黄河流域冀南棉区无膜种植下播期对棉花产量及株型性状的影响

路正营 齐海坤 孙璐 尹国 杜明伟 李世云 杨玉枫

摘要：研究无膜栽培条件下播期对棉花产量及其相关农艺性状的影响，明确各目标性状对籽棉产量的影响，为黄河流域无膜棉的高效推广提供数据支持和理论依据。试验于2018—2019年在河北省邯郸市开展，均为无膜棉种植。采用裂区设计，主区为播期，分4月20日、4月25日、4月30日、5月5日等4个播期;裂区为不同类型品种，以生产上主推的常规早熟棉、中早熟棉和晚熟棉等3个类型品种为材料，分析分期播种对不同棉花品种产量、株型及其相关性的影响。结果表明，不同年份和播期对籽棉产量有显著影响，品种类型对棉花产量影响未达显著水平。2年试验结果均表明S2播期（4月25日）籽棉产量最高，2年S2播期分别较其他播期增产2.68%～18.05%、0.56%～7.92%，究其原因主要与单位面积铃数相关。播期对株高、果枝数和果枝始节节位的影响整体表现为随着播期的推迟，株高呈降低、果枝数（2019年S2与S3差异不大）呈减少趋势，果枝始节节位呈降低趋势，对果节长度的影响2018年S1、S2期显著高于S3和S4期。无膜种植条件下籽棉产量与产量形成相关农艺性状分析结果表明，籽棉产量与铃数、衣分、株高、果枝始节节位和果节长度呈较明显的线性关系，均达极显著正相关水平。综合无膜棉高产及生育安全性考虑，适宜播期为4月25日前后，实际生产中需根据播种前后气象条件适当调整，该研究结果可为黄河流域冀南棉区无膜棉高产高效生产及配套品种的选育提供参考。

關键词：棉花;无膜栽培;播期;品种类型;产量;株型;相关性分析

中图分类号：S562.04  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）09-0058-07

播期调整是棉花生产的重要栽培措施，对产量和株型均有重要影响。在一定生态环境中，合理的播期可以调整作物生长发育进程与季节良好同步，提高棉花产量[1-7]，构建良好冠层结构[8-12]。

地膜覆盖栽培具有聚水、保墒、增温等功效，在提高棉花单产方面起到了很好的作用[13-14]。黄河流域是我国三大棉区之一，2018年河北省棉花种植面积为 21.04万hm2，居黄河流域第一位，冀南是河北省主产棉区，素有“冀南棉海”之称。该棉区长期使用地膜，对农田的土壤结构造成了破坏，导致棉花出苗差、长势弱、产量下降，已无法适应现代农业可持续健康发展的要求，急需寻求膜污染解决方法，而无膜棉的推广与应用是彻底解决国内棉田“白色污染”的重要途径之一[15]。无膜棉已在新疆棉区开展系列研究[16-17]，并已推广，而在黄河流域棉区关于无膜棉的研究却少有报道。

本研究基于黄河流域冀南棉区无膜棉种植条件，以单位自育不同类型品种（早熟、中早熟和晚熟品种）为材料，设置不同播期处理，探讨播期对棉花产量和株型的影响，期望在提高产量的同时明确无膜种植条件下相关农艺性状与籽棉产量的关系，为建立黄河流域冀南棉区无膜棉栽培技术提供数据支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2018—2019年在邯郸市农业科学院试验基地（40°08′N，116°10′E）进行，试验田土壤属于沙质土，2年0～20 cm土层基础肥力见表1，生长季气象数据如图1所示，气象数据来自试验田小型气象站。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，4行区，0.76 m等行距无膜种植，小区面积为24.3 m2，重复3次。播期为主区，分为S1（4月20日）、S2（4月25日）、S3 （4月30日）、S4（5月5日）等4个播期，不同类型品种为裂区，包括早熟棉（2018年邯818，2019年邯818、邯686）、 中早熟棉（2018—2019年邯656、 邯816和邯505）、晚熟棉（2018年冀棉368、邯903、邯8301，2019年邯903、邯8301）等3个类型，其中邯818、邯686、邯656、邯816、邯505、邯903、邯8301均由邯郸市农业科学院自育，冀棉368由河北省农林科学院提供。

1.3 田间管理

2年播种密度均为6.75万株/hm2，打顶、化控、植保措施同当地棉田栽培模式相同。2年分别于9月20日和9月16日喷施2.25 L/hm2欣噻利（50%噻苯·乙烯利悬浮剂，由河北国欣诺农生物技术有限公司生产并提供）进行脱叶催熟处理。

1.4 调查及测定方法

现蕾后在每个小区选择有代表性的连续20株进行系红绳定株，调查节位。2年分别于喷施脱叶催熟剂前，对系红绳的连续20株进行株型指标调查，包括第1果枝节位高度、株高、果枝数、果节长度、果枝夹角（果节长度为第4果枝第1果节长度，果枝夹角为第4果枝与主茎夹角）。1次收花前，在每个小区采收上、中、下部果枝正常吐絮的棉铃各30个后混样，用于测定铃质量和衣分。2018年于10月8日和11月5日在每个小区人工采收2次，2019年于10月15日、10月25日和11月10日在每个小区人工采收3次，均记录实际收获产量，后期进行室内考种，计算小区产量、铃质量、衣分等产量构成因素指标。

1.5 数据统计与分析

同一类型品种取其平均值进行数据分析。用Excel 2016对数据进行整理和作图，用SAS V8（SAS Institute 2000）一般线性模型进行方差分析，用Duncans 新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 播期对不同类型品种棉花产量及其构成因素的影响

由表2可知，不同年份和播期对籽棉产量有显著影响，品种类型对棉花产量影响未达显著水平;在互作效应上，年份×播期互作差异达到极显著水平。

2019年籽棉产量较2018年高23.67%，其产量构成因素单位面积铃数较2018年高8.43个/m2，衣分较2018年高1.51百分点。综合2年试验结果来看，4月25日播种籽棉产量最高，4月20日和4月30日次之，5月5日晚播产量最低，其中4月25日播种分别较4月20日、4月30日和5月5日籽棉产量高4.11%、4.34%、9.52%，其产量构成因素单位面积铃数随着播期推迟呈递减趋势（S1与S2差异不大），4月20日播种较5月5日播种铃数多17.67个/m2。不同品种类型间铃质量和衣分有显著差异，中早熟品种铃质量最大，早熟性品种衣分最高。此外，籽棉产量、单位面积铃数在年份和播期间存在极显著互作，铃质量和衣分在年份和品种类型间存在极显著互作。

由于不同品种类型对籽棉产量差异不显著，因此后续将不同品种类型数据合并进行分析。

表3为2018年、2019年不同播期对棉花产量及其构成因素的影响。从方差分析结果来看（表2），籽棉产量、单位面积铃数在年份和播期间存在差异。

由表3可知，2018年播期对籽棉产量影响表现为S2（4 017.62 kg/hm2）>S1（3 912.84 kg/hm2）>S3（3 696.58 kg/hm2）>S4（3 403.35 kg/hm2），2019年播期对籽棉产量影响表现为S2（4 766.67 kg/hm2）>S3（4 740.10 kg/hm2）>S4（4 665.02 kg/hm2）>S1（4 416.93 kg/hm2），2018年S2播期分别较其他播期增产2.68%～18.05%，2019年S2播期分别较其他播期增产0.56%～7.92%。2018年播期对单位面积铃数影响表现为S1（115.35 个/m2）>S2（10969个/m2）>S3（99.96 个/m2）>S4（82.47 个/m2），2019年播期对单位面积铃数影响表现为S2（114.24 个/m2）>S3（112.30 个/m2）>S1（108.54 个/m2）>S4（106.10 个/m2），2018年S1播期分别较其他播期铃数增加5.66～32.88个/m2，2019年S2播期分别较其他播期铃数增加1.94～814个/m2。2019年播期对衣分的影响表现为S4显著高于S2播期。

2.2 播期对棉花株型性状的影响

2018年、2019年不同播期对棉花株型影响分析结果（表4）表明，播期主要显著影响株高、果节长度、果枝数及2019年的果枝始节节位，对2018年的果枝始节节位、果枝夹角的影响未达显著水平。

2018年和2019年播期对株高和果枝数的影响整体表现为随着播期的推迟，株高呈降低、果枝数（2019年S2与S3差异不大）呈减少趋势。2018年和2019年S1播期分别较S4播期株高高6.12、9.22 cm，果枝数分别多2.45、1.16个。

对果节长度的影响表现为2018年S1和S2播期显著大于S3和S4播期，2019年播期对果节长度影响不显著。此外，2019年播期对果枝始节节位的影响表现为随着播期后移，果枝始节节位呈降低趋势，其中S4播期显著低于其他播期，2018年有类似趋势，但差异不显著。

2.3 无膜种植条件下籽棉产量与产量形成相关农艺性状的相关关系

无膜种植条件下籽棉产量与产量形成相关农艺性状相关性分析结果（图2）表明，籽棉产量与铃数（r=0.351 71* *）、衣分（r=0.294 02* *）、株高（r=0.579 72* *）、果枝始节节位（r=0.321 97* *）和果节长度（r=0.223 94* *）呈极显著正相关，与铃质量和果枝数呈正相关，与果枝夹角呈负相关，但均未达显著水平。由此可以初步判断，铃数、衣分、株高、果枝始节节位和果节长度值越大，籽棉产量就越高。

3 讨论

棉花的适宜播种期因地而异，年度间也有很大差异[10]。黄河流域棉区直播棉的适宜播期报道较多，多数时间在4月中旬至5月上旬之间，跨度较为宽泛[4，18]。然而，对特定地区和特定栽培模式而言，适宜的播期对棉花构建适宜冠层结构，提高产量具有重要作用[19]。无膜棉種植已在新疆推广示范，且效果显著[15]，内地棉区基于无膜栽培模式下的研究相对缺乏，探讨黄河流域冀南棉区播期对籽棉产量及其构成相关农艺性状的影响是本研究探讨的主题。

棉花产量构成的主要因素是铃数、铃质量和衣分，2019年籽棉产量显著高于2018年，与其单位面积铃数和衣分较高有关，这与前人研究结果[3，5-7，18]一致。进一步分析2年气象因素表明，2018年蕾花期（6—7月）降水量较2019年多68.7 mm，平均气温低1.8 ℃，较低的温度和较高的降水量影响棉株坐蕾、开花和授粉[20];2018年铃期（8—9月）降水量较2019年少88.6 mm，铃期棉花生殖生长和营养生长两旺，是生育期的高峰，耗水量大[21-22]，且无膜种植，蒸腾作用强，此阶段少雨和蕾花期低温多雨直接导致后期铃数减少。

前人研究表明，棉花不同播期因生育期内温、光差异，从而影响棉花出苗和棉铃发育[10]。播期较早时风沙大、气温低，严重影响棉花种子萌发和苗期生长[6]，播期较晚虽然可以避开风沙和苗期低温，但生长期缩短，热量资源不足，棉花晚发、晚熟、劣质[1，23]。本研究结果表明，播期对籽棉产量的影响在年际间不同，2018年4月20—25日播种籽棉产量较高，其构成因素单位面积铃数则表现为随播期后移显著减少。分析播期前后温度和降水量，2018年S1～S2播期5 d间降水量为43.1 mm，播后5 d无降雨，S1～S2播期前后5 d日平均温度分别为18.6、21.6 ℃。棉花为喜温作物，在发芽和出苗时要求较高的温度，土壤温度在16 ℃时正常萌发，低于 16 ℃，发芽缓慢，17 ℃是棉苗出土的最适宜温度[24]。播前或播后降雨，有助于补充土壤墒情，高温高湿环境利于棉苗早发，适时早播增加了有效积温，延长棉花的有效生长期，从而可以积累较多的干物质，利于棉花实现高产。2019年4月25—30日播种籽棉产量较高，其构成因素单位面积铃数 S1～S3期明显高于S4期。2019年S1播期后6～10 d日平均温度为12.4 ℃，出苗前后受低温（5～15 ℃）影响，造成棉籽停留在土壤中的时间较长、养分消耗多，易导致种子霉烂[25-26]，影响出苗率;S2～S3播期5 d间降水量为30.0 mm，播后5 d无降雨，S2～S3播期前后5 d日平均温度分别为17.8、20.6 ℃，利于一播全苗;S4播期前后虽温度条件较好，但是播种晚，生长期缩短，热量资源不足，棉花晚发、晚熟、产量减少[6]。

棉花有无限生长习性以及株型具有自动调节能力，黄河流域棉区适宜的棉花株型为株高80～120 cm，果枝数12～14个，第1果枝节位较高，株型较紧凑[12，27]。本研究结果表明，随着播期的推迟，株高呈减小趋势，但2年4个播期株高范围均在机采范围之内，符合机采要求。播期对果枝数（2019年S2与S3差异不大）的影响与株高相似，但2018年S4播期果枝数少于12个，相关性分析结果表明果枝数与籽棉产量呈正相关，果枝数较少可能是2018年S4播期籽棉产量最低的原因之一，此结论与吴博等的研究结果[16]一致。果枝始节节位和果节长度是株型指标，分别是衡量棉花早熟性和紧凑性的重要指标，果枝始节节位低，早熟性较好[28]，果

节长度短，株型紧凑。试验结果表明，2019年播期与果枝始节节位呈反比，2018年早播期（S1、S2期）果节长度显著高于晚播期（S3、S4期），但籽棉产量并不是播期越晚产量越高，因此，生产上在考虑株型的同时，应结合产量整体分析。

多数研究表明，不同熟性的棉花品种对播期的适应性差异很大[4，8，16，18]，本试验方差分析结果表明，不同棉花品种类型对籽棉产量影响不大，这可能与本单位育种材料亲本的遗传性差异较小、主干亲本单一且对当地自然条件有良好的适应性有关，后期育种过程中在根据目标性状选择亲本的同时，还应注重亲本分布的地区距离。对无膜栽培模式下籽棉产量与产量形成相关农艺性状相关性分析结果表明，铃数、衣分、株高、果枝始节节位和果节长度与籽棉产量呈极显著正相关，此结论与覆膜种植模式研究结果[4，6-8，16，18]基本一致，可作为育种家着重改良性状，同时也表明了无膜栽培模式对品种要求并不苛刻，具有一定的普适性。

4  结论

本试验在黄河流域冀南棉区无膜种植下，品种类型对棉花产量影响不大;不同播期对籽棉产量及其形成相关农艺性状产生显著影响，与年份降水量和温度相关;籽棉产量与铃数、衣分、株高、果枝始节节位和果节长度呈极显著正相关。综合无膜棉高产及生育安全性考虑，适宜播期为4月25日前后，实际生产中需根据播种前后气象条件适当调整，该研究结果可为黄河流域冀南棉区无膜棉高产高效生产及配套品种的选育提供参考。

5 展望

本研究受试验地点及农艺性状数据获取的限制，对分析最适播期会受到一定影响。未来需要持续开展多点试验和示范，增加品种数量，细化调查指标以进一步揭示播期对棉株产量的影响。此外，还需对植物生长调节剂促早抗逆、化学除草、缩节胺塑形封顶、脱叶催熟等关键化控技术开展广泛研究，以期降低生产风险、节约自然资源、简化管理措施，并保障棉花产量、品质和熟期的稳定性。

参考文献：

[1]Shu H M，Zhou Z G，Xu N Y，et al. Sucrose metabolism in cottton （Gossypium hirsutum L.） fibre under low temperature dureing fibre development[J]. European Journal of Agronomy，2009，31（2）：61-68.

[2]赵新华，束红梅，王友华，等. 播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系[J]. 作物学报，2010，36（10）：1707-1714.

[3]Zhao W Q，Wang Y H，Zhou Z G，et al. Effect of nitrogen rates and flowering dates on fiber quality of cotton （Gossypium hirsutum L.）[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications，2012，465（3）：516-522.

[4]盧合全，李振怀，董合忠，等. 播种期对2个不同类型棉花品构成的影响[J]. 棉花学报，2012，24（4）：312-317.

[5]Wang X R，Hou Y R，Du M W，et al. Effect of planting date and plant density on cotton traits as relating to mechanical harvesting in the Yellow River valley region of China[J]. Field Crops Research，2016，198：112-121.

[6]张国伟，张 祥，陈德华，等. 播期对内蒙古西部荒漠区棉花产量、品质及养分吸收利用的影响[J]. 应用生态学报，2017，28（3）：863-870.

[7]冯国艺，王树林，祁 虹，等. 冀东滨海盐碱地机采模式下播期对棉花产量和品质形成的影响[J]. 棉花学报，2018，30（4）：291-299.

[8]Bauer P U，Frederick. Canopyphotosynthesis and fiber of normal and late planted cotton[J]. Agronomy Journal，2000，92（3）：518-523.

[9]Bange M P，Milroy S P. Growth and dry matter partitioning of diverse cotton genotypes[J]. Field Crops Research，2004，87（1）：73-87.

[10]Boquet D J，Clawson E L. Cotton planting date：yield，seedling survival，and plant growth[J]. Agronomy Journal，2009，101（5）：1123-1130.

[11]Deol J S， Rupinder K，Brar Z S. Growth and yield of upland cotton （Gossypium hirsutum L.）as affected by sowing dates and plant spacings[J]. Environment and Ecology，2011，29（4）：1886-1888.

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

[13]李 昊，李世平，南 灵，等. 中国棉花地膜覆盖产量效应的Meta分析[J]. 农业机械学报，2017，48（7）：228-235.

[14]毛树春. 我国棉花耕作栽培技术研究和应用[J]. 棉花学报，2007，19（5）：369-377.

[15]喻树迅. 无膜棉对中国棉花产业转型升级的意义[J]. 农学学报，2019，9（3）：1-5.

[16]吴 博，练文明，喻树迅，等. 无膜滴灌栽培条件下不同棉花品种、密度和播期对其生长的影响[J]. 新疆农业科学，2018，55（3）：393-404.

[17]古丽马兰，王振华，安俊波. 新疆无膜移栽地下滴灌棉花生长发育特点初步研究[J]. 灌溉排水学报，2008，27（3）：121-123.

[18]Dong H Z，Li W J，Tang W，et al. Yield，quality and leaf senescence of cotton grown at varying planting dates and plant densities in the Yellow River valley of China[J]. Field Crops Research，2006，98（2/3）：106-115.

[19]高 進，蔡立旺，施洋，等. 江苏沿海地区播期与密度对早熟棉产量和品质的影响[J]. 江苏农业科学，2020，48（22）：62-66.

[20]赵都利，许玉璋. 花铃期缺水对棉花种子发育的影响[J]. 作物学报，1993，19（6）：546.

[21]马富裕，李蒙春，杨建荣，等. 花铃期不同时段水分亏缺对棉花群体光合速率及水分利用效率影响的研究[J]. 中国农业科学，2002，35（12）：1467-1472.

[22]俞希根，孙景生，刘祖贵，等. 亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响[J]. 灌溉排水，2000，19（3）：33-37.

[23]韩海涛，胡文超，司建华，等. 阿拉善荒漠地区近50年气候变化的多时间尺度分析[J]. 中国农业气象，2008，29（2）：139-142，201.

[24]彭维英，殷淑燕，鲍小娟，等. 气候变化对县域棉花物候期影响——以陕西大荔为例[J]. 干旱地区农业研究，2012，30（2）：154-161.

[25]Bolek Y，Nas M N，Cokkizgin H. Hydropriming and hot water-induced heat shock increase cotton seed germination and seedling emergence at low temperature[J]. Turkish Journal of Agriculture&Forestry，2013，37（3）：300-306.

[26]随龙龙，田景山，姚贺盛，等. 播期温度对新疆膜下滴灌棉花出苗率及苗期生长的影响[J]. 中国农业科学，2018，51（21）：4040-4051.

[27]Yan W，Du M W，Zhao W C，et al. Relationships between plant architecture traits and cotton yield within the plant height range of 80～120 cm desired for mechanical harvesting in the Yellow River valley of China[J]. Agronomy，2019，9（10）：587.

[28]范希峰，王汉霞，田晓莉，等. 钾肥对棉花产量的影响及最佳施用量研究[J]. 棉花学报，2006，18（3）：175-179.