滨海盐碱地种植密度对杂交棉分期收获产量和品质一致性的影响

冯国艺，张 谦，祁 虹，王树林，杜海英，雷晓鹏，王 燕，梁青龙，林永增

(河北省农林科学院 棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北 石家庄 050051)

棉花种植用工多、品质一致性差、效益低的问题日益凸显，成为影响我国棉花产业可持续发展和原棉国际竞争力提高的重要障碍之一[1-2]。我国滨海盐碱耕地面积广阔、交通便利，具有较大的种植开拓潜力[3]。在滨海盐碱地开展轻简化植棉有利于缓解粮棉争地的矛盾，但现有机采技术模式下棉花一次性收获与品质一致性存在较为尖锐的矛盾。因此，在滨海盐碱地开展机采模式下提高棉花产量和纤维品质的栽培调控技术研究，对我国棉花产业可持续发展以及优化农业种植布局具有重要意义。

杂交棉比常规棉增产幅度大[4]，具有明显的产量以及光合生理杂种优势[5-8]，且抗逆性强、纤维品质优，因此，生产上选择种植杂交棉已成为提高棉花产量和效益的重要措施之一[9-10]。冀东滨海盐碱地盐碱、旱涝等逆境胁迫程度高且时间长，利用杂交棉较强的光合生理优势以及抗逆优势是实现滨海盐碱地棉花高产、优质的有效途径之一。棉花具有无限生长习性，现蕾、开花、成铃和吐絮时间跨度大，种植密度作为棉花栽培的关键技术，对棉花产量和品质有显著影响[11]。以往关于棉花种植密度的研究主要集中在密度对产量和纤维品质的影响上[12-18]，对不同生态区提高棉花产量和品质的适宜密度及其生理机制进行了深入研究，但关于密度对棉花产量形成和纤维品质一致性的影响研究较少。滨海盐碱地棉花吐絮期较长，而且不同部位棉铃纤维品质存在明显差异，现有的机采催熟脱叶集中收获方式严重影响了棉花产量和纤维品质一致性，而且其后续多次清杂等加工工序有损棉花纤维品质。因此，对不同密度下杂交棉分次收获，并测定相应批次的产量和纤维品质，研究机采模式下密度和有限次数的分期收获对棉花产量和纤维品质一致性的影响，以期确定滨海盐碱地机采模式下提高棉花产量和品质一致性的合理密度和收获策略，为促进滨海盐碱地植棉技术轻简化和提高植棉效益提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验概况与供试材料

试验于2017年在河北省国营海兴农场(38°21′N，117°31′E)进行。前茬作物为棉花，为一年一熟制，棉田土壤质地为中壤，基础养分含量为有机质9.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、碱解氮35.4 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、速效钾 203.9 mg/kg。0～10 cm耕层含盐量为2.65 g/kg，10～20 cm为1.78 g/kg。供试杂交棉品种为当地主栽品种冀杂2号，生育期为122 d，播种于开沟器犁出的约10 cm深的窄沟中，种子覆土厚度3～5 cm。播种时施入尿素450 kg/hm2、过磷酸钙750 kg/hm2。采用宽膜覆盖栽培，一膜2行，行距配置为80 cm，先点播后铺膜。

1.2 试验设计

试验设置3×104株/hm2(M1)、6×104株/hm2(M2)、9×104株/hm2(M3)、12×104株/hm2(M4)和15×104株/hm2(M5) 5个密度水平，每个密度处理分9月10日、9月20日、9月30日、10月10日、10月20日、10月30日6个日期进行收获。每个处理3次重复，小区面积48 m2，种植13行。7月20日打顶。生育前期加强水肥管理，保证各密度处理的棉花植株株高、茎粗、第1铃着生高度等满足机采要求，其他田间管理同一般大田生产。

1.3 测试项目及方法

1.3.1 产量和品质 每个小区人工收获3行，每行取中间6 m，分期实收测产。每次收获测产混匀后锯齿轧花，并称质量，计算不同收获日期的籽棉产量比例。棉花纤维品质由河北省出入境检验检疫局测定，基于HVICC标准测定纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和马克隆值。

1.3.2 小区产量及构成因子 每小区吐絮后除保护行和分期收获行外，剩下8行收获前每行选代表性植株5株，共计40株，调查统计单株铃数，并摘取棉花风干测定平均单铃质量；每行取10个中部内围铃轧花后测定衣分。除保护行外所有棉花收获后混在一起记录小区实收籽棉产量，并据其与衣分计算皮棉产量。

1.4 数据处理

试验数据用SPSS 11.0进行统计分析，用SigmaPlot 10.0作图。

2 结果与分析

2.1 密度对杂交棉产量及其构成因子的影响

表1表明，杂交棉冀杂2号的皮棉产量在M2处理下最高，与M3处理差异不明显，均超过1 600 kg/hm2，其次是M1处理。进一步分析产量构成因子，随密度增加，单株铃数显著降低；衣分无明显变化；单铃质量降低，但M1、M2、M3处理差异不显著，而M4、M5处理显著下降。可见，M1、M2、M3处理下密度增加较好地抵消了单株铃数减少引起的减产效应，而M4、M5处理单位面积总铃数有所下降，单铃质量下降导致产量进一步下降。

表1 不同密度处理下冀杂2号的产量及其构成因子

注：同列不同字母表示在0.05 水平上差异显著。

2.2 密度对杂交棉籽棉产量形成的影响

图1表明，不同密度处理下杂交棉冀杂2号的产量形成主要在9月，均占总产量的80%以上。随密度增加，9月3次收获总和所占的产量比例先增加后减小，且随收获日期推迟，单次收获产量比例逐渐降低；9月产量比例在M2处理达到最高值，与M3处理均超过了90%。10月产量形成比例随密度增大先减小后增大，随收获日期推迟单次收获产量比例逐渐增大；M2、M3处理冀杂2号10月的产量比例均低于10%，且最后一次(10月30日)单次收获产量比例占10月3次收获产量总和的比例超过50%，M2处理产量高达61.0%。

不同字母表示同一收获日期各密度处理在0.05 水平上差异显著图1 不同密度处理下冀杂2号不同日期收获的籽棉产量比例

2.3 密度对杂交棉纤维马克隆值和上半部平均长度的影响

图2表明，杂交棉冀杂2号纤维马克隆值和上半部平均长度随密度变化的变化规律不明确。随收获日期推迟，纤维马克隆值逐渐增大，纤维上半部平均长度先下降后上升，9月M2和M3处理纤维马克隆值4.98～5.17，纤维上半部平均长度28.9～30.1 mm，不同收获日期棉纤维马克隆值和上半部平均长度差异相对较小，尤其是M2处理。

不同字母表示同一密度不同收获日期间在0.05水平上差异显著图2 不同密度处理下冀杂2号不同日期收获的棉花纤维马克隆值和上半部平均长度

2.4 密度对杂交棉纤维长度整齐度指数和断裂比强度的影响

表2表明，杂交棉冀杂2号的纤维长度整齐度指数和断裂比强度随密度变化的变化规律不明确。9月和10月收获的棉花纤维长度整齐度指数和断裂比强度均随收获日期推迟而逐渐增大。其中，M2、M3处理9月收获的棉花纤维长度整齐度指数介于84.0%～84.8%，断裂比强度介于28.8～29.6 cN/tex，不同收获日期棉纤维长度整齐度指数和断裂比强度差异较小，尤其是M2处理。

表2 不同密度处理下冀杂2号不同收获日期纤维的长度整齐度指数和断裂比强度

注：同行不同字母表示在0.05水平上差异显著。

3 结论与讨论

抗逆性强、纤维品质优等特点使杂交棉成为提高棉花产量和效益的重要保证[9-10]。种植密度对棉花产量和品质有显著影响[11]。我国西北内陆及内蒙古棉区的合理密度主要为22×104～30×104株/hm2[12,18]，黄河流域等其他棉区的合理密度主要集中在3×104～6×104株/hm2[14,16,19]。适宜的种植密度因生态区不同或品种不同差异较大[13-14]。本研究表明，冀东滨海盐碱地机采模式下杂交棉冀杂2号的适宜密度在6×104～9×104株/hm2。对产量构成因子的分析表明，较低密度下(3×104～9×104株/hm2)，杂交棉冀杂2号的单铃质量差异不明显，而单位面积铃数随密度增大表现为显著增加，当密度较高时(12×104～15×104株/hm2)，单铃质量和单位面积总铃数均下降，导致产量下降。对产量形成过程的分析表明，杂交棉冀杂2号产量形成主要在9月，6×104、9×104株/hm2处理下9月产量比例均超过90%；10月30日收获的产量占10月产量的比例均超过50%。可见，提高冀杂2号产量及其一致性的最适密度为6×104～9×104株/hm2。

研究表明，利用杂种优势能够协调皮棉产量与纤维品质的矛盾[20-21]，而密度对棉花纤维品质的影响，许多学者的研究结果存在差异。有学者认为，密度对纤维品质的影响没有差异[19,22-25]，也有学者认为密度对纤维部分指标有影响[12-14,17,26]。本研究表明，杂交棉冀杂2号的纤维品质随密度改变的变化规律不太明确，但密度对不同收获日期之间棉花纤维品质的影响有差异。随收获日期推迟，冀杂2号棉花纤维的马克隆值逐渐增大，上半部平均长度先下降后上升，纤维长度整齐度指数和断裂比强度在9月和10月分别逐渐增大。同时，密度显著改变了不同收获日期棉花纤维品质的一致性。6×104、9×104株/hm2密度处理下，9月3次收获的棉花纤维马克隆值4.98～5.17，上半部平均长度28.9～30.1 mm，长度整齐度指数84.0%～84.8%，断裂比强度28.8～29.6 cN/tex，且6×104株/hm2密度处理9月3次收获的差异更小。因此，从纤维品质及其一致性提高角度，杂交棉冀杂2号较宜采用的密度为6×104株/hm2，且宜在9月底和10月底各进行一次收获。

目前，机采棉普遍采用催熟脱叶统一收获，这种收获方式虽然显著降低了劳动强度，但是将不同发育状况的棉纤维混在一起，对棉纤维产量和品质一致性极为不利，而且，催熟脱叶及其后续对棉纤维的加工显著损伤棉花的品质，因此，研究棉花分期收获及适度化学催熟脱叶有助于提高棉花品质及其一致性。根据棉花产业的发展要求，冀东滨海盐碱地棉花生产不仅要实现轻简机械化，而且还要克服逆境胁迫，实现产量和品质一致性双提高。因此，根据不同棉花品种的特性，调控密度和分期收获是在棉花轻简机械化下提高棉花产量和品质一致性的有效途径之一。杂交棉冀杂2号较适宜采用6×104株/hm2的种植密度。10月底冀东滨海盐碱地棉花叶片脱落现象较少，因此，研发并大力推广非催熟脱叶条件下棉花无杂质机械收获技术是实现棉花品质无损轻简化生产的关键，也是提高棉花纤维品质一致性急需解决的瓶颈问题之一。