不同覆膜寬度對棉花生長發育、產量及品質的影響

李雪玲， 郭俊先， 陳 莉， 郭 飛， 宋鶴嶺， 張 眾

(1.新疆農業大學機電工程學院，新疆烏魯木齊 830052； 2.沙灣市農業技術推廣中心，新疆沙灣 832100；3.新疆塔城地區農業技術推廣中心，新疆塔城 834700)

新疆屬于我國西北地區，地處西北地區最西側，屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候，可為棉花的生長提供有利環境[1-2]。目前，新疆已成為我國最大的棉花生產地，2021年，新疆地區棉花的種植面積就已經達到了250.61萬hm2，產量也已經達到了573.1萬t。部分研究者從育種角度研究棉花的農藝性狀，關于不同覆膜寬度對棉花農藝性狀、產量、品質方面影響的研究較少。李生秀等研究發現，不同覆膜方式對棉花生長發育及產量都有影響[3]。閆夏通過研究發現，與寬膜種植模式相比，超寬膜種植模式既提高了棉田的地溫，同時也達到了增產的效果[4]。翟振平等研究發現，與寬膜種植模式相比，超寬膜種植模式對棉花農田環境的增溫保墑效果較好，出苗情況較寬膜種植模式更優，同時超寬膜種植模式的生育期也較寬膜有所提前，超寬膜種植模式的產量較寬膜種植模式高13.51%[5]。孫孝寶研究發現，在超寬膜種植模式下，棉花產量有所增加，不同覆膜寬度種植模式下棉花的生長發育情況也不相同[6]。蔡曉莉等研究發現，在相同密度下，種植模式不同，棉花的生長發育差異也比較明顯[7]。選擇合適的種植方式可以為棉花生長發育營造良好的生態環境，同時可以提高棉花植株在單位面積的光合作用，以此達到高產的目的[8]。李有忠等通過研究發現，超寬膜栽培技術的保溫保墑效果明顯，有利于棉花的生長發育，且超寬膜栽培技術的產量較窄膜、寬膜栽培技術明顯提高[9]。已有研究者根據新疆地區的種植情況分析了1膜3行、1膜4行、1膜6行的種植模式對棉花生長發育及棉花產量、品質的影響[10-12]。

以上研究都是在寬膜或者窄膜的種植模式下進行的，對4.40 m超寬膜的研究很少。故本研究提出在(2.05 m)1膜6行寬膜的基礎上，增加(4.40 m)1膜12行超寬膜的種植模式，分析不同地膜覆蓋寬度對棉花的生長性狀及產量的影響，為棉花種植中選擇適合的地膜覆蓋寬度提供科學的理論和依據。對不同覆膜寬度對棉花生長性狀及產量影響的研究非常必要，合理的覆膜寬度不僅可以提高棉花產量，還能提高機采棉的效率，對新疆棉花產業的發展起著推動作用。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2021年4—11月在新疆沙灣縣農業試驗基地(85°42′39″E，44°18′41″N，海拔 490 m) 進行。沙灣地區的年降水量少且年蒸發量大，年降水量為140～350 mm，年蒸發量為1 500～2 000 mm，無霜期為170～190 d，地下水埋深度在5 m以下，沙灣地區日照時數充足，年日照時數為2 800～2 870 h，土壤為沙壤土，土壤肥力中等，屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候。

1.2 試驗設計

根據當地種植情況選擇源棉11號棉花品種。試驗共設2個處理，處理1采用超寬膜(膜寬 4.40 m)1膜12行的種植模式；處理2采用寬膜(膜寬2.05 m)1膜6行的種植模式。4.40 m超寬膜與2.05 m寬膜的行距均為(66+10) cm。采用五點取樣法，每個處理設置5個重復。在棉花的整個生育期共灌水12次，灌溉定額4 200 m3/hm2，2種覆膜寬度的棉花種植均采用膜下滴灌方式進行滴水，苗期共滴3次水，蕾期滴2次水，花鈴期需水量較大，共滴5次水，吐絮期需水量較小，共滴2次水。在滴水時，同時滴入肥料。其他田間管理措施如打頂、除草、噴藥、葉面肥等按照大田統一管理進行。

1.3 試驗內容的測定與方法

1.3.1 農藝性狀 在棉花三葉期至花鈴期用鋼直尺測定株高，株高測量精度為0.01 mm。測量從子葉節到主莖頂端的高度，在10個小區內選取15株長勢均勻的棉花并做好標記，3～5 d測1次。在棉花吐絮期記錄棉株主莖果枝數量及果枝始節的位置、高度。同時在地面以上5 cm處的棉花莖稈處做好標記，在標記處對15株棉花的莖粗進行測量。

1.3.2 地上、地下部干物質量 在苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期，從2種覆膜寬度處理設置的破壞性小區中選取連續且長勢均勻的棉株6株，按莖、葉、蕾、花、鈴、根等器官分開，用葉面積儀測量葉面積，用Image J軟件計算其葉面積。將棉花根系泥土沖干凈后晾干，將分解后的棉花樣本分別稱質量，裝入信封袋內并記錄棉花各器官的鮮質量，最后將棉花各器官放入烘箱內，于105 ℃殺青30 min，再于 80 ℃ 烘干至恒質量，冷卻后測定植株各器官的干物質質量。

1.3.3 產量及其構成因素 在棉花收獲期內，每個小區選6.67 m2土地，調查并記錄所選范圍內收獲的總株數及總成鈴數，計算棉株個體成鈴數。選取長勢均勻的植株，分別從棉花上、中、下3個部分取50個吐絮的棉鈴，晾干水分后測定單鈴質量，將試驗小區棉花采摘后進行稱質量，最后根據籽棉產量計算產量。

1.3.4 纖維品質 收獲期在10個小區內選取長勢均勻的植株，分別從棉花上、中、下3個部分各取30個吐絮的棉鈴，每個處理設5個樣本，在籽棉干燥后軋取皮棉，最后將樣本送至棉花品質監督檢驗測試中心進行品質檢測。

1.4 數據處理

試驗數據用Excel 2021、SPSS 19.0進行處理和分析，用Origin 2021繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同覆膜寬度對棉花農藝性狀的影響

由圖1可以看出，不同覆膜寬度對棉花株高的影響相同，苗期增長較慢，到蕾期迅速增長，至花鈴期進行打頂后基本趨于不變。棉花苗期和現蕾期的株高差異不明顯，分析發現，現蕾期后超寬膜的個體發育較好，株高增長迅速且始終高于寬膜。由表1可知，在2種不同的覆膜寬度下，果枝始節位無明顯差異，僅相差0.14節。在超寬膜覆膜處理下，果枝數、果枝始節高度較寬膜覆膜處理高，分別比寬膜覆膜處理高6.99%、4.12%，可見超寬膜覆膜處理更有利于棉花機采。由圖2可知，在不同覆膜寬度處理下，棉花的莖粗變化相同，從苗期到盛鈴期，超寬膜覆膜處理的棉花植株莖粗始終高于寬膜覆膜處理，超寬膜覆膜處理的棉花發育情況較好，莖粗較粗，在棉花植株生長發育中，超寬膜覆膜處理的長勢優于寬膜覆膜處理。

表1 不同覆膜寬度下棉花農藝性狀的變化

2.2 不同覆膜寬度對棉花葉面積指數的影響

由圖3可以看出，葉面積指數在整個生育期內的變化呈先上升后下降的趨勢，超寬膜處理的葉面積指數始終高于寬膜處理的葉面積指數。2種覆膜寬度處理的棉花葉面積指數在盛蕾期快速上升，最高值出現在盛鈴期。從盛蕾期開始到盛花期，超寬膜處理的葉面積指數明顯高于寬膜處理，盛花期超寬膜處理為2.71，相較寬膜高12.45%。在盛花期到盛鈴期，超寬膜處理的葉面積指數明顯高于寬膜處理，盛鈴期超寬膜處理葉面積指數達到3.92，比寬膜處理高31.98%。在吐絮期，2種處理的葉面積指數均下降，這是由于棉花植株老化、葉片脫落，造成葉面積指數下降。

2.3 不同覆膜寬度對棉花地上部、地下部干物質積累的影響

從表2可以看出，在2種覆膜寬度處理下，單株干物質分配量的變化相同，植株從蕾期開始迅速生長，干物質積累量也快速增長，到了吐絮期，由于水分減少，部分植株的干物質分配量開始下降。從苗期到現蕾期，2種覆膜寬度處理的棉花植株的總干物質積累量差異明顯，其差值分別達到1.88、5.90。在花鈴期，超寬膜處理的單株總干物質積累量達到峰值，為74.82 g，比寬膜高21.96%，處于最高水平。由2種覆膜寬度處理下的干物質分配變化可以看出，棉花在生長前期的植株生長量變化很微小。到了蕾期，氣溫隨著播種后時間的延長而增長，植株生長速度加快，蕾花鈴的干物質積累量分配比例增大，超寬膜與寬膜處理的干物質積累越來越明顯。進入花鈴期后，營養分配開始以供應花鈴為主，蕾花鈴部分的干物質積累量逐漸增大，此時超寬膜處理蕾花鈴的單株干物質積累量已經遠高于寬膜處理。在吐絮期，2種覆膜寬度處理的蕾花鈴干物質分配量均已達到70%以上，達到最高水平。

2.4 不同覆膜寬度對棉花產量及其產量構成因素的影響

由表3可以看出，超寬膜處理的棉花單株成鈴數較多，為5.49個，比2.05 m寬膜處理多6.19%；單鈴質量以超寬膜處理較高，為5.60 g，超寬膜處理較2.05 m寬膜處理高0.36%，差異不大；超寬膜處理籽棉產量較寬膜處理高，為6 465.55 kg/hm2，較2.05 m寬膜處理高4.67%，且差異顯著。

2.5 不同覆膜寬度對棉花纖維品質的影響

如表4所示，在2.05 m寬膜處理下，整齊度指數為82.7，比超寬膜處理高0.24%，無明顯差異。寬膜處理纖維斷裂比強度較高，為29.2 cN/tex，在4.40 m超寬膜處理下，斷裂比強度為29.3 cN/tex，比2.05 m寬膜處理高0.34%，且二者間無明顯差異。超寬膜處理的馬克隆值較高，為4.6。4.40 m超寬膜處理的衣分較高， 為42.50。以上研究發現，不同覆膜寬度處理對棉花纖維品質的影響較小，各項指標之間的差異并不明顯，說明在同一密度條件下，不同覆膜寬度處理的棉花品質基本無差異。

表2 不同覆膜寬度下棉花干物質分配的變化

表3 不同覆膜寬度下棉花產量及產量構成因素

表4 不同覆膜寬度下棉花纖維品質的變化

3 討論

3.1 不同覆膜寬度對棉花農藝性狀及葉面積的影響

棉花的形態指標受到覆膜寬度的影響。株高對棉花的株型和光能利用率起著決定作用，且影響結鈴和產量[13]。部分學者通過研究發現，棉花的株高、葉片數、果枝數等都與棉花種植密度存在一定的相關性[14-16]。本研究發現，在不同覆膜寬度種植模式處理下，在同一種植密度下，超寬膜處理的株高為71.73 cm，寬膜處理的株高為64.50 cm，超寬膜處理的株高更高，更利于機采。華燁等通過研究發現，密度對棉花株高、莖粗、單株果枝數、產量構成均有顯著影響[17]。李建峰等通過研究得出，機采棉的果枝始節高度受株行距配置影響較小[18]。本研究發現，在同樣株距、行距下，超寬膜處理與寬膜處理的果枝始節高度差異不大。有學者認為，葉面積指數與栽培密度、結構和作物所處周邊環境條件密切相關。作物的光能利用率受葉面積指數的直接影響，會進一步影響光合作用，對作物的生物積累量產生差異性[19-20]。徐新霞等研究發現，在寬窄行栽培模式下，寬行距能促進果枝及葉片水平伸展，充分占據行距間全部空間，降低葉片的重疊度[21]。在本研究中，超寬膜種植模式的葉面積指數較寬膜處理高，可能是由于超寬膜處理的實際密度較低，葉片重疊度小，利于棉花通風透光。

3.2 不同覆膜寬度對棉花產量和纖維品質的影響

單位面積的收獲株數、單株鈴數、鈴質量、衣分直接決定籽棉產量。棉鈴發育受棉花品種、耕種措施、農業生產環境等多方面因素的影響。棉花纖維的馬克隆值隨種植密度的增加逐漸升高，可能與其他栽培措施和生態氣候條件不同有關[22-23]。本研究發現，超寬膜處理的馬克隆值要高于寬膜處理的馬克隆值，可能與其密度相關。棉花產量是通過棉花植株的結鈴來形成的，單株結鈴與種植密度呈負相關[24]。密度過低、行間距過大，可使作物充分發揮單株優勢，使得作物單株產量較高，不能發揮群體優勢，不利于產量形成[25]。桑曉慧等研究發現，在輕簡化種植模式下，棉花纖維的馬克隆值較高，種植密度不能超過22.5萬株/hm2，若超過會產生“副作用”，不利于纖維品質的形成[26]。李有忠等研究發現，在4.40 m超寬膜的栽培模式下，棉花產量與品質都有所提高，品質方面主要是馬克隆值變優、整齊度提高等[9]。盧守文等研究發現，在同一密度下，纖維品質不受種植模式影響[27]。本研究發現，2種覆膜寬度處理對棉花產量有一定影響，對棉花纖維品質無明顯影響，這與盧守文等研究得出的對棉花纖維無影響的結論[27]是相同的。

4 結論

在不同的種植模式下，不同覆膜寬度對棉花的生長性狀、棉花產量的構成有影響。不同覆膜寬度對棉花纖維品質基本無影響。4.40 m超寬膜處理與2.05 m寬膜處理相比，超寬膜處理的棉花長勢較寬膜處理好，果枝始節高度及株高都比寬膜高，較2.05 m寬膜處理更利于采棉機的采收。在苗期到盛蕾期，2種覆膜寬度處理的葉面積指數差異不明顯，到盛鈴期，超寬膜處理的葉面積指數明顯高于寬膜處理，盛鈴期以后，超寬膜種植模式下的葉面積指數仍較高，干物質分配合理。在4.40 m超寬膜種植模式下，單株成鈴數較寬膜處理更高，單鈴質量也高于2.05 m寬膜處理，最終綜合增產較寬膜處理更顯著。超寬膜處理的產量比2.05 m寬膜處理提高了4.67%。本研究發現，超寬膜處理在增產方面高于寬膜處理，因此超寬膜處理這種覆膜寬度可以在北疆進行推廣利用。