南疆陸地棉機采適宜性評價及農藝性狀與產量相關性研究

劉素華 李新林 彭 延 彭小峰 張 選

（1 新疆生產建設兵團第三師農業科學研究所，圖木舒克 843900；2 新疆生產建設兵團第三師圖木舒克市氣象站，圖木舒克 843900）

新疆是全國最重要的植棉區，2021 年棉花種植面積為250.2 萬hm2，占全國78.9%左右；棉花產量為516.1 萬t，占全國87.3%左右[1]；南疆是我國優質長絨棉早中熟種植區，對國家棉花安全、穩定生產具有決定性作用[2]。近年來，由于新疆機采棉水平不斷提高、規模化種植效益不斷擴大，南疆機采棉已成為普遍發展趨勢[3]；但在機采棉種植快速發展過程中，也涌現出當地品種適應機采性差，品種生育期較長造成棉花脫葉催熟差、采凈率低、纖維品質下降等問題[4-5]。因此，選育適宜南疆機械采收的高產、優質棉花新品種已成為南疆機采棉推廣的急切需求。棉花株型與高產、機采適宜性密切相關，棉花株型包括主莖高、營養枝數和果枝數及長度、主軸節間長度、始節高等[6]。其中，影響機械采收的株型因子有株高、果枝數、始節位、始節高。馬曉梅等[7]認為，增加棉花株高更符合機采要求，增加莖粗會減少棉花倒伏，降低機采損失率。鄭巨云等[8]認為，株高、結鈴數、始節位與棉花高產直接相關，良好株型有利于棉花葉面積指數、群體光合效率、耐密耐肥性以及收獲指數的提高。第三師農業科學研究所從華中農業大學優選了一批不同類型優質、豐產、適宜機采的棉花資源，在新疆圖木舒克市開展棉花品種資源比較試驗，以期促進內地棉花品種和資源的合理利用，為南疆優質機采棉的發展提供資源材料支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況本試驗于2022 年4 月在第三師44 團5 連試驗田（39.883189°N，79.163233°E，海拔1047.5m）進行，日照時間長，晝夜溫差大，棉花從4 月播種到10 月底收完平均氣溫21.6℃，年降雨量117.1mm，土壤類型屬于壤土，肥力中等，質地偏鹽堿。

1.2 試驗設計供試棉花品種（系）共5 個，分別為326、716、G32、K9、楚雜早1 號，由華中農業大學提供；對照品種為J206-5、塔河2 號，隨機區組試驗設計，3 次重復，試驗凈面積456m2。播種前 每hm2基施有機肥1500kg、磷酸二銨75kg，4 月16日機器鋪膜，行距為10cm+66cm 標準機采棉模式，株距10cm，一膜三管6 行，4 月18 日規劃試驗田，19 日人工點播，種植密度26.7 萬株/hm2。全生育期每hm2施N 300kg、P2O5195kg、K2O 105kg，肥料品種為尿素（N 46%）、磷酸一銨（N 12%、P2O560%）、硫酸鉀（K2O 50%），全部水肥一體化追施。全生育期化學調控9 次、7 月2 日打頂，并嚴格監測病蟲草害，其余管理與大田生產一致。

1.3 測定指標與方法在棉花各時期及時記載調查各小區出苗、開花和吐絮時間及棉花生長勢和整齊度。9 月20 日測量棉花株高、始節位、始節高、果枝數、單株鈴數，10 月10 日對各小區采收棉株中、上部完全吐絮棉花各100 朵，進行鈴重、衣分測試，并把各小區皮棉樣取出100g 送中國農業科學院棉花研究所檢測，采用HVI 100 大容量測試儀進行，主要檢測上半部平均長度、整齊度指數、斷裂比強度、馬克隆值、伸長率等品質指標，10 月28 日實收記產。

1.4 數據統計與分析采用Microsoft Excel 2020整理分析，DPS 7.05 進行相關性及逐步回歸分析，并對相關系數進行分解，建立棉花產量與株型間的最優回歸方程。

2 結果與分析

2.1 不同棉花品種（系）生育進程比較生育期長短是評價棉花生長的重要指標。生育期過長噴脫葉劑前棉鈴吐絮率低，脫葉催熟效果差，影響棉花絨長、比強度、馬克隆值等品質指標；生育期過短光合產物積累少，棉花產量降低。南疆機采棉的生育期要求在125～130d。表1 結果顯示，對照J206-5 生育期為127d，供試棉花品種（系）326、716、G32、K9 分別為129d、128d、128d、127d，與J206-5 相差1～2d，適宜南疆機采棉的要求；楚雜早1 號生育期為123d，屬于早熟棉花品種；對照塔河2 號生育期為134d，屬于晚熟棉花品種。5 個品種（系）在苗期、開花期、吐絮期內的生長勢較對照均值平均增加81.8%～145.5%、53.8%～107.7% 和21.2%～63.6%。參試品種（系）苗期和開花期整齊度分別較塔河2號增加0～100%和-16.7%～66.7%，但吐絮期較塔河2 號降低了16.7%（K9 除外）；但苗期和開花期參試品種整齊度多低于J206-5，吐絮期基本與J206-5一致。

表1 各品種（系）的生育時期比較

2.2 不同棉花品種（系）株型性狀比較生育期內對各棉花品種（系）始節位、始節高、株高、果枝數等指標進行了調查分析。由表2 可知，供試棉花 株高 在68.3～75.5cm 之 間，其 中326、G32、K9株高＞70cm，716、楚雜早1 號株高＜70cm，與對照塔河2 號株高相差不大，但比對照J206-5 株高要低7.5～14.7cm。南疆機采棉株高一般要求在70～100cm 之間，太高或太低均不利于機采作業，綜上表明326、G32、K9 更適合機械采收。果枝數方面，326、716、G32、K9、楚雜早1 號與對照均值相比，分別低0.55 臺、-0.05 臺、0.65 臺、0.05 臺、-0.05 臺，差異不大。各品種（系）的始節位在6.1～7.0 節之間，與對照J206-5相比差異不大、略低于對照塔河2號；始節高在21.6～22.5m 之間，與對照J206-5 相比低4.3～5.2cm，但均高于對照塔河2 號。有研究表明，適宜南疆機采的棉花始節位為5±0.2 節、始節高要≥18cm，綜合來看，326、G32、K9 更適宜南疆機采棉的需求。

表2 各品種（系）的株型性狀比較

2.3 不同棉花品種（系）產量性狀比較棉花豐產性是衡量一個品種資源是否適宜本地區栽培的最關鍵因素。由表3 可知，供試棉花326、716、G32、K9、楚雜早1 號籽棉產量在7021.5～7633.5kg/hm2之間，其中326、G32 產量與對照品種平均值相比分別增加1.15%和0.58%，716、K9、楚雜早1 號產量分別降低1.33%、5.94%、6.96%。產量構成因素方面，5 個供試棉花的收獲株數均低于對照品種平均值；326、716 單株鈴數與J206-5 持平、均多于10 個，G32、K9、楚雜早1 號低于J206-5，但多于塔河2號的7.9 個；326、716 單鈴重低于6.0g，G32、K9、楚雜早1 號分別為6.7g、6.7g、6.2g，但均低于對照J206-5、塔河2 號的6.8g 和7.0g。716、G32、K9、楚雜早1 號 衣分分別為44.6%、45.3%、43.4%、45.6%，高于對照品種塔河2 號，但326 衣分低于2個對照；各品種（系）籽指均低于2 個對照。綜合來看，716、G32 在結鈴性、單鈴重、衣分、產量方面綜合表現較好，在本地區適應性強。

表3 不同棉花品種（系）產量性狀比較

2.4 不同棉花品種（系）棉纖維品質由表4 可知，供試棉花平均絨長均＞30mm，但低于對照J206-5；整齊度與對照品種差別不大；326、G32 斷裂比強 度＞30cN/tex，716、K9、楚雜 早1 號＜30cN/tex；326、716、G32、K9 馬克隆值在4.4～4.9 之間，但楚雜早1 號＞4.9，達到了5.0；各品種（系）伸長率與對照相比差別不大。新疆機采棉對棉花纖維品質的要求：平均絨長與斷裂比強度均需達到“雙30”；而馬克隆值是反映棉花纖維細度與成熟度的綜合指標，分為A、B、C 三級，A 級為3.7～4.2、B 級為4.3～4.9；C 級為5.0 以上，B 級為標準級。從棉纖維長度、斷裂比強度、馬克隆值、整齊度、伸長率等指標綜合來看，326、G32 可達到GB/T 20392—2006《HVI棉纖維物理性能試驗方法》中品質II 型（纖維上半部平均長度≥29mm，斷裂比強度≥30cN/tex，馬克隆值3.5～5.0、整齊度指數≥83%）的標準，能滿足優質機采棉品質要求。

表4 不同棉花品種（系）纖維品質比較

2.5 不同棉花品種（系）性狀、產量構成因子與產量回歸分析將籽棉產量與主要株型性狀、產量構成因子進行相關分析（表5），結果表明株高、果枝數、始節位、始節高與籽棉產量、單株鈴數、單鈴重都具有相關性。其中，株高與始節高呈顯著正相關（0.80），表明機采棉需首先關注株高，品種株高與機采關鍵指標始節高密切相關；果枝數與除單鈴重、籽棉產量之外的其他指標呈正相關；始節位與單株鈴數呈負相關、與單鈴重呈正相關、與籽棉產量呈負相關；始節高與單株鈴數、單鈴重、籽棉產量均呈正相關，表明始節高是考察品種是否適宜機采的最重要指標。

進一步將籽棉產量與主要株型性狀、產量構成因子進行逐步回歸（表6、表7）。偏相關系數表明，果枝數、始節位、始節高、單鈴重與籽棉產量呈顯著或極顯著相關，F值為28.56（Df=5，1）、相關系數R2為0.9965，逐步回歸模型構建較好，可解釋99.65%的籽棉產量變異。建立的逐步回歸方程為Y=1889.94+1319.69X2-1722.86X3-168.67X4+0.3842X5+505.26X7，其中，始節位與籽棉產量呈極顯著負相關（p＜0.01），始節高與籽棉產量呈顯著負相關（p＜0.05），棉花始節位、始節高過高有利于機采但不利于產量的提高，需統籌考慮品種的機采適宜性與棉花高產。進一步的通徑分析表明（表8），果枝數、始節位、始節高、單鈴重與籽棉產量直接作用系數的絕對值大小排序為始節位＞果枝數＞始節高＞單鈴重，其中，始節位對籽棉產量的直接作用系數的絕對值為2.7435，是直接作用系數中最大的，說明籽棉產量與始節位密切相關。

表6 模型匯總參數

表7 籽棉產量與株型性狀、產量因子逐步回歸結果

表8 籽棉產量與株型性狀、產量因子通徑分析

3 結論與討論

新疆是我國優質長絨棉、商品棉生產基地，發展以全程機械化為代表的輕簡化植棉技術，可提升新疆棉花在國內、國際市場的綜合競爭力[9]。科學選育適宜機采的早熟、高產、優質棉花品種，實現農機、農藝結合，是新疆棉花高質量發展的必然要求[10]。棉花種質資源是生物學、遺傳育種研究的重要基礎，主要由優質地方品種和外引品種構成。目前，南疆優質機采棉資源材料還較為缺乏，有必要從內地主要棉區（長江中下游、黃淮海）引進優異棉花品種開展種質資源共享[11-12]，育成對當地環境或栽培條件具有良好適應性的機采棉品種，這對實現南疆機采棉快速發展具有重要意義。

本次引進的5 份種質資源，其中符合南疆生育期的棉花品種（系）有326、716、G32、K9，生育期均在125～130d 之間；僅楚雜早1 號生育期為123d，屬于早熟棉花品種，不利于棉花產量的形成[13]；從株型性狀、產量表現、品質性狀綜合分析，326、G32、K9 株高＞70cm，716、楚雜早1 號株高＜70cm，326、G32、K9 更適合機械采收[14]；果枝數與對照均值相比差別不大；始節位6.1～7.0 節、始節高21.6～22.5cm，也表明326、G32、K9 更適宜南疆機采棉的需求。籽棉產量在7021.5～7633.5kg/hm2之間，其中僅326、G32 與對照品種相比分別增加1.15%和0.58%，豐產性表現較好；5 個參試品種（系）的纖維品質絨長均＞30cm，326、G32 的斷裂比強度＞30cN/tex，綜合看出326、G32 達到了“雙30”以上優質機采棉標準。

籽棉產量與株型性狀、產量構成因子相關分析表明，株高、果枝數、始節位、始節高與籽棉產量、鈴數、單鈴重都具有相關性[15-16]。其中，株高與始節高呈顯著正相關，表明機采棉選育過程中需首先關注株高；同時，棉花農藝性狀與產量構成因子也有密切的相關性，特別是始節位與單株鈴數呈負相關、與單鈴重呈正相關、與籽棉產量呈負相關，始節高與單株鈴數、單鈴重、籽棉產量均呈正相關。進一步通徑分析表明，果枝數、始節位、始節高、單鈴重與籽棉產量直接作用系數的絕對值大小排序為始節位＞果枝數＞始節高＞單鈴重，棉花高產與株型性狀有密切的相關性[17]。本研究表明，華中農業大學的326、G32 符合南疆優質機采棉的要求。此外，其他品種（系）某一優良特性，如716、K9、楚雜早1 號高衣分和單鈴重，需要在今后的育種中予以重點關注，這對引進利用域外品種開展種質資源創新，育成符合南疆機采棉要求的新品種具有重要的意義。