北疆早熟機采棉品種篩選與區域試驗研究

李繼輝，向 導，陳泳帆，楊明鳳，季 芬

（新疆烏蘭烏蘇生態與農業氣象試驗站，新疆 石河子 832000）

機采棉（Gossypiumspp）的發展是棉花產業的必然趨勢，提高機械化水平在解決生產勞動成本方面具有重要作用。隨著國家政策對棉花產業的大力扶持，棉花科研與棉花產業有了長足進步，棉花成本、棉花品質、機械化水平仍是制約棉花產業發展的主要問題［1-3］。因此，培育篩選優質的早熟機采棉品種是實現棉花生產機械化和提高植棉效益的關鍵。

機采棉早在20世紀90年代開始立項研究，經過5年試驗調整，于2001年在新疆維吾爾自治區（簡稱新疆）開始逐步推廣［4-6］。在機采棉項目中，早熟棉花品種的培養選育占有重要的主導地位［7］，張素新等［8］、韓俊偉等［9］發現棉花主栽品種出現了品質退化現象，通過田間試驗比較，進行了常規選育取得了成效。近年來對機采棉的品種、栽培技術等研究均有新的突破［10-12］，對新疆棉花產業發展具有強勁的推進作用［13，14］。

為了確保早熟機采棉品系的穩定性，通過多點試驗，并從生育期及整齊度和生長勢、農藝性狀、產量、纖維品質、區域氣候適應性等方面，進行機采棉新品系與主栽品種對比分析。本研究旨在篩選鑒定機采棉的抗逆性、適應性、纖維品質、豐產性及機采棉綜合特性性狀表現，為適宜機采早熟棉新品系審定和推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇8個機采棉品種，其中A1設為對照（CK）。品種詳情見表1。

表1 2019年新疆早熟棉花品種區試參試品種及原種單位

1.2 試驗設計

在北疆選擇9個早熟棉花品種試驗區（點），分別是兵團第七師農科所（第七師）、博樂市種子管理站（博樂）、兵團第五師農科所（第五師）、新疆錦棉種業科技股份有限公司（錦棉）、新疆農業科學院經濟作物研究所（瑪納斯）、新疆大有贏得種業有限公司（第八師）、新疆惠遠種業股份有限公司（惠遠）、新疆金豐源種業沙灣試驗站（金豐源）、新疆農墾科學院棉花所（農墾院）。

設定小區面積20 m2，9個試點均采用隨機區組排列，3次重復，株行距配置、栽培管理與大田一致。規定小區缺株率不超過5%。

1.3 農藝性狀測定項目

每個品種每個重復選取10株記錄棉花農藝性狀，觀測發育期及整齊度、生長勢，計算生育期；測定株高、第一果枝節位高度、果枝數、單株鈴數、總鈴數、單鈴重、子指；實測小區產量，計算單產，包括子棉單產、皮棉單產、霜前皮棉單產、衣分。小區實收計產，每小區收取50個棉鈴室內考種，送農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心測定纖維品質。

1.4 栽培管理

各試點均采用人工點種機械鋪膜。各試驗區根據當地氣候條件適時播種。其中，博樂市種子管理站、新疆錦棉種業科技股份有限公司和兵團第七師農科所在4月下旬播種，其余試點均在4月中旬播種。打頂期為7月2—12日。各試點根據試驗地肥力及棉花長勢長相，基施和追施了數量不等的有機肥和化肥。灌水、除草、防病蟲害根據棉田實際情況進行。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2007分析軟件，進行標準偏差、變異系數（CV）、方差分析、相關系數及一元線性回歸。變異系數等于標準差除以平均值，是用來表示整齊度指標的方法之一［15，16］，其值越小整齊度越高。計算公式如下。

式中，ω為變異系數，s為標準差為樣本x的平均值，n為樣本個數，x為棉花生長農藝性狀觀測值。

2 結果與分析

2.1 試驗期間氣候評價

2019年5—9月參試區平均氣溫為20.8℃，較常年同期偏高0.5℃；平均最高氣溫為27.2℃，較常年同期偏高3.0℃；平均最低氣溫為12.7℃，較常年同期偏低0.1℃。≥0℃積溫4 319.0 d·℃，≥10℃積溫3 962.0 d·℃，≥15℃積溫3 572.0 d·℃，≥20℃積溫2 935.0 d·℃。降水量為170.0 mm，與常年同期持平。日照時數為2 035.9 h，較常年同期偏多23.9%。終霜出現在4月5日，初霜出現在10月19日，無霜期196 d，與常年相比多30 d。

2019年，棉花生長季氣溫偏高、降水偏少、日照充足。5月苗期氣溫略偏低，有利于蹲苗；6月蕾鈴期氣溫回升迅速，氣候適宜、光照充足、棉花生長速度加快，利于棉鈴的形成；7月高溫天氣較多，蕾鈴脫落較嚴重。8月下旬至9月上旬吐絮期降溫快，天氣晴朗、降雨較少、日照充足，利于棉花吐絮；9月中下旬多晴朗天氣，有利于棉花吐絮及采收；初霜期晚，霜前棉產量較高。

2.2 生育期、整齊度及生長勢

2.2.1 機采棉生育期 由于各試驗區播種時間、地理氣候環境、土壤質地、施肥灌溉量等管理措施上的偏差，同一品種在各試驗區棉花生長速度有所不同，8個參試品種在9個試驗區的生育期平均狀況見圖1。如圖1所示，出苗-開花：發育期為62.1～65.4 d（A3～A7），標準偏差為±1.3 d，A3、A5與A1（對照）基本相同，其他品種比對照長0.6～3.2 d；開花-吐絮：發育期為56.3～59.4 d（A3～A7），標準偏差為±0.9 d，A2、A5、A7比A1短0.4～2.0 d，A4、A8與A1相同，A3、A6比A1長0.6～1.1 d；出苗-吐絮：全生育期為120.2～123.1 d（A5～A8），標準偏差為±1.0 d；除A5比A1短0.5 d外，其他品種比A1長0.3～2.4 d。從生育期看A5和A1的相對較短，而各品種間變異系數（CV）為0.93%，即品種間全生育期差異并不明顯。

圖1 早熟機采棉品種發育期

2.2.2 機采棉整齊度和生長勢 參試品種各發育期整齊度見圖2a，依據變異系數（CV）越小整齊度越高的原則，苗期A2的整齊度表現最佳；進入花期A1和A5表現最好，其次是A2和A8；吐絮期，A2整齊度排第一，A3、A5、A6并列第二。品種各發育期生長勢見圖2b，從圖2b可以看出，苗期A2表現最佳，其次是A6和A8；進入花期，A1、A2和A6表現最好；到吐絮期，A1的生長勢排第一，A2、A6排第二。

圖2 早熟機采棉品種發育期整齊度和生長勢

2.3 農藝性狀特征

不同品種主要農藝性狀見表2。如表2所示，株高為69.7～77.9 cm，除A2比A1（對照）高之外，其余均低于對照，標準偏差為±2.9 cm。果枝始節高度為17.2～23.5 cm，A2、A8高于A1 0.3～0.5 cm，A3果枝始節高度與A1相同，其余品種果枝始節高度低于A1，果枝始節高度標準偏差為±2.13 cm。果枝數為6.5～7.5臺，其中A4最少，A2最多，對照排第四位，標準偏差為±0.6 cm，差異較為明顯。單株鈴數A7最少，A6、A8最多，A1排第七位，標準偏差為±0.4個。總鈴數與密度有直接關系，標準偏差為±27 754個/km2，離散度較大。單鈴重為5.3～6.1 g，A7最重，A1排第三，標準偏差為±0.3 g。子指為9.2～10.6 g，A1排第二，標準偏差為±0.5 g。農藝性狀綜合排序中，A2表現最佳，其次是A3。

表2 早熟機采棉品種主要農藝性狀

2.4 產量水平及方差分析

2.4.1 產量水平 各參試品種的產量表現見表3。如表3所示，子棉產量A2和A4比A1（對照）分別增產11.2%和2.1%；其余品種子棉產量比對照減產為0.2%～7.8%，子棉產量排序為A2＞A4＞A1＞A8＞A5＞A6＞A7＞A3。皮棉產量A2、A4、A5、A7、A8比A1增產1.6%～12.9%，皮棉產量排序為A2＞A4＞A7＞A5＞A8＞A1＞A3＞A6。A3和A6分別比對照減產0.7%和2.8%。霜前皮棉產量A2、A4、A5、A7、A8比對照增產1.4%～13.2%，A3和A6皮棉產量比A1減產1.0%和2.5%，霜前皮棉排序為A2＞A4＞A7＞A5＞A8＞A1＞A3＞A6。霜前花率A2、A5、A6、A7高于對照，其余品種的霜前花率等于或略低于對照，但都在98%以上。衣分為41.0%～45.1%，A1排第七位。7個參試品種的產量與對照相比，只有A2在9個試驗區中，全部點次均增產，其余6個品種在不同區域的產量有增有減，說明品種區域栽培對環境氣候條件具有一定的選擇性。

表3 早熟機采棉品種產量表現

2.4.2 皮棉產量方差分析 早熟機采棉品種皮棉產量方差分析見表4，品種間皮棉產量（小區實測產量）t檢驗結果見表5。品種效應達極顯著水平，說明品種間差異顯著，品種與試點的互作項顯著。如表4所示，A2和A4的皮棉產量比對照增產極顯著；A7和A5的皮棉產量比對照增產顯著；A8的皮棉產量比對照增產不顯著；A3和A6的皮棉產量比對照減產不顯著。

表4 早熟機采棉品種皮棉產量方差分析

表5 早熟機采棉品種皮棉產量與對照t檢驗

2.5 纖維品質

農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心使用HVI 900系統測試參試品種的纖維品質。測試及棉樣調濕在標準大氣即溫度（20±2）℃，相對濕度（65±3）%條件下進行。參試品種纖維品質的平均表現見表6。綜合各品種纖維長度、斷裂比強度和馬克隆值等，各品種綜合品質優良，3項指標均達到優質棉Ⅱ型標準。綜合纖維品質排序為A3＞A1＞A6＞A8＞A7＞A5＞A2＞A4。

2.6 區域氣溫變化對棉花產量的影響

試驗區氣溫與各品種皮棉產量的相關分析見表7。9個試驗區，分布在北疆地區，各地5—9月平均氣溫差異較大，其中新疆惠遠種業股份有限公司試驗區的氣溫最高，為23.3℃，兵團第五師農科所氣溫最低，為17.0℃。在有限的區域范圍內，各區域的溫度不同，對品種（皮棉產量）的影響程度有所差異。由表6可以看出，A2、A4、A7 3個品種皮棉產量與環境氣溫相關系數不顯著，說明這3個品種對環境氣溫的要求不嚴格，適應性強；A1、A3、A8和A5、A6皮棉產量與環境氣溫相關系數分別達到顯著和極顯著水平，說明這5個品種隨著氣溫升高，產量增加，A5、A6品種表現出對溫度的依賴性，所以A5、A6對環境氣溫適應性最差。品種對環境氣溫適應強弱排序為A2＞A4＞A7＞A3＞A1＞A8＞A5＞A6。

表6 早熟機采棉品種纖維品質檢測結果

表7 試驗區5—9月平均氣溫與各品種皮棉產量的相關分析

3 小結與討論

當棉花吐絮達95%、落葉率達90%以上時，開始機械化采收［17，18］。采收的基本要求是棉田采凈率＞94%、遺留棉花≤1.5%、掛落棉花≤1.7%、含雜率≤12%［18-20］，按照此標準采收棉花，機械化水平還比較低，棉花損失也比較大。然而，棉花機械采摘是項系統工程，對棉花農藝性狀有特定的要求，如要求棉花株高70～75 cm，果枝始節高度在18 cm以上［18-21］，機械采摘更加注重果枝始節高度，果枝始節高度越低，遺留棉花會越多。本次參試的8個品種中，除A3株高偏矮、A5果枝始節高度17.2 cm低于機械化標準外，其他品種的果枝始節高度的平均狀況均能達到機械化的要求。但是，這個分析結果也僅是平均狀態，各品種果枝始節高度仍存在少量不達標植株，機械采收造成遺留棉增加。李新裕等［22］研究認為，隨著株高、果枝始節高度的增加，其倒伏性也增加，因此，在提高機械化水平的同時，機采棉品系、品質、性狀等方面還需要進一步研究。由于各試驗區氣溫環境不同，各品種的響應程度也不同，在產量上存在明顯差異。品種與區域氣候環境的適應性還需要進一步研究。

通過8個早熟機采棉品種分別在9個試驗區的品比試驗，品種間的全生育期差異較小，農藝性狀基本符合機械化采收的要求。在早熟性、整齊度、豐產性上，品種A2表現強勁，均高于對照（A1），但A2纖維品質檢測排名靠后，居第7位，不過，7個參試品種的纖維長度、斷裂比強度和馬克隆值纖維綜合品質3項指標均達到了優質棉Ⅱ型標準。品種間皮棉產量差異明顯，以A2為最高，產量比對照增加12.9%。A2對環境氣溫適應性強，在9個試驗區均表現增產，而其他品種對區域有明顯的選擇性，同一品種在不同試驗區產量有增有減，其中A5、A6對環境氣溫適應性最差。