新疆南疆阿拉尔垦区主栽陆地棉品种(系)棉铃发育的特征

毛廷勇，胡守林，陈国栋，李亚兵，张 伟，徐文修，张勇，陈佳林，万素梅

(1.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300；2.中国农业科学院棉花研究所，河南安阳 455000；3.石河子大学农学院，新疆石河子 832000；4.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；5.喀什地区农业技术推广中心，新疆喀什 844000)

0 引 言

【研究意义】棉铃是棉花生产中最重要的经济产物，棉铃的物质积累影响棉花的产量和品质。生产中在吐絮期需要喷施脱叶剂，其中需要添加一定量的催熟剂，过早会导致催熟棉铃数量太大，纤维品质下降太多，经济效益减少。研究棉铃动态干物质积累对了解棉铃发育规律以及指导新疆阿拉尔垦区棉区机采棉模式下棉花生产有实际意义。【前人研究进展】棉铃铃重和体积受品种的遗传特性而定，棉铃铃重越大，则该品种的生育期越长[1]，生育期长的棉花铃重较重，具有高产潜力，棉花中干物质积累分配到棉铃量越多，越有利于高产，前人研究了许多关于棉铃干物质积累，用Logistic方程进行拟合发现，呈现出“S”型生长模型[2,3]，不同熟性以及杂交棉棉铃干物质积累速率不同，早熟性陆地棉铃重大约在花后35 d内增重速度快，之后逐渐变慢，直至吐絮结束[4]，杂交棉一致快于常规棉，花后30 d积累速率明显快于常规棉[5]，王修山[6,7]等研究表明，铃体积中横径是影响铃重最显著指标，用方程模拟推测出了铃体积和棉铃纵横径之间的关系，徐惠纯[8]研究棉铃发育规律发现，铃体积增加的快速期与铃重不同，铃体积增加在开花后5 d内慢，之后逐渐加快，大约在发育25 d达到最大值。影响铃壳重主要是铃期长短以及纤维产出率，铃壳重占铃重的比例越大，会导致铃壳厚度加厚、铃期延长和纤维率降低，在吐絮期铃壳脱水减慢，导致吐絮减慢和吐絮不集中等，棉花产量和纤维品质都会降低[9,10]。赵都利等[11]研究表明，伏桃铃壳干物质积累速率比秋桃快，伏桃大约在28 d就达到铃壳干重最大值，而秋桃比伏桃最晚可达14 d，但之后，伏桃却比秋桃下降速度明显快，伏桃铃壳中有较多的光合产物转移到籽棉中。徐立华[12]等在研究杂交棉和常规棉棉铃发育也发现，铃壳干重最大值出现在28 d左右，但常规棉铃壳比杂交棉重。不同品种和花期种子干物质积累随时间变化规律也呈“S”型曲线，各品种和花期种子干物质积累与纤维干物质积累有一定的同步性，都呈现出但种子积累速率大于纤维积累速率[13,14]。【本研究切入点】阿拉尔垦区主推的棉花品种，其棉铃发育规律不太明确。研究中早熟和中熟的棉铃发生规律。【拟解决的关键问题】以新陆中82号、新陆中70号以及品系15-1242为材料，分别于7月7日、7月14日和7月21日挂花，每隔7 d取一次，研究新疆南疆阿拉尔垦区主栽陆地棉品种(系)棉铃发育的特性，指导地区机采棉模式下的棉花生产。

1 材料与方法

1.1 材 料

选择3个材料为新陆中82号、新陆中70号和15-1242，其中2个为阿拉尔垦区近年推广品种。新陆中82号为中早熟品种，生育期126 d左右，前花率99.6%，该品种为2017年正式审定的新品种，新陆中82号早熟性较好、品质优、含絮力强；新陆中70号为中熟的品种，全生育期137 d左右，霜前花率95.8%，2014年通过新疆维吾尔自治区农作物品种审定委员会审定并命名，全生育期长势稳健，整齐度较好，早熟不早衰；另一个是优系15-1242，生育期140 d，与新陆中85号相比，主要特点是抗病性强。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2018年在阿拉尔垦区中高产田中进行。采用机采棉种植配置模式(66+10)cm，一膜3垄6行，大田管理模式。在棉株开花后，于7月7日、7月14日和7月21日在棉株相对应的当日第一果节白花进行挂牌标记，每个开花期挂牌标记1 000朵左右，并标明开花期，每个品种共计3 000朵。从开花当天起，每隔7 d对各个标记处理，随机取5～8个棉铃进行室内分析，直至该花期50%棉铃吐絮停止采样。

1.2.2 样品测定

从开花当天起，每隔7 d取样一次。先称棉铃鲜重，将棉铃分成铃壳、种子、纤维，后将鲜样在105℃杀青0.5 h，80℃烘至恒重，称干重。三部分干重之和作为铃干重。

棉铃体积用排水法测定，每个处理取5个棉铃。

棉铃的长度和直径用游标卡尺卡棉铃的最大粗度作为棉铃的直径，从棉铃铃尖到铃基部作为长度。

1.3 数据处理

采用Excel2013整理试验数据，利用dps7.05软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同花期棉铃干重与体积动态变化

2.1.1 不同花期棉铃干重的动态变化

研究表明，三个材料的三个花期铃重均呈“S”型曲线增长，从不同品种来看，15-1242 三个花期铃干重最大，其次是新陆中70号，最后是新陆中82号；从不同花期来看，7月14日花期铃重最大，其次7月7日花期，最后是7月21日花期。

不同开花期的棉铃干重增长均随着花后天数呈 Logisitic生长曲线变化，各花期和品种生长曲线均达到显著水平。

不同品种(系)达到增长速度最快的时间在19.2～134 d,增长速率快慢表现为新陆中82号>15-1242>新陆中70号，铃干重快速增长开始时间在11.2～15.7 d，结束时间在27.2～52.2 d，快速增长持续时间在16～36.5 d。从各花期来看，开花早的比开花晚的达到开始快速增长和最大快速增长时间晚，但旺盛增长的持续时间相对较长。新陆中70号、15-1242和新陆中82号三个材料棉铃干重由快向慢的转折点分别在花后39、52、34 d，在生产中提高不同生育期的中熟品种棉铃干重关键在于促进花后39、52、34 d内的棉铃发育。图1，表1

图1 不同开花期铃干重动态变化Fig.1 Dynamic change of the stem weight of boll in different flowering stages

表1 不同花期铃干重增长变化特征Table 1 Characteristics of boll dry weight growth at different flowering stages

2.1.2 不同花期棉铃体积的动态变化

研究表明，三个花期单铃体积均呈“S”型曲线增长。从不同品种来看，15-1242 三个花期的单铃体积最大，其次是新陆中70号，最后是新陆中82号；从不同花期来看，7月14日花期略微大于7月7日和7月21日花期，但各花期相差不大。

不同开花期的棉铃体积增长均随着花后天数呈 Logisitic生长曲线变化，各花期增长曲线均达到显著水平。

不同品种(系)铃体积达到增长速度最快时间在12.3～16 d,增长速率的快慢表现为15-1242>新陆中82号>新陆中70号，铃体积快速增长起始时间在7.8～11.1 d，快速增长持续时间在8.2～12 d。从各花期来看，开花早的比开花晚的达到快速增长和最大快速增长的时间早，但新陆中70号和15-1242旺盛增长的持续时间7月14日>7月21日>7月7日，新陆中82号表现为7月7日>7月14日>7月21日。三个材料棉铃体积由快向慢的转折点分别在花后17～21 d内，因而提高棉铃体积关键在于促进花后 21 d 内的棉铃发育。图2

图2 不同花期铃体积动态变化Fig.2 Dynamic change of bell volume in different flowering stages

表2 不同花期铃体积增长变化特征Table 2 Characteristics of boll volume growth at different flowering stages

2.1.3 不同花期铃长的动态变化

三个花期铃长均呈“S”型曲线增长，从不同品种来看，15-1242 三个花期的铃长最大，其次是新陆中70号，最后是新陆中82号；从不同花期来看，三个花期随开花天数均生长一致，相差不大。

不同开花期的铃长增长均随着花后天数呈 Logisitic生长曲线变化，各花期增长曲线均达到显著水平。

不同品种(系)铃长达到增长速度最快的时间在7.2～8.4 d,增长速率的快慢表现为15-1242>新陆中82号>新陆中70号，铃长快速增长起始时间在0.5～2.6 d，快速增长持续时间在10.5-15 d。从不同开花期来看，铃长快速增长期持续时间相差较大，7月14日花期持续时间最长，除了新陆中70号是7月21日持续时间最长。三个材料棉铃铃长由快向慢的转折点在花后16 d内。图3，表3

图3 不同花期铃长动态变化Fig.3 Dynamic change of bell length in different flowering stages

表3 不同花期铃长增长变化特征Table 3 Characteristics of bell length growth in different flowering periods

2.1.4 不同花期铃直径的动态变化

研究表明，三个花期铃直径均呈“S”型曲线增长，从不同品种来看，15-1242和新陆中70号相差不大，但两个材料显著高于新陆中82号；从不同花期来看，三个花期随开花天数均生长一致，7月14日花期略长于7月7日和7月21日花。

不同开花期的棉铃直径增长均随着花后天数呈 Logisitic生长曲线变化，各花期增长曲线均达到显著水平。

从不同开花期来看，棉铃直径快速增长期持续时间相差较大，花期越早，到达最大增长时间也越早，但持续时间越短；从少不同品种来看，熟性早的品种持续时间短，且到达最大铃长的时间也早，开花越早持续时间也短。三个材料棉铃直径增长速度达到高峰期时间在1～16 d，新陆中82号达到高峰期最早，依次是15-1242和新陆中70号。三个材料棉铃直径由快向慢的转折点在花后16 d内，因而应注意棉铃花后 16 d 内的发育。图4，表4

2.1.5 棉铃长度、直径和体积与铃重的关系

研究表明，仅有棉铃体积、长度和直径三个指标的快速增长停止时间与单铃干重呈显著正相关关系，其余有一个或两个指标与铃干重呈显著正相关。对棉铃各形态指标的快速增长结束时间与铃干重进行通径分析，铃长对铃干物重的直接通径系数最大；但棉铃直径和体积对铃干物重的间接通径系数却明显高于直接通径系数，此结果说明棉铃长度通过直接作用影响铃干重，而且是主要因子，铃直径和体积对棉铃的增重起间接作用，其中棉铃体积的作用大于铃直径的作用。

铃长度和直径对体积的直接通径系数为 0.766 9 和 0.208 7，棉铃长度对体积的增大起直接的作用，而直径通过间接作用影响体积的增大。表5，表6，表7

图4 不同花期铃直径动态变化Fig.4 Dynamic variation of boll diameter in different flowering stages

表4 不同花期铃直径增长变化特征Table 4 Characteristics of changes in diameter of different flowering bells

表5 铃重与体积、铃长、直径特征值的相关关系Table 5 Correlation between boll weight and volume, bell length, and diameter eigenvalues

表6 棉铃长度、直径和体积的快速增长停止时间与铃干重的通径关系Table 6 The relationship between the rapid growth stop time of boll length, diameter and volume and the dry weight of the bell

表7 棉铃长度、直径与体积的通径系数Table 7 Path analysis of length, diameter and volume of cotton bolls

2.2 不同花期棉铃干物质积累的动态变化

2.2.1 不同花期棉铃各组分干物质积累的分配

研究表明，铃壳占全铃干物质的比例在逐渐下降，而纤维和种子的比例总体在逐渐上升，但最终纤维的比例比种子的小。

铃壳率最高可达70%，最低不到20%，其中15-1242的铃壳率最高，降低幅度最小，其次是新陆中82号，最后是新陆中70号，但各花期的下降速率和最小值相差不大。

几个品种和花期的纤维率呈现出先下降后上升再下降，但整体的比例还是比原始有较大幅度的增加，从10%左右达到40%以上的分配比例；从品种上来看，新陆中70号的开始和结束的纤维率最高，依次是15-1242和新陆中82号。

种子率整体呈现出持续上升，从20%左右上升到40%以上，但在21～35 d有下降或者减缓的趋势，起始比例表现为新陆中82号>15-1242>新陆中70号，但最终的比例为新陆中70号>新陆中82号>15-1242。

籽棉产量作为棉花产量的重要部分，棉铃的经济系数就是籽棉占全铃的比例，即纤维率和种子率的总和为棉铃的经济系数，新陆中70号的经济系数最高，依次是15-1242和新陆中82号。图5，图6

图5 不同花期铃壳干物质分配动态变化Fig.5 Dynamic change of dry matter disbribution in different flowering boll shells

图6 不同花期纤维干物质分配动态变化Fig.6 Dynamic change of dry matter distribution in different flowering stages

图7 不同花期种子干物质分配动态变化Fig.7 Dynamic change of dry matter distribution in different flowering stages

2.2.2 不同花期棉铃各组分干物质积累特征

研究表明，棉铃各组分干物质积累曲线均符合logistics方程，均达到显著水平。

各品种铃壳的干物质积累高峰在11～14 d，经比较早熟性品种达到高峰期早，而晚熟的相对较晚，从不同花期来看，早开花达到高峰期的时间早，而晚开花的达到高峰期时间较晚；铃壳干物质积累高峰期和最大积累速率来看，早熟品种积累高峰期持续时间短，但最大积累速率却快于晚熟品种，花期早的积累持续时间长，最大积累速率小。

棉纤维干物质积累的速度高峰期出现在花后21～43 d。不同开花期的棉铃，纤维干物质最大积累时间早熟品种的时间越早，但花期越晚达到最大积累的时间越晚；最大积累速率不同品种间相差不大，但各花期是开花越早，最大积累速率越慢；早熟品种到达旺盛生长期越早，持续时间越短，7月14日花期的持续时间依次少于7月7日和7月21日花期。

不同开花期发育的棉铃，种子干物质积累的速度高峰期出现在花后14～55 d，其中15-1242达到最大积累时间最晚，但旺盛生长时间越长，其次是新陆中70号和新陆中82号，后两个品种与15-1242表现一致；最大增长速率与持续时间成反比，持续时间越短，最大增长速率越快。表8

表8 棉铃各组分干物质积累特征Table 8 Characteristics of dry matter accumulation of various components of cotton boll

3 讨 论

阿拉尔垦区机采棉的面积较大，选择的都是熟性较早品种。棉铃铃干重和体积是品种特性而定，前人研究表明，棉铃越重的品种，其生育期就越长，15-1242的生育期最长，单铃重越重，新陆中82号的生育期最短，而单铃重也最小，铃干物质积累增长变化均符合“S”型曲线[1～3]，不同花期的铃重与其所处的节部位有关，表现为中部>下部>上部，这与马海莲等研究相同[15]，研究也有相同的结论。棉铃干重与棉铃的形态指标有着密切的关系，且与棉铃干重增长相同也符合“S”型增长[16,17]，但其增长特征有着较大的差别，到达快速增长的起止时间来看，铃长和铃直径最早达到，其次是体积，最后是铃干重；而快速增长的持续时间却是铃体积最短，其次是铃长和直径，铃干重的时间依旧是最长，这与徐惠纯等[8]研究相似。棉铃长快速增长结束时间对单铃干物重快速积累结束的时间影响最大，其次是棉铃体积，最后是铃直径，说明铃长对铃干重影响最大，这与陈源[17]、王文敏[18]、汤飞宇[19]等研究结果相同，但王修山等[6]研究认为是棉铃直径度对铃重影响最大，而马晓梅等[16]认为棉铃体积对棉铃干重影响最大，这可能是材料不同导致的结果。棉铃长度对体积的增大起直接的作用，而直径通过间接作用影响体积的增大，这与前人[15～19]结果相同。

棉铃各组分的干物质积累也与棉铃干重和形态指标增长特征相同，均符合“S”型增长曲线。铃壳作为重要的营养中转站，铃壳的积累量直接影响纤维和种子的积累量，新陆中70号起始铃壳率最低，其次是15-1242，新陆中82号最高可达68%，而最终吐絮前的铃壳率，新陆中70号低于20%，其余两个材料在25%左右，新陆中70号的铃壳转运能力强，有利于提高经济产量，导致此试验新陆中70号三个花期吐絮时间相差不大[10]，都在花63 d达到吐絮，该品种吐絮比较集中，而其余两个材料最后一个花期吐絮比前两个花期的晚几天，这与前人研究有着相似的结果[20-22]，在实际生产中，优质高产的棉花体现出集中吐絮，新陆中70号优于其他两个品种(系)；三个材料的种子率相差不大，且早开花的种子率高，主要差异在铃壳率低的，其纤维率高，需要提高经济系数，应注意选育铃壳率低的品种。

新陆中82号早熟性表现突出，适宜机采，但单铃重、铃体积以及衣分相对较低，新陆中70号和15-1242生育期相差不大，15-1242单铃重表现较为突出，干物质积累分配中铃壳比率较高，导致吐絮不集中，新陆中70号单铃重以及铃体积略低于15-1242，但其物质积累分配中铃壳率最低，纤维率高，吐絮集中，在实际生产中占有一定优势。

4 结 论

棉铃干重表现为15-1242>新陆中70号>新陆中82号，从各花期来看，7月7日>7月14日>7月21日。仅有棉铃体积、长度和直径三个指标的快速增长停止时间都与单铃干重呈显著正相关关系；棉铃长度快速增长的停止时间对单铃干物重的影响最大，其次是棉铃体积，最后是铃直径；棉铃长度快速增长的停止时间对体积的增大起直接的作用，而直径通过间接作用影响体积的增大。

棉铃各组分干物质积累分配中,纤维和种子作为棉铃经济系数的重要组成部分，纤维率又是目前棉花生产最重要的一个指标。三个材料中，铃壳率降低最快的是新陆中70号，但其纤维率和种子率上升最快，15-1242较新陆中82号的铃壳率高，但纤维率和种子率低，所以整体棉铃分配中表现为新陆中70号>新陆中82号>15-1242。

棉铃各组分干物质积累达最大值所需的时间是铃壳最短、种子居中、纤维最长。在棉铃干物质积累旺盛期，铃壳最早开始，也最早结束，纤维最晚开始，但结束时间较种子早，表明种子的旺盛生长的时间最长，其次是纤维。

StudyonBollDevelopmentofMainUplandCottonVarieties(Lines)inAlarReclamationAreaofSouthernXinjiang