（S3、S4期），但籽棉產量并不是播期越晚產量越高，因此，生產上在考慮株型的同時，應結合產量整體分析。

多數研究表明，不同熟性的棉花品種對播期的適應性差異很大[4，8，16，18]，本試驗方差分析結果表明，不同棉花品種類型對籽棉產量影響不大，這可能與本單位育種材料親本的遺傳性差異較小、主干親本單一且對當地自然條件有良好的適應性有關，后期育種過程中在根據目標性狀選擇親本的同時，還應注重親本分布的地區(qū)距離。對無膜栽培模式下籽棉產量與產量形成相關農藝性狀相關性分析結果表明，鈴數、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長度與籽棉產量呈極顯著正相關，此結論與覆膜種植模式研究結果[4，6-8，16，18]基本一致，可作為育種家著重改良性狀，同時也表明了無膜栽培模式對品種要求并不苛刻，具有一定的普適性。

4 ?結論

本試驗在黃河流域冀南棉區(qū)無膜種植下，品種類型對棉花產量影響不大;不同播期對籽棉產量及其形成相關農藝性狀產生顯著影響，與年份降水量和溫度相關;籽棉產量與鈴數、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長度呈極顯著正相關。綜合無膜棉高產及生育安全性考慮，適宜播期為4月25日前后，實際生產中需根據播種前后氣象條件適當調整，該研究結果可為黃河流域冀南棉區(qū)無膜棉高產高效生產及配套品種的選育提供參考。

5 展望

本研究受試驗地點及農藝性狀數據獲取的限制，對分析最適播期會受到一定影響。未來需要持續(xù)開展多點試驗和示范，增加品種數量，細化調查指標以進一步揭示播期對棉株產量的影響。此外，還需對植物生長調節(jié)劑促早抗逆、化學除草、縮節(jié)胺塑形封頂、脫葉催熟等關鍵化控技術開展廣泛研究，以期降低生產風險、節(jié)約自然資源、簡化管理措施，并保障棉花產量、品質和熟期的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]Shu H M，Zhou Z G，Xu N Y，et al. Sucrose metabolism in cottton （Gossypium hirsutum L.） fibre under low temperature dureing fibre development[J]. European Journal of Agronomy，2009，31（2）：61-68.

[2]趙新華，束紅梅，王友華，等. 播期對棉鈴生物量和氮累積與分配的影響及其與棉鈴品質的關系[J]. 作物學報，2010，36（10）：1707-1714.

[3]Zhao W Q，Wang Y H，Zhou Z G，et al. Effect of nitrogen rates and flowering dates on fiber quality of cotton （Gossypium hirsutum L.）[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications，2012，465（3）：516-522.

[4]盧合全，李振懷，董合忠，等. 播種期對2個不同類型棉花品構成的影響[J]. 棉花學報，2012，24（4）：312-317.

[5]Wang X R，Hou Y R，Du M W，et al. Effect of planting date and plant density on cotton traits as relating to mechanical harvesting in the Yellow River valley region of China[J]. Field Crops Research，2016，198：112-121.

[6]張國偉，張 祥，陳德華，等. 播期對內蒙古西部荒漠區(qū)棉花產量、品質及養(yǎng)分吸收利用的影響[J]. 應用生態(tài)學報，2017，28（3）：863-870.

[7]馮國藝，王樹林，祁 虹，等. 冀東濱海鹽堿地機采模式下播期對棉花產量和品質形成的影響[J]. 棉花學報，2018，30（4）：291-299.

[8]Bauer P U，Frederick. Canopyphotosynthesis and fiber of normal and late planted cotton[J]. Agronomy Journal，2000，92（3）：518-523.

[9]Bange M P，Milroy S P. Growth and dry matter partitioning of diverse cotton genotypes[J]. Field Crops Research，2004，87（1）：73-87.

[10]Boquet D J，Clawson E L. Cotton planting date：yield，seedling survival，and plant growth[J]. Agronomy Journal，2009，101（5）：1123-1130.

[11]Deol J S， Rupinder K，Brar Z S. Growth and yield of upland cotton （Gossypium hirsutum L.）as affected by sowing dates and plant spacings[J]. Environment and Ecology，2011，29（4）：1886-1888.

[12]董合忠，張艷軍，張冬梅，等. 基于集中收獲的新型棉花群體結構[J]. 中國農業(yè)科學，2018，51（24）：4615-4624.

[13]李 昊，李世平，南 靈，等. 中國棉花地膜覆蓋產量效應的Meta分析[J]. 農業(yè)機械學報，2017，48（7）：228-235.

[14]毛樹春. 我國棉花耕作栽培技術研究和應用[J]. 棉花學報，2007，19（5）：369-377.

[15]喻樹迅. 無膜棉對中國棉花產業(yè)轉型升級的意義[J]. 農學學報，2019，9（3）：1-5.

[16]吳 博，練文明，喻樹迅，等. 無膜滴灌栽培條件下不同棉花品種、密度和播期對其生長的影響[J]. 新疆農業(yè)科學，2018，55（3）：393-404.

[17]古麗馬蘭，王振華，安俊波. 新疆無膜移栽地下滴灌棉花生長發(fā)育特點初步研究[J]. 灌溉排水學報，2008，27（3）：121-123.

[18]Dong H Z，Li W J，Tang W，et al. Yield，quality and leaf senescence of cotton grown at varying planting dates and plant densities in the Yellow River valley of China[J]. Field Crops Research，2006，98（2/3）：106-115.

[19]高 進，蔡立旺，施洋，等. 江蘇沿海地區(qū)播期與密度對早熟棉產量和品質的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2020，48（22）：62-66.

[20]趙都利，許玉璋. 花鈴期缺水對棉花種子發(fā)育的影響[J]. 作物學報，1993，19（6）：546.

[21]馬富裕，李蒙春，楊建榮，等. 花鈴期不同時段水分虧缺對棉花群體光合速率及水分利用效率影響的研究[J]. 中國農業(yè)科學，2002，35（12）：1467-1472.

[22]俞希根，孫景生，劉祖貴，等. 虧缺灌溉對棉花生長發(fā)育和產量的影響[J]. 灌溉排水，2000，19（3）：33-37.

[23]韓海濤，胡文超，司建華，等. 阿拉善荒漠地區(qū)近50年氣候變化的多時間尺度分析[J]. 中國農業(yè)氣象，2008，29（2）：139-142，201.

[24]彭維英，殷淑燕，鮑小娟，等. 氣候變化對縣域棉花物候期影響——以陜西大荔為例[J]. 干旱地區(qū)農業(yè)研究，2012，30（2）：154-161.

[25]Bolek Y，Nas M N，Cokkizgin H. Hydropriming and hot water-induced heat shock increase cotton seed germination and seedling emergence at low temperature[J]. Turkish Journal of Agriculture&Forestry，2013，37（3）：300-306.

[26]隨龍龍，田景山，姚賀盛，等. 播期溫度對新疆膜下滴灌棉花出苗率及苗期生長的影響[J]. 中國農業(yè)科學，2018，51（21）：4040-4051.

[27]Yan W，Du M W，Zhao W C，et al. Relationships between plant architecture traits and cotton yield within the plant height range of 80～120 cm desired for mechanical harvesting in the Yellow River valley of China[J]. Agronomy，2019，9（10）：587.

[28]范希峰，王漢霞，田曉莉，等. 鉀肥對棉花產量的影響及最佳施用量研究[J]. 棉花學報，2006，18（3）：175-179.