不同株行距配置对机采棉成铃特性及纤维品质的影响

张 文 刘铨义 曾庆涛 蔡晓莉 冯 杨 逯 涛

（新疆生产建设兵团第七师农业科学研究所，833200，新疆奎屯）

新疆得天独厚的光热资源为棉花生产提供了有利条件，目前，新疆已成为我国最大的产棉区和优质棉生产基地，棉花也成为新疆经济作物中的主导产业。然而，近些年来由于受劳动力成本及物价成本等的攀升，棉花生产成本大幅增加，严重影响新疆棉花的竞争力和棉农收益。有研究表明，利用机械采收替代人工采摘是解决当前植棉生产成本上升和劳动力短缺问题的有效途径[1-2]。

近几年，新疆机采棉呈快速发展态势，一些亟待解决的问题也逐渐显现出来，这严重制约机采棉的发展，特别是棉花目标价格改革试点政策与供给侧结构调整政策实施以来，又涌现出一些新的问题[3]。例如，当前新疆机采棉品质问题突出，脱叶效果差，采净率低，含杂率高，严重影响机采棉的发展[4-5]，其原因是目前还没有真正的机采棉品种，导致棉花品种和采棉机的吻合度不高；当前广泛采用的宽窄行模式种植密度过大，棉花农艺性状与采棉机匹配性较差[6-9]。目前，生产上主要通过选育机采棉品种、降低密度和调配栽培模式等方式来解决机采棉生产中的问题。徐新霞[10]通过设置不同的行距配置，研究了行距配置与棉花产量之间的关系，明确了行距配置模式对机采棉质量的影响。王彦[11]在哈密垦区开展了不同机采棉品种与种植方式的田间试验，确定了适宜哈密垦区的杂交棉品种（系）、常规棉品种（系）以及种植模式。邓福军等[12]研究了棉花种植密度与产量形成的关系，明确了在北疆中等肥力棉田中等密度（1.40×104株/667m2）栽培棉花具有较高的产量。

虽然前人在棉花种植密度、株行距配置和机采棉品种筛选等方面做了大量的研究工作，但近些年来，由于气候条件的变化、棉花品种的不断更替以及栽培措施的不断改进等，棉花的种植密度、株行距配置以及栽培品种也应相应调整。因此，在之前学者研究基础上，继续开展机采棉株行距配置的研究有着十分重要的意义。本试验通过研究新疆生产建设兵团第七师的2个推荐棉花品种在3种株行距配置方式下的成铃特性及纤维品质变化，筛选出适合该地区的棉花株行距配置模式，为进一步提高该地区棉花产量以及优化棉花品质提供一定的理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019年4月-10月在新疆生产建设兵团第七师131团8连试验地（84.99°E，44.44°N）进行，该地区全年日照时数在2697.6h左右，年太阳总辐射量为135kcal/cm2，≥10°C年活动积温为3795°C，年降雨量在180mm左右。土壤为壤土，肥力中等，供试棉花品种选用当地推荐品种Z1112和中棉641。Z1112品种生育期123d，株型筒形，较紧凑，全生育期生长势强，根系发达，叶量少，田间通透，结铃性强，吐絮集中，含絮好；中棉641品种生育期125～127d，植株塔型，开花结铃集中，结铃性强，该品种花铃期对水肥敏感，需种植在土质较好的地块，晚进头水，早停水肥，对缩节胺敏感，苗期一般不用化学调节剂。设一膜三行、一膜四行和一膜六行3种株行距配置方式。采用随机区组设计，共6个处理，每个处理重复3次，共18个试验小区，小区面积20m2，具体处理见表1。4月29日播种，4月30日滴水出苗，采用随水滴施方式进行追肥，总施尿素278kg/hm2，磷酸钾铵210kg/hm2；7月12日人工打顶，9月10日喷施脱叶催熟剂；其他田间管理措施同当地大田。

表1 不同株行距配置处理Table 1 Treatments of different row-spacing combinations

1.2 测定项目与方法

1.2.1 棉铃时空分布 棉铃时间分布：各小区选择长势均匀且具有代表性的10株棉株，分别在7月15日、8月15日和9月10日调查单株成铃数，折算为伏前桃、伏桃和秋桃；棉铃横向分布：于8月30日，选取连续10株棉株，调查内围铃（第一果节结铃）与外围铃（第二果节及以外果节结铃）；棉铃纵向分布：主茎第1～3果枝棉铃为下部棉铃，第4～6果枝棉铃为中部棉铃，第7及以上果枝棉铃为上部棉铃。

1.2.2 棉花脱叶率和吐絮率 各小区分别选取代表性样点（边行和中行各10株），统计喷施脱叶催熟剂前和喷施后11和22d的叶片数、总铃数、青铃数和吐絮铃数，计算脱叶率和吐絮率。

1.2.3 产量性状调查 各小区选取1个样点，大小为1.46m×4.56m，调查样点全部棉花株数和总铃数，换算出单株结铃数和单位面积总铃数，并取60个吐絮铃（上、中、下果枝部位各20个吐絮铃），测其单铃重和衣分，最后实收各小区籽棉产量计产。

1.2.4 纤维品质 将轧花后皮棉样品送农业农村部棉花品质监督检验测试中心进行HVI9000检测，测其绒长、整齐度指数、断裂比强度、伸长率、短纤维指数和马克隆值等。

1.3 数据分析

采用Excel 2003和SPSS 16.0软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 棉铃时空分布

2.1.1 棉铃时间分布 合理的“三桃”分布是获得高产优质棉花的前提，不同行距配置模式对棉花的“三桃”分布产生了一定影响。由图1可看出，3种株行距配置模式均以伏桃为主体桃。同一棉花品种下，一膜三行和一膜四行配置模式的伏前桃多于一膜六行，其中每平方米T2和T3伏前桃分别较T1多8.2和6.3个，T5和T6伏前桃分别较T4多5.0和6.9个。伏桃规律与之相反，表现为T1＞T3＞T2，T4＞T5＞T6，即一膜六行多于一膜四行和一膜三行。秋桃个数少，每平方米在6.1～19.6个之间，表现为T2＞T1＞T3，T5＞T6＞T4，即一膜四行多于一膜六行和一膜三行。

图1 不同处理对棉铃时间分布的影响Fig.1 Effects of different treatments on time distribution of cotton bolls

2.1.2 棉铃空间分布 从棉铃的纵向分布（图2）来看，3种株行距配置模式均表现为下部铃＞中部铃＞上部铃。其中每平方米上部铃在13.4～36.5个之间，同一品种相比，T3和T1＞T2，T6＞T5＞T4；中部铃在53.2～72.3个之间，下部铃在70.0～99.1个之间，对于Z1112和中棉641来说，中部铃和下部铃均表现为一膜六行的单位面积铃数显著高于一膜三行，但与一膜四行间差异不显著。

图2 不同处理对棉铃空间分布的影响（纵向）Fig.2 Effects of different treatments on spatial distribution of cotton bolls (longitudinal)

从棉铃横向分布的个数（图3）来看，3种株行距配置模式均表现为内围铃＞外围铃。不同行距配置模式对棉铃横向分布有显著影响，同一棉花品种下，每平方米T1的内围铃较T2和T3分别多27.4和44.5个，T4的内围铃较T5和T6分别多20.8和45.4个，即一膜六行配置模式的内围铃显著高于一膜四行和一膜三行。对于外围铃来说，Z1112品种表现为T3＞T2＞T1，而中棉641品种外围铃表现为T5＞T6＞T4。

图3 不同处理对棉铃空间分布的影响（横向）Fig.3 Effects of different treatments on spatial distribution of cotton bolls (transverse)

2.2 棉花脱叶率和吐絮率

如表2所示，株行距配置模式对棉花脱叶率影响较大。棉花脱叶率随株行距的增大呈增加趋势，表现为一膜三行＞一膜四行＞一膜六行，施药后11d和22d，T3较T1处理的脱叶率分别高34.9%和4.9%，较T2处理分别高6.3%和1.3%；T6较T4处理的脱叶率分别高10.8%和7.7%，较T5处理分别高8.2%和2.8%。施药前棉花吐絮率在1.0%～14.1%之间，主要受棉花品种影响，株行距配置模式对其影响不大。施药后11d，T3较T1和T2处理的吐絮率分别高7.2%和2.1%，T6较T4和T5处理的吐絮率分别高70.0%和29.3%；施药后22d，各处理棉花吐絮率显著增加，T3较T1和T2处理的吐絮率分别高3.9%和3.2%，T6较T4和T5处理的吐絮率分别高9.3%和7.0%。

表2 不同处理对棉花脱叶率和吐絮率的影响Table 2 Effects of different treatments on cotton defoliation rate and bolling rate %

2.3 棉花产量及其构成因素

棉花单株铃数、单铃重和衣分是构成产量的3个主要因素。从表3可看出，同一棉花品种下，3种株行距配置模式的单株铃数、株数和单铃重差异显著，单株铃数表现为T3＞T2＞T1，T6＞T5＞T4，即一膜三行＞一膜四行＞一膜六行，单铃重也是T3和T6最高；株数规律与之相反。但同一棉花品种，在3种株行距配置模式下棉花总铃数、衣分和子棉产量无显著差异。

表3 不同处理对棉花产量及构成因素的影响Table 3 Effect of different treatments on cotton yield and component factors

2.4 棉花纤维品质

如表4所示，不同株行距配置模式对棉花绒长、整齐度指数、马克隆值和伸长率均无显著影响，对断裂比强度和短纤维指数有一定影响。同一棉花品种下，一膜三行和一膜四行处理的断裂比强度高于一膜六行；不同品种下株行距配置对棉花短纤维指数影响不同，对于Z1112来说，株行距配置对其影响不大，但对于中棉641来说，增大行距显著减小棉花短纤维指数，T5和T6较T4处理均降低0.3%。棉花绒长、整齐度指数和短纤维指数受品种影响较大，Z1112的整齐度指数和短纤维指数显著高于中棉641，但中棉641的绒长显著高于Z1112。

表4 不同处理对棉花纤维品质的影响Table 4 Effects of different treatments on cotton fiber quality

3 讨论

棉花成铃的时空分布对产量与品质的提高有着重要影响，在最佳成铃部位和成铃时间多结铃是获得高产优质的关键[13]。李健伟等[14]研究表明，3种机采模式均以伏桃为主体桃，但不同品种不同机采种植模式间棉铃时空分布差异较大，新陆中54号一膜三行模式下秋桃比例显著高于其他两种种植模式，但新陆中75号一膜三行模式秋桃比例小于其他两种种植模式。本研究结果表明，3种株行距配置模式均以伏桃为主体桃，同一棉花品种下，一膜三行和一膜四行配置模式的伏前桃多于一膜六行，而伏桃规律与之相反。这可能是因为较大的行距能为棉株生长提供充足的光、热、水、肥资源，促进棉株早发。也有学者研究表明，不同株行距配置对棉花产量的纵向分布影响不大，但显著影响产量的内外分布，随着株距增加，产量向内围集中[15]。本试验结果表明，3种株行距配置模式均表现为内围铃＞外围铃，同一棉花品种下，一膜六行配置模式的内围铃显著高于一膜四行和一膜三行。对于外围铃来说，Z1112品种表现为T3＞T2＞T1，而中棉641外围铃则随着行距的增大呈增加趋势，表现为T5＞T6＞T4。可能是因为随着行距的减小，棉株之间郁闭面积增大，致使棉铃的外围铃减少。

化学脱叶催熟技术是机械采棉的关键技术之一，其不仅能促使棉铃提前和集中吐絮，而且能显著降低机采棉杂质含量[16-17]。李健伟等[18]研究表明，种植行距的增大会提高棉花的脱叶率和吐絮率。本研究与上述研究结果类似，一膜三行株行距配置模式较其他两种株行距配置模式更有利于棉花脱叶和吐絮。可能是因为一膜三行模式下株行之间间距较大，枝叶交错少，脱叶催熟剂喷施均匀，脱叶吐絮效果好。

有研究表明，调节株行距配置方式可以改善作物个体的空间分布，使个体与群体发展平衡，构建高产高效群体结构，改善作物冠层光温条件，减小植株间的竞争[19]，从而充分发挥个体与群体的生产潜能，显著提高棉花单株结铃数和单铃重，获得更高的子棉和皮棉产量。本研究结果表明，一膜三行配置模式较一膜四行和一膜六行能显著增加棉花单株结铃数和单铃重，但对单位面积总铃数、衣分和子棉产量无显著影响。可能是较大的行距配置下光热水肥资源合理分布，最终促进了单株结铃数与单铃重的增加，弥补了低密度下群体较小造成的劣势。王聪[20]研究表明，机采模式下行距变化对棉花单位面积总铃数的变化起主导作用，随行距的减小，单位面积总铃数逐渐增大，但随着行距的减小和密度的增加，各处理棉花单铃重逐渐减小。尔晨等[21]研究表明，增加行距能显著提高单株成铃数，但对单铃重及衣分无显著影响，子棉及皮棉产量分别显著增加16.7%和17.4%。

纤维品质是棉花的主要经济性状，杨培等[22]研究认为，种植模式对棉花纤维品质的影响不大。但也有学者认为在棉花纤维长度、断裂比强度方面等行距种植优于宽窄行种植，在长度整齐度和马克隆分档方面宽窄行种植要优于等行距种植[23]。周永萍等[24]研究结果表明，不同密度及株行距配置对冀棉958和冀863的纤维品质影响不大，只对冀棉958的整齐度指数和冀863的马克隆值产生一定影响，但对石抗126的纤维品质影响较大，除断裂比强度无明显差异外，对纤维长度、整齐度指数、马克隆值与伸长率均造成一定程度的影响。本研究结果表明，不同行距配置模式对棉花纤维长度、整齐度指数、马克隆值和伸长率均无显著影响，对断裂比强度和短纤维指数有一定影响，其中，同一棉花品种下，一膜三行和一膜四行处理的棉花断裂比强度高于一膜六行，不同品种下株行距配置对棉花短纤维指数影响不同，对于Z1112来说，株行距配置对其影响不大，但对于中棉641来说，增大行距显著减小了棉花短纤维指数，T5和T6较T4处理均降低0.3%。

4 结论

综合各项指标来看，一膜三行配置模式虽然在棉铃时空分布上较其他两种模式来说没有优势，但适宜的行距配置可充分发挥个体与群体的生产潜能，提高棉花单株结铃数和单铃重，保证产量稳定，同时有较优的脱叶吐絮效果和棉纤维品质，符合全国农业现代化规划“一控两减三基本”目标，因此，一膜三行株行距配置模式适宜在新疆生产建设兵团第七师地区推广。