鲁西南蒜套棉模式下瑞杂816 杂交二代应用可行性研究

张杰，肖春燕，刘强，张少红，于谦林*

（1.山东省农业技术推广中心，济南 250014；2.山东贵禾农业科技有限公司，山东 济宁 272200）

目前棉花杂交种主要采用人工去雄杂交制种，成本高、风险大，在鲁西南蒜套棉区实际生产中，杂交二代虽有利用但仍存在很多争议。为了减小风险、降低成本，有效发掘杂种优势和进一步验证杂交二代利用的可行性，笔者团队在优质棉花新品种比较试验的基础上，对黄河流域国家区域试验对照品种瑞杂816 的杂交一代（F1）、二代（F2）及常规品种鲁棉研28 号进行对比试验，探索蒜套棉模式下瑞杂816 F1、F2以及常规品种在不同种植密度下的综合表现及差异，客观评价瑞杂816 杂种优势在蒜套棉生产中的利用价值，为杂交棉育繁推及生产指导提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种为瑞杂816[1]杂交一代（F1）、二代（F2），常规品种（对照，CK）为鲁棉研28 号[2]。其中瑞杂816 F1、鲁棉研28 号由黄河流域国家区试站提供，瑞杂816 F2由山东贵禾农业科技有限公司自繁。

1.2 试验设计

田间试验地点位于山东省济宁市金乡县鸡黍镇李堌堆村，试验田为中壤土、水肥中等，多年连作棉花。试验采取随机区组设计，主区为品种，每个品种各设5 个种植密度：2.40 万（低）、2.85 万（低）、3.30 万（中）、3.75 万（高）、4.20 万（高）株·hm－2，3次重复，小区为6 行区，每个小区试验面积20 m2。

种植模式为蒜套棉模式，各处理棉花均于2020 年3 月13 日育苗，4 月17 日移栽，棉花移栽行距为1.0 m，基施复合肥（N、P2O5、K2O 质量分数均为18%）750 kg·hm－2，无追肥，其他栽培管理措施同当地一般棉田。

1.3 数据调查和统计方法

农艺性状的调查：记录各处理棉花播种到收获结束的时间，计算其生育期；分别于7 月15 日、8月15 日、9 月15 日，在每个小区定点选择连续10株棉花，调查株高、第一果枝节位、单株果枝数以及单株结铃数。

棉花产量及纤维品质指标测定：全小区收获计籽棉实际产量，10 月25 日前记为霜前花，10 月26日至11 月10 日记为霜后花，霜前花占籽棉总产量的百分率为霜前花率。同时，每个小区连续选择长势均匀一致的20 株棉花，按照果枝数平均分为上下2 个部分，挂上网袋，连续收取吐絮铃，记录铃数并称量，计算铃重；轧花后计算衣分、籽指和皮棉单产，并随机选取120 g 皮棉寄送至农业农村部棉花品质监督检验测试中心测定纤维品质指标。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 分组对试验数据进行整理，利用SPSS 17.0 对试验数据进行双因素方差分析，用最小显著差数法进行多重比较。采用GraphPad Prism 9 进行作图。

2 结果与分析

对不同处理棉花农艺性状、产量及纤维品质指标等进行双因素方差分析，结果见表1。

表1 不同处理下棉花农艺性状、产量及纤维品质指标的双因素方差分析结果

2.1 主要农艺性状差异分析

第一果枝节位不受品种及密度影响（表1）。相同种植密度下，瑞杂816 F1、F2生育期均显著短于鲁棉研28 号，且F1、F2均无显著差异；瑞杂816 F1、F2株高均显著高于鲁棉研28 号，3.30 万、3.75 万株·hm－2时，瑞杂816 F2株高显著高于瑞杂816 F1，其他密度下瑞杂816 F1、F2株高无显著差异；瑞杂816 F1、F2单株果枝数无显著差异（图1）。

图1 不同种植密度下F1、F2、常规棉农艺性状差异分析

随着种植密度的增大，瑞杂816 F1、F2以及鲁棉研28 号的生育期均呈增加趋势；株高均呈先减后增趋势，瑞杂816 F1、F2分别在3.30 万、2.85 万株·hm－2下株高最低；3.30 万株·hm－2下，瑞杂816 F1、F2单株果枝数均达到最高，且显著高于其他密度，相当于鲁棉研28 号在4.20 万株·hm－2下的水平（表2）。

表2 不同密度的棉花农艺性状的比较

2.2 产量构成因素差异分析

棉花产量构成因素包括密度、单株结铃数、铃重、衣分等。双因素方差分析结果（表1）显示：品种、密度和品种与密度的互作效应均未对铃重、衣分产生显著影响；籽指极度显著受品种影响，显著受品种与密度互作效应影响；单株结铃数极度显著受品种、密度和品种与密度互作效应的影响。品种和密度间的多重比较结果（图2、表3）显示：不同密度处理下，瑞杂816 F1、F2及鲁棉研28 号单株结铃数随密度升高而减少；鲁棉研28 号在3.75 万株·hm－2下衣分最高，瑞杂816 F1、F2在4.20 万株·hm－2下衣分最高，但各处理间均无显著差异。相同密度下，瑞杂816 F2单株结铃数均显著高于F1，且随密度升高而下降的幅度小于F1，其中在3.30 万株·hm－2密度下，F2较F1高13.90%；瑞杂816 F1、F2籽指均高于鲁棉研28 号，但F1、F2间均无显著差异。

图2 不同种植密度下F1、F2、常规棉单株结铃数、籽指差异比较

表3 不同密度处理的棉花产量构成因素比较

2.3 产量差异分析

不同处理间霜前花率无显著性差异，但籽棉单产和皮棉单产极度显著受品种、密度和品种与密度互作效应的影响（表1）。2.40 万、2.85 万株·hm－2下，籽棉单产表现为瑞杂816 F1＞瑞杂816 F2＞鲁棉研28 号，且2.85 万株·hm－2时F1、F2差异显著，F1籽棉单产较F2增2.21%；3.30 万、4.20 万株·hm－2密度下，籽棉单产表现为瑞杂816 F2＞鲁棉研28号＞瑞杂816 F1，F1、F2差异显著，3.30 万株·hm－2下F2籽棉单产较F1增6.70%；3.75 万株·hm－2下，杂交棉产量不及鲁棉研28 号，但瑞杂816 F2产量显著高于F1；相同种植密度下瑞杂816 F1、F2、鲁棉研28 号皮棉单产的差异同籽棉单产基本一致（图3）。瑞杂816 F1在较低密度下产量优势显著，2.85万株·hm－2时籽棉单产、皮棉单产均最高且显著高于其他密度；F2在中、高密度下产量优势显著，3.30 万株·hm－2的籽棉单产、皮棉单产均最高且显著高于除3.75 万株·hm－2外的其他密度（表4）。以上结果说明瑞杂816 F2在低密度下产量优势不及F1，但是适当增加种植密度，可显著增强F2产量优势。

图3 不同种植密度下F1、F2、常规棉籽棉、皮棉产量差异比较

表4 不同密度处理棉花产量的比较

2.4 纤维品质指标差异分析

纤维长度整齐度指数、断裂比强度、反射率以及纺纱均匀性指数极显著受品种、密度和品种与密度互作效应的影响；纤维上半部平均长度及黄色深度极显著受种植密度和品种与密度交互作用的影响；马克隆值、断裂伸长率未显著受品种及密度影响，极显著或显著受品种与密度交互作用的影响（表1）。其中，3.75 万、4.20 万株·hm－2下，瑞杂816 F1纤维长度整齐度指数、断裂比强度均显著高于F2，其他密度下均无显著差异；3.75 万、4.20 万株·hm－2下，瑞杂816 F1的反射率显著高于F2，而在其他密度下均不及F2；不同处理间纺纱均匀性指数差异较大，低密度下F2显著高于F1，中、高密度下F1显著高于F2（图4）。

图4 不同种植密度下F1、F2、常规棉纤维指标差异分析

分析种植密度对纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、长度整齐度指数的影响（表5），瑞杂816 F1的纤维上半部平均长度、马克隆值、断裂比强度在4.20 万株·hm－2下均达到最高值，其次为2.85 万株·hm－2；长度整齐度指数在2.40 万株·hm－2下最高，但仅与3.30 万株·hm－2下存在显著差异。F2纤维上半部平均长度、长度整齐度指数在2.85 万株·hm－2密度下最高；断裂比强度在2.40 万株·hm－2下最高但仅与3.30 万株·hm－2下存在显著差异；不同密度间马克隆值无显著性差异。

表5 不同密度处理棉花纤维品质指标的比较

3 讨论与结论

根据本研究，不同密度条件下瑞杂816 F1、F2农艺性状较常规品种均具有一定的优势，但F1、F2株高仅在3.30 万、3.75 万株·hm－2下存在显著差异，其他处理下生育期、株高、第一果枝节位、单株果枝数等农艺性状均无显著差异，说明瑞杂816 F1、F2在农艺性状上的分离对其二代的利用影响不大。

中、低密度条件下，瑞杂816 F1、F2产量较常规品种鲁棉研28 号优势显著，且低密度条件下F1代产量最高，中密度条件下F2产量最高，说明F2在低密度下产量优势不及F1，但是适当增加种植密度，可显著增强F2产量优势。产量构成因素差异分析表明，中密度条件下F2增产的主要因素是单株结铃数显著高于F1，本研究中F2在3.30 万株·hm－2下单株结铃数较F1高13.90%。这与现有研究结果相符：杨桦等[3]研究显示F2优势衰退明显，但有些高优势杂交组合仍然有显著的增产优势，增产幅度高于常规品种；李瑞莲等[4]对杂交棉F2的产量、品质、抗虫性等方面的利用进展进行了综述，认为F2具有10%～15%的增产优势，增产主要原因是铃数的增加。

瑞杂816 F1在4.20 万株·hm－2密度下综合纤维品质较好，2.85 万株·hm－2下次之；F2在2.85 万株·hm－2密度下综合纤维品质较好。高密度下F1纤维断裂比强度、长度整齐度指数、反射率显著高于F2，中、高密度下F1纺纱均匀性指数显著高于F2；其他密度下，相同密度的F1、F2各项纤维品质指标差异未达到显著水平或者F2显著优于F1。与现有研究结果相符：刘志中等[5]研究表明F2与F1在产量、品质等方面的差异未达到显著水平；徐鹏等[6]比较研究了常规棉与杂交棉F2代产量纤维品质性状，结果显示F2纤维品质分离程度不大，上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、长度整齐度指数、断裂伸长率等指标无显著差异；王莉等[7]研究显示，F2与F1相比，虽然在纤维品质和产量构成因素上存在不同程度的下降趋势，但是总体上差异不显著；陈金湘等[8]研究显示F1、F2存在显著的产量差异，品质不存在显著差异，但是F2品质变异范围增大，优质个体数量减少。

综上，在鲁西南蒜套棉种植模式下，相同种植密度条件下瑞杂816 F1、F2代农艺性状及纤维品质差异不大，虽然低密度条件下F2产量较F1低，但是中、高密度下F2产量优势显著。因此，瑞杂816 F2有在生产上利用的潜力，通过适当增加种植密度和科学化学调控等配套栽培技术，可使F2较F1产量不减、纤维品质相当。