新疆早熟陆地棉品种更替过程中的株型特征及主要经济性状的演变

陈民志，杨延龙，王宇轩，田景山，徐守振，刘宁宁，党科，张旺锋

新疆早熟陆地棉品种更替过程中的株型特征及主要经济性状的演变

陈民志，杨延龙，王宇轩，田景山，徐守振，刘宁宁，党科，张旺锋

（石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003）

【】分析新疆早熟陆地棉品种更替产量提高过程中株型特征及主要经济性状的演变趋势，结合发展机采棉对品种特性的需求，阐述品种更替中适宜机采特性的变化，为新疆棉花新品种选育及栽培管理提供理论依据。于2015—2016年和2018年选择新疆近40年来自育早熟陆地棉（L.）不同年代（1980s、1990s、2000s和2010s）大面积主栽品种（新陆早1号、新陆早7号、新陆早13号和新陆早45号）为材料，在膜下滴灌栽培条件下，对不同年代品种的第一果节长度、果枝节间长度、节枝比、株高、果枝始节、始节高度、果枝夹角、果枝数、叶枝数、倒四叶宽和茎粗共11个株型指标及主要经济性状的演变进行分析。随品种更替，棉株第一果节长度、果枝节间长度和节枝比逐渐增加，株型由紧凑型向较松散型转变；株高、果枝始节和始节高度逐渐增加，上部果枝与主茎的夹角逐渐减小，果枝上举，具有高产株型特征；根据棉花机采对品种特性的要求，2010s品种果枝始节高度和果枝角度较符合机采棉对株型的要求；不同年代品种间果枝数、叶枝数、倒四叶宽和茎粗无明显差异。皮棉产量、总铃数和衣分均随品种更替逐渐增加，其中1980s、1990s、2000s和2010s品种皮棉产量较当年区域试验产量分别高23%—53%、16%—20%、13%—14%和-2%—6%，膜下滴灌现代高产栽培技术对产量的提高有重要作用，但2000s和2010s品种收获指数显著低于1990s品种。与1980s和1990s品种相比，2010s品种上部铃期短4—5 d，吐絮相对集中，对脱叶剂敏感，吐絮率均在95%以上，无显著差异，但生育期偏长；与审定时品种的生育期相比，1980s和1990s品种提前了3—7 d，2000s和2010s品种提前了0—3 d，这可能与膜下滴灌促早熟栽培技术应用有关。2000s和2010s品种棉纤维长度、比强度、伸长率和纺纱一致性明显改善，但马克隆值相对偏大，纤维强度的改善是以牺牲纤维细度为代价，纤维品质协调性不佳。品种更替产量提高过程中，棉花经济性状改善，但品种株型由紧凑型向较松散型转变，生育期偏长，收获指数偏低，棉纤维马克隆值偏大；随着机采棉种植模式的应用，选育和选用纤维品质优、适宜机采的品种是保障新疆棉花产业稳步发展的关键。

早熟陆地棉；品种更替；株型性状；纤维品质；机械采收

0 引言

【研究意义】新疆是中国最重要的优质商品棉生产基地，由于气候条件不同，新疆棉区划分为中熟棉区、早中熟棉区、早熟棉区和特早熟棉区，其中，早熟棉区在新疆优质棉生产中处于极为重要的地位，种植面积占全疆总面积的30%，产量占总产的32%以上[1]。品种改良是作物优质、高产的内因，一般情况下，棉花优良品种对产量的贡献率达30%以上[2-4]。1950s以来，新疆早熟陆地棉品种经历了引进、自育、引进为主的多次品种改良和更替的发展历程，极大地提高了棉花产量和品质，为中国棉花生产作出了突出贡献[5-7]。品种演变反映了不同时期农业生产对品种的要求，特别是对品种主要经济性状的要求[8-9]；优良品种也是解决病虫害、逆境等问题最为环保、经济、有效的手段之一。【前人研究进展】随着中国劳动力成本的迅速增长，棉花单位面积生产成本增速已居全球首位[10]，实施棉花机采己成为植棉业可持续发展的必由之路。棉花机采能降低劳动强度，推动植棉业从传统农业向现代农业转变，解决新疆拾花劳动力不足及植棉比较效益下降等问题[11-12]。机采棉对品种综合性状有一定的要求，尤其在株型、果枝始节高度、早熟性、铃期及纤维品质等方面均有较高的要求[13-14]，且机采棉需抗倒伏能力强、成熟期一致、含絮力适中、对脱叶催熟剂反应敏感等特点[15-16]。【本研究切入点】目前，新疆机采棉使用的品种多由原来常规品种替代，存在吐絮不集中、品质指标较低等现象[17]，机采棉新品种的选育需在兼顾产量、品质、早熟性、抗性等基础上侧重形态育种[13, 18]，选育难度相对较大。【拟解决的关键问题】本研究对高产栽培条件下不同年代棉花品种生育进程、植株形态特征、早熟性的变化及对脱叶催熟剂的反应进行分析，结合适宜机采的品种类型及株型特征，分析新疆早熟棉区历史主栽品种主要株型特征和经济性状的演变趋势，为机采棉育种中选择亲本、确定育种目标和田间生产上品种筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以新疆棉区不同年代大面积种植的自育早熟陆地棉品种为供试材料，包括新陆早1号、新陆早7号、新陆早13号和新陆早45号共4个代表性品种，其中，新陆早7号、新陆早13号和新陆早45号审定时的对照品种分别为新陆早1号、新陆早7号和新陆早13号，各品种大面积种植时期和推广面积等信息[19-23]列于表1，根据各品种在生产中的主栽时期，将自育早熟陆地棉品种划归4个年代。

表1 供试棉花品种的年代划分及主栽年代

1.2 试验概况

试验于2015—2016年在石河子大学农学试验站（45°19′N，86°03′E）、2018年在新疆乌兰乌苏农业气象站（44º17′N，85º49′E）进行。3年播种期分别为4月21日、4月19日和4月22日。采用宽膜覆盖栽培技术，先铺膜后点播，1膜4行，行距约为20 cm+60 cm+20 cm宽窄行，分别在4月22日、4月21日和4月24日滴出苗水，留苗密度约18万株/hm2。棉花生育期间缩节胺用量225 g·hm-2。采用随机区组试验设计，3次重复。生育期共滴水7—9次，滴水量4 125—4 650 m3·hm-2，随水滴施尿素520 kg·hm-2，磷酸二氢钾158 kg·hm-2。3年分别于7月6日、7月7日和7月5日进行人工打顶，其他田间管理措施按生产上高产田进行。2015—2016和2018年棉花生育期气象条件如图1。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 主要株型性状测定、铃期及生育时期调查 从出苗期开始，对棉花株高及关键生育时期进行调查并记录。待棉株开花后，对上部果枝（第7果枝以上）第1果节所开白花进行挂牌标记，待吐絮时再进行标记，换算出铃期。于收获期在各处理选择长势均匀，且具有代表性的植株20株，调查株高、果枝始节、果枝始节高度、上部果枝与主茎的夹角等反映机采适宜性状指标，以及调查果枝数、果枝节间长度、第一果节长度、叶枝数、叶片宽度、节枝比、茎粗等相关株型性状，其中果枝节间长度和第一果节长度为整株均值。

1.3.2 脱叶率和吐絮率 每个处理选择3个点，每个点选择长势均匀且有代表性的植株10株，内外行各5株。施药前调查棉株叶片总数，2015—2016年分别于9月15日、9月4日喷施脱叶剂（由噻苯隆、乙烯利、助剂和水按比例混合而成），施药后分别在第7天、第14天和第21天调查棉株叶片数；于收获期调查单位面积总铃数和吐絮铃数，依据以下公式计算脱叶率和吐絮率：

脱叶率（%）=（施药前叶片数—施药后叶片数）/施药前叶片数×100；

吐絮率（%）= 吐絮铃数/总铃数×100。

1.3.3 产量性状及品质测定 于收获期在各处理每小区选有代表性植株10株，调查不同处理单株结铃数，然后整株收获棉铃装袋带回实验室称重，计算单铃重，轧花后称皮棉重，并计算衣分含量，最后以小区实际收获籽棉产量计产。测定衣分后，送农业部棉花质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）检测棉纤维品质性状。

图1 试验地的日最高温、日最低温和降雨量（2015—2016，2018）

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007计算数据，用R 3.5.2（https://cran.r-project.org）软件对试验数据进行统计分析，用LSD法检验差异显著性，用SigmaPlot 12.5和R 3.5.2软件作图。

2 结果

2.1 生育期及生育时期

由表2可看出，不同年代品种生育期相差较大，3年不同年代品种间变幅为0—10 d；表现为2010s品种（新陆早45号）＞2000s品种（新陆早13号）＞1990s品种（新陆早7号），其中，1990s品种生育期为116—122 d，早熟性较好，而2010s品种生育期为124—126 d，早熟性欠佳；与1990s品种相比，2010s品种生育期延长3—10 d，主要是苗期延长2—4 d，花铃期延长0—4 d，蕾期延长1—2 d；生育期总体上随品种更替呈延长的趋势。3年各品种生育期均值与当年该品种审定时的生育期相比，1980s品种提前3 d，1990s品种提前7 d，2000s品种提前0 d，2010s品种提前3 d（表1和表2）。

表2 不同年代棉花品种生育期及生育时期的变化（2015—2016，2018）

2.2 主要株型特征

不同年代品种间株高差异极显著（表3，＜0.01），表现为2010s和2000s品种显著高于1990s和1980s品种（图2），且在出苗后40 d左右品种间株高日增量开始有差异，在45 d左右品种间株高差异明显，在出苗后70 d各品种株高趋于稳定，2010s品种株高为55—66 cm，2000s品种株高为55—60 cm。在2015—2016年，品种间的果枝始节位、始节高度、第一果节长度、果枝节间长度和节枝比的差异显著（表3，＜0.05），总趋势为2010s品种＞2000s品种＞1990s品种＞1980s品种（图3）；2010s品种果枝始节位为5—6节，始节高度18—26 cm、第一果节长度为6—8.6 cm、果枝节间长度为5.5—6 cm、节枝比为1.6—2.1。在2015和2018年，品种间果枝角度差异显著（表3，＜0.05），2010s品种上部果枝与主茎的夹角为37°—38°，小于早期品种（图3-C）。品种间倒四叶宽和茎粗差异不显著（表3，≥0.05），品种间除果枝数在2015年差异显著和叶枝数在2016年差异显著外，在其他年份差异均不显著（表3，≥0.05）。

表3 不同年代棉花品种株型特征的方差分析（2015—2016，2018）

ns：在≥0.05水平差异不显著；*：在＜0.05水平差异显著；**：在＜0.01水平差异极显著。下同

ns: There was no significantly difference at 0.05 level. *: There was significantly difference at 0.05 level. **: There was significantly difference at 0.01 level. The same as below

不同字母表示同一年在0.05水平上差异显著。下同

2.3 脱叶率、吐絮率和棉铃铃期

不同年代棉花品种对脱叶剂的敏感程度不同，在喷施脱叶剂后第7天，不同棉花品种的脱叶效果差异显著（图4-A和图4-B；＜0.05），在2015年，1990s品种脱叶率显著高于2000s和2010s品种；在2016年，1980s品种脱叶率显著低于其他年代品种；喷施脱叶剂后第14天和第21天，2016年各品种脱叶率差异极显著（＜0.01），且2010s品种脱叶率显著高于其他品种。不同年代品种的吐絮率无显著差异（图4-C；≥0.05），且均在95%以上，吐絮良好；上部果枝棉铃的铃期差异显著（图4-D；＜0.05），2010s和2000s品种的铃期较1990s和1980s品种短4—5 d。

2.4 收获指数、产量、产量构成及纤维品质

由表4可看出，品种间的收获指数差异显著（＜0.05），2015—2016年1990s品种显著高于其他年代品种，表现为随品种更替呈先增加后降低的趋势。品种间的产量及产量构成均差异显著（＜0.05），其中，皮棉产量、总铃数和衣分均表现为2010s和2000s品种高于1990s和1980s品种，随品种更替呈明显增加的趋势；单铃重变化趋势不明显；1980s、1990s、2000s和2010s品种皮棉产量较当年区域试验产量分别高23%—53%、16%—20%、13%—14%和-2%—6%（表1和表4）。

由表5可看出，2016年和2018年品种间的纤维长度差异显著（＜0.05），表现为随品种更替呈逐渐增加的趋势；2015—2016年品种间纤维比强度差异极显著（＜0.01），2010s和2000s品种显著高于1990s和1980s品种；2015年和2018年品种间马克隆值差异极显著（＜0.01），表现为随品种更替呈逐渐增加的趋势；美国及欧洲国家都将马克隆值作为贸易结算的依据，并将3.5—4.9马克隆值视为正常范围，其中3.7—4.2为最佳马克隆值范围，从这一标准来看，3年马克隆值做均值分析发现，1980s和1990s品种马克隆值最佳，2000s和2010s品种马克隆值明显偏大。品种间的纤维整齐度无显著差异（≥0.05），集中在83%—86%；品种间的纤维伸长率差异极显著（＜0.01），表现为2010s和2000s品种＞1990s和1980s品种，随品种更替呈增加的趋势；2016年品种间的纤维纺纱一致性差异显著（＜0.01），表现为2010s和2000s品种＞1990s和1980s品种。

图4 不同年代棉花品种的脱叶率、吐絮率和棉铃铃期（2015—2016，n=3，平均数±标准差）

3 讨论

3.1 不同年代棉花品种主要株型特征及适宜机采特性的变化

新疆早熟棉区无霜期短，生长季节有限，棉花能否完成个体发育周期是实现高产优质的前提条件，因此对生育期的要求较为严格。本研究表明，不同年代品种生育期相差较大，变幅为0—10 d（表2），1990s品种生育期较短为116—122 d，2010s品种生育期较长为124—126 d，随品种更替生育期呈延长的趋势；且与审定时品种的生育期相比，早期品种（1980s和1990s品种）提前了3—7 d，现代品种（2000s和2010s品种）提前了0—3 d（表1和表2）。这可能与膜下滴灌技术促早熟栽培应用有关，从1980s—2010s新疆棉花栽培模式经历了露地栽培、窄膜覆盖、宽膜和超宽膜覆盖到膜下滴灌栽培的发展过程，形成了“密、早、矮、膜”综合栽培技术体系，而地膜覆盖技术具有增温保墒、促进早发早熟的综合效应[24]。新疆不同年代棉花随品种更替生育期呈延长的趋势，反映出不同年代栽培模式对品种促早发早熟有重要意义，体现了不同品种生育期变化的遗传多样性。在机采条件下，棉花需要脱叶催熟，对早熟性的要求较手采棉更为严格，前人研究表明，北疆机采棉的生育期不宜超过125 d[18]，选育早熟性符合机采要求的棉花品种显得尤为重要。

表4 不同年代棉花品种的产量、产量构成及收获指数（2015—2016，2018）

同一列不同字母表示同一年在0.05水平上差异显著。下同

Values followed by different letters are significantly different at 0.05 level within a column in the same year. The same as below

表5 不同年代棉花品种的纤维品质（2015—2016，2018）

20世纪80年代中期以来，新疆棉区采用“密、早、矮、膜”栽培，棉花群体结构向“密植小株型”发展[24]。由于目前机采条件下高密度栽培籽棉含杂率高影响原棉品质，建立“降密健株型”的新型棉花群体结构有利于脱叶[15]。本研究表明，随品种更替，不同年代棉花品种的第一果节长度、果枝节间长度和节枝比均逐渐增加（图3-D—图3-F），品种株型由紧凑型向较松散型转变，与前人对南疆棉区品种更替产量提高过程中株宽逐渐增加的规律一致[7]，这可能与膜下滴灌栽培条件下追求高产有关，品种株型较松散，便于充分利用光能以提高丰产潜力。随品种更替，不同年代棉花品种的株高、果枝始节和始节高度呈逐渐增加趋势（图2、图3-A和图3-B）；果枝始节高度对棉花机采影响较大，需有一定的结铃高度才便于机采，前人研究指出机采棉果枝始节高度应大于18 cm[13]，若结铃高度过低不宜机采易导致采净率降低影响采收产量，采收时若距地面过低则易增加机采棉含杂率影响原棉品质。上部果枝与主茎的夹角随品种更替呈逐渐降低趋势（图3-C），2010s品种果枝上举则利于冠层透光[18, 25]，便于吐絮期冠层各部位叶片的脱落，这表明与早期品种相比，2010s品种在选育时已按机采对品种的要求选育，因此，符合机采棉对株型的要求。

本试验表明，与早期品种相比，2010s品种的脱叶效果较好（图4-B），虽苗期和花铃期较长，但上部铃期较短，且收获时吐絮率大于97%（表2、图4-C和图4-D），表明2010s品种吐絮相对集中，符合机采对棉花品种脱叶及吐絮效果的要求[15, 18]，2010s品种在生育后期光合速率高于早期品种[26]，后期叶片生理功能较旺盛可能是2010s品种对脱叶剂更加敏感的原因。2010s品种虽花铃期较长，但上部铃期较短，吐絮相对集中，这可能是2010s品种果枝上举，生育中后期棉花冠层受光环境较好、群体光合能力较高的原因[26]，表明2010s品种生育中后期高光效冠层结构不仅利于脱叶，亦利于集中吐絮。

3.2 不同年代棉花品种产量及品质指标的演变分析

早熟棉区是新疆优质棉主产区[1]，品种更替对新疆棉花产量提高有重要作用[6-7]，在1950s—1990s品种更替产量提高过程中，品种的棉铃干物质积累和收获指数同步提高[27]。本研究表明，在1980s—2010s随品种更替产量提高过程中，总铃数和衣分逐渐增加，单铃重变化趋势不明显，但收获指数明显降低（表4）；2010s品种产量的提高主要是生育中后期生物量的增加，并非经济产量器官干物质分配率的提高[26]，从而导致收获指数明显降低；表明现代品种生长优势较强，抗性增加[20-21, 26, 28]，延缓了后期衰老，光合功能持续期延长，生物量较早期品种明显增加[26, 29]，但易造成营养生长偏旺。本试验1980s、1990s、2000s和2010s品种皮棉产量较当年区域试验产量分别高23%—53%、16%—20%、13%—14%和-2%—6%（表1和表4），表明栽培管理措施对棉花产量影响显著；且无论当年栽培模式下的区域试验，还是现代高产栽培模式下的品种特性比较，现代品种产量均明显高于早期品种，表明现代品种丰产潜力明显改善；这主要是膜下滴灌高产栽培技术应用之后，增加了棉花对光热资源的利用，生产上需要丰产潜力更大的品种以增产。品种更替产量提高过程中，单铃重变化趋势不明显，总铃数明显提高，品种株型由紧凑型向较松散型转变后丰产潜力提高可能是铃数增加的主要原因；但株型较松散的品种生长优势较强易导致生育期延长，营养生长偏旺，收获指数降低。因此，今后品种选育和选择过程中应在保障生物量的前提下提高收获指数，保证棉株抗性的前提下减少不必要的营养生长。

长期以来，中国棉花品种存在纤维品质类型单一、纤维强度偏低、马克隆值偏高等问题[9, 30-31]。实施机采后新疆原棉品质的各指标差级纤维比例增加、强级比例降低，且马克隆值呈明显升高的趋势[32]。本研究表明，随品种更替纤维长度、比强度、伸长率和纺纱一致性指数均明显改善，马克隆值呈增加趋势（表5），1980s和1990s品种马克隆值最佳，但纤维长度和比强度偏低；2000s和2010s品种纤维长度和比强度明显改善，马克隆值偏大；表明纤维强度的改善是以牺牲纤维细度为代价，品质指标的协调性不佳。

纤维品质除受品种遗传基因影响外，还受栽培环境、采收方式、清理加工、叶片黏着性的影响[33-34]。与手采相比，机采棉纤维比强度、整齐度及纺纱一致性指数均显著降低[35]，且含杂率较手采棉高10%—30%[36-37]，需要经过多次清理去除杂物以改善纤维质量[38]；但多次清理对纤维损伤量较大，尤其是对纤维长度和短纤维指数影响显著[39]。机采棉采收和清理等方面对棉纤维损伤量较大，因此对品种纤维品质的要求较手采棉更高，选育品质综合性状较优的品种，优化生态布局，实行棉花品种区划种植，发展不同档次的原棉以适应纺织工业的不同需求，是提高新疆原棉适纺性能和国际市场竞争力的重要途径。

4 结论

新疆早熟棉区品种更替产量提高过程中，株型由紧凑型向较松散型转变，株高、果枝始节和始节高度均呈逐渐增加，上部果枝与主茎的夹角逐渐降低，果枝上举；与早期品种相比，2010s品种上部铃期较短，吐絮相对集中，对脱叶剂敏感，吐絮率＞97%，且2000s和2010s品种总铃数和衣分明显增加，纤维长度、比强度、伸长率和纺纱一致性明显改善；但2010s品种生育期偏长，收获指数偏低，纤维马克隆值相对偏大。因此，加大机采棉品种的综合选育，进一步提高棉花品种的协调性，是促进新疆棉花产业快速发展的关键。

[1] 姚源松. 新疆棉花区划新论. 中国棉花, 2001, 28(2): 2-5.

YAO Y S. New discussion on cotton-planting areas division in Xinjiang., 2001, 28(2): 2-5. (in Chinese)

[2] 张德贵, 孔繁玲, 张群远, 刘文欣, 杨付新, 许乃银, 廖琴, 邹奎. 建国以来我国长江流域棉区棉花品种的遗传改良: Ⅰ. 产量及产量组分性状的改良. 作物学报, 2003, 29(2): 208-215.

ZHANG D G, KONG F L, ZHANG Q Y, LIU W X, YANG F X, XU N Y, LIAO Q, ZOU K. Genetic improvement of cotton varieties in the Yangtze valley in China since 1950s: I. Improvement on yield and yield components., 2003, 29(2): 208-215. (in Chinese)

[3] 孔繁玲, 姜保功, 张群远, 杨付新, 李如忠, 刘永平, 赵素兰, 郭腾龙. 建国以来我国黄淮棉区棉花品种的遗传改良: Ⅰ. 产量及产量组分的改良. 作物学报, 2000, 26(2): 148-156.

KONG F L, JIANG B G, ZHANG Q Y, YANG F X, LI R Z, LIU Y P, ZHAO S L, GUO T L. Genetic improvements of cotton varieties in Huang-Huai region in China since 1950s: I. Improvements on yield and yield components., 2000, 26(2): 148-156. (in Chinese)

[4] 喻树迅, 范术丽, 王寒涛, 魏恒玲, 庞朝友. 中国棉花高产育种研究进展. 中国农业科学, 2016, 49(18): 3465-3476.

YU S X, FAN S L, WANG H T, WEI H L, PANG C Y. Progresses in research on cotton high yield breeding in China., 2016, 49(18): 3465-3476. (in Chinese)

[5] 李雪源, 郑巨云, 王俊铎, 吐尔逊江, 艾先涛, 莫明, 多力坤. 中国棉业科技进步30年——新疆篇. 中国棉花, 2009, 36(S1): 24-29.

LI X Y, ZHENG J Y, WANG J D, TURSUNJIAN, AI X T, MO M, DUO L K. Thirty years of science and technology progress in China's cotton industry-Xinjiang., 2009, 36(S1): 24-29. (in Chinese)

[6] 刁明, 褚贵新, 李少昆, 曹连莆. 北疆50年来主栽棉花品种亲缘关系的研究. 中国农业科学, 2002, 35(12):1456-1460.

DIAO M, CHU G X, LI S K, CAO L P. Studies on the relationship of upland cotton varieties in the course of replacement of varieties in north Xinjiang over the past fifty years., 2002, 35(12): 1456-1460. (in Chinese)

[7] 吐尔逊江, 李雪源, 田长彦, 王俊铎, 买买提, 艾先涛. 南疆棉区棉花品种的特性演变与育种潜力研究. 植物遗传资源学报, 2012, 13(4): 535-541.

TURSUNJAN, LI X Y, TIAN C Y, WANG J D, MAIMAITI, AI X T. Cultivar evolution and breeding potential of cotton in region of southern Xinjiang., 2012, 13(4): 535-541. (in Chinese)

[8] 田海燕, 薛飞, 李艳军, 孙杰. 北疆棉花品种主要经济性状演替规律研究. 西北农业学报, 2007, 16(5): 96-99.

TIAN H Y, XUE F, LI Y J, SUN J. Research on main economical characteristics succession of cotton variety in northern of Xinjiang., 2007, 16(5): 96-99. (in Chinese)

[9] 喻树迅, 范术丽. 我国棉花遗传育种进展与展望. 棉花学报, 2003, 15(2): 120-124.

YU S X, FAN S L. The evolutions and prospect of cotton genetics and breeding in China., 2003, 15(2): 120-124. (in Chinese)

[10] 毛树春, 李亚兵, 王占彪, 雷亚平, 黄群, 王文魁, 杨北方, 冯璐, 李鹏程. 农业高质量发展背景下中国棉花产业的转型升级. 农业展望, 2018, 14(5): 39-45.

MAO S C, LI Y B, WANG Z B, LEI Y P, HUANG Q, WANG W K, YANG B F, FENG L, LI P C. Transformation and upgrading of China's cotton industry under the background of agricultural high-quality development., 2018, 14(5): 39-45. (in Chinese)

[11] 王志坚, 徐红. 新疆机采棉的调研与发展建议. 中国棉花, 2011, 38(6): 10-13.

WANG Z J, XU H. Survey and development proposal of machine-picked cotton in Xinjiang., 2011, 38(6): 10-13. (in Chinese)

[12] 张杰, 刘林. 新疆兵团机采棉与手采棉经济效益比较研究. 农业现代化研究, 2013, 34(3): 372-375.

ZHANG J, LIU L. A comparison research of economic performance between machine-picking and hand-picking cotton in XPCC., 2013, 34(3): 372-375. (in Chinese)

[13] 努斯热提·吾斯曼, 喻树迅, 范术丽, 梅拥军, 原日红. 陆地棉机采性状对皮棉产量的遗传贡献分析. 棉花学报, 2012, 24(1): 10-17.

NUSIRAT·OSMAN, YU S X, FAN S L, MEI Y J, YUAN R H. Analysis of genetic contribution of mechanical harvesting traits to lint yield in upland cotton., 2012, 24(1): 10-17. (in Chinese)

[14] 王娟, 董承光, 孔宪辉, 刘丽, 王旭文, 余渝. 新疆生产建设兵团机采棉育种研究现状及展望. 中国棉花, 2013, 40(4): 7-8.

WANG J, DONG C G, KONG X H, LIU L, WANG X W, YU Y. Progresses and problems of mechanical harvest upland cotton breeding in Xinjiang production and construction corps., 2013, 40(4): 7-8. (in Chinese)

[15] 董合忠, 张艳军, 张冬梅, 代建龙, 张旺锋. 基于集中收获的新型棉花群体结构. 中国农业科学, 2018, 51(24): 4615-4624.

DONG H Z, ZHANG Y J, ZHANG D M, DAI J L, ZHANG W F. New grouped harvesting-based population structures of cotton., 2018, 51(24): 4615-4624. (in Chinese)

[16] 李雪源. 新疆棉花生产中的几个热门项目. 中国棉花, 1996, 23(9): 38.

LI X Y. Several popular items in cotton production in Xinjiang., 1996, 23(9): 38. (in Chinese)

[17] 卢秀茹, 贾肖月, 牛佳慧. 中国棉花产业发展现状及展望. 中国农业科学, 2018, 51(1): 26-36.

LU X R, JIA X Y, NIU J H. The present situation and prospects of cotton industry development in China., 2018, 51(1): 26-36. (in Chinese)

[18] 白岩, 毛树春, 田立文, 李莉, 董合忠. 新疆棉花高产简化栽培技术评述与展望. 中国农业科学, 2017, 50(1): 38-50.

BAI Y, MAO S C, TIAN L W, LI L, DONG H Z. Advances and prospects of high-yielding and simplified cotton cultivation technology in Xinjiang cotton-growing area., 2017, 50(1): 38-50. (in Chinese)

[19] 欧阳本廉, 黄顶元. 特早熟陆地棉新品种新陆早7号. 中国棉花, 1998, 25(5): 25.

OUYANG B Y, HUANG D Y. New cultivar of special early-maturing upland cotton-Xinluzao 7., 1998, 25(5): 25. (in Chinese)

[20] 李家胜, 毕双杰, 赵富强, 李国萍, 孔祥伟, 黄丽叶, 万慧. 早熟抗病棉花新品种——新陆早13号. 中国棉花, 2002, 29(6): 20.

LI J S, BI S J, ZHAO F Q, LI G P, KONG X W, HUANG L Y, WAN H. New cultivar of cotton with early-maturing and disease resistance-Xinluzao 13., 2002, 29(6): 20. (in Chinese)

[21] 宁新柱, 邓福军, 林海, 李吉莲, 刘萍, 宿俊吉. 早熟陆地棉新品种——新陆早45号. 中国棉花, 2011, 38(1): 27.

NING X Z, DENG F J, LIN H, LI J L, LIU P, SU J J. Early maturing upland cotton variety-Xinluzao 45., 2011, 38(1): 27. (in Chinese)

[22] 郭江平, 曾丽萍. 新疆新陆早系列品种系谱分析与育种方向. 植物遗传资源学报, 2005, 6(3): 335-338.

GUO J P, ZENG L P. Analysis on line family of the early maturing upland cotton varieties of Xinjiang and the discussion of breeding direction., 2005, 6(3): 335-338. (in Chinese)

[23] 孙杰, 赖先齐, 刘干, 易红霞. 新疆特早熟棉区棉花品种现状及对策分析. 石河子大学学报(自然科学版), 1997, 1(3): 186-189.

SUN J, LAI X Q, LIU G, YI H X. Analysis on current situation and countermeasures of cotton varieties in Xinjiang special early-maturing cotton region., 1997, 1(3): 186-189. (in Chinese)

[24] 中国农业科学院棉花研究所. 中国棉花栽培学. 上海: 上海科学技术出版社, 2013: 431-432, 623-644.

Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences.. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Press, 2013: 431-432, 623-644. (in Chinese)

[25] 纪从亮, 俞敬忠, 刘友良, 吴云康. 棉花高产品种的株型特征研究. 棉花学报, 2000, 12(5): 234-237.

JI C L, YU J Z, LIU Y L, WU Y K. Study on the plant type characteristics of high-yielding cotton varieties., 2000, 12(5): 234-237. (in Chinese)

[26] YANG Y L, CHEN M Z, TIAN J S, XIAO F, XU S Z, ZUO W Q, ZHANG W F. Improved photosynthetic capacity during the mid- and late reproductive stages contributed to increased cotton yield across four breeding eras in Xinjiang, China,, 2019, 240: 177-184.

[27] 刁明, 褚贵新. 北疆50年来棉花主栽品种库特性演替规律的研究. 石河子大学学报(自然科学版), 2001, 5(3): 182-185.

DIAO M, CHU G X. Studies on the evolutionary changes in characters of sink of upland cotton varieties in the course of replacement of varieties in north Xinjiang over the past fifty years., 2001, 5(3): 182-185. (in Chinese)

[28] YUE Y S, ZHANG M C, ZHANG J C, TIAN X L, DUAN L S, LI Z H. Overexpression of thegene increased abscisic acid level and drought tolerance in transgenic cotton., 2012, 63(10): 3741-3748.

[29] LUO H H, ZHANG H L, ZHANG Y L, ZHANG W F. Evolution characteristics related to photosynthesis, growth and yield in some old and new cotton cultivars., 2017, 55(2): 301-307.

[30] 许乃银, 李健. 我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征. 中国生态农业学报, 2016, 24(11): 1547-1554.

XU N Y, LI J. Regional distribution characteristics of cotton fiber quality in main cotton production areas in China., 2016, 24(11): 1547-1554. (in Chinese)

[31] 熊宗伟, 顾生浩, 毛丽丽, 王雪姣, 张立祯, 周治国. 中国棉花纤维品质和气候因子的空间分布特征. 应用生态学报, 2012, 23(12): 3385-3392.

XIONG Z W, GU S H, MAO L L, WANG X J, ZHANG L Z, ZHOU Z G. Spatial distribution characteristics of China cotton fiber quality and climatic factors based on GIS., 2012, 23(12): 3385-3392. (in Chinese)

[32] 田景山, 张煦怡, 张旺锋. 新疆近年机采棉发展过程中的棉纤维品质变化. 中国棉花, 2017, 44(12): 27-31.

TIAN J S, ZHANG X Y, ZHANG W F. Chang of fiber quality along with the development of machine-harvested cotton in Xinjiang., 2017, 44(12): 27-31. (in Chinese)

[33] TIAN J S, ZHANG X Y, YANG Y L, YANG C X, XU S Z, ZUO W Q, ZHANG W F, DONG H Y, JIU X L, YU Y C, ZHAO Z. How to reduce cotton fiber damage in the Xinjiang China., 2017, 109: 803-811.

[34] TIAN J S, ZHANG X Y, ZHANG W F, DONG H Y, JIU X L, YU Y C, ZHAO Z. Leaf adhesiveness affects damage to fiber strength during seed cotton cleaning of machine-harvested Cotton., 2017, 107: 211-216.

[35] 田景山, 王文敏, 王聪, 牛玉萍, 罗宏海, 勾玲, 张亚黎, 张旺锋. 机械采收方式对新疆棉品质的影响. 纺织学报, 2016, 37(7): 13-17.

TIAN J S, WANG W M, WANG C, NIU Y P, LUO H H, GOU L, ZHANG Y L, ZHANG W F. Effect of cotton mechanical picking on fiber qualities in Xinjiang., 2016, 37(7): 13-17. (in Chinese)

[36] FAULKNER W B, WANJURA J D, BOMAN R K, SHAW B W, PARNELL Jr C B. Evaluation of modern cotton harvest systems on irrigated cotton: harvester performance., 2011, 27(4): 497-506.

[37] HUGHS S E, GILLUM M N. Quality effects of current roller-gin lint cleaning., 1991, 7(6): 673-676.

[38] WANJURA J D, FAULKNER W B, HOLT G A, PELLETIER M G. Influence of harvesting and gin cleaning practices on southern high plains cotton quality., 2012, 28(5): 631-641.

[39] TIAN J S, ZHANG X Y, ZHANG W F, LI J F, YANG Y L, DONG H Y, JIU X L, YU Y C, ZHAO Z, XU S Z, ZUO W Q. Fiber damage of machine-harvested cotton before ginning and after lint cleaning., 2018, 17(5): 1120-1127.

Plant Type Characteristics and Evolution of Main Economic Characters in Early Maturing Upland Cotton Cultivar Replacement in Xinjiang

CHEN MinZhi, YANG YanLong, WANG YuXuan, TIAN JingShan, XU ShouZhen, LIU NingNing, DANG Ke, ZHANG WangFeng

(College of Agriculture, Shihezi University/The Key Laboratory of Oasis Eco-agriculture, Xinjiang Production and Construction Corps, Shihezi 832003, Xinjiang)

【】This paper analyzed the evolution trend of plant type characteristics and main economic traits in the process of improving the yield of early-maturing upland cotton (L.) in Xinjiang, combined with the demand for the characteristics of cultivars in the development of machine-harvested cotton, and explained the changes of suitable machine-harvesting characteristics in cultivar replacement. It provides a theoretical basis for the breeding and cultivation management of new cotton varieties in Xinjiang. 【】Large-scale main cultivars (Xinluzao 1, Xinluzao 7, Xinluzao 13, and Xinluzao 45) were used as experimental materials under mulched drip irrigation condition. A total of eleven plant type characters and the evolution of major economic traits were analyzed, including the eleven plant type characters of the length of the first fruit node, inter-node length of fruit branch, ratio of fruit node/fruit branch, plant height, node of first fruit branch, height of first fruit branch, the angle between fruit branch and main stem, the number of fruit branches, the number of vegetative branches, width of the fourth leaf from the top, and stem diameter. 【】With the cotton cultivar replacing, the length of the first fruit node, inter-node length of fruit branch, and the ratio of fruit node/fruit branch increased gradually. The plant type changed from compact to loose. Plant height, node of first fruit branch, and height of first fruit branch increased gradually. The angle between fruit branch and main stem of upper-canopy was gradually reduced, and the fruit branch was lifted, which has high plant-type characteristics. According to the requirements of cotton machine harvesting characteristics. It shows that 2010s cultivars had plant type characters with high yield. The length of the first fruit node and the angle between fruit branch and main stem of 2010s cultivars was more in line with the requirements of machine-harvested cotton. There was no significant differences in number of fruit branches, number of vegetative branches, width of the fourth leaf from the top, and stem diameter among cultivars of different ages. The lint yield, total boll number, and lint percentage increased gradually with the cotton cultivar replacing. The lint yield of the 1980s, 1990s, 2000s, and 2010s was 23%-53%, 16%-20%, 13%-14%, and -2%-6% higher than the yield of regional experiment year. The modern high-yield cultivation techniques under mulched drip irrigation plays an important role on yield improvement. However, the harvest index of 2000s and 2010s cultivars were significantly lower than the 1990s cultivars. Compared with the 1980s and 1990s cultivars, the upper boll period of the 2010s cultivars was reduced 4-5 days, the boll opening were relatively concentrate, sensitive to defoliant. There was no significant difference in boll opening rate, and they were greater than 95%. But the growth period was longer. Compared with the growth period of the trial cultivars, the 1980s and 1990s cultivars were advanced by 3-7 days, and the 2000s and 2010s cultivars were advanced by 0-3 days. This may be related to the application of the technique of precocious cultivation under mulched drip irrigation. The fiber length, fiber strength, elongation, and fiber spinning consistency index of 2000s and 2010s cultivars improved obviously. But the Micronaire was relatively large. The improvement of fiber strength was at the expense of fiber fineness, and the fiber quality coordination was not good. 【】During the process of increasing yield of cotton cultivar replacement, economic characteristics of cotton improved, but the increasing yield of plant type changed from compact to loose, with long growth period, low harvest index, and large Micronaire. With the application of the machine-harvesting mode, the breeding and selection of cultivars with excellent fiber quality and suitable machine-harvesting are the key to ensuring the steady development of the cotton industry Xinjiang.

early-maturing cotton; cultivar renew; plant type characters; fiber quality; machine-harvest

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.19.001

2019-04-09；

2019-06-28

国家自然科学基金联合基金重点项目（U1803234）

陈民志，E-mail：hunanxjcmz@163.com。

张旺锋，E-mail：zhwf_agr@shzu.edu.cn

（责任编辑 李莉）