張金龍，董合林，陳國棟，胡守林，王 雪，萬素梅

(1.塔里木大學 植物科學學院，新疆阿拉爾 843300；2.中國農(nóng)業(yè)科學院 棉花研究所，棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000)

不同熟性棉花品種棉鈴空間分布及產(chǎn)量品質(zhì)形成的差異

張金龍1，董合林2，陳國棟1，胡守林1，王 雪1，萬素梅1

(1.塔里木大學 植物科學學院，新疆阿拉爾 843300；2.中國農(nóng)業(yè)科學院 棉花研究所，棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000)

通過研究不同熟性棉花品種棉鈴空間分布及產(chǎn)量品質(zhì)形成差異，為該地區(qū)選擇適宜熟性品種提供理論依據(jù)。在南疆塔里木盆地進行不同熟性棉花品種棉鈴空間分布及產(chǎn)量品質(zhì)形成差異的研究。結(jié)果表明：不同熟性棉花品種的棉鈴脫落率表現(xiàn)為早熟>中熟>中早熟；“三桃”比例中伏前桃表現(xiàn)為早熟>中熟>中早熟，伏桃表現(xiàn)為中早熟>中熟>早熟，秋桃表現(xiàn)為中熟>早熟>中早熟；單株鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量表現(xiàn)為中熟>中早熟>早熟；產(chǎn)量表現(xiàn)為中早熟>中熟>早熟；上半部平均長度和斷裂比強度表現(xiàn)為中早熟>中熟>早熟；馬克隆值表現(xiàn)為中熟>中早熟>早熟。中早熟品種不論在成鈴率和“三桃”比例，還是在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面都表現(xiàn)出較強的適應(yīng)性，中熟品種次之，早熟品種不太適應(yīng)塔里木棉區(qū)種植。在目前種植條件下，中早熟品種更適合在南疆塔里木棉區(qū)種植。

棉花品種；熟性；成鈴分布；產(chǎn)量；纖維品質(zhì)

新疆是中國面積最大、最具優(yōu)勢的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)之一，2014年新疆棉花總產(chǎn)量占全國的73.2%，約占全球總產(chǎn)的18%[1]。新疆南北地域跨度大，熱量資源條件差異明顯，根據(jù)熱量條件、無霜期長短，結(jié)合棉花生產(chǎn)的實踐，將新疆棉區(qū)劃分為中熟棉亞區(qū)、中早熟棉亞區(qū)、早熟棉亞區(qū)和特早熟棉亞區(qū)4個亞區(qū)[2]。塔里木盆地光照資源豐富，作為南疆主要產(chǎn)棉區(qū)，具有得天獨厚的優(yōu)越條件，其大部分地區(qū)屬中早熟棉亞區(qū)。但是，近年來隨著環(huán)境及生產(chǎn)條件的不斷變化，如氣溫持續(xù)升高[3-6]，棉花促早栽培措施的普及推廣[7-8]，棉花主推品種生育期不斷縮短等[9-10]，使得一些棉花品種適應(yīng)性發(fā)生較大變化，在這種背景下，以往適宜于塔里木棉區(qū)的中早熟品種的適應(yīng)性是否發(fā)生改變尚不明確，進行不同熟性棉花品種棉鈴空間分布及產(chǎn)量品質(zhì)形成差異研究可從區(qū)域適應(yīng)性方面對以上問題給予回答。

不同熟性棉花品種棉鈴空間分布及株型存在較大差異，不同品種的株型，因果枝的分布、葉片的大小和功能期的長短等而不同，對群體結(jié)構(gòu)各部位的受光情況均有影響；栽培條件不同，也會直接影響到株型的不同，由此形成的群體結(jié)構(gòu)也會有差異[11-12]。研究表明，良好的棉鈴空間分布結(jié)構(gòu)是棉田獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)，理想的株型是實現(xiàn)棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的保證。棉鈴空間分布能反應(yīng)構(gòu)成產(chǎn)量的主要部分及其合理性，預(yù)測產(chǎn)量和棉纖維品質(zhì)[13]。塔里木棉區(qū)近年來受高溫影響，促使棉花生育進程加快，棉花中上部蕾鈴脫落比較嚴重。在這種氣候條件下，尋找與當?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)的棉花品種，以提高棉花單位產(chǎn)量和農(nóng)民收入是一個值得探討的問題。本試驗通過比較不同熟性棉花品種在塔里木棉區(qū)的棉鈴空間分布及產(chǎn)量品質(zhì)情況，旨在為該地區(qū)選擇合適棉花品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

根據(jù)生育期不同，棉花品種可劃分為早熟品種(112～125 d)、中早熟品種(126～134 d)、中熟品種(135～145 d)、中晚熟品種(145～154 d)和晚熟品種(>155 d)[14]。按此標準，試驗供試9個品種(系)可分為早熟品種(‘中棉所50’、 ‘豫早9110’和‘新陸早36’)，中早熟品種(‘中棉所915’、‘魯研棉36’和‘中植棉2號’)和中熟品種(‘冀棉228’、‘中棉所49’和‘中棉所12’)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2015年在新疆建設(shè)兵團第一師十團科研基地(40.62°N，81.34°E)進行，該區(qū)位于塔里木盆地南緣，屬暖溫帶大陸干旱荒漠氣候類型，年均氣溫10.7 ℃，年日照時數(shù)2 650～3 100 h，年降雨量50～70 mm。試驗地地勢平坦，肥力中等，土質(zhì)為沙壤土。試驗為單因素試驗，隨機區(qū)組設(shè)計，9個品種設(shè)9個處理，3次重復，種植密度為5.55萬株·hm-2。采用寬膜覆蓋種植，1膜3行，每小區(qū)9膜，行株距配置為76 cm×22 cm，小區(qū)面積523 m2。棉花于2015-04-20播種，2015-10-05收獲，全生育期灌水10次，累計施尿素300 kg·hm-2，磷酸二銨375 kg·hm-2，磷酸二氫鉀75 kg·hm-2，其他栽培管理措施同當?shù)卮筇铩?/p>

1.3 調(diào)查與測定項目

1.3.1 農(nóng)藝性狀 各小區(qū)掛牌標記10株連續(xù)且長勢均勻的棉花，于棉花花鈴期到吐絮期，每15 d進行株式圖調(diào)查，調(diào)查項目包括株高、蕾數(shù)、花數(shù)、小鈴數(shù)、成鈴數(shù)、爛鈴數(shù)、吐絮數(shù)、脫落數(shù)、果枝數(shù)、總果結(jié)數(shù)等，另外調(diào)查棉花的生育期，統(tǒng)計伏前桃、伏桃和秋桃的數(shù)量。

1.3.2 產(chǎn)量及品質(zhì) 收獲期按小區(qū)實收計產(chǎn)，各小區(qū)收取正常開裂的50個棉鈴，測定單鈴質(zhì)量、籽棉質(zhì)量、皮棉質(zhì)量、衣分等產(chǎn)量性狀，同時取一定棉纖維樣品用HFT9000型大容量纖維測試儀進行品質(zhì)測定。

1.3.3 統(tǒng)計方法 不同處理間的測定結(jié)果用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)匯總和整理，用DPS 7.55進行方差分析、顯著性檢驗(Duncan法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟性棉花品種植株性狀

不同熟性棉花品種的株高差異明顯(表1)，早熟棉花品種的株高顯著低于中早熟品種和中熟品種(‘新陸早36’除外)，中熟品種株高最高，中早熟品種次之。不同熟性棉花品種的單株果枝數(shù)和單株脫落數(shù)無顯著差異，但不同品種間單株脫落數(shù)存在顯著差異，中熟品種‘中棉所12’的平均脫落數(shù)顯著高于其他處理，為每株脫落22.7個棉鈴。不同熟性棉花品種的單株總果節(jié)數(shù)存在較大差異，早熟棉花品種的單株總果節(jié)數(shù)顯著低于中早熟品種和中熟品種(‘新陸早36’除外)，中熟品種株高最高，中早熟品種次之。另外不同熟性棉花品種的生育期也存在差異，早熟棉花品種的生育期顯著低于中早熟品種和中熟品種，中熟品種生育期最長，中早熟品種次之。

表1 不同熟性棉花品種植株性狀Table 1 Plant characteristics of cotton cultivars with different maturity

注：數(shù)據(jù)為3個重復的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Values are mean of three plots of each treatment.Different letters within a column indicate significant difference among treatments (P<0.05).The same as below.

2.2 不同熟性棉花品種的蕾鈴脫落率

棉鈴空間分布是一個三維結(jié)構(gòu)，它包括以果枝為橫坐標、以果節(jié)為計量單位的橫向分布和以主莖為縱坐標、以主莖葉片為計量單位的縱向分布2個方面[13]。按照不同棉鈴在棉株上著生位置，把橫向棉鈴分為內(nèi)圍鈴(靠近主莖第1果節(jié)上的棉鈴)和外圍鈴(第2果節(jié)及以上的棉鈴)；同樣地把縱向棉鈴分為下、中、上3部鈴，其中，第1～4臺果枝上的棉鈴為下部鈴，第5～8臺果枝上的棉鈴為中部鈴，第9臺果枝及以上的棉鈴為上部鈴。研究表明中下部內(nèi)圍鈴是棉鈴主體，中下部外圍鈴和上部內(nèi)圍鈴是實現(xiàn)超高產(chǎn)的潛力所在[15]，而較低的鈴脫落率則是實現(xiàn)高產(chǎn)的保障。不同熟性棉花品種蕾鈴空間脫落率見表2，用縱向棉鈴脫落率與橫向棉鈴脫落率的乘積(空間脫落系數(shù))來衡量棉鈴脫落在空間上的交互作用。結(jié)果表明，中早熟棉花品種蕾鈴脫落率低于早熟和中熟品種。表現(xiàn)為中早熟棉花品種的中下部內(nèi)圍鈴空間脫落系數(shù)分別較早熟和中熟低16.0%和8.4%，中下部外圍鈴空間脫落系數(shù)分別低15.9%和8.2%，上部內(nèi)圍鈴空間脫落系數(shù)分別低14.2%和0.7%，且差異達到顯著水平(P<0.05)。可以看出，無論是決定產(chǎn)量的中下部內(nèi)圍鈴，還是實現(xiàn)超高產(chǎn)的潛力的中下部外圍鈴和上部內(nèi)圍鈴，中早熟棉花品種的蕾鈴脫落率都顯著低于早熟和中熟品種，這說明在南疆塔里木棉區(qū)中早熟品種在抗脫落性方面較有優(yōu)勢，能夠保障較好的成鈴率，具有高產(chǎn)的優(yōu)勢和潛力。

表2 不同熟性棉花品種蕾鈴空間脫落率Table 2 Spatial difference of Boll abscission rate of cotton cultivars with different maturity %

2.3 不同熟性棉花品種“三桃”比例

按照棉鈴結(jié)鈴的先后順序，可以把棉鈴分為伏前桃(7月15日之前形成的棉鈴)、伏桃(7月16日至8月10日形成的棉鈴)、秋桃(8月11日之后形成的棉鈴)。“三桃”比例基本上能夠反映出棉花經(jīng)濟產(chǎn)量在時間進程上的分配關(guān)系，對于衡量特定品種在某一地區(qū)的適應(yīng)性具有重要意義[16]。本試驗中，伏前桃、伏桃較秋桃成鈴優(yōu)勢明顯(表3)，比例占總成鈴數(shù)的95%，秋桃所占比例最小，主要是三伏天受到高溫影響，棉花上部蕾鈴基本脫落所致。不同熟性棉花品種之間“三桃”比例存在較大差異。從伏前桃比例來看，早熟品種伏前桃比例平均為70.2%，遠遠高于中早熟品種(48.2%)和中熟品種(49.2%)；從伏桃比例來看，中早熟品種較有優(yōu)勢，所占比例為49.2%，比中熟品種高6.1%，比早熟品種高23%，其中，中早熟品種中‘魯研棉36’的伏桃比例最高，達到56.0%；從秋桃比例來看，中熟品種秋桃比例為8.3%，遠遠高于中早熟品種(3.1%)和早熟品種(3.6%)。

表3 不同熟性棉花品種“三桃”比例Table 3 The proportion of pre-summer boll,summer boll and autumn boll of cotton cultivars with different maturity

2.4 不同熟性棉花品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素

棉花產(chǎn)量由鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分三要素構(gòu)成，棉花成鈴及發(fā)育的好壞對產(chǎn)量有很大影響[17]。在產(chǎn)量構(gòu)成因素中總鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分在皮棉產(chǎn)量中作用不同，總鈴數(shù)對皮棉產(chǎn)量影響最大，起主要作用，鈴質(zhì)量對皮棉產(chǎn)量影響處于第二位，衣分對皮棉產(chǎn)量的直接作用最小[18]。

2.4.1 成鈴數(shù) 不同熟性棉花品種的單株成鈴數(shù)差異較大(表4)，從不同熟性棉花品種分析，中早熟和中熟品種的單株成鈴數(shù)顯著高于早熟品種；從不同品種來看，‘中棉所12’和‘魯研棉36’的單株成鈴數(shù)顯著高于其他品種，‘豫早9110’、‘中棉所50’和‘中棉所49’的單株成鈴數(shù)較低。

2.4.2 鈴質(zhì)量和衣分 不同熟性棉花品種的鈴質(zhì)量表現(xiàn)為中熟>中早熟>早熟，9個品種中單鈴質(zhì)量最高的是‘冀棉228’(6.52 g)，最低的是‘豫早9110’(4.86 g)和‘新陸早36’(4.86 g)；不同熟性棉花品種的衣分表現(xiàn)為中早熟>早熟>中熟，其中品種‘中棉所915’的衣分達到了46.26%，明顯高于其他品種，衣分最低的是‘中棉所12’，為40.66%。

2.4.3 籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量 不同熟性棉花品種籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量存在較大差異，不同熟性間比較，中早熟和中熟品種籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量都顯著高于早熟品種，中早熟和中熟品種籽棉產(chǎn)量分別較早熟品種提高31.6%和26.6%，皮棉產(chǎn)量分別提高35.7%和25.8%。不同品種間比較，籽棉產(chǎn)量方面，中早熟品種‘中棉所915’、‘中植棉2號’和中熟品種‘中棉所12’的籽棉產(chǎn)量顯著高于其他處理，而早熟品種‘中棉所50’和‘豫早9110’的籽棉產(chǎn)量較低；皮棉產(chǎn)量方面，中早熟品種‘中棉所915’的皮棉產(chǎn)量顯著高于其他處理，達到1 978.3 kg·hm-2，而‘中棉所50’和‘豫早9110’的皮棉產(chǎn)量較低。綜合來看，中早熟品種產(chǎn)量表現(xiàn)最好，中熟品種次之，早熟品種產(chǎn)量表現(xiàn)最差。

2.5 不同熟性棉花品種的品質(zhì)比較

從表5可以看出，中早熟3個品種的平均上半部平均長度為26.49 mm，平均整齊度為84.63%，平均馬克隆值為5.21，平均比強度為24.48 cN·tex-1，平均伸長率為6.08%。這5項指標中，只有整齊度和馬克隆值介于早熟品種和中熟品種之間，其他指標如纖維長度、纖維比強度和伸長率都高于早熟品種和中熟品種。由此說明，中早熟品種的棉纖維品質(zhì)較好。

表4 不同熟性棉花品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素Table 4 Yield and yield components of cotton cultivars with different maturity

表5 不同熟性棉花品種的棉纖維品質(zhì)Table 5 Fiber qualities of cotton cultivars with different maturity

3 討 論

不同熟性棉花品種棉鈴空間分布差別較大，這主要是由于棉花品種特性決定的。研究表明，棉株橫向成鈴有離莖遞減規(guī)律，越遠離主莖，成鈴越少[19]。在棉花的生長發(fā)育過程中，棉鈴脫落不可避免。一般大田棉鈴脫落率為60%～70%，特殊情況下可達90%以上，嚴重影響棉花產(chǎn)量[20]。本試驗中，除了‘冀棉228’和‘魯研棉36’以外，其他7個品種的單株平均脫落率都高于60%。南疆高產(chǎn)棉田棉鈴空間分布特征是：以中、下部內(nèi)圍鈴為產(chǎn)量構(gòu)成主體的內(nèi)層與上部鈴和外圍鈴為產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的外層。伏天的高溫使棉花上部蕾鈴脫落，影響棉花產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的外層。在這種條件下，挑選出具有最優(yōu)棉鈴空間分布的品種，為南疆高產(chǎn)棉田提供實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。

棉花產(chǎn)量性狀是由多因素控制的復雜數(shù)量性狀，其形成既受品種遺傳特性的控制，也受栽培技術(shù)和環(huán)境條件等因素的影響。唐燦明等[21]和馬新明等[22]的研究表明，皮棉產(chǎn)量的直接構(gòu)成因素為單位面積鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分。這與本試驗結(jié)果基本一致，‘中棉所915’皮棉產(chǎn)量最高，衣分最高，鈴質(zhì)量也較高?！ピ?110’和‘新陸早36’的單鈴質(zhì)量和衣分都一樣，但是‘新陸早36’的有效鈴數(shù)高于‘豫早9110’，導致其產(chǎn)量遠遠高于‘豫早9110’。因此，在不同品種之間，衣分和鈴質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，有效鈴數(shù)對產(chǎn)量的影響更加重要。

2015年新疆棉花大面積受到高溫影響，棉花的蕾鈴脫落較為嚴重。本研究選取的9個不同熟性棉花品種單株平均脫落率都超過了58%，其中單株平均脫落率最小的是‘魯研棉36’(中早熟)。不管是橫向還是縱向的脫落率，中早熟品種都表現(xiàn)出較強優(yōu)勢。從“三桃”比例和單株成鈴數(shù)來看，早熟品種尤其是‘中棉所50’和‘豫早9110’的單株成鈴數(shù)較少，“三桃”比例差異較大，不能很好地適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境。中早熟和中熟品種的單株成鈴數(shù)和伏前桃差異很小，中早熟品種的平均伏桃比例高于中熟品種，而中熟品種的平均秋桃比例高于中早熟品種。這說明，中早熟品種在高溫條件下結(jié)鈴性較強，而中熟品種有較強的生育期優(yōu)勢。從產(chǎn)量和品質(zhì)來看，早熟品種的產(chǎn)量較低，尤其是‘中棉所50’和‘豫早9110’，皮棉產(chǎn)量不到1 200 kg·hm-2，早熟品種的平均單鈴質(zhì)量、衣分、棉纖維長度、比強度和伸長率都低于中早熟和中熟品種。然而，中早熟品種的平均籽棉產(chǎn)量、衣分、棉纖維長度、比強度和伸長率都高于中熟品種。

綜合以上分析可以得出，3種熟性的9個品種中，‘中棉所50’和‘豫早9110’2個早熟品種不能很好地適應(yīng)當?shù)氐臍夂?，其?個品種都能在南疆塔里木地區(qū)種植，且能獲得較好的產(chǎn)量。在生產(chǎn)上選用何種熟性的品種要根據(jù)具體情況而定。9個品種中，‘魯研棉36’平均脫落率最小，中上部成鈴率最高，伏桃比例最大；‘中棉所915’的皮棉產(chǎn)量最高，衣分最大；‘中植棉2號’的棉纖維長度最長，馬克隆值較優(yōu)。3個中早熟品種在各個方面都表現(xiàn)出較強優(yōu)勢。因此，在目前的種植條件下，中早熟類型品種可獲得較高的收益，更適合在南疆塔里木地區(qū)種植，可以作為首推熟性品種。

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(責任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Comparison of Boll Spatial Distribution,Yield and Fiber Quality of Cotton Cultivars with Different Maturity

ZHANG Jinlong1，DONG Helin2，CHEN Guodong1，HU Shoulin1，WANG Xue1and WAN Sumei1

(1.College of Plant Science,Tarim University,Alaer Xinjiang 843300,China；2.The State Key Laboratory of Cotton Biology, Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Anyang Henan 455000,China)

This research studied the cotton boll spatial distribution,the yield and fiber quality of upland cotton cultivars with different maturity,to provide theoretical basis for selecting suitable maturity cultivars in this area.A field experiment was conducted in Tarim Basin of south Xinjiang with the materials of different maturity cotton cultivars (early,medium and middle early maturity).The result showed that the boll abscission rate (BAR) of cotton cultivars was sequenced early,medium,and middle early maturity in descending order.For the three bolls ratio,the pre-summer bolls from high to low was the early,medium,middle early maturity,the summer bolls was the middle early,medium,early maturity,and the autumn bolls was medium,early,middle early maturity.The bolls per plant and single boll mass from higher to low were the medium,middle early,early maturity cultivars.The yield,fiber length and the break strength were the middle early,medium,early maturity.The micronaire value was the medium,middle early,early maturity.The middle early maturity cultivars were better than the others,with lower BAR,higher boll retention,better three bolls ratio and higher yield and fiber quality,and followed by the middle maturity cultivar.And the early maturity cultivars were not suit for the Tarim Basin.Combining with the experiment results and production practice,it could be concluded that,in the current planting condition,the middle early maturity cultivar is the most suitable cotton cultivars planting in Tarim Basin of south Xinjiang.

Cotton cultivar；Maturity；Boll distribution；Yield；Fiber quality

ZHANG Jinlong,male,master student.Research area:agricultural sustainable development theory and technology.E-mail:15299582657@163.com

WAN Sumei,female,Ph.D,professor.Research area:agricultural resources management and efficient farming system in arid regions.E-mail:wansumei510@163.com

日期：2016-12-29

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1008.022.html

2016-01-26

2016-05-13

國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系棉花高產(chǎn)栽培崗位(CARS-18-17)；兵團重大科技項目(2016AA001-2)；塔里木大學校長基金(TDLH201501)。

張金龍，男，在讀碩士，研究方向為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論與技術(shù)。Email:15299582657@163.com

萬素梅，女，博士，教授，研究方向為旱區(qū)農(nóng)業(yè)資源管理及高效農(nóng)作制度。Email: wansumei510@163.com

S562

A

1004-1389(2017)02-0234-08

Received 2016-01-26 Returned 2016-05-13

Foundation item China Agriculture Research System for High-yielding Cultivation of Cotton (No.CARS-18-17);XPCC Major Scientific and Technological Projects(No.2016AA001-2);Tarim University President Fund Project (No.TDLH201501)