黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜種植下播期對(duì)棉花產(chǎn)量及株型性狀的影響

路正營(yíng) 齊海坤 孫璐 尹國(guó) 杜明偉 李世云 楊玉楓

摘要：研究無(wú)膜栽培條件下播期對(duì)棉花產(chǎn)量及其相關(guān)農(nóng)藝性狀的影響，明確各目標(biāo)性狀對(duì)籽棉產(chǎn)量的影響，為黃河流域無(wú)膜棉的高效推廣提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。試驗(yàn)于2018—2019年在河北省邯鄲市開展，均為無(wú)膜棉種植。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為播期，分4月20日、4月25日、4月30日、5月5日等4個(gè)播期;裂區(qū)為不同類型品種，以生產(chǎn)上主推的常規(guī)早熟棉、中早熟棉和晚熟棉等3個(gè)類型品種為材料，分析分期播種對(duì)不同棉花品種產(chǎn)量、株型及其相關(guān)性的影響。結(jié)果表明，不同年份和播期對(duì)籽棉產(chǎn)量有顯著影響，品種類型對(duì)棉花產(chǎn)量影響未達(dá)顯著水平。2年試驗(yàn)結(jié)果均表明S2播期（4月25日）籽棉產(chǎn)量最高，2年S2播期分別較其他播期增產(chǎn)2.68%～18.05%、0.56%～7.92%，究其原因主要與單位面積鈴數(shù)相關(guān)。播期對(duì)株高、果枝數(shù)和果枝始節(jié)節(jié)位的影響整體表現(xiàn)為隨著播期的推遲，株高呈降低、果枝數(shù)（2019年S2與S3差異不大）呈減少趨勢(shì)，果枝始節(jié)節(jié)位呈降低趨勢(shì)，對(duì)果節(jié)長(zhǎng)度的影響2018年S1、S2期顯著高于S3和S4期。無(wú)膜種植條件下籽棉產(chǎn)量與產(chǎn)量形成相關(guān)農(nóng)藝性狀分析結(jié)果表明，籽棉產(chǎn)量與鈴數(shù)、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長(zhǎng)度呈較明顯的線性關(guān)系，均達(dá)極顯著正相關(guān)水平。綜合無(wú)膜棉高產(chǎn)及生育安全性考慮，適宜播期為4月25日前后，實(shí)際生產(chǎn)中需根據(jù)播種前后氣象條件適當(dāng)調(diào)整，該研究結(jié)果可為黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜棉高產(chǎn)高效生產(chǎn)及配套品種的選育提供參考。

關(guān)鍵詞：棉花;無(wú)膜栽培;播期;品種類型;產(chǎn)量;株型;相關(guān)性分析

中圖分類號(hào)：S562.04 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2021）09-0058-07

播期調(diào)整是棉花生產(chǎn)的重要栽培措施，對(duì)產(chǎn)量和株型均有重要影響。在一定生態(tài)環(huán)境中，合理的播期可以調(diào)整作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程與季節(jié)良好同步，提高棉花產(chǎn)量[1-7]，構(gòu)建良好冠層結(jié)構(gòu)[8-12]。

地膜覆蓋栽培具有聚水、保墑、增溫等功效，在提高棉花單產(chǎn)方面起到了很好的作用[13-14]。黃河流域是我國(guó)三大棉區(qū)之一，2018年河北省棉花種植面積為 21.04萬(wàn)hm2，居黃河流域第一位，冀南是河北省主產(chǎn)棉區(qū)，素有“冀南棉?！敝Q。該棉區(qū)長(zhǎng)期使用地膜，對(duì)農(nóng)田的土壤結(jié)構(gòu)造成了破壞，導(dǎo)致棉花出苗差、長(zhǎng)勢(shì)弱、產(chǎn)量下降，已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的要求，急需尋求膜污染解決方法，而無(wú)膜棉的推廣與應(yīng)用是徹底解決國(guó)內(nèi)棉田“白色污染”的重要途徑之一[15]。無(wú)膜棉已在新疆棉區(qū)開展系列研究[16-17]，并已推廣，而在黃河流域棉區(qū)關(guān)于無(wú)膜棉的研究卻少有報(bào)道。

本研究基于黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜棉種植條件，以單位自育不同類型品種（早熟、中早熟和晚熟品種）為材料，設(shè)置不同播期處理，探討播期對(duì)棉花產(chǎn)量和株型的影響，期望在提高產(chǎn)量的同時(shí)明確無(wú)膜種植條件下相關(guān)農(nóng)藝性狀與籽棉產(chǎn)量的關(guān)系，為建立黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜棉栽培技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018—2019年在邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地（40°08′N，116°10′E）進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤屬于沙質(zhì)土，2年0～20 cm土層基礎(chǔ)肥力見表1，生長(zhǎng)季氣象數(shù)據(jù)如圖1所示，氣象數(shù)據(jù)來(lái)自試驗(yàn)田小型氣象站。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，4行區(qū)，0.76 m等行距無(wú)膜種植，小區(qū)面積為24.3 m2，重復(fù)3次。播期為主區(qū)，分為S1（4月20日）、S2（4月25日）、S3 （4月30日）、S4（5月5日）等4個(gè)播期，不同類型品種為裂區(qū)，包括早熟棉（2018年邯818，2019年邯818、邯686）、 中早熟棉（2018—2019年邯656、 邯816和邯505）、晚熟棉（2018年冀棉368、邯903、邯8301，2019年邯903、邯8301）等3個(gè)類型，其中邯818、邯686、邯656、邯816、邯505、邯903、邯8301均由邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院自育，冀棉368由河北省農(nóng)林科學(xué)院提供。

1.3 田間管理

2年播種密度均為6.75萬(wàn)株/hm2，打頂、化控、植保措施同當(dāng)?shù)孛尢镌耘嗄Ｊ较嗤?年分別于9月20日和9月16日噴施2.25 L/hm2欣噻利（50%噻苯·乙烯利懸浮劑，由河北國(guó)欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)并提供）進(jìn)行脫葉催熟處理。

1.4 調(diào)查及測(cè)定方法

現(xiàn)蕾后在每個(gè)小區(qū)選擇有代表性的連續(xù)20株進(jìn)行系紅繩定株，調(diào)查節(jié)位。2年分別于噴施脫葉催熟劑前，對(duì)系紅繩的連續(xù)20株進(jìn)行株型指標(biāo)調(diào)查，包括第1果枝節(jié)位高度、株高、果枝數(shù)、果節(jié)長(zhǎng)度、果枝夾角（果節(jié)長(zhǎng)度為第4果枝第1果節(jié)長(zhǎng)度，果枝夾角為第4果枝與主莖夾角）。1次收花前，在每個(gè)小區(qū)采收上、中、下部果枝正常吐絮的棉鈴各30個(gè)后混樣，用于測(cè)定鈴質(zhì)量和衣分。2018年于10月8日和11月5日在每個(gè)小區(qū)人工采收2次，2019年于10月15日、10月25日和11月10日在每個(gè)小區(qū)人工采收3次，均記錄實(shí)際收獲產(chǎn)量，后期進(jìn)行室內(nèi)考種，計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量、鈴質(zhì)量、衣分等產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

同一類型品種取其平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，用SAS V8（SAS Institute 2000）一般線性模型進(jìn)行方差分析，用Duncans 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)不同類型品種棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，不同年份和播期對(duì)籽棉產(chǎn)量有顯著影響，品種類型對(duì)棉花產(chǎn)量影響未達(dá)顯著水平;在互作效應(yīng)上，年份×播期互作差異達(dá)到極顯著水平。

2019年籽棉產(chǎn)量較2018年高23.67%，其產(chǎn)量構(gòu)成因素單位面積鈴數(shù)較2018年高8.43個(gè)/m2，衣分較2018年高1.51百分點(diǎn)。綜合2年試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，4月25日播種籽棉產(chǎn)量最高，4月20日和4月30日次之，5月5日晚播產(chǎn)量最低，其中4月25日播種分別較4月20日、4月30日和5月5日籽棉產(chǎn)量高4.11%、4.34%、9.52%，其產(chǎn)量構(gòu)成因素單位面積鈴數(shù)隨著播期推遲呈遞減趨勢(shì)（S1與S2差異不大），4月20日播種較5月5日播種鈴數(shù)多17.67個(gè)/m2。不同品種類型間鈴質(zhì)量和衣分有顯著差異，中早熟品種鈴質(zhì)量最大，早熟性品種衣分最高。此外，籽棉產(chǎn)量、單位面積鈴數(shù)在年份和播期間存在極顯著互作，鈴質(zhì)量和衣分在年份和品種類型間存在極顯著互作。

由于不同品種類型對(duì)籽棉產(chǎn)量差異不顯著，因此后續(xù)將不同品種類型數(shù)據(jù)合并進(jìn)行分析。

表3為2018年、2019年不同播期對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。從方差分析結(jié)果來(lái)看（表2），籽棉產(chǎn)量、單位面積鈴數(shù)在年份和播期間存在差異。

由表3可知，2018年播期對(duì)籽棉產(chǎn)量影響表現(xiàn)為S2（4 017.62 kg/hm2）>S1（3 912.84 kg/hm2）>S3（3 696.58 kg/hm2）>S4（3 403.35 kg/hm2），2019年播期對(duì)籽棉產(chǎn)量影響表現(xiàn)為S2（4 766.67 kg/hm2）>S3（4 740.10 kg/hm2）>S4（4 665.02 kg/hm2）>S1（4 416.93 kg/hm2），2018年S2播期分別較其他播期增產(chǎn)2.68%～18.05%，2019年S2播期分別較其他播期增產(chǎn)0.56%～7.92%。2018年播期對(duì)單位面積鈴數(shù)影響表現(xiàn)為S1（115.35 個(gè)/m2）>S2（10969個(gè)/m2）>S3（99.96 個(gè)/m2）>S4（82.47 個(gè)/m2），2019年播期對(duì)單位面積鈴數(shù)影響表現(xiàn)為S2（114.24 個(gè)/m2）>S3（112.30 個(gè)/m2）>S1（108.54 個(gè)/m2）>S4（106.10 個(gè)/m2），2018年S1播期分別較其他播期鈴數(shù)增加5.66～32.88個(gè)/m2，2019年S2播期分別較其他播期鈴數(shù)增加1.94～814個(gè)/m2。2019年播期對(duì)衣分的影響表現(xiàn)為S4顯著高于S2播期。

2.2 播期對(duì)棉花株型性狀的影響

2018年、2019年不同播期對(duì)棉花株型影響分析結(jié)果（表4）表明，播期主要顯著影響株高、果節(jié)長(zhǎng)度、果枝數(shù)及2019年的果枝始節(jié)節(jié)位，對(duì)2018年的果枝始節(jié)節(jié)位、果枝夾角的影響未達(dá)顯著水平。

2018年和2019年播期對(duì)株高和果枝數(shù)的影響整體表現(xiàn)為隨著播期的推遲，株高呈降低、果枝數(shù)（2019年S2與S3差異不大）呈減少趨勢(shì)。2018年和2019年S1播期分別較S4播期株高高6.12、9.22 cm，果枝數(shù)分別多2.45、1.16個(gè)。

對(duì)果節(jié)長(zhǎng)度的影響表現(xiàn)為2018年S1和S2播期顯著大于S3和S4播期，2019年播期對(duì)果節(jié)長(zhǎng)度影響不顯著。此外，2019年播期對(duì)果枝始節(jié)節(jié)位的影響表現(xiàn)為隨著播期后移，果枝始節(jié)節(jié)位呈降低趨勢(shì)，其中S4播期顯著低于其他播期，2018年有類似趨勢(shì)，但差異不顯著。

2.3 無(wú)膜種植條件下籽棉產(chǎn)量與產(chǎn)量形成相關(guān)農(nóng)藝性狀的相關(guān)關(guān)系

無(wú)膜種植條件下籽棉產(chǎn)量與產(chǎn)量形成相關(guān)農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析結(jié)果（圖2）表明，籽棉產(chǎn)量與鈴數(shù)（r=0.351 71* *）、衣分（r=0.294 02* *）、株高（r=0.579 72* *）、果枝始節(jié)節(jié)位（r=0.321 97* *）和果節(jié)長(zhǎng)度（r=0.223 94* *）呈極顯著正相關(guān)，與鈴質(zhì)量和果枝數(shù)呈正相關(guān)，與果枝夾角呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)顯著水平。由此可以初步判斷，鈴數(shù)、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長(zhǎng)度值越大，籽棉產(chǎn)量就越高。

3 討論

棉花的適宜播種期因地而異，年度間也有很大差異[10]。黃河流域棉區(qū)直播棉的適宜播期報(bào)道較多，多數(shù)時(shí)間在4月中旬至5月上旬之間，跨度較為寬泛[4，18]。然而，對(duì)特定地區(qū)和特定栽培模式而言，適宜的播期對(duì)棉花構(gòu)建適宜冠層結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)量具有重要作用[19]。無(wú)膜棉種植已在新疆推廣示范，且效果顯著[15]，內(nèi)地棉區(qū)基于無(wú)膜栽培模式下的研究相對(duì)缺乏，探討黃河流域冀南棉區(qū)播期對(duì)籽棉產(chǎn)量及其構(gòu)成相關(guān)農(nóng)藝性狀的影響是本研究探討的主題。

棉花產(chǎn)量構(gòu)成的主要因素是鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分，2019年籽棉產(chǎn)量顯著高于2018年，與其單位面積鈴數(shù)和衣分較高有關(guān)，這與前人研究結(jié)果[3，5-7，18]一致。進(jìn)一步分析2年氣象因素表明，2018年蕾花期（6—7月）降水量較2019年多68.7 mm，平均氣溫低1.8 ℃，較低的溫度和較高的降水量影響棉株坐蕾、開花和授粉[20];2018年鈴期（8—9月）降水量較2019年少88.6 mm，鈴期棉花生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)兩旺，是生育期的高峰，耗水量大[21-22]，且無(wú)膜種植，蒸騰作用強(qiáng)，此階段少雨和蕾花期低溫多雨直接導(dǎo)致后期鈴數(shù)減少。

前人研究表明，棉花不同播期因生育期內(nèi)溫、光差異，從而影響棉花出苗和棉鈴發(fā)育[10]。播期較早時(shí)風(fēng)沙大、氣溫低，嚴(yán)重影響棉花種子萌發(fā)和苗期生長(zhǎng)[6]，播期較晚雖然可以避開風(fēng)沙和苗期低溫，但生長(zhǎng)期縮短，熱量資源不足，棉花晚發(fā)、晚熟、劣質(zhì)[1，23]。本研究結(jié)果表明，播期對(duì)籽棉產(chǎn)量的影響在年際間不同，2018年4月20—25日播種籽棉產(chǎn)量較高，其構(gòu)成因素單位面積鈴數(shù)則表現(xiàn)為隨播期后移顯著減少。分析播期前后溫度和降水量，2018年S1～S2播期5 d間降水量為43.1 mm，播后5 d無(wú)降雨，S1～S2播期前后5 d日平均溫度分別為18.6、21.6 ℃。棉花為喜溫作物，在發(fā)芽和出苗時(shí)要求較高的溫度，土壤溫度在16 ℃時(shí)正常萌發(fā)，低于 16 ℃，發(fā)芽緩慢，17 ℃是棉苗出土的最適宜溫度[24]。播前或播后降雨，有助于補(bǔ)充土壤墑情，高溫高濕環(huán)境利于棉苗早發(fā)，適時(shí)早播增加了有效積溫，延長(zhǎng)棉花的有效生長(zhǎng)期，從而可以積累較多的干物質(zhì)，利于棉花實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。2019年4月25—30日播種籽棉產(chǎn)量較高，其構(gòu)成因素單位面積鈴數(shù) S1～S3期明顯高于S4期。2019年S1播期后6～10 d日平均溫度為12.4 ℃，出苗前后受低溫（5～15 ℃）影響，造成棉籽停留在土壤中的時(shí)間較長(zhǎng)、養(yǎng)分消耗多，易導(dǎo)致種子霉?fàn)€[25-26]，影響出苗率;S2～S3播期5 d間降水量為30.0 mm，播后5 d無(wú)降雨，S2～S3播期前后5 d日平均溫度分別為17.8、20.6 ℃，利于一播全苗;S4播期前后雖溫度條件較好，但是播種晚，生長(zhǎng)期縮短，熱量資源不足，棉花晚發(fā)、晚熟、產(chǎn)量減少[6]。

棉花有無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性以及株型具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，黃河流域棉區(qū)適宜的棉花株型為株高80～120 cm，果枝數(shù)12～14個(gè)，第1果枝節(jié)位較高，株型較緊湊[12，27]。本研究結(jié)果表明，隨著播期的推遲，株高呈減小趨勢(shì)，但2年4個(gè)播期株高范圍均在機(jī)采范圍之內(nèi)，符合機(jī)采要求。播期對(duì)果枝數(shù)（2019年S2與S3差異不大）的影響與株高相似，但2018年S4播期果枝數(shù)少于12個(gè)，相關(guān)性分析結(jié)果表明果枝數(shù)與籽棉產(chǎn)量呈正相關(guān)，果枝數(shù)較少可能是2018年S4播期籽棉產(chǎn)量最低的原因之一，此結(jié)論與吳博等的研究結(jié)果[16]一致。果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長(zhǎng)度是株型指標(biāo)，分別是衡量棉花早熟性和緊湊性的重要指標(biāo)，果枝始節(jié)節(jié)位低，早熟性較好[28]，果

節(jié)長(zhǎng)度短，株型緊湊。試驗(yàn)結(jié)果表明，2019年播期與果枝始節(jié)節(jié)位呈反比，2018年早播期（S1、S2期）果節(jié)長(zhǎng)度顯著高于晚播期（S3、S4期），但籽棉產(chǎn)量并不是播期越晚產(chǎn)量越高，因此，生產(chǎn)上在考慮株型的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)量整體分析。

多數(shù)研究表明，不同熟性的棉花品種對(duì)播期的適應(yīng)性差異很大[4，8，16，18]，本試驗(yàn)方差分析結(jié)果表明，不同棉花品種類型對(duì)籽棉產(chǎn)量影響不大，這可能與本單位育種材料親本的遺傳性差異較小、主干親本單一且對(duì)當(dāng)?shù)刈匀粭l件有良好的適應(yīng)性有關(guān)，后期育種過(guò)程中在根據(jù)目標(biāo)性狀選擇親本的同時(shí)，還應(yīng)注重親本分布的地區(qū)距離。對(duì)無(wú)膜栽培模式下籽棉產(chǎn)量與產(chǎn)量形成相關(guān)農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析結(jié)果表明，鈴數(shù)、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長(zhǎng)度與籽棉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，此結(jié)論與覆膜種植模式研究結(jié)果[4，6-8，16，18]基本一致，可作為育種家著重改良性狀，同時(shí)也表明了無(wú)膜栽培模式對(duì)品種要求并不苛刻，具有一定的普適性。

4 ?結(jié)論

本試驗(yàn)在黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜種植下，品種類型對(duì)棉花產(chǎn)量影響不大;不同播期對(duì)籽棉產(chǎn)量及其形成相關(guān)農(nóng)藝性狀產(chǎn)生顯著影響，與年份降水量和溫度相關(guān);籽棉產(chǎn)量與鈴數(shù)、衣分、株高、果枝始節(jié)節(jié)位和果節(jié)長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān)。綜合無(wú)膜棉高產(chǎn)及生育安全性考慮，適宜播期為4月25日前后，實(shí)際生產(chǎn)中需根據(jù)播種前后氣象條件適當(dāng)調(diào)整，該研究結(jié)果可為黃河流域冀南棉區(qū)無(wú)膜棉高產(chǎn)高效生產(chǎn)及配套品種的選育提供參考。

5 展望

本研究受試驗(yàn)地點(diǎn)及農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)獲取的限制，對(duì)分析最適播期會(huì)受到一定影響。未來(lái)需要持續(xù)開展多點(diǎn)試驗(yàn)和示范，增加品種數(shù)量，細(xì)化調(diào)查指標(biāo)以進(jìn)一步揭示播期對(duì)棉株產(chǎn)量的影響。此外，還需對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑促早抗逆、化學(xué)除草、縮節(jié)胺塑形封頂、脫葉催熟等關(guān)鍵化控技術(shù)開展廣泛研究，以期降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約自然資源、簡(jiǎn)化管理措施，并保障棉花產(chǎn)量、品質(zhì)和熟期的穩(wěn)定性。

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