“宽早优”模式棉花纤维品质优势探究

贵会平，王香茹，胡莉婷，张恒恒，庞念厂，董强，阮康，宋美珍，张西岭*

（1. 中国农业科学院棉花研究所/ 棉花生物学国家重点实验室，河南 安阳 455000；2. 中国农业大学资源与环境学院农业气象系，北京 100193）

新疆作为我国最大的产棉区，光照充足，但热量不足。 20 世纪80 年代起，广大棉花科技工作者经过长期的研究和生产实践，提出了“矮密早”棉花栽培模式以解决新疆植棉区热量不足的问题，其核心是 “以密争温”“以膜增温”“以密争光”[1]。 “矮密早”植棉模式的提出和推广推动了新疆棉花生产的迅速发展。然而这种植棉模式在超高产条件下进一步增加密度可能出现光合生产力下降、 光能对温度的补偿效应降低等问题[2]，且因行距过小，致使机采时易出现拾花不净、杂质多、纤维品质下降等问题[3]。2015 年中国农业科学院棉花研究所提出了“宽早优”机采植棉模式。“宽早优”植棉技术核心是进一步挖掘光、温等资源利用效率，提升棉花产量，实现棉花优质和植棉生产节本、便捷、高效。

棉花纤维品质优劣主要由遗传因素决定，生长环境、农艺措施、种植模式也会对其产生重要影响[4-5]。 棉花生育中后期，机采模式种植的棉田通风透光性优于常规宽膜种植的棉田， 能使结铃集中，且多结铃，通过温光补偿促进纤维发育[6-7]。廖凯等[8]研究表明， 等行距模式较宽窄行模式植棉密度低，但平均产量高，皮棉含杂率更低，机采棉品质更好。“宽早优” 植棉模式在温光配置和水肥分配方面有明显优势，本研究通过田间试验分析该植棉模式与“矮密早” 植棉模式下不同棉花品种纤维品质的差异，探究“宽早优”模式下机采棉纤维品质优势，为“宽早优”模式在新疆的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2017—2019 年在中国农业科学院棉花研究所新疆胡杨河试验站（新疆生产建设兵团第七师130 团7 连）进行。 采用裂区设计，共设3 次重复。种植模式为主区，分别为“矮密早”[1 膜6 行，行距（66＋10） cm，密度为22.5 万株·hm-2]和“宽早优”（1 膜3 行， 行距76 cm， 密度为13.5万株·hm-2）2 种模式；品种为裂区，包括新陆早50、中棉所641、中棉所92、中棉所70 F2。试验小区行长10 m，宽2.28 m，小区面积为22.80 m2。 田间管理措施同当地常规大田。

1.2 样品采集及测定

收获前每个小区选择有代表性的棉株5 株，分下（第1～4 果枝）、中（第5～8 果枝）、上（第9 及以上果枝）3 个部分收获，5 株混合为1 个样品。 轧花后取不同部位棉纤维15～20 g 送原农业部（现为“农业农村部”） 棉花品质监督检验测试中心测定（HVI 校准棉花标准校准）纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率。

1.3 数据整理与分析

采用Microsoft Excel 进行数据基础分析和作图， 用SPSS 18.0 进行裂区试验三因素方差分析，采用邓肯多重范围检验进行多重比较，对有交互作用的指标进行简单效应分析，并对与模式有交互作用的指标进行两两比较（t检验）。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对棉花纤维品质的影响

不同年份、品种和模式的棉纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率的方差分析结果（表1）显示：年份极显著影响棉纤维上半部平均长度、长度整齐度指数（上部除外）、断裂比强度和断裂伸长率；品种显著或极显著影响棉纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度；年份与品种互作显著或极显著影响下部棉铃纤维上半部平均长度，上部棉铃纤维长度整齐度指数和上部、下部棉铃纤维断裂伸长率；年份与模式互作显著影响下部棉铃纤维上半部平均长度，品种与模式互作显著影响下部棉铃纤维长度整齐度指数，年份、品种、模式间的互作对中部棉铃纤维断裂伸长率影响显著。 简单效应分析结果（表2）显示，2019年纤维品质总体优于2017 年和2018 年， 中棉所641 纤维上半部平均长度和断裂比强度显著高于其他3 个品种；“宽早优” 模式的纤维上半部平均长度、断裂比强度，及下部棉铃纤维长度整齐度指数和上部棉铃纤维断裂伸长率高于 “矮密早”模式，但均未达到差异显著水平。

表1 纤维品质指标的模式、品种、年份三因素方差分析结果

表2 年份、品种、模式对棉花纤维品质主要指标的简单效应分析结果

2.2 “宽早优”模式对下部棉铃纤维上半部平均长度的影响

由图1 可知，2017 年中棉所92“宽早优”模式下部棉铃纤维上半部平均长度显著低于“矮密早”模式，其余年份2 种模式无显著差异。 2017 年新陆早50、中棉所641、中棉所92“矮密早”模式下部棉铃纤维上半部平均长度高于“宽早优” 模式；2019年4 个品种“矮密早”模式下部棉铃纤维上半部平均长度低于“宽早优”模式。

图1 不同种植模式下部棉铃纤维上半部平均长度的比较

2.3 “宽早优”模式对下部棉铃纤维长度整齐度指数的影响

由图2 可知，2019 年中棉所641“宽早优”模式下部棉铃纤维长度整齐度指数显著高于“矮密早”模式，其余年份2 种模式间无显著差异。其中，2017年和2018 年新陆早50“宽早优”模式的下部棉铃纤维长度整齐度指数低于“矮密早”模式，中棉所641、中棉所92 和中棉所70 F2“宽早优”模式的下部棉铃纤维长度整齐度指数在3 年中均高于“矮密早”模式。 总体来看，“宽早优”模式的中棉所641、中棉所92 和中棉所70 F2下部棉铃纤维长度整齐度指数优于“矮密早”模式，但该模式对新陆早50棉纤维长度整齐度指数的影响在年份间不稳定。

图2 不同种植模式下部棉铃纤维长度整齐度指数的比较

2.4 “宽早优”模式对中部棉铃纤维断裂伸长率的影响

由图3 可知，4 个棉花品种（系）在2 种模式下的中部棉铃纤维断裂伸长率均无显著差异。中棉所641 和中棉所70 F2“宽早优”模式的中部棉铃纤维断裂伸长率在2017 年和2019 年略优于“矮密早”模式，而在2018 年低于“矮密早”模式。总体来看，2种种植模式对中部棉铃纤维断裂伸长率的影响在年份间表现不稳定。

图3 不同种植模式中部棉铃纤维断裂伸长率的比较

2.5 “宽早优”模式对棉纤维马克隆值的影响

由表3 可知，新陆早50“宽早优”模式在2019年的下部棉铃纤维马克隆值等级较“矮密早”模式差，在其他年份和其他部位的棉纤维马克隆值等级均表现为“宽早优”模式等同或优于“矮密早”模式。中棉所641“宽早优”模式在2018 年的上部棉铃纤维马克隆值优于“矮密早”模式，而在2019 年的下部棉铃纤维马克隆值较“矮密早”模式差。 中棉所92“宽早优”模式2017 年中部棉铃和2018 年下部棉铃纤维马克隆值优于“矮密早”模式，且在2019年的下部、中部、上部棉铃纤维马克隆值均优于“矮密早”模式。 中棉所70 F2“宽早优”模式在2017 年和2019 年的下部棉铃纤维马克隆值较“矮密早”模式差，而2019 年中部棉铃纤维马克隆值优于“矮密早”模式。 总体来看，“宽早优”模式可以提高新陆早50 和中棉所92 纤维马克隆值等级，而对中棉所641 和中棉所70 F2马克隆值的影响在年份间不稳定。

表3 不同种植模式棉纤维马克隆值等级的比较

3 讨论与结论

不同行距的种植模式对棉花养分吸收、生长发育、产量、品质有重要影响。 朱晓平等[9]研究表明株行距配置模式对棉花产量、株高、果枝数和生育时期均有影响，通过株行距配置可以提高产量，76 cm等行距、7.6 cm 株距是较佳配置模式。 马锦颖等[10]的研究表明，与常规模式比，等行距密植模式机采棉的纤维长度、断裂比强度分别提高了0.4 mm和0.4 cN·tex-1，加工皮棉纤维长度、断裂比强度分别提高了0.2 mm 和0.3 cN·tex-1，并且在一定程度上降低了含杂率。 崔岳宁等[11]分析了中国纤维检验局发布的棉花公正检验数据，结果表明等行距模式机采棉的品质和经济性在颜色级、反射率、黄色深度、长度、断裂比强度方面优于宽窄行模式，在长度整齐度指数、马克隆值方面宽窄行模式要优于等行距模式。 魏鑫等[12]研究表明76 cm 等行距种植模式机采棉断裂比强度、 马克隆值、 短纤维率均较（66＋10）cm 种植模式高。李建峰[13]和王聪[14]的研究则表明不同行距条件下，棉花纤维长度、长度整齐度指数、断裂比强度、断裂伸长率和马克隆值均无显著差异。 “宽早优”模式是宽等行距种植、促早发早熟、品质优良的植棉方式。 本研究方差分析表明： 年份和品种显著影响棉纤维上半部平均长度、长度整齐度指数和断裂比强度，且年份或品种与模式的互作效应对部分纤维品质指标有显著影响。统计比较结果显示：“宽早优”模式下的棉纤维上半部平均长度、断裂比强度，下部棉铃纤维长度整齐度指数和上部棉铃纤维断裂伸长率高于“矮密早”模式，但差异未达到显著水平；不同品种纤维品质主要指标对2 种模式的响应不同，其中中棉所641 和中棉所70 F2“宽早优”模式的下部棉铃纤维长度整齐度指数优于“矮密早”模式，中棉所92 在“宽早优”模式下的马克隆值、下部棉铃纤维长度整齐度指数优于“矮密早”模式，新陆早50（除2019 年下部棉铃外）在“宽早优”模式下的马克隆值等同或优于“矮密早”模式，而2 种种植模式对中部棉铃纤维断裂伸长率的影响在年份间不稳定。