不同種植模式對棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響

桑曉慧，陳偉，趙云雷，趙佩，龔海燕，王紅梅

（棉花生物學國家重點實驗室/ 中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，河南安陽 455000）

目前黃河流域的棉花生產(chǎn)仍以勞動密集型的精耕細作為主，隨著生產(chǎn)力成本的上升，植棉效益的下降，棉農(nóng)的植棉積極性不斷降低[1]。 棉花輕簡化栽培是通過簡化種植管理工序、 減少人工作業(yè)，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)輕便簡捷、提質(zhì)增效的新型栽培技術(shù)體系[2]。

棉花生產(chǎn)中主要的整枝方式是去葉枝。一般認為去葉枝不僅可以減輕田間蔭蔽，改善田間通風透光，還能減少營養(yǎng)物質(zhì)的無謂消耗，控制營養(yǎng)生長，將有限的養(yǎng)分集中供應(yīng)果枝、棉鈴的生長[3-5]。 但傳統(tǒng)的整枝方式需要進行多次，費時費力，影響棉花綜合效益的提高。 隨著輕簡化栽培技術(shù)的發(fā)展，有學者認為保留葉枝不僅省工省時[6]，還可以為根系和果枝提供營養(yǎng)，具有“中前期增源，中后期擴庫”的作用[7]。 如何合理利用葉枝成為棉花輕簡化栽培技術(shù)研究的關(guān)鍵。 董合忠等[1]提出在低密度下留葉枝、中密度下粗整枝、高密度下免整枝的栽培措施，在保證產(chǎn)量水平的同時，還可以節(jié)省用工，提高經(jīng)濟效益。 王漢霞等[8]研究表明輕簡化栽培要求黃河流域棉區(qū)種植密度為7.5 萬～9.0 萬株·hm－2。 魯寧寧等[9]研究表明黃河流域棉區(qū)植棉密度不宜超過9.0 萬株·hm－2，密度過高不利于產(chǎn)量的提高。

2019 年收集棉花新品種（系）20 個，選取9.0萬株·hm－2的輕簡化種植模式和4.5 萬株·hm－2的常規(guī)種植模式，對參試品種（系）產(chǎn)量和纖維品質(zhì)進行分析，研究2 種種植模式對棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為輕簡化栽培技術(shù)的普及、推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料均為常規(guī)抗蟲棉，共20 份，均為中早熟材料（表1）。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗于2019 年在中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所安陽東場試驗基地進行。試驗設(shè)輕簡化種植模式和常規(guī)種植模式。 輕簡化種植模式采用隨機區(qū)組設(shè)計，2 個重復，每個重復各材料種植8 行，行長8 m，行距0.8 m，株距0.14 m，密度為9.0 萬株·hm－2，在整個生育期采用簡化整枝處理，即整個生育期只打頂，不去除贅芽、營養(yǎng)枝。常規(guī)種植模式按常規(guī)大田管理，精細整枝，所有材料按隨機區(qū)組設(shè)計，2 個重復，每個重復8 行，行長8 m，行距0.8 m，株距0.29 m，密度為4.5 萬株·hm－2。

調(diào)查農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量相關(guān)性狀： 每行選連續(xù)10 株調(diào)查棉花的株高、單株果枝數(shù)和單株結(jié)鈴數(shù)、單位面積（hm2）鈴數(shù)，第一次收獲籽棉前采收正常吐絮棉鈴20 個進行考種，計算鈴重和衣分。分2 次收獲，計算籽棉產(chǎn)量。 棉樣送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心檢測纖維品質(zhì)指標。

1.3 統(tǒng)計分析方法

利用MS Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)整理，用DPS 數(shù)據(jù)處理軟件進行方差分析，采用最小顯著差數(shù)法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對棉花株高和單株果枝數(shù)的影響

株高和單株果枝數(shù)是影響棉花株型的關(guān)鍵因素[10]。 由表2 可知，品種（系）和種植模式對棉花株高和單株果枝數(shù)沒有互作效應(yīng)。種植模式對單株果枝數(shù)和株高有極顯著影響，4.5 萬株·hm－2常規(guī)種植模式的單株果枝數(shù)和株高明顯高于9.0 萬株·hm－2輕簡化種植的相應(yīng)值（表3），說明保留葉枝和增加密度可以有效降低棉花的株高。品種（系）對株高有顯著影響，不同品種間株高差異顯著，其中陜517 和中棉所9A02 株高較高。

2.2 不同種植模式對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4 可知， 除鈴重和單株結(jié)鈴數(shù)外， 品種（系）和種植模式對衣分、單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量均無互作效應(yīng)。 品種（系）對衣分、鈴重有極顯著影響，對單株結(jié)鈴數(shù)有顯著影響。 衣分在品種（系）和種植模式間無交互作用，說明衣分主要由遺傳因素決定；鈴重和單株結(jié)鈴數(shù)在品種（系）和種植模式間均存在極顯著差異，說明這2 個性狀不僅受遺傳因素的影響， 還受環(huán)境和栽培措施的影響；種植模式對單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量存在極顯著影響。

表4 不同種植模式的產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析結(jié)果

由表5 可知，常規(guī)種植模式與輕簡化種植模式的各產(chǎn)量構(gòu)成因素均有極顯著差異，4.5 萬株·hm－2常規(guī)整枝模式的鈴重、單株結(jié)鈴數(shù)、單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量均極顯著高于9.0 萬株·hm－2輕簡化種植，但輕簡化種植模式下衣分較高。

表5 不同種植模式的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素多重比較

2.3 不同種植模式對纖維品質(zhì)的影響

上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、長度整齊度指數(shù)和斷裂伸長率是評價棉花纖維品質(zhì)的主要指標[11]。 由表6 可知，除馬克隆值外，各因素間沒有交互作用。 除長度整齊度指數(shù)外， 不同品種（系）的棉纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值和斷裂伸長率均呈極顯著差異；不同種植模式下纖維上半部平均長度和馬克隆值有極顯著差異，而長度整齊度指數(shù)有顯著差異。

表6 不同種植模式的纖維品質(zhì)指標方差分析結(jié)果

由表7 可知，上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)和馬克隆值在常規(guī)模式和輕簡化種植模式下差異極顯著，常規(guī)模式下上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)優(yōu)于輕簡化種植模式，而馬克隆值在輕簡化種植模式下較好。

表7 不同種植模式下棉纖維品質(zhì)的差異比較

3 討論與結(jié)論

棉花輕簡化栽培以豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)為基本要求，可以實現(xiàn)種、管、收的輕簡化[12]，以機器代替人工，減少生產(chǎn)過程中的農(nóng)藝環(huán)節(jié)，從而減少生產(chǎn)投入，提高棉農(nóng)的種植效益[13]。 因此，探索輕簡化種植模式在黃河流域的可行性對大力推廣輕簡化種植模式尤為重要。

本研究通過對20 個品種（系）的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素（衣分、鈴重和單位面積鈴數(shù)）進行分析，表明品種和種植模式對衣分和籽棉產(chǎn)量無互作效應(yīng)。種植模式對籽棉產(chǎn)量、衣分、鈴重和單位面積鈴數(shù)均有極顯著影響，9.0 萬株·hm－2 輕簡化種植模式的鈴重降低，單位面積鈴數(shù)顯著減少，導致籽棉產(chǎn)量降低，這與馬維軍等[14]的研究結(jié)果一致。 同時本研究發(fā)現(xiàn)，在輕簡化種植模式下，雖然單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量比常規(guī)模式減少，但是衣分極顯著提高，說明通過合理密植和簡化整枝可以在一定程度上提高棉花產(chǎn)量[15]。

對各材料農(nóng)藝性狀中的單株果枝數(shù)和株高進行分析，表明品種和種植模式對棉花株高和單株果枝數(shù)沒有互作效應(yīng)。種植模式對單株果枝數(shù)和株高有極顯著影響，9.0 萬株·hm－2輕簡化種植模式會顯著降低棉花的株高。

劉國棟等[16]研究發(fā)現(xiàn)棉花纖維品質(zhì)主要受遺傳因素的影響， 但也在一定程度上受栽培方式影響。 本研究發(fā)現(xiàn)品種（系）間棉纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值和斷裂伸長率均存在極顯著差異；種植模式間的上半部平均長度、馬克隆值和長度整齊度指數(shù)差異極顯著或顯著。本研究還發(fā)現(xiàn)， 在輕簡化種植模式下棉纖維的馬克隆值降低，這與王漢霞等[8]的研究結(jié)果一致。

本研究通過對2019 年輕簡化種植模式和常規(guī)種植模式下20 個品種（系）的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)指標進行分析發(fā)現(xiàn)，在黃河流域棉區(qū)，采用常規(guī)種植模式可以獲得較高的籽棉產(chǎn)量， 輕簡化種植模式下棉花纖維的馬克隆值較好。 然而，本研究僅是基于2019 年1 年的數(shù)據(jù)，這些結(jié)論還有待多年試驗驗證。 此外，本研究中輕簡化種植模式下的籽棉產(chǎn)量與常規(guī)種植模式差異較大（常規(guī)模式較輕簡化模式高34%），這可能與當年當?shù)鼗ㄢ徠谟晁^多有關(guān)，應(yīng)進一步做多年的密度梯度試驗來進行驗證。