南疆陆地棉机采适宜性评价及农艺性状与产量相关性研究

刘素华 李新林 彭 延 彭小峰 张 选

（1 新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所，图木舒克 843900；2 新疆生产建设兵团第三师图木舒克市气象站，图木舒克 843900）

新疆是全国最重要的植棉区，2021 年棉花种植面积为250.2 万hm2，占全国78.9%左右；棉花产量为516.1 万t，占全国87.3%左右[1]；南疆是我国优质长绒棉早中熟种植区，对国家棉花安全、稳定生产具有决定性作用[2]。近年来，由于新疆机采棉水平不断提高、规模化种植效益不断扩大，南疆机采棉已成为普遍发展趋势[3]；但在机采棉种植快速发展过程中，也涌现出当地品种适应机采性差，品种生育期较长造成棉花脱叶催熟差、采净率低、纤维品质下降等问题[4-5]。因此，选育适宜南疆机械采收的高产、优质棉花新品种已成为南疆机采棉推广的急切需求。棉花株型与高产、机采适宜性密切相关，棉花株型包括主茎高、营养枝数和果枝数及长度、主轴节间长度、始节高等[6]。其中，影响机械采收的株型因子有株高、果枝数、始节位、始节高。马晓梅等[7]认为，增加棉花株高更符合机采要求，增加茎粗会减少棉花倒伏，降低机采损失率。郑巨云等[8]认为，株高、结铃数、始节位与棉花高产直接相关，良好株型有利于棉花叶面积指数、群体光合效率、耐密耐肥性以及收获指数的提高。第三师农业科学研究所从华中农业大学优选了一批不同类型优质、丰产、适宜机采的棉花资源，在新疆图木舒克市开展棉花品种资源比较试验，以期促进内地棉花品种和资源的合理利用，为南疆优质机采棉的发展提供资源材料支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区域概况本试验于2022 年4 月在第三师44 团5 连试验田（39.883189°N，79.163233°E，海拔1047.5m）进行，日照时间长，昼夜温差大，棉花从4 月播种到10 月底收完平均气温21.6℃，年降雨量117.1mm，土壤类型属于壤土，肥力中等，质地偏盐碱。

1.2 试验设计供试棉花品种（系）共5 个，分别为326、716、G32、K9、楚杂早1 号，由华中农业大学提供；对照品种为J206-5、塔河2 号，随机区组试验设计，3 次重复，试验净面积456m2。播种前 每hm2基施有机肥1500kg、磷酸二铵75kg，4 月16日机器铺膜，行距为10cm+66cm 标准机采棉模式，株距10cm，一膜三管6 行，4 月18 日规划试验田，19 日人工点播，种植密度26.7 万株/hm2。全生育期每hm2施N 300kg、P2O5195kg、K2O 105kg，肥料品种为尿素（N 46%）、磷酸一铵（N 12%、P2O560%）、硫酸钾（K2O 50%），全部水肥一体化追施。全生育期化学调控9 次、7 月2 日打顶，并严格监测病虫草害，其余管理与大田生产一致。

1.3 测定指标与方法在棉花各时期及时记载调查各小区出苗、开花和吐絮时间及棉花生长势和整齐度。9 月20 日测量棉花株高、始节位、始节高、果枝数、单株铃数，10 月10 日对各小区采收棉株中、上部完全吐絮棉花各100 朵，进行铃重、衣分测试，并把各小区皮棉样取出100g 送中国农业科学院棉花研究所检测，采用HVI 100 大容量测试仪进行，主要检测上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率等品质指标，10 月28 日实收记产。

1.4 数据统计与分析采用Microsoft Excel 2020整理分析，DPS 7.05 进行相关性及逐步回归分析，并对相关系数进行分解，建立棉花产量与株型间的最优回归方程。

2 结果与分析

2.1 不同棉花品种（系）生育进程比较生育期长短是评价棉花生长的重要指标。生育期过长喷脱叶剂前棉铃吐絮率低，脱叶催熟效果差，影响棉花绒长、比强度、马克隆值等品质指标；生育期过短光合产物积累少，棉花产量降低。南疆机采棉的生育期要求在125～130d。表1 结果显示，对照J206-5 生育期为127d，供试棉花品种（系）326、716、G32、K9 分别为129d、128d、128d、127d，与J206-5 相差1～2d，适宜南疆机采棉的要求；楚杂早1 号生育期为123d，属于早熟棉花品种；对照塔河2 号生育期为134d，属于晚熟棉花品种。5 个品种（系）在苗期、开花期、吐絮期内的生长势较对照均值平均增加81.8%～145.5%、53.8%～107.7% 和21.2%～63.6%。参试品种（系）苗期和开花期整齐度分别较塔河2号增加0～100%和-16.7%～66.7%，但吐絮期较塔河2 号降低了16.7%（K9 除外）；但苗期和开花期参试品种整齐度多低于J206-5，吐絮期基本与J206-5一致。

表1 各品种（系）的生育时期比较

2.2 不同棉花品种（系）株型性状比较生育期内对各棉花品种（系）始节位、始节高、株高、果枝数等指标进行了调查分析。由表2 可知，供试棉花 株高 在68.3～75.5cm 之 间，其 中326、G32、K9株高＞70cm，716、楚杂早1 号株高＜70cm，与对照塔河2 号株高相差不大，但比对照J206-5 株高要低7.5～14.7cm。南疆机采棉株高一般要求在70～100cm 之间，太高或太低均不利于机采作业，综上表明326、G32、K9 更适合机械采收。果枝数方面，326、716、G32、K9、楚杂早1 号与对照均值相比，分别低0.55 台、-0.05 台、0.65 台、0.05 台、-0.05 台，差异不大。各品种（系）的始节位在6.1～7.0 节之间，与对照J206-5相比差异不大、略低于对照塔河2号；始节高在21.6～22.5m 之间，与对照J206-5 相比低4.3～5.2cm，但均高于对照塔河2 号。有研究表明，适宜南疆机采的棉花始节位为5±0.2 节、始节高要≥18cm，综合来看，326、G32、K9 更适宜南疆机采棉的需求。

表2 各品种（系）的株型性状比较

2.3 不同棉花品种（系）产量性状比较棉花丰产性是衡量一个品种资源是否适宜本地区栽培的最关键因素。由表3 可知，供试棉花326、716、G32、K9、楚杂早1 号籽棉产量在7021.5～7633.5kg/hm2之间，其中326、G32 产量与对照品种平均值相比分别增加1.15%和0.58%，716、K9、楚杂早1 号产量分别降低1.33%、5.94%、6.96%。产量构成因素方面，5 个供试棉花的收获株数均低于对照品种平均值；326、716 单株铃数与J206-5 持平、均多于10 个，G32、K9、楚杂早1 号低于J206-5，但多于塔河2号的7.9 个；326、716 单铃重低于6.0g，G32、K9、楚杂早1 号分别为6.7g、6.7g、6.2g，但均低于对照J206-5、塔河2 号的6.8g 和7.0g。716、G32、K9、楚杂早1 号 衣分分别为44.6%、45.3%、43.4%、45.6%，高于对照品种塔河2 号，但326 衣分低于2个对照；各品种（系）籽指均低于2 个对照。综合来看，716、G32 在结铃性、单铃重、衣分、产量方面综合表现较好，在本地区适应性强。

表3 不同棉花品种（系）产量性状比较

2.4 不同棉花品种（系）棉纤维品质由表4 可知，供试棉花平均绒长均＞30mm，但低于对照J206-5；整齐度与对照品种差别不大；326、G32 断裂比强 度＞30cN/tex，716、K9、楚杂 早1 号＜30cN/tex；326、716、G32、K9 马克隆值在4.4～4.9 之间，但楚杂早1 号＞4.9，达到了5.0；各品种（系）伸长率与对照相比差别不大。新疆机采棉对棉花纤维品质的要求：平均绒长与断裂比强度均需达到“双30”；而马克隆值是反映棉花纤维细度与成熟度的综合指标，分为A、B、C 三级，A 级为3.7～4.2、B 级为4.3～4.9；C 级为5.0 以上，B 级为标准级。从棉纤维长度、断裂比强度、马克隆值、整齐度、伸长率等指标综合来看，326、G32 可达到GB/T 20392—2006《HVI棉纤维物理性能试验方法》中品质II 型（纤维上半部平均长度≥29mm，断裂比强度≥30cN/tex，马克隆值3.5～5.0、整齐度指数≥83%）的标准，能满足优质机采棉品质要求。

表4 不同棉花品种（系）纤维品质比较

2.5 不同棉花品种（系）性状、产量构成因子与产量回归分析将籽棉产量与主要株型性状、产量构成因子进行相关分析（表5），结果表明株高、果枝数、始节位、始节高与籽棉产量、单株铃数、单铃重都具有相关性。其中，株高与始节高呈显著正相关（0.80），表明机采棉需首先关注株高，品种株高与机采关键指标始节高密切相关；果枝数与除单铃重、籽棉产量之外的其他指标呈正相关；始节位与单株铃数呈负相关、与单铃重呈正相关、与籽棉产量呈负相关；始节高与单株铃数、单铃重、籽棉产量均呈正相关，表明始节高是考察品种是否适宜机采的最重要指标。

进一步将籽棉产量与主要株型性状、产量构成因子进行逐步回归（表6、表7）。偏相关系数表明，果枝数、始节位、始节高、单铃重与籽棉产量呈显著或极显著相关，F值为28.56（Df=5，1）、相关系数R2为0.9965，逐步回归模型构建较好，可解释99.65%的籽棉产量变异。建立的逐步回归方程为Y=1889.94+1319.69X2-1722.86X3-168.67X4+0.3842X5+505.26X7，其中，始节位与籽棉产量呈极显著负相关（p＜0.01），始节高与籽棉产量呈显著负相关（p＜0.05），棉花始节位、始节高过高有利于机采但不利于产量的提高，需统筹考虑品种的机采适宜性与棉花高产。进一步的通径分析表明（表8），果枝数、始节位、始节高、单铃重与籽棉产量直接作用系数的绝对值大小排序为始节位＞果枝数＞始节高＞单铃重，其中，始节位对籽棉产量的直接作用系数的绝对值为2.7435，是直接作用系数中最大的，说明籽棉产量与始节位密切相关。

表6 模型汇总参数

表7 籽棉产量与株型性状、产量因子逐步回归结果

表8 籽棉产量与株型性状、产量因子通径分析

3 结论与讨论

新疆是我国优质长绒棉、商品棉生产基地，发展以全程机械化为代表的轻简化植棉技术，可提升新疆棉花在国内、国际市场的综合竞争力[9]。科学选育适宜机采的早熟、高产、优质棉花品种，实现农机、农艺结合，是新疆棉花高质量发展的必然要求[10]。棉花种质资源是生物学、遗传育种研究的重要基础，主要由优质地方品种和外引品种构成。目前，南疆优质机采棉资源材料还较为缺乏，有必要从内地主要棉区（长江中下游、黄淮海）引进优异棉花品种开展种质资源共享[11-12]，育成对当地环境或栽培条件具有良好适应性的机采棉品种，这对实现南疆机采棉快速发展具有重要意义。

本次引进的5 份种质资源，其中符合南疆生育期的棉花品种（系）有326、716、G32、K9，生育期均在125～130d 之间；仅楚杂早1 号生育期为123d，属于早熟棉花品种，不利于棉花产量的形成[13]；从株型性状、产量表现、品质性状综合分析，326、G32、K9 株高＞70cm，716、楚杂早1 号株高＜70cm，326、G32、K9 更适合机械采收[14]；果枝数与对照均值相比差别不大；始节位6.1～7.0 节、始节高21.6～22.5cm，也表明326、G32、K9 更适宜南疆机采棉的需求。籽棉产量在7021.5～7633.5kg/hm2之间，其中仅326、G32 与对照品种相比分别增加1.15%和0.58%，丰产性表现较好；5 个参试品种（系）的纤维品质绒长均＞30cm，326、G32 的断裂比强度＞30cN/tex，综合看出326、G32 达到了“双30”以上优质机采棉标准。

籽棉产量与株型性状、产量构成因子相关分析表明，株高、果枝数、始节位、始节高与籽棉产量、铃数、单铃重都具有相关性[15-16]。其中，株高与始节高呈显著正相关，表明机采棉选育过程中需首先关注株高；同时，棉花农艺性状与产量构成因子也有密切的相关性，特别是始节位与单株铃数呈负相关、与单铃重呈正相关、与籽棉产量呈负相关，始节高与单株铃数、单铃重、籽棉产量均呈正相关。进一步通径分析表明，果枝数、始节位、始节高、单铃重与籽棉产量直接作用系数的绝对值大小排序为始节位＞果枝数＞始节高＞单铃重，棉花高产与株型性状有密切的相关性[17]。本研究表明，华中农业大学的326、G32 符合南疆优质机采棉的要求。此外，其他品种（系）某一优良特性，如716、K9、楚杂早1 号高衣分和单铃重，需要在今后的育种中予以重点关注，这对引进利用域外品种开展种质资源创新，育成符合南疆机采棉要求的新品种具有重要的意义。