品种和整枝方式对棉籽营养品质的影响

刘国栋 ，赵红军 ，崔群 ，张桂芝 ，陈兰 ，张晓洁

（1.山东省农业科学院 经济作物研究所，山东 济南 250100；2.山东省调水工程运行维护中心，山东 济南 250100）

棉花是一种纤维、脂肪酸、蛋白质等多方面综合利用的重要经济作物。近年来，随着劳动力成本的上升，植棉比较效益降低，棉花生产形势日渐严峻。棉籽作为棉花生产的副产品，既是重要的油脂来源，也是动物饲料蛋白的来源，因此，搞好棉籽的综合开发利用，使棉花生产由单纯的纤维生产向综合开发利用发展，是提高植棉收益的重要途径。

棉籽品质的形成受生态环境和栽培技术措施等多种因素的影响。有学者研究发现，温度和灌溉是影响棉籽品质形成的重要环境因素。周治国等[1]研究发现，20 ℃以上的温度有利于棉籽体积增长和油分、蛋白质的累积，17 ℃以下的温度对棉籽干物质、油分和蛋白质的累积均有抑制作用，15 ℃的日均温是棉籽干物质和油分累积的下限温度。李文峰等[2]研究发现，铃期平均日最低气温是棉籽脂肪含量、蛋白质含量累积的最主要影响因子，日最低气温22～23 ℃最适宜棉籽脂肪和蛋白质含量的形成，低于15 ℃时棉籽脂肪不能正常积累；环境条件对棉籽蛋白质含量的影响高于对棉籽脂肪含量的影响。徐立华等[3]研究表明，高温导致棉铃胚珠数减少，单铃不孕籽率增加，低温使棉籽难以成熟。许玉璋等[4]研究了土壤水分对棉籽发育的影响，整个花铃期缺水对单铃种子数、棉籽体积、干物质积累以及棉籽中粗脂肪和粗蛋白的积累均有不良影响，其中，盛花期缺水对其影响最大，初花期轻度缺水能适当控制营养生长，有利于棉籽的发育，提高棉籽出仁率。杨长琴等[5]研究发现，花铃期干旱和渍水处理对铃壳碳水化合物含量有一定影响，对棉籽碳水化合物含量的影响较小。许萱[6]研究表明，降雨对棉花花粉受精不利，造成大量秕子，高的空气湿度可提高胚的含油量。此外，还有学者研究发现，施肥和密度是影响棉籽品质形成的重要栽培技术措施。章永松等[7]研究发现，钾肥能促进光合产物向棉籽运输，提高棉籽仁中粗脂肪含量和不饱和脂肪酸的比例，降低蛋白质含量。朱丽丽等[8]研究表明，过高的种植密度不利于棉籽脂肪含量和棉籽蛋白质含量的积累。栽培技术措施是影响棉籽品质形成的可控因素，目前有关栽培技术措施对棉籽品质影响的报道仍然较少，尤其是棉花轻简化管理的免整枝栽培技术对棉籽品质影响的研究至今未见相关报道。

棉花轻简化栽培技术是在传统精耕细作的基础上，结合不同产棉区的生态和技术特点，通过简化种植管理，用机械代替人工作业，减少田间作业次数、减轻劳动强度。其栽培技术要点可概括为“精量播种、减免间定苗、简化整枝、科学化控、集中采收”。具体来说，就是根据种植群体和种子质量选用合适的品种，采用一次性机械播种方式精量播种，免除后期间苗定苗工序；棉花生长发育期内，简化施肥、中耕和培土次数，利用缩节胺等植物调节剂调控棉花群体，利用催熟剂、脱叶剂等植物激素促进棉铃集中成熟，便于一次性采收。目前，山东省棉花种植均采用轻简化栽培技术进行管理，而且该项技术在山东鲁北棉区的东营、滨州地区深受棉农欢迎。

本研究以3个主推棉花品种为试验材料，在中等密度条件下，设置常规整枝和不整枝2个试验处理，研究其对棉籽营养品质的影响，以期为合理开发利用棉籽副产品提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在山东省聊城临清市山东省农业科学院经济作物研究所试验站进行。该试验站海拔高38 m，年平均降水量为550 mm，降水量多集中在7、8、9月，年平均温度为13.8 ℃，属于暖温带大陆性季风气候区，四季气候的基本特征为春旱多风，夏热多雨，晚秋易旱，冬季干寒。试验地土层深厚，土壤为砂壤土。

1.2 试验材料

试验材料选用鲁棉研28号、鲁棉研37号和鲁棉338，均为山东、河北棉区主推棉花品种。鲁棉研28号株型松散，整个生育期生长稳健，自我调节补偿能力强，产量及纤维品质中等；鲁棉研37号株型紧凑，抗逆性好，衣分较高，是目前山东及河北省主产棉区主栽品种之一；鲁棉338株型较紧凑，早熟性好，衣分高，较早熟。

1.3 试验设计

试验地前茬作物为棉花，一年一熟，肥力中等偏上。田间试验采用裂区设计，主区为整枝方式，设常规整枝（去营养枝、抹赘芽、打顶）和不整枝（简化整枝，即只打顶）2个处理；副区为棉花品种，设鲁棉研28号、鲁棉研37号和鲁棉338共3个品种。试验小区为4行区，行长8.78 m，行距0.76 m，株距0.25 m，种植密度为5.2万株/hm2，设3次重复。4月29日播种，采用地膜覆盖机播，7月20日打顶，田间管理同当地一般大田棉花生产。

1.4 测定项目及方法

9月下旬采摘3个棉花品种的正常吐絮棉铃，测定常规整枝处理以及不整枝处理试验材料的果枝铃、叶枝铃的棉籽脂肪含量和粗蛋白含量。采用索氏抽提法测定棉籽中的脂肪含量，采用K1160全自动凯氏定氮仪测定棉籽中的粗蛋白含量。

1.5 数据分析

利用Excel 2007进行方差分析，根据方差分析结果采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 品种和整枝方式对棉籽粗蛋白含量的影响

从表1可以看出，3个棉花品种的粗蛋白含量差异不大，均在21%左右。3个品种整枝果枝铃的粗蛋白含量均高于不整枝果枝铃，表明整枝措施能影响果枝铃棉籽的粗蛋白含量。方差分析表明，整枝措施对3个棉花品种的果枝铃粗蛋白含量影响达到显著水平（表2），即整枝措施能促进果枝铃粗蛋白含量的积累；此外，方差分析还发现，在果枝铃的粗蛋白含量方面整枝措施与品种间不存在互作效应。

表1 品种和整枝方式对棉籽成分的影响Tab.1 Effects of varieties and pruning methods on cotton seed components %

表2 品种和整枝对棉籽成分的方差分析Tab.2 Analysis of variance of cotton seed components by varieties and pruning

3个棉花品种中不整枝处理的叶枝铃的粗蛋白含量有差异（表1），其中，鲁棉338叶枝铃的粗蛋白含量最高（21.63%），鲁棉研28号叶枝铃的粗蛋白含量最低（20.02%），鲁棉研37号叶枝铃的粗蛋白含量居中（20.51%）；3个棉花品种中鲁棉研28号品种的叶枝铃粗蛋白含量低于果枝铃，其他2个品种的叶枝铃粗蛋白含量高于果枝铃，表明不同结铃部位的粗蛋白含量受到品种类型的影响。方差分析表明，在粗蛋白含量方面结铃部位与品种间的互作效应达到显著水平（表3），即不同的品种类型采用不同的整枝措施会有不同的棉籽粗蛋白含量。

表3 品种和结铃部位对棉籽成分的方差分析Tab.3 Analysis of variance of cotton seed components by varieties and setting sites

2.2 品种和整枝方式对棉籽粗脂肪含量的影响

由表1可知，3个棉花品种棉籽中粗脂肪含量不相同，且差异明显；3个品种整枝果枝铃的粗脂肪含量均明显低于不整枝果枝铃，表明整枝措施对果枝铃棉籽的粗脂肪含量有较大影响。方差分析表明，3个棉花品种果枝铃的粗脂肪含量差异达到极显著水平，整枝措施对3个棉花品种果枝铃的粗脂肪含量都有显著影响，即棉籽粗脂肪含量受品种类型和整枝措施的影响较大，而且整枝措施不利于果枝铃粗脂肪含量的积累；此外，方差分析还发现，在果枝铃的粗脂肪含量方面整枝措施与品种间不存在互作效应（表2）。

3个棉花品种中不整枝处理的叶枝铃的粗脂肪含量差异明显（表1），其中，鲁棉研37号叶枝铃的粗脂肪含量最高（15.37%），比该品种不整枝处理果枝铃的粗脂肪含量略低但高于整枝处理果枝铃；鲁棉研28号叶枝铃的粗脂肪含量最低（12.84%），且该品种的叶枝铃粗脂肪含量比不整枝处理和整枝处理果枝铃的粗脂肪含量都低；鲁棉338叶枝铃的粗脂肪含量最低（13.14%），且该品种的叶枝铃粗脂肪含量明显低于不整枝处理和整枝处理果枝铃的粗脂肪含量。3个棉花品种中只有鲁棉研37号的叶枝铃粗脂肪含量高于整枝果枝铃，其他2个品种的叶枝铃粗脂肪含量均低于整枝果枝铃，表明不同结铃部位的粗脂肪含量除受整枝措施影响外，还受到品种类型的影响。方差分析表明，品种类型、结铃部位对粗脂肪含量的影响都达到极显著水平（表3），此外，结铃部位与品种间的互作效应也达到显著水平（表3），即棉籽粗脂肪含量受品种类型、整枝措施的影响较大。

3 结论与讨论

种子质量受种子发育过程的影响，不同生长环境条件和棉株不同部位生产的种子，其质量也不同[9-10]。刘跃鹏等[11]研究播期对棉籽营养品质的影响，结果表明，不同播期处理对棉籽粗脂肪的影响较大，晚播有利于脂肪的积累。房鹏霞等[12]研究氮磷比对旱地小麦土壤水分及籽粒蛋白质积累的影响时发现，施氮量为150 kg/hm2时，增加施磷量能增加小麦籽粒的蛋白质含量；施氮量为180 kg/hm2时，小麦籽粒蛋白质含量以N∶P为1∶0.75时最高；此外还发现，开花后适当干旱有利于籽粒蛋白质及其组分的合成。杨正等[13]研究发现，施氮量对北方普通油酸和高油酸花生品种的脂肪含量有显著影响，增施氮肥能显著提高不同油酸含量花生籽仁的油酸和亚油酸含量。张建军等[14]研究留膜留茬免耕栽培对玉米品质的影响，结果表明，覆膜栽培与露地栽培处理玉米的粗蛋白含量差异不显著，粗脂肪含量差异极显著。王安平等[15]研究发现，不同主产区棉籽的粗蛋白含量比较稳定，而粗脂肪含量差异较大。孙璇等[16]研究发现，日平均气温和日相对湿度对油菜籽油分含量有显著影响。总之，种子的脂肪含量和蛋白质含量主要由品种本身的遗传因素决定，但也受温度、施肥、灌溉、密度等多种环境因素的影响。

本研究表明，整枝措施能提高果枝铃棉籽的粗蛋白含量，降低果枝铃棉籽的粗脂肪含量。孙钊[17]研究发现，温度是影响大豆蛋白质含量的主导气象因子，日照时数是影响脂肪含量的主导气象因子。而整枝措施能改善群体的通风透光条件，提高光合效率[18]；此外，整枝还是调节源库关系、碳氮代谢的有效手段[19-20]。因此，整枝措施可通过调控群体温度、日照时数进而影响棉籽粗蛋白含量和粗脂肪含量。本研究还发现，3个棉花品种叶枝铃的粗脂肪含量均低于果枝铃，粗蛋白含量因品种类型不同没有一致的趋势。该研究结果与李欣怡[21]结论不同，李欣怡[21]研究发现，海岛棉棉株下部棉籽的脂肪含量优于中上部位，可能是因为整枝措施改变了棉花光合产物的分配趋向。

本研究结果表明，简化整枝措施对棉籽粗蛋白含量和粗脂肪含量均有显著影响，而且对粗脂肪含量的影响大于对粗蛋白的影响。整枝措施能够促进棉花果枝铃粗蛋白含量的积累，对果枝铃粗脂肪含量的积累有不利影响。结铃部位和品种类型对棉籽粗蛋白含量和粗脂肪含量均有互作效应，果枝铃与叶枝铃棉籽的粗脂肪含量差异极显著，且果枝铃的粗脂肪含量显著高于叶枝铃。整枝和品种类型对棉籽粗蛋白含量和粗脂肪含量均没有互作效应。