長江中下游早熟棉產量構成及農藝性狀研究

程慧煌，劉婷，沈家興，羅海華，幸紅，夏紹南*

（1江西省棉花研究所/國家棉花產業技術體系鄱陽湖綜合試驗站，九江 332105；2江西農業大學農學院/作物生理生態與遺傳育種教育部重點實驗室，南昌 330045）

早熟棉因其生育期較短，有利于避開蟲、草害，大大減少水、肥、農藥等資源的使用，同時可在油（麥）后棉種植模式中很好地解決茬口銜接等問題［1，2］。隨著農業機械化、輕簡化的推進，早熟棉機采將是未來棉花種植模式的趨勢［3-5］。所以，大力開展早熟棉品種的選育，是促進棉花產業現代化的必由之路［6-8］。但是，不同早熟棉品種在產量構成和農藝性狀上均存在較大差異［9-11］。有研究指出，株型是重要的農藝性狀，與作物生產密切相關，協調的產量構成比例以及優良的農藝性狀是發揮作物產量潛力的重要保障［12-15］。

自澳大利亞的Donald于1968年提出理想株型的概念以來［16］，適合作物高產的株型特征及農藝性狀特點在水稻［17，18］、小麥［19，20］、玉米［21，22］、棉花［23，24］等作物上均有報道。然而，傳統的棉花株型及農藝性狀已不適合輕簡節本、提質增效的要求［25］。張衛民等［26］通過種植密度和高密化控栽培試驗，發現密矮小群體株型結構更適合黃土高原棉區棉花再高產的群體結構和株型模式。陳民志等［27］對不同年代的新疆主栽棉花品種進行研究，發現高產株型由緊湊型向較松散型轉變，且株高、果枝始節和始節高度等均有改變。但目前長江流域高產棉花株型應具備的基本特征，以及適合長江中下游棉區高產類型早熟棉品種的產量構成及農藝性狀如何，鮮有報道。本文選擇近3年參加江西省區域試驗的早熟棉品種（系）為材料，通過對不同產量類型早熟棉品種（系）之間的產量特征、生育期特性、農藝性狀、抗病特性等進行對比，旨在明確長江中下游早熟棉高產品種的產量構成及主要農藝性狀，對模糊的選育指標進行數量化，為早熟棉品種的選育及理想株型構建提供參考，為早熟棉的高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗于2018—2020年在江西省棉花研究所科研基地（115°84′E，29°71′N）進行，供試土壤類型為沙壤土。供試品種為近3年（2018、2019、2020年）參加江西省棉花區域試驗的早熟棉品種（系），且均經過（2017、2018、2019年）多點的篩選試驗，具備一定的穩產性、適應性及代表性（表1）。

表1 2018—2020年江西省棉花品種區域試驗品種（系）數Table 1 Statistics of varieties（lines）in regional trials of cotton varieties in Jiangxi Province from 2018 to 2020

1.2 試驗設計

采用隨機區組排列，重復3次，行長6.67 m，平均行距75 cm，4行區，小區面積20 m2，株距16 cm，密度8.25萬株/hm2。3年均采用條溝點播方式直播，2018年播種日期為5月24日，2019年為5月20日，2020年為5月18日，播后噴施除草劑。為確保密度，在直播后25 d左右進行定（補）苗，7月底至8月初打頂，全生育期不整枝。水分管理及病蟲草害防治均按當地的高產栽培方式進行。

1.3 測定內容及方法

（1）生育期。分別記載各小區出苗期、開花期、吐絮期（各期達到50%的日期）和生育期（從出苗期到吐絮期的天數）。取各重復的平均值。

（2）產量及產量構成。9月20日每個小區選取長勢基本一致的10株棉株調查其單株成鈴個數；吐絮盛期各小區隨機采摘中上部正常吐絮（無僵瓣花）的棉鈴50個，曬干后于室內考種，分別計算單鈴重、衣分及子指。籽棉產量為每個小區籽棉的實收重量，并折算成公頃皮棉產量。

皮棉產量（kg/hm2）=籽棉產量（kg/hm2）×衣分（%）

（3）農藝性狀。棉花現蕾后調查始果枝節位，生育后期調查果枝數、株高。

（4）外形特征。在生育中后期對棉花莖稈、枝葉、鈴型等特征進行觀察記載。

（5）抗病性鑒定。枯萎病鑒定采用室內營養缽育苗期鑒定法與田間鑒定相結合［28］，黃萎病采用人工病圃成株期鑒定法［28］。采用5級法病情分級標準對病情進行調查。

病情指數和相對病情指數的計算公式如下：

發病株率=發病株/調查株數×100%

病情指數=Σ（各級病株數×相應病級）/（調查總株數×最高級數）×100%

相對病情指數=（參試品種的病情指數×50）/感病對照的病情指數

根據相對病情指數的大小，按表2進行抗病等級劃分。

表2 棉花品種枯萎病、黃萎病抗病等級Table 2 The classification of disease resistance grade of the cotton varieties

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2010、SPSS 25進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 早熟棉品種（系）產量、產量構成及分類

分別以2018、2019、2020年早熟棉品種（系）的皮棉產量為變量，采用歐式距離法對各年的品種（系）進行系統聚類分析（圖1）。其中，取閾值T=14時可以將2018年的10個參試品種分為三類：高產類（A03、A04、A08）、中產類（A01、A02、A06、A10）、低產類（A05、A07、A09）；取閾值T=10時可以將2019年的10個參試品種分為三類：高產類（B06、B08、B09）、中產類（B03、B04）、低產類（B01、B02、B05、B07、B10）；取閾值T=15時可以將2020年的10個參試品種分為三類：高產類（C06）、中產類（C01、C02、C03、C04、C05、C08、C09）、低產類（C07、C10）。

圖1 2018—2020年早熟棉品種聚類圖Fig.1 The cluster diagram of lint yield of early maturing cottons from 2018 to 2020

如表3所示，在產量上，2018—2020年各類型早熟棉品種（系）籽棉產量和皮棉產量均存在顯著差異（P＜0.05），且高產類均顯著高于中、低產類，說明聚類分析將不同產量水平的品種歸納在了一起。在產量構成方面，高、中產類早熟棉品種（系）的衣分均顯著高于低產類，其中，2018、2020年高產類衣分最高，平均分別為42.0%、43.8%，中產類次之，低產類最低。2019、2020年各產量類型早熟棉品種（系）在單株成鈴上無顯著差異，2018年高產類單株成鈴顯著大于低產類，而與中產類無顯著差異。2018、2020年各產量類型早熟棉品種（系）的鈴重均無顯著差異，2019年中產類鈴重顯著高于低產類型，而與高產類型無顯著差異。可見，無論在產量上還是產量構成因素上，不同產量類型早熟棉品種（系）整體表現為：高產類＞中產類＞低產類。

表3 不同產量類型早熟棉品種（系）產量與產量構成因素比較Table 3 The yield and yield components of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.2 早熟棉品種（系）的生育期、霜前花率等農藝性狀特征

由表4可知，生育期最長的是2020年高產類型早熟棉，平均為103.0 d（2020年開花期雨水多，生育期較往年普遍增加5～7 d），最短的是2018年的高產類型，平均90.3 d。2018、2020年各產量類型早熟棉霜前花率無顯著差異，2019年高產類型與中產類型霜前花率無顯著性差異，但均顯著高于低產類型。2018—2020年各產量類型早熟棉子指間無顯著差異，且均在10 g左右。2018—2020年各產量類型早熟棉品種（系）的始果枝節位均在5～7節之間，且均無顯著性差異。2018、2019年各產量類型早熟棉的果枝數均無顯著性差異，2020年高產類早熟棉果枝數平均為12.4個，顯著高于低產類，但與中產類果枝數無顯著差異。就株高而言，2018年中產類型株高最高，2019、2020年高產類型株高最高，而低產類型株高在3年中均較低，且高產類早熟棉株高均在110 cm以上。綜上，高產類早熟棉生育期為90～100 d，霜前花率96%以上，子指在10 g左右，始果枝節位為5～7節，果枝數為12～15個，株高為110～120 cm。

表4 不同產量類型早熟棉品種（系）生育期、霜前花率等農藝性狀Table 4 The different agronomic characters of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.3 早熟棉品種（系）的出苗情況及外形特征

如表5所示，不同產量類型早熟棉之間的出苗情況基本都在較好以上。在外形特征方面，2018、2020年的株形多為較緊湊；2019、2020年果枝多為平展和微上舉；不同產量類型間的莖稈有粗有細，2018年多表現為較細，2019、2020年多表現為中等粗壯；2018年高產類型葉片為中等大小，葉色比較深；在這3年間，鈴型基本為卵圓形且吐絮暢。可以看出，在各年參試的早熟棉品種（系）中，出苗情況及外形特征與早熟棉產量類型的劃分界限無明顯相關。

表5 不同產量類型早熟棉品種（系）出苗情況及外形特征Table 5 Emergence and morphological characteristics of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.4 早熟棉品種（系）的抗病特性

如表6所示，在抗枯萎病方面，2018—2020年各參試品種（系）均表現為耐病或抗病（無其它抗級），其中抗枯萎病品種（系）分別占當年參試品種總數的20%、50%和30%，2018、2019年抗枯萎病品種（系）主要分布于高產類和低產類中，2020年抗枯萎病品種（系）主要分布于高產類和中產類。在抗黃萎病方面，2018年全表現為耐病；2019年50%表現為抗病，主要分布于高、低產類中；2020年抗、耐、感病品種分別占參試品種總數的60%、30%、10%。從總體看，隨年份的推移，早熟棉品種在抗枯萎病方面無明顯變化，而在抗黃萎病方面，抗病品種數量有所增加的同時，感病品種也增多。

表6 不同產量類型早熟棉品種（系）抗病特性Table 6 Disease resistance characteristics of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

續表6

3 討論

單位面積鈴數由單株成鈴及密度組成，在新疆獨特的地理環境及溫光資源條件下，超高產早熟棉種植密度在20萬～26萬株/hm2，單株成鈴7.5～9個［29］；黃河流域棉區多數棉田種植密度在7.5萬～9萬株/hm2［30］，適合山西黃土高原棉區再高產的種植密度為10.5萬株/hm2，單株成鈴在11個左右［26］。本研究3年間均采用本地普遍使用的8.25萬株/hm2的種植密度，種植密度較低，但單株成鈴較高，高產類早熟棉單株成鈴在12～17個之間。董合忠等［25］認為，長江流域棉區種植密度應在9萬～12萬株/hm2，但在生產實際中，密度在8.25萬株/hm2時皮棉產量與單株成鈴（單位面積鈴數）呈現出負相關性但不顯著［10］，所以能否在8.25萬株/hm2的基礎上，通過適當提高密度來提高單位面積鈴數，從而達到增產的目的，需進一步研究。

西北內陸棉區籽棉產量達到10 000 kg/hm2以上的超高產水平時，單鈴重在5.5～6.5 g之間［29，31］，在長江中下游地區較難實現。本研究認為要達到相對高產，在平衡其它產量構成因素的基礎上，最佳單鈴重應為4.5～5.5 g之間。

衣分高的品種在皮棉產量上有較大優勢，但衣分與子指呈負相關，如果單純追求高衣分往往會導致種子過小，影響出苗率，從而導致減產，因此要把子指和衣分綜合考慮［32］。從生產實際來看，要到達高產水平，適合長江中下游早熟棉品種的衣分應不低于40%，子指為10～11 g，這與趙世春等［32］觀點相同。

董建軍等［30］認為，黃河流域要實現輕簡化，宜采用科學化控、機械打頂或化學封頂免整枝技術，株高控制在90～110 cm。白巖等［33］認為以新疆為代表的西北內陸棉區，從高效、輕簡化來看，在適當降低密度的前提下，株高應由70 cm以下提高到75 cm左右，果枝數為8～11個。董合忠等［25］認為，長江流域實行兩熟制的棉區，宜建立“直密矮株型”群體結構，通過化學調控，最終株高控制在80～90 cm。本研究認為，長江流域棉區土壤肥力中上且雨水充足，100 cm以下的理想株高對化控要求較高，所以應相對增加株高到110～120 cm之間。適量增加株高能適量增加棉株間通透性和縱向空間利用效率，對中下部棉鈴的生長發育有積極作用［34］。

長江流域棉區多為油、麥后棉等兩熟制種植模式，短生育期更適合緩解油（麥）棉連作的茬口銜接問題，所以早熟棉新品種的生育期應在110 d以內［32］，且為滿足機械化采收要求，第一果枝高度宜在20 cm以上，株型為緊湊的短果枝，吐絮集中且抗病、抗倒［35，36］。本研究經過3年的調查發現，早熟棉生育期控制在100 d以內均較為容易實現，但霜前花率應在96%以上。本研究還發現，外形特征與早熟棉產量無明顯相關性，這可能是由于分析的品種數量有限。但為滿足機械化生產的需求，筆者認為高產類早熟棉應基本具備株型比較緊湊，莖稈較粗壯，葉片大小中等，鈴型卵圓，吐絮暢且集中的特點；在抗枯、黃萎病方面，早熟棉品種對枯萎病和黃萎病的抗病性至少達到耐病水平，并應盡快達到抗病水平［32］。

4 結論

適宜長江中下游早熟棉高產的產量構成及主要農藝性狀為：單株成鈴12～17個，鈴重4.5～5.5 g，衣分40%以上，株高110～120 cm，果枝數12～15個；高產類早熟棉產量與外形特征無明顯相關性，但為滿足輕簡、高效生產需求，高產類早熟棉應具備株型比較緊湊，莖稈較粗壯，葉片大小中等，鈴型卵圓，吐絮暢且集中等特點；在抗性方面，高產早熟棉抗病等級應為耐病以上且具有較強的抗倒性。研究結果為長江中下游高產早熟棉品種的理想株型育種與栽培提供了理論參考，但作物高產株型特征十分復雜，生態區域性較明顯［37，38］，因此普適性有待進一步的驗證。