“宽早优”植棉模式对新疆阿克苏地区新陆中40号生长发育、产量和品质的影响

摘要：“宽早优”和“矮密早”植棉模式是新疆棉花生产的主要种植模式。为探讨“宽早优”植棉模式对棉花生长发育的影响，2023年在新疆阿克苏以中早熟陆地棉品种新陆中40号为材料，以“矮密早”植棉模式（1膜6行）为对照，探究了“宽早优”植棉模式（1膜3行和1膜4行）下生育期、农艺性状、产量性状、脱叶催熟与机采效果和纤维品质的表现。从新陆中40号农艺性状表现来看，“宽早优”植棉模式较“矮密早”植棉模式生育期提前2 d，保苗率提高，株高、茎粗均显著增加，上部成铃率和外围成铃率增加；从新陆中40号产量和纤维品质性状上看，“宽早优”1膜3行、1膜4行植棉模式分别较“矮密早”1膜6行植棉模式单株成铃增加2.61个、1.53个，铃重增加0.91 g、0.23 g，籽棉单产增加223.65 kg·hm－2、280.65 kg·hm－2，长度整齐度指数和断裂比强度增加；从新陆中40号脱叶催熟和机采效果上看，“宽早优”植棉模式较“矮密早”模式的脱叶率、新增吐絮率和田间采净率提高，籽棉含杂率降低。2023年的研究结果初步表明，“宽早优”植棉模式的新陆中40号生长发育、产量和机采效果均优于“矮密早”模式，这可为“宽早优”植棉模式在新陆中40号生产中的应用及其在阿克苏地区的推广提供依据。

关键词：棉花；“宽早优”植棉模式；生长发育；新陆中40号；产量；品质；机采效果

新疆是我国最大的棉花产区，2023年新疆棉花种植面积为236.93万hm2，占全国总面积的84.98%。其中，阿克苏地区植棉面积为49.73万hm2，占新疆总植棉面积的20.99%，是新疆主要的棉花产区之一，也是我国优质棉的生产基地[1-2]。20世纪80年代，为解决新疆棉花生产中苗期热量不足、光合利用率低的问题，广大棉花科技工作者和棉农经过长期的研究和生产实践，提出了“密、早、矮、膜”的棉花栽培模式，核心是“以密争温”、“以膜增温”和“以密争光”[3]。然而，在高产条件下增加密度会造成棉田透光性差，棉花光合生产力下降，棉株中部、下部的外围铃发育期延长，秋桃比例增加，铃重降低，生育期延长，以及机械采收时脱叶效果差、含杂率高等问题[4]。随着棉花高产品种的培育及机械化生产程度的提高，适合人工采收的“矮密早”植棉模式的不足日渐凸显。2015年中国农业科学院棉花研究所在“矮密早”植棉技术的基础上，提出了“宽早优”植棉模式。相对于传统的“矮密早”植棉模式，“宽早优”植棉模式具有“扩行距、减行数、降密度、增株高、壮单株”的特点，具有更合理的冠层结构，能充分发挥光温利用潜力，且脱叶效果好，适合机械采收，机采棉含杂率低，能够实现高产、早熟、优质[5]。本研究通过分析棉花在“矮密早”和“宽早优”不同植棉模式下生育期、农艺性状、产量构成因素、脱叶机采效果和主要纤维品质的表现，探讨“宽早优”植棉模式的优势，为“宽早优”植棉模式在阿克苏地区乃至新疆南疆的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2023年在新疆阿克苏市新华棉农场科润种业良繁基地开展，以中早熟陆地棉品种新陆中40号为供试材料。试验在同一块大田进行，设3种植棉模式，分别为“宽早优”植棉模式1膜3行[（76＋76＋76） cm等行距种植，密度为16.89万株·hm－2]、1膜4行[（72＋12＋72＋72） cm单双行种植，密度为19.50万株·hm－2]和“矮密早”植棉模式1膜6行[（66＋10＋66＋10＋66＋10） cm宽窄行种植，密度为24.39万株·hm－2]，采用随机区组设计，3次生物学重复，每个小区面积为0.67 hm2，共9个小区。田间管理措施同当地常规棉田。

1.2 性状调查与纤维品质测定

1.2.1 生育时期调查。在每种植棉模式的3个小区内，随机选取1膜3行、1膜4行植棉模式的中行、边行，1膜6行植棉模式的中行、边行和次边行，连续调查100株；1膜3行和1膜4行植棉模式下每个小区调查6行，1膜6行植棉模式下每个小区调查9行。以50%棉株出苗、现蕾、开花、吐絮的日期分别记录为出苗期、现蕾期、开花期和吐絮期，将从出苗期到吐絮期的天数记录为生育期。

1.2.2 保苗率调查。5月20日在每种植棉模式的3个小区内，每个小区随机选取3个6.67 m2的样点调查种孔数（折算每公顷播种密度）和实际棉苗株数（折算每公顷保苗密度），并计算保苗率（R），计算公式如下：R＝（D1/D0）×100%。其中：D1为保苗密度，D0为播种密度。

1.2.3 农艺性状调查。8月23日在每个小区随机选取3个样点，1膜3行和1膜4行模式每点选取边行、中间行各连续10株，1膜6行模式每点选取边行、次边行和中间行各连续10株，调查棉花株高、茎粗、第一果枝节位、第一果枝节位高度、单株果枝数、单株成铃数和成铃分布情况。通过调查下部铃（第1、2、3果枝上所有铃数）、中部铃（第4、5、6果枝上所有铃数）、上部铃（第7、8、9果枝上所有铃数）、顶部铃（第10及以上果枝上所有铃数），计算各部位成铃率反映纵向成铃分布；通过调查内围铃（所有果枝第1果节所有铃数）、外围铃（所有果枝第2及以上果节所有铃数），计算各果节成铃率反映横向成铃分布。

1.2.4 脱叶催熟效果调查。9月22日喷施脱叶催熟剂，在喷施药剂的前2 d（9月20日）在每个小区随机选取3个样点，1膜3行和1膜4行模式每个样点选取边行、中间行各连续10株，1膜6行模式每个样点选取边行、次边行和中间行各连续10株，调查棉株总叶片数（n0）、吐絮铃数（N0）和未吐絮铃数（N1），并做好标记；喷施脱叶催熟剂后18 d（10月10日），在喷施脱叶催熟剂前标记的相同样点再次调查棉株剩余叶片数（n1）、未吐絮铃数（N2），计算新增吐絮率（RX）和脱叶率（RY），计算公式如下：RX＝（N1－N2）/（N0＋N1）×100%；RY＝（n0－n1）/n0×100%。

1.2.5 产量及其构成因素调查。11月4日在每个小区随机选取3个调查样点，分别在中行、边行、次边行（1膜6行）连续收取吐絮铃100个，晾晒干后称量，计算铃重。每个调查点人工采收6.67 m2全部吐絮铃，称量籽棉质量，轧花后称量皮棉质量，计算衣分；11月7日进行棉花机采（约翰迪尔767型箱式采棉机），9个小区分别全部采收后，称量并折算籽棉单产。

1.2.6 机采效果调查。采收后在每个小区随机调查面积为6.67 m2的3个样点，拾取地块中的夹壳棉、挂枝棉和落地棉，称量后计算田间采净率；在3种模式各小区的机采籽棉中分别随机取3份籽棉样品，每份5 kg，送至阿克苏科润种业有限责任公司轧花厂检测籽棉含杂率和皮棉含杂率。

1.2.7 纤维品质测定。在每个小区随机选取3个调查样点的皮棉，分别取50 g样品送至中国农业科学院棉花研究所（农业农村部棉花品质检验测试中心）测定纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和马克隆值。

1.3 数据分析

采用Mcrosoft Excel 2010软件进行数据整理，应用DPS 9.01软件进行单因素方差分析，采用最小显著差数法（least significant difference， LSD）进行处理间的多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同植棉模式对新陆中40号生育期的影响

由表1可知，3种植棉模式出苗时间一致，从播种期到出苗期均历时8 d；1膜3行植棉模式的现蕾期和开花期较1膜4行、1膜6行分别提前1 d和2 d；1膜3行和1膜4行植棉模式的吐絮期一致，均较1膜6行提前2 d。1膜3行、1膜4行植棉模式下的生育期较1膜6行均提前2 d。

2.2 不同植棉模式对新陆中40号保苗率的影响

1膜6行植棉模式下的播种密度显著高于1膜3行、1膜4行植棉模式，且保苗密度显著高于1膜3行和1膜4行植棉模式；但不同植棉模式下的保苗率表现为1膜3行＞1膜4行＞1膜6行，其中1膜3行植棉模式下的保苗率显著高于1膜4行和1膜6行4.01、7.55百分点（表2）。

2.3 不同植棉模式对新陆中40号农艺性状的影响

除株高外，其他农艺性状在不同植棉模式下存在显著差异（表3）。具体表现为：1膜3行植棉模式下的株高最高，分别较1膜4行、1膜6行植棉模式增加1.78 cm和2.72 cm；1膜3行、1膜4行植棉模式下的茎粗显著大于1膜6行植棉模式，1膜3行与1膜4行植棉模式间无显著差异；1膜4行植棉模式下的第一果枝节位和第一果枝节位高度均显著高于1膜3行、1膜6行植棉模式，1膜3行与1膜6行植棉模式间无显著差异；1膜3行植棉模式下单株果枝数最多，分别较1膜4行、1膜6行植棉模式多1.01、0.59，与1膜4行植棉模式差异显著，与1膜6行无显著差异，且1膜4行与1膜6行模式间单株果枝数无显著差异。由此可知，1膜3行植棉模式的株高、茎粗和单株果枝数均高于1膜6行，第一果枝节位和第一果枝节位高度均小于1膜6行模式。

2.4 不同植棉模式对新陆中40号成铃分布的影响

从表4可以看出，不同植棉模式下新陆中40号的成铃分布存在差异。从纵向成铃分布来看，1膜6行植棉模式的下部成铃率最高，较1膜4行、1膜3行植棉模式分别增加3.24、5.88百分点，与1膜3行植棉模式差异显著，与1膜4行植棉模式无显著差异，1膜4行较1膜3行植棉模式高2.64百分点，二者间差异不显著；3种植棉模式的中部成铃率无显著差异；1膜4行植棉模式的上部成铃率显著高于1膜3行、1膜6行植棉模式，分别较1膜3行、1膜6行植棉模式高3.58和5.09百分点，1膜3行与1膜6行植棉模式间无显著差异；3种植棉模式下的顶部成铃率表现为1膜3行＞1膜6行＞1膜4行，其中1膜3行植棉模式下的顶部成铃率显著高于1膜6行植棉模式。从横向成铃分布来看，1膜6行、1膜4行植棉模式下的内围成铃率显著高于1膜3行模式，1膜6行与1膜4行间差异不显著；与之相反，1膜3行植棉模式下的外围成铃率最高，较1膜4行、1膜6行植棉模式分别显著提高5.67和6.17百分点。由此可知，1膜3行植棉模式下的中部、顶部和外围成铃率均高于1膜4行和1膜6行；1膜6行植棉模式下的下部和内围成铃率均高于1膜3行和1膜4行；1膜4行植棉模式下的上部成铃率高于1膜3行和1膜6行。

2.5 不同植棉模式对新陆中40号产量及其构成因素的影响

3种植棉模式下单株成铃数最多且铃重最大的是1膜3行植棉模式（表5）。1膜3行植棉模式的单株成铃数较1膜4行、1膜6行植棉模式分别增加1.08、2.61，与1膜4行植棉模式差异不显著，显著高于1膜6行植棉模式；1膜4行植棉模式的单株成铃数比1膜6行增加1.53，但无显著差异。1膜3行植棉模式的铃重较1膜4行、1膜6行植棉模式分别高0.68 g、0.91 g，与1膜4行植棉模式无显著差异，与1膜6行植棉模式差异显著；1膜4行较1膜6行植棉模式的铃重高0.23 g，二者间无显著差异。1膜4行植棉模式下的衣分最高，分别较1膜3行、1膜6行植棉模式提高0.44和1.05百分点，但不同种植模式间无显著差异。从籽棉单产来看，1膜4行植棉模式最高为8 221.80 kg·hm－2，分别较1膜3行、1膜6行植棉模式提高57.00 kg·hm－2、280.65 kg·hm－2，1膜3行较1膜6行植棉模式提高223.65 kg·hm－2，1膜3行、1膜4行植棉模式均与1膜6行植棉模式差异显著，但1膜3行与1膜4行产量无显著差异。由此可知，1膜3行、1膜4行植棉模式的单株成铃数、铃重、衣分和籽棉单产均高于1膜6行植棉模式，不同植棉模式的籽棉单产表现为1膜4行＞1膜3行＞1膜6行。

2.6 不同植棉模式对新陆中40号主要纤维品质指标的影响

1膜3行植棉模式下，新陆中40号的纤维上半部平均长度最大，分别较1膜4行、1膜6行植棉模式增加0.68 mm和0.30 mm；1膜3行植棉模式的长度整齐度指数最高，分别较1膜4行、1膜6行植棉模式高0.57、0.67百分点；1膜4行植棉模式的断裂比强度最高，较1膜3行、1膜6行植棉模式分别提高0.28 cN·tex－1和0.38 cN·tex－1；但不同植棉模式下的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数和断裂比强度均无显著差异（表6）。1膜3行植棉模式的马克隆值显著高于1膜4行、1膜6行植棉模式，分别较1膜4行、1膜6行植棉模式增加0.22、0.20；1膜4行与1膜6行植棉模式的马克隆值差异不显著（表6）。由此可知，1膜3行植棉模式下棉花的纤维上半部平均长度、长度整齐度指数和断裂比强度优于1膜6行，但1膜3行植棉模式下的马克隆值降为B级。

2.7 不同植棉模式对新陆中40号脱叶催熟和机采效果的影响

从表7可以看出，喷施脱叶催熟剂18 d后，新陆中40号1膜3行植棉模式下的脱叶效果最好，脱叶率达70.39%，较1膜4行、1膜6行植棉模式下的脱叶率分别提高0.26、9.27百分点，1膜3行与1膜4行植棉模式下脱叶率无显著差异，但均显著高于1膜6行植棉模式；1膜3行植棉模式下的新增吐絮率达到31.13%，较1膜4行、1膜6行植棉模式显著提高6.44、5.71百分点。由此可知，不同植棉模式下的催熟脱叶效果表现为1膜3行＞1膜4行＞1膜6行。

机采后田间采净率调查结果显示，1膜3行植棉模式的最高，较1膜4行、1膜6行植棉模式分别提高0.81、0.25百分点，但不同植棉模式间无显著差异；1膜4行植棉模式的籽棉含杂率显著低于1膜3行、1膜6行植棉模式，1膜3行与1膜6行植棉模式间无显著差异；1膜4行植棉模式的皮棉含杂率最低，较1膜3行植棉模式显著降低0.99百分点，与1膜6行植棉模式无显著差异。由此可知，田间采净率最好的是1膜3行植棉模式，棉花含杂率最低的是1膜4行植棉模式。

3 讨论与结论

棉花是喜温作物，不同行距配置和种植密度均会影响土壤温度和棉花生长发育进程[6]。贵会平等[7]、张恒恒等[8]研究表明，棉花“宽早优”植棉模式播种孔减少，棉花播种至出苗期地膜的保温效果提高，可明显改善棉花全生育期耕层土壤积温，进而影响棉花的生长发育。本研究发现，1膜3行较1膜4行植棉模式新陆中40号的现蕾期、开花期均提前1 d，吐絮期、生育期一致；1膜3行、1膜4行植棉模式分别比1膜6行的保苗率高7.55、3.54百分点，生育期均提前2 d。程林等[9]、郭景红等[10]的研究表明1膜3行植棉模式比1膜6行保苗率高、生育进程提前3 d，与当前研究结果一致。这是由于“宽早优”植棉模式下扩增行距、降低密度、减少播种孔的措施，有效提高出苗期和全生育期的土壤层温度，从而提高了保苗率、加快了棉花生长发育进程。

棉花是喜光作物，王聪[11]研究表明等行距植棉模式下棉花群体的有效光辐射截获率和叶面积指数高，光合面积大，光合利用率高；辛华明等[12]研究表明，等行距植棉模式下棉花冠层结构合理，减少株间竞争，有利于干物质积累和产量提高。本研究发现，1膜3行和1膜4行植棉模式下棉株个体长势强，分别较1膜6行模式株高增加2.72 cm和0.94 cm、茎粗增加1.62 mm和1.26 mm，1膜3行植棉模式较1膜6行植棉模式单株果枝数增加0.59，但1膜4行植棉模式单株果枝数较1膜6行植棉模式少0.42，与程林等[9]研究结果相近。

棉花成铃的时空分布对产量和纤维品质的提升影响较大，“宽早优”植棉模式具有扩行距、减行数的特点，棉株横向生长空间大，导致上部成铃数和外围成铃数增加[13]。本研究也发现，1膜3行、1膜4行植棉模式的上部成铃率和外围成铃率高于1膜6行模式，与张文等[14]研究结果一致。此外，1膜3行模式下的中部成铃率、顶部成铃率、外围成铃率均高于1膜4行模式。

“宽早优”植棉模式可增加单株成铃数、铃重和产量，提高棉花品质[15]。本研究发现，1膜3行、1膜4行模式较1膜6行模式单株成铃数分别增加2.61、1.53，铃重增加0.91 g、0.23 g，衣分提高0.61、1.05百分点，籽棉单产提高223.65 kg·hm－2、280.65 kg·hm－2，可能与“宽早优”植棉模式下棉花群体成铃空间结构和单株优势有关，这与李吉琴[16]、张萱[17]研究结果一致。1膜3行较1膜4行植棉模式的单株成铃数增加1.08，铃重增加0.68 g，但衣分和籽棉单产降低0.44百分点和57.00 kg·hm－2，这可能主要与田间保苗株数有关。从纤维品质来看，1膜3行、1膜4行植棉模式较1膜6行模式的长度整齐度指数分别提高0.67、0.10百分点，断裂比强度分别增加0.10 cN·tex－1、0.38 cN·tex－1；1膜3行较1膜6行纤维上半部平均长度增加0.30 mm、马克隆值提高0.20，1膜4行较1膜6行纤维上半部平均长度减少0.38 mm、马克隆值降低0.02，与廖凯等[18]研究结果相近，可能是因为“宽早优”植棉模式下棉花单株获得的水、肥和生长空间等较“矮密早”模式更加充足，充分的养分供给和光照有利于棉花纤维的发育，使纤维长度、长度整齐度指数和断裂比强度增加；但1膜3行植棉模式下的马克隆值高于4.2，降为B级，这可能与棉花的成熟度有关[19-20]。

“矮密早”和“宽早优”植棉模式是近年来新疆机采棉的2种主要种植模式，化学脱叶催熟是机械采摘的关键环节，也是促使贪青晚熟棉田成熟的重要措施[21]。本研究表明，1膜3行、1膜4行植棉模式较1膜6行植棉模式脱叶率、新增吐絮率提高，3种植棉模式下的催熟脱叶效果表现为1膜3行＞1膜4行＞1膜6行；1膜3行较1膜6行植棉模式的田间采净率提高，但皮棉含杂率升高，而1膜4行较1膜3行与1膜6行的田间采净率降低，但籽棉、皮棉含杂率降低。1膜3行植棉模式田间采净率最好，1膜4行植棉模式的机采棉花含杂率最低，与李健峰[13]、石峰等[22]的研究结果相近。

本研究初步得到以下结论：（1）“宽早优”植棉模式下，新陆中40号表现出较高的保苗率，棉株高度、单株成铃数、铃重等均有所增加，充分发挥了单株优势，相较于“矮密早”植棉模式籽棉单产显著提高，且纤维长度、长度整齐度指数和断裂比强度增加。（2）喷施脱叶催熟剂后，“宽早优”1膜3行植棉模式下新陆中40号的脱叶率、新增吐絮率和田间采净率较高，1膜4行植棉模式下含杂率较低。

本研究仅在2023年以新陆中40为研究对象开展了大田试验研究，关于“宽早优”植棉模式在其他品种种植中的适用性、产量和品质提升效果及其配套技术优化的研究仍需进一步深入开展。

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（责任编辑：庄蕾 责任校对：秦凡） ●

收稿日期：2024-02-27" " " " "第一作者简介：欧欢，硕士，农艺师，主要从事农作物高产栽培技术和新产品推广工作，547939605@qq.com。*通信作者：陈娟，正高级农艺师，主要从事农作物高产栽培技术和新产品推广工作，1505365823@qq.com