早熟機采棉新陸早51號生育期氣象因子對群體生育規律的影響

馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，李生秀，王 新

（農業部西北內陸區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室∕新疆農墾科學院棉花研究所 ，新疆 石河子 832000）

早熟機采棉新陸早51號生育期氣象因子對群體生育規律的影響

馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，李生秀，王 新

（農業部西北內陸區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室∕新疆農墾科學院棉花研究所 ，新疆 石河子 832000）

分析早熟機采棉品種新陸早51號各器官發生規律及與氣象因子的變化規律，探明早熟機采品種的生育特點及規律，為因地制宜大力發展機采棉產業提供理論支持。選擇長勢均勻的連續10株棉花，對其整個生育期的株高、葉片及蕾鈴的發生和脫落等生育進程進行調查。結果發現，新陸早51號在真葉發生過程中，出葉速度受溫度及日照時數影響較大；以第3真葉葉展平速度最慢；在第4～10葉出葉速度差異不大，15葉以后，出葉速度穩步上升。株高隨葉齡的增加，表現為慢-快-慢的增長過程，在各主莖葉展平期，株高日增長量呈二次曲線。該品種總體結鈴表現為中、下部成鈴率高，棉株第1果節結鈴穩定。

新陸早51號；機采棉；出葉速度；有效積溫；日照時數；棉鈴

隨著棉花機械化生產技術的產生及發展，新疆棉花產業不斷發展壯大。新疆等棉區經過l0多年的科技攻關，已成功地解決了機械化植棉、采棉、清棉的三大主要技術難題［1］，棉花生產機械采摘規模迅速擴展。2014年，新疆兵團棉花機采模式種植面積達49.2萬hm2，占兵團棉花播種面積的70%。選育機采適用型棉花品種、發展棉花機械化采收，是新疆棉花產業可持續發展的必由之路。

采摘機械化不僅對棉花品種要求較高，同時需要農藝措施與農機化相結合，是一個從機械準備、品種選擇以及生產環節技術措施相配套的完整農業系統工程［2］。機采棉品種選育作為事關棉花機械生產全局的關鍵因素，是棉花機械采收的內在要求和核心內容。棉花的農藝性狀除受自身遺傳特性影響外，還顯著受到環境因子的作用，其中溫度是影響棉花生長發育的主要環境因素［3-5］。研究表明，棉花不同熟性品種間完成生育期所需有效積溫（活動積溫）數量相差較大；即使熟性相同的品種，所需有效積溫（活動積溫）數量也有變化，因此分析溫度對棉花生長發育的影響，必須考慮品種特性［6-7］。利用這一特點，結合北疆特殊氣候條件及特定品種特性，研究早熟機采棉的生長發育規律，可以有效反映品種的生長發育規律，為大田管理、田間生產提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為新陸早51號，由新疆農墾科學院棉花研究所培育，2011年6月通過自治區品種審定，同年通過國家棉花品種審定，是目前北疆主推早熟機采棉品種。試驗在新疆農墾科學院棉花研究所試驗地進行，3膜12行寬膜種植，株距為10 cm，理論株數每667 m2為15 734株。試驗地4月21日播種，4月30日（子葉展平）在田間選定3個生長均勻的地段，作為定點定株調查區，每區選擇相鄰10株，定時觀察記錄。7月10日打頂，其他田間管理措施與大田一致。

1.2 試驗方法

自4月30日子葉展平開始，在選定3個調查區域，每隔2 d調查1次棉株的株高、主莖葉片展平期，記錄不同果枝、不同節位現蕾期、開花期、吐絮期、脫落期。

數據采用Excel2003處理，由SPSS19.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 葉齡發生規律

2.1.1 葉齡與溫度關系 葉齡是棉田調控技術中一項重要指標，掌握葉齡的發生規律對田間調控具有重要生物學意義［9］。溫度是影響作物發育速度的主導因子［10］，研究溫度與棉花出葉速度的關系，可作為診斷和預測棉花葉齡發生規律的重要指標。從圖1可以看出，在13片真葉展平以前，棉花葉片出葉速度都是隨著溫度的升高而減慢，隨著溫度的降低而加快，隨著葉齡的增加葉片出葉速度與溫度變化趨勢相一致。從16片真葉發生開始，溫度對出葉速度的影響減小，出葉速度出現持續加快趨勢。

圖1 溫度與棉花出葉速度變化關系

2.1.2 葉齡與日照時數關系 日照是影響棉花出葉速度的主要氣象因素之一。研究日照與作物生長發育的相關規律，可有效預測作物器官發生進程，為田間調控技術提供有效理論支持。從圖2可以看出，各葉齡日照時數的累計值與葉齡呈直線關系，線性方程為：y=11.346x-5.081，R2值為0.9975，直線擬合度高，相關系數達到極顯著。因此，可以將日照時

數的累計值作為預測出葉速度的重要指標。

圖2 日照時數累計值線性方程散點趨勢

2.2 株高動態變化規律

棉花株高的變化與棉株的器官形成和生長發育有很好的同步關系，且與棉株體內的生理變化關系密切［11］。由圖3可知，新陸早51號株高隨生育進程變化、溫度升高，表現為慢-快-慢的增長過程，在各主莖葉展平期，株高日增長量曲線呈現為二次曲線，這與陳冠文等［9］研究結論一致，擬合方程為y=-0.0127x2+0.3001x-0.4067，R2=0.8308。棉花株高隨主莖葉片數的增加而增加，表現為在第7葉展平前，株高增長速度較慢；第7葉展平后，植株株高增長速度加快。同時，從主莖葉展平期株高日增長量曲線可以看出，在主莖第11葉展平前，株高日增長量隨著葉片的數的增加而增加，但在第11葉展平之后，株高日增長量呈遞減趨勢。

圖3 棉花株高及株高日增長量變化曲線

2.3 各生育期及吐絮鈴所需積溫變化規律

棉花是喜溫作物，根據有關研究［12］，棉花生育的適宜溫度為25～30℃，上限溫度為35～40℃，下限溫度在不同發育階段差異較大。由于本試驗年份實際環境溫度均介于生物學上限和下限溫度之間，故各生育期累積有效積溫為生育期時間段內每日環境平均溫度減去10所得的期間有效溫度的總和。

2.3.1 不同果枝節位鈴的發育與積溫的關系 將研究材料第1～11果枝的第1果節的棉鈴現蕾-吐絮期間，所需≥10℃的有效積溫制成圖4。由圖4可知，第3果枝第1果節鈴發育時間最長、所需有效積溫最多，該棉鈴發育在6～8月發育完成，這段時間北疆正處于持續升溫，能充分滿足其所需積溫；第11果枝第1果節鈴發育最快、所需有效積溫最少；隨果枝臺數的增加，棉鈴發育速度越快，所需有效積溫逐漸減少，變化趨勢擬合呈二次曲線，擬合方程為y=-2.5398x2+18.061x+1278.3，R2=0.7937。

圖4 第一果節鈴所需≥10℃有效積溫曲線

圖5 各生育期天數及所需≥10℃有效積溫柱狀-曲線

2.3.2 各生育期與積溫的變化規律 作物各生育期所需的有效積溫通常都比較穩定，可以用來預測作物的生育期［17-20］。利用作物積溫的穩定性，研究早熟機采棉品種不同生育期所需積溫的分配特點，為通過積溫對棉花生育期進程調控提供理論依據。由圖5可知，該陸地棉品種平均苗期31.4 d，所需≥10℃的有效積溫358.4℃；蕾期25.6 d，所需≥10℃的有效積溫402.9℃；鈴期54.8 d，所需≥10℃的有效積溫863.5℃；整個生育期111.8 d，所需≥10℃的有效積溫1 624.9℃。可見，該品種在蕾期、鈴期所需有效積溫較高，而北疆屬于早熟棉區，高溫多集中在6～8月，因此可通過田間調控技術盡量使棉花干物質積累的高峰期處在熱量條件最豐富的7～8月，最大限度地利用自然資源實現棉花高產［21］。

2.4 蕾鈴動態變化規律

溫度對棉花蕾鈴生長發育具有重要影響。日平均溫度低于20℃對棉株代謝有抑制作用；而日平均氣溫高于32℃增加脫落，一方面高溫阻礙了棉葉光合作用正常進行，引起棉株體內養分虧缺；另一方面提高了呼吸作用，增加了棉株體內有機養料消耗，減少了蕾鈴的供應［22］。

圖6 內圍蕾、鈴發生規律折線

圖7 外圍蕾、鈴發生規律折線

2.4.1 內、外圍蕾鈴數累計增長情況 由圖6、圖7可知，在6月1日現蕾開始，蕾數隨天數的增加而增多，內圍蕾在7月10日（打頂）達到蕾數高峰，外圍蕾在7月20日達到蕾數高峰，現蕾高峰期蕾數最高達到24.13個/株，其中，內圍蕾為11.18個/株，外圍蕾有12.95個/株，打頂后，內圍蕾不再出現，但外圍蕾在打頂后仍有發生，7月20日后，蕾數呈下降趨勢，這是因打頂后節數的增長停止，隨著時間的推移，伴隨著蕾的脫落和蕾向花的轉變，致使蕾數減少；由圖8可知，自8月20日開始吐絮，9月30日所有內圍鈴完成吐絮，10月10日外圍鈴完成吐絮。北疆溫度在9月中下旬開始緩慢降低，在9月下旬完成內圍鈴的發育，為品種的穩產提供了保證。因此，有針對性的抓住內圍鈴成鈴，打好基礎，同時努力爭取外圍鈴是棉花高產的關鍵。

圖8 棉花蕾、鈴發生規律折線

圖9 內圍蕾脫落時間動態分布

圖10 內圍鈴脫落時間動態分布

2.4.2 蕾鈴脫落規律 分別將所調查棉花單株的外圍蕾、鈴及內圍蕾、鈴脫落日期進行記錄，總結棉花不同部位的蕾鈴脫落規律。由圖9、圖10可知，內圍蕾脫落較少，集中在6月17～24日、7月17～27日，在后一個區間內脫落較多，6月17～24日平均溫度在24.8～27.3℃，是最適棉花生長溫度，因此該段時間的脫落屬于棉花生理脫落，7月17～27日平均溫度在24.9～31℃，是內圍蕾脫落高峰期。劉志翼等研究得出，氣溫在32～33℃蕾鈴脫落急劇增加，這是因為高溫阻礙光合作用，增強呼吸消耗，減少有機養料對蕾鈴的供應，同時高溫影響花粉的生活力，產生不孕子。可見，內圍蕾脫落高峰期不僅因為棉花生理脫落，同時也受高溫天氣影響導致內圍蕾大量脫落。

內圍鈴脫落相對較多，脫落時間比較集中，主要在打頂后5～30 d，即7月15日至8月10日，該段時間是北疆高溫高發期，最高溫度達到36.6℃，可見，該段時間內圍鈴脫落不僅受棉花生長激素調節所致，同時也受持續高溫影響，致使棉鈴脫落。

在內圍落蕾高峰期出現在落鈴高峰期前段，棉花在打頂后10 d左右開始發生內圍蕾脫落現象時，內圍鈴同時也在脫落。

圖11 外圍蕾脫落時間動態分布

圖12 外圍鈴脫落時間動態分布

由圖11、圖12可知，外圍蕾脫落高峰出現在6月15日至8月3日，在現蕾初期到整個花期外圍蕾均有脫落發生，平均溫度在21.8～31℃之間，平均溫度多在30℃以下浮動，說明外圍蕾脫落受溫度影響不大，主要是由于植株體內有機養分供應不足或分配不當，植株自身減負的機體反應；外圍鈴脫落高峰發生在7月14日至8月15日，最高溫度達到36.6℃，出現持續高溫，過高的溫度是外圍鈴脫落的主要因素之一。綜上所述，品種表現出內圍脫落以幼鈴為主、外圍以落蕾為主，高密度條件下第二果節成鈴較少。

在內、外圍鈴脫落時間均在打頂5 d后開始，北疆溫度快速升高，造成棉花出現大量蕾鈴脫落現象，因此在大田種植時，在該時間段可考慮通過水肥調控技術，使環境條件及植株本身的生理活動達到最高平衡，以減少蕾、鈴脫落，

達到高產目的。

3 結論與討論

新疆北疆棉區屬于早熟棉區，無霜期較短，在該氣候條件下溫度對棉花發育速度的影響符合線性模式。每個品種要完成各生育階段所需的有效積溫是一定的，因此，可根據棉花各生育階段對積溫需求不同的特性，結合當地氣候特點，調控最佳結鈴期，作為確保棉花高產、穩產、早熟的有效途徑［23］。

3.1 株高、葉片的增長進程

棉花真葉的發生及出葉速度，不僅反映了棉株內部器官形成和生長發育速度，同時也反映了外界環境對棉花器官的形成和生長發育產生的影響程度［8-9］。研究表明，溫度和日照時數對棉花真葉發生速度的快慢具有重要影響，通過溫度變化及日照時數累計量，可以預測出棉花真葉的發生規律。

棉花在葉片發生過程中，苗期葉片展平速度較慢，其中，以第3葉葉展平速度最慢；在第4～10葉出葉速度差異不大，13葉以后，出葉速度穩步上升。在主莖葉第11葉前，植株株高日增長量隨著葉片的增加而快速增加，第11葉之后，隨著葉齡的增加，株高日增長量明顯下降，株高增長速度明顯減慢，株高日增長量表現為慢-快-慢的增長過程，添加趨勢曲線，擬合為二次方程。

株高的增長動態是反映棉花群體株型動態變化的最敏感指標，也是栽培管理中最易于控制和掌握的株型指標，應作為高產群體的主要數量指標之一。通過掌握棉花株高、葉片生長規律，結合大田管理，為棉花進行葉齡調控，最終達到高產提供理論依據。

3.2 蕾鈴發生及脫落特點

棉花生育進程中，播種至出苗，開花至吐絮兩個階段對溫度最敏感，對生育進程的影響最大［13］，此外，溫度也是影響棉纖維發育的主要因素［14-15］，溫度過高或過低不僅會導致棉花生育后期蕾鈴脫落，同時還會嚴重影響棉花纖維品質。在北疆棉區，高溫天氣大多集中在6～8月，進入9月溫度有所下降，有效積溫減少，不利于棉花吐絮，這就要求作物生長能充分利用這段時間完成蕾鈴以及纖維的發育，減少后期氣溫下降對產量的影響［16］。結合當地氣候，研究棉花蕾鈴發生及脫落時間分布情況，對掌握作物本身生長特性、并結合當地外部氣候條件，有效進行田間調控，具有重要研究意義。

本研究結果表明，棉花內圍落蕾高峰主要出現在打頂后10 d左右，外圍蕾在蕾期到花期均有脫落；內、外圍落鈴均從打頂后第5 d開始，持續30 d左右，內圍鈴脫落高峰出現在7月19～30日；外圍鈴脫落高峰出現在7月25日至8月6日，且以幼鈴脫落為主。植株長勢狀況是影響蕾、鈴脫落的因素之一。長勢穩健的陸地棉植株，中部、下部結鈴性強，其內圍鈴成鈴率高，為收獲鈴數主要部分；上部成鈴數取決于植株的長勢水平，因此要主抓上部成鈴數，努力提高外圍鈴是高產群體的重要質量指標之一。選擇育種應加大選育在蕾期和花鈴期生長發育動態較平穩的品種，并適當使高峰期分散以減輕這個時期棉花的生長壓力，降低蕾鈴脫落率［14］。

［1］ 黃勇，付威，吳杰. 國內外機采棉技術分析比較［J］. 新疆農機化，2005（4）：18-20.

［2］ 趙會薇. 機采棉品種選育現狀［J］. 中國種業，2013（9）：18-19.

［3］ 吳孔明，劉孝純，劉芹軒. 棉花生育的積溫模型［J］. 華北農學報，1996，11（2）：74-80.

［4］ 馮利平，劉德章，韓學信. 棉花器官增長及生物學產量與積溫關系的研究［J］．湖北農學院學報，1992，12（2）：26-33.

［5］ Reddy K R，Hodges H F，Mckinion J M. Model 1 ing temperature effects on cotton internode and leaf growth［J］. Crop Science，1997，37：503-509.

［6］ 中國農業科學院棉花研究所. 中國棉花栽培學［M］. 上海：上海科學技術出版，1983：337-359.

［7］ 張懷志，朱艷，曹衛星，等. 棉花生育進程與群體生育動態的知識模型［J］. 中國農業科學，

2004，37（7）：975-981.

［8］ 喻樹迅. 棉花育種材料與方法研究的現狀與發展方向［J］. 中國棉花，1999（12）：6-8.

［9］ 陳冠文，陳謙，宋繼國，等. 超高產棉花苗期診斷與調控技術［M］. 烏魯木齊：新疆科學技術出版社，2009：60-61，48-50.

［10］ 徐善玲，黃興國，黃瓊，等. 淺談作物積溫的穩定性及其預報的準確性［J］. 江西氣象科技，2005，28（3）：34-35.

［11］ 婁善偉，郭仁松，高云光，等. 高產棉花群體結構特征與產量品質形成關系的研究［J］. 新疆農業科學，2009，46（3）：567-573

［12］ 北京農業大學農業氣象組. 農業氣象學［M］.北京：科學出版社，1982.

［13］ 王榮棟，尹金章. 作物栽培學［M］. 烏魯木齊：新疆科技衛生出版社，1997.

［14］ 毛樹春，董金和. 優質棉花新品種及其栽培技術［M］. 北京：中國農業出版社，2003.

［15］ 韓迎春，毛樹春，王香河，等. 溫光和種植制度對棉花早熟性和纖維品質的影響［J］. 棉花學報，2004，16（5）：301-306. .

［16］ 唐錢虎，張新宇，李艷軍，等. 兩種不同熟性陸地棉品種在北疆棉鈴發育比較研究［J］. 新疆農業科學，2009，46（4）：715-718.

［17］ Nankagawa H，Horie T. Modelling and prediction of developmental process in rice. II. A model for simulating panicle development based on daily photoperiod and temperature［J］. Crop Sci，1995，64 （1）：33-42.

［18］ Plant R E，Kerby T A，Zelinski L J，et al. A qualitative sim1ation model for cotton growth and development［J］. Computer and Electronics in Agnculture，1998，20（1/2）：165-183.

［19］ 潘學標. 棉花栽培生理生態學. 中國棉花可持續發展研究［M］. 北京：中國農業出版社，1999.

［20］ 潘旭東，孫自武，馮亞靜，等. 新疆北疆不同積溫條件下棉花生育進程及生長解析［J］. 中國農學通報，201 1，27（5）：274-280.

［21］ 王榮棟，曹連莆，張旺鋒. 作物高產理論與實踐［M］. 北京：中國農業出版社，2007.

［22］ 王德升，徐壽春. 棉花蕾鈴脫落原因及防治［J］. 現代農業科技，2007（20）：159.

［23］ 潘旭東，孫自武，馮亞靜，等. 新疆北疆不同積溫條件下棉花生育進程及生長解析［J］. 2011，27（5）：274-280.

（責任編輯 白雪娜）

Influences of meteorological factors on the growth and development rule of early maturing machine-picked cotton Xinluzao No.51

MA Xiao-mei，LI Bao-cheng，ZHOU Xiao-feng，DONG Cheng-guang，LI Sheng-xiu，WANG Xin
（Northwest Inland Region Key Laboratory of Cotton Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture/ Cotton Research Institute，Xinjiang Science Academy of Agriculture and Reclaimation，Shihezi 832000，China）

This paper analyzed the regularity of organogenesis of early maturing machine-picked cotton Xinluzao No.51 and the effects by meteorological factors，to provide effective theoretical support for the development of machine-picked cotton industry according to local conditions. 10 consecutive growing cotton plants were selected after emergence，the plant height，occurrence and shedding of leaves and buds were investigated in the whole growth period. The results showed that the leaf emergence velocity of Xinluzao No.51 was significantly affected by the temperature and sunshine duration in the process of true leaf formation；expanding speed of the third leaf was the slowest；there were no significant differences in the fourth to tenth leaves，leaf emergence velocity steady increased 15 leaves later. The plant height showed a slow - fast - slow growth process with the increase of leaf age，and the growth of plant height was quadratic curve during the period of flat growth. The middle and lower boll rate of the species was high and in the first fruit section，the boll forming was stable.

Xinluzao No.51；machine-picked cotton；out leaf velocity；effective accumulated temperature；sunshine hours；boll

S562

A

1004-874X（2016）10-0021-07

2016-06-21

新疆兵團科技攻關項目（2011BA001）；國家科技支撐計劃項目（2014BAD09B01）

馬曉梅（1978-），女，碩士，副研究員，E-mail：maxm_09@sina.com

李保成（1961-），男，研究員，E-mail：xjlbc@sohu.com

馬曉梅，李保成，周小鳳，等. 早熟機采棉新陸早51號生育期氣象因子對群體生育規律的影響［J］.廣東農業科學，2016，43（10）：21-27.