紅麻纖維品質(zhì)及產(chǎn)量與種植密度相關(guān)性研究

潘茲亮，張麗霞，呂玉虎，王琴，郭曉彥，喬利

(信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河南信陽(yáng)464000)

引言

紅麻具有耐旱、耐鹽堿、耐貧瘠、速生、纖維產(chǎn)量高等特征，其纖維具有質(zhì)地柔軟、吸濕性強(qiáng)、透氣性好、抗靜電、抑菌、易降解等優(yōu)良特性，因此受到國(guó)際市場(chǎng)和消費(fèi)者越來(lái)越多的關(guān)注。信陽(yáng)地區(qū)是我國(guó)重要的紅麻原料生產(chǎn)基地，目前紅麻種植面積常年保持在30萬(wàn)畝左右，是沿淮地區(qū)農(nóng)民增收的途徑之一。據(jù)信陽(yáng)市氣象局資料，信陽(yáng)市年平均年降水量1100毫米左右，降水主要集中在8－9月份。這個(gè)時(shí)段，正是紅麻旺盛生長(zhǎng)期，降水為紅麻快速生長(zhǎng)提供了充足的水分，同時(shí)也造成部分紅麻倒伏、死亡，影響紅麻纖維產(chǎn)量，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于合理安排紅麻種植密度。本試驗(yàn)旨在研究信陽(yáng)地區(qū)紅麻種植密度對(duì)紅麻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為信陽(yáng)地區(qū)紅麻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

信陽(yáng)處于中國(guó)亞熱帶和暖溫帶的地理分界線 (秦嶺—淮河)上，屬亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū)。據(jù)氣候資料統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)總輻射年平均4700～5100兆焦/m2，光合有效輻射量為55～59千卡/cm2，日照總時(shí)數(shù)年均1900～2100小時(shí);日照百分率年平均45%。年平均氣溫15℃左右，日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)10℃的活動(dòng)積溫在4900～5200℃之間，持續(xù)時(shí)間為230～270 d，為河南省熱量資源最為豐富的地區(qū)。無(wú)霜期長(zhǎng)，平均220～230天;降雨豐沛，年均降雨量1100mm左右，其中80%分布在4－10月份，雨量充沛，光溫適宜。信陽(yáng)市2011年度降水量和平均氣溫 (見(jiàn)表1)，數(shù)據(jù)顯示，信陽(yáng)市一年內(nèi)的氣溫、降水量呈偏正態(tài)分布，其夏季的平均溫度基本在25℃以上，降水量主要集中在6、7、8月份，雨熱同季，表明該地區(qū)夏季的氣候生產(chǎn)潛力值在一年中占很大比例，夏季的氣候變化對(duì)全年的氣候生產(chǎn)潛力影響非常大。

表1 2011年降水量和平均氣溫Tab.1 The precipitation and the average temperature in 2011

試驗(yàn)于2011年在信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為黃褐土性水稻土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含10.7 g/kg，全氮1.04 g/kg，速效磷14.1 mg/kg，速效鉀60.4 mg/kg。試驗(yàn)地前茬為紫云英。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為雜紅952。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)按照紅麻種植密度設(shè)5個(gè)處理:①15萬(wàn)株/hm2;②18萬(wàn)株/hm2;③21萬(wàn)株/hm2;④24萬(wàn)株/hm2;⑤27萬(wàn)株/hm2。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積13 m2(10m×1.3 m)。紅麻于2011年5月16日條播，大田管理，在需要時(shí)進(jìn)行灌溉和病蟲(chóng)草害管理。紅麻于10月13日收獲取樣。

1.4 測(cè)定內(nèi)容

在紅麻工藝成熟期，每小區(qū)取有代表性的植株10株，測(cè)定株高、莖粗、皮厚、單株去葉鮮莖重、單株鮮皮重、單株干皮重、鮮莖出麻率、曬干率、單株纖維產(chǎn)量等9個(gè)農(nóng)藝性狀;收獲后取有代表性纖維測(cè)纖維強(qiáng)力和纖維支數(shù)2個(gè)纖維品質(zhì)性狀。

1.5 測(cè)定方法

株高、莖粗、皮厚收獲期游標(biāo)卡尺測(cè)定;單株去葉鮮莖重和單株鮮皮重收獲期電子秤稱重;單株干皮重由相應(yīng)鮮皮曬干后電子秤稱重;單株纖維產(chǎn)量由相應(yīng)的干皮浸泡脫膠后，晾曬電子秤稱重測(cè)定;鮮莖出麻率和曬干率由其他指標(biāo)折算而來(lái):鮮莖出麻率=纖維產(chǎn)量/鮮莖重*100，曬干率=干皮產(chǎn)量/鮮皮產(chǎn)量*100;纖維強(qiáng)力采用斷裂比強(qiáng)度表示，纖維支數(shù)采用中段切斷稱重法測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

用軟件SAS 8.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和回歸分析[1－2]，用Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表制作和擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)纖維產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，在信陽(yáng)2011年生態(tài)資源條件下，不同密度處理的纖維產(chǎn)量差異不明顯，經(jīng)方差分析各處理間差異不顯著。各處理中以處理27萬(wàn)株/hm2纖維產(chǎn)量最低，處理18萬(wàn)株/hm2纖維產(chǎn)量高，產(chǎn)量達(dá)到4513.3 kg/hm2，比27萬(wàn)株/hm2纖維產(chǎn)量增產(chǎn)6.3%;其次是處理21萬(wàn)株/hm2，纖維產(chǎn)量為4432.5kg/hm2，比27萬(wàn)株/hm2增產(chǎn)4.4%。不同密度處理產(chǎn)量高低順序?yàn)?8萬(wàn)株/hm2＞21萬(wàn)株/hm2＞15萬(wàn)株/hm2＞24萬(wàn)株/hm2＞27萬(wàn)株/hm2。說(shuō)明，種植密度的增大或減小，紅麻纖維產(chǎn)量都會(huì)降低，18萬(wàn)株/hm2的密度最適合紅麻的生長(zhǎng)和產(chǎn)量潛力的表達(dá)。

表2 不同密度處理產(chǎn)量表Tab.2 The output of different density treatment

2.2 種植密度對(duì)主要農(nóng)藝性狀的影響

表3 種植密度對(duì)主要農(nóng)藝性狀的影響Tab.3 Effect of planting density on main agronomic characters

從表3可知，處理1(15萬(wàn)株/hm2)的株高顯著高于處理4(24萬(wàn)株/hm2)，處理1比處理4高出24%，其他處理間不顯著，但處理1和處理2比處理4和處理5要高出最低2%，說(shuō)明紅麻稀植可顯著增加株高。處理3(21萬(wàn)株/hm2)的莖粗最大，顯著高于處理4(24萬(wàn)株/hm2)，其他不顯著。處理3的單株鮮莖重極顯著高于處理2和處理4，其他處理之間差異不顯著，處理3的單株鮮莖重分別比處理1、處理2、處理4和處理5高出7.8%、1.0%、4.3%和3.2%。各處理皮厚、鮮皮重、干皮重、單株纖維產(chǎn)量和精洗率均差異不顯著，處理2和處理3比較高。有效株方面，處理5和處理3、處理4和處理1差異達(dá)極顯著，而處理3和處理2差異顯著，其他不顯著。密度越大，有效株率越低，笨麻率越高。

以上結(jié)果可以表明，紅麻主要產(chǎn)量相關(guān)性狀，如:株高、莖粗、皮厚、單株鮮莖重等隨著種植密度的增加呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，而有效株和笨麻率卻出現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，其他一些性狀差異不顯著。種植密度在18萬(wàn)－21萬(wàn)株/hm2，紅麻主要的產(chǎn)量相關(guān)性狀與群體間的協(xié)調(diào)性最好，不因某個(gè)性狀的降低或升高，而造成其他性狀出現(xiàn)較大幅度的升高或降低，從而造成群體產(chǎn)量和群體性狀表現(xiàn)較差。

2.3 種植密度對(duì)紅麻纖維品質(zhì)的影響

2.3.1 種植密度對(duì)紅麻纖維支數(shù)的影響

從不同密度處理所對(duì)應(yīng)的纖維支數(shù)來(lái)看 (表4)，密度越高，纖維支數(shù)越多，紅麻不同密度處理對(duì)影響對(duì)應(yīng)的纖維支數(shù)反映在表型上有一定的規(guī)律性，呈線性上升趨勢(shì)。用SAS8.0軟件對(duì)不同紅麻種植密度對(duì)應(yīng)的紅麻纖維支數(shù)進(jìn)行線性回歸，分析結(jié)果見(jiàn)圖1，線性模型的離回歸標(biāo)準(zhǔn)誤 (RMSE)為1.869，決定系數(shù) (R2)為0.8630，調(diào)整后的R2(Adj R－sq)為0.8174，變異系數(shù) (C.V.)為0.74256，說(shuō)明該線性模型可以較好的擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的線性方程為:y=233.75+12.85x。

對(duì)紅麻不同種植密度與其相對(duì)應(yīng)的纖維支數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行線性回歸分析，研究發(fā)現(xiàn)二者之間具有顯著的相關(guān)性 (Pr=0.0225＜0.05)。因此，紅麻的種植密度與纖維支數(shù)之間的關(guān)系可以用線性模型來(lái)表達(dá)，且模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的模擬是有效的，模型對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

表4 種植密度對(duì)纖維支數(shù)的影響Tab.4 Effect of planting density on kenaf fiber fineness

圖1 紅麻種植密度對(duì)纖維支數(shù)的影響Fig.1 Effect of planting density on kenaf fiber fineness

2.3.2 種植密度對(duì)紅麻纖維強(qiáng)力的影響

從不同密度處理所對(duì)應(yīng)的纖維強(qiáng)力來(lái)看 (表5)，密度越高，纖維強(qiáng)力越強(qiáng)，紅麻不同密度處理對(duì)影響對(duì)應(yīng)的纖維強(qiáng)力反映在表型上有一定的規(guī)律性，呈線性上升趨勢(shì)。用SAS8.0軟件對(duì)不同紅麻種植密度對(duì)應(yīng)的紅麻纖維強(qiáng)力進(jìn)行線性回歸，分析結(jié)果見(jiàn)圖2，線性模型的離回歸標(biāo)準(zhǔn)誤 (RMSE)為0.52789，決定系數(shù) (R2)為0.9764，調(diào)整后的R2(Adj R－sq)為0.9635，變異系數(shù) (C.V.)為0.26599，說(shuō)明該線性模型可以較好的擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的線性方程為:y=185.44+9.3x。

對(duì)紅麻不同種植密度與其相對(duì)應(yīng)的纖維強(qiáng)力之間的關(guān)系進(jìn)行線性回歸分析，研究發(fā)現(xiàn)二者之間具有極顯著的相關(guān)性 (Pr=0.0015＜0.01)。因此，紅麻的種植密度與纖維強(qiáng)力之間的關(guān)系可以用線性模型來(lái)表達(dá)，且模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的模擬是有效的，模型對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

表5 種植密度對(duì)纖維強(qiáng)力的影響Tab.5 Effect of planting density on the strength of the kenaf fiber

圖2 紅麻種植密度對(duì)纖維強(qiáng)力的影響Fig.2 Effect of planting density on the strength of the kenaf fiber

3 結(jié)論與討論

3.1 紅麻是以收獲纖維為主的經(jīng)濟(jì)作物，在栽培上，既要保證單位面積上有足夠的株數(shù)，又要保證個(gè)體能夠正常生長(zhǎng)發(fā)育，使個(gè)體和群體協(xié)調(diào)起來(lái)，從而獲得高產(chǎn)。密度過(guò)小，雖然個(gè)體發(fā)育較好，但群體結(jié)構(gòu)差;密度增大時(shí)，無(wú)效株也增多，且在信陽(yáng)市氣候條件下，死麻較多，影響紅麻纖維產(chǎn)量。在信陽(yáng)市種植紅麻，密度應(yīng)控制在18萬(wàn)－21萬(wàn)株/hm2左右纖維產(chǎn)量最好。

3.2 紅麻品質(zhì)性狀主要由纖維支數(shù)和纖維強(qiáng)力2個(gè)性狀構(gòu)成，兩者的協(xié)調(diào)度越高品質(zhì)就越好。合理密植可協(xié)調(diào)群體和個(gè)體發(fā)育的關(guān)系，在促進(jìn)高產(chǎn)的同時(shí)品質(zhì)也得到提高。

研究結(jié)果表明，在15萬(wàn)－27萬(wàn)株/hm2之間，隨著密度增加，紅麻纖維品質(zhì)上升。種植密度對(duì)紅麻纖維強(qiáng)力和纖維支數(shù)的影響程度不同，其中纖維強(qiáng)力受密度影響不明顯。而纖維支數(shù)受密度影響較大，纖維支數(shù)在密度達(dá)到一定高度時(shí)，對(duì)纖維支數(shù)的影響達(dá)顯著水平。纖維支數(shù)和纖維強(qiáng)力隨密度的變化均呈現(xiàn)線性變化，經(jīng)過(guò)線性回歸獲得纖維支數(shù)線性方程為y=233.75+12.85x，線性相關(guān)達(dá)顯著水平，纖維強(qiáng)力的線性方程為y=185.44+9.3x，線性相關(guān)達(dá)極顯著水平。

密度偏稀，畝株數(shù)少，行間通風(fēng)透光好，封行遲，麻株生長(zhǎng)高粗，有利纖維縱向和橫向發(fā)育。纖維層數(shù)束數(shù)和每束纖維細(xì)胞數(shù)增多，支數(shù)降低。適當(dāng)密植，畝株數(shù)多，葉面積多，封行較早，有利麻株向上生長(zhǎng)，節(jié)間和纖維細(xì)胞延長(zhǎng)，不利橫向生長(zhǎng)，故麻莖較細(xì)，纖維束數(shù)和每束纖維細(xì)胞數(shù)減少，支數(shù)提高，品質(zhì)較好。

3.3 通過(guò)對(duì)信陽(yáng)市紅麻種植密度對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的研究表明，紅麻產(chǎn)量和品質(zhì)存在一定的矛盾，紅麻種植過(guò)密，麻桿細(xì)、軟，抗風(fēng)力弱，易倒伏，影響增產(chǎn)。過(guò)稀，纖維粗，支數(shù)降低，品質(zhì)差。適當(dāng)密植，麻株多，葉面積大，光能利用率高，株間又有互相蔭蔽的作用，有利麻株節(jié)間和纖維細(xì)胞延長(zhǎng)生長(zhǎng)，不利麻莖和每束纖維細(xì)胞數(shù)增多的橫向生長(zhǎng)，纖維支數(shù)提高，同時(shí)適當(dāng)密植，也有利奪取高產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外紅麻生產(chǎn)研究也表明，紅麻產(chǎn)量隨種植密度增加而提高，種植密度達(dá)到一定程度之后，隨著密度的增加，產(chǎn)量反而下降[10]。同時(shí)，種植密度在一定程度上也影響了紅麻纖維品質(zhì)。紅麻纖維品質(zhì)包括纖維強(qiáng)力和纖維支數(shù)，尹志高等人的研究表明，種植密度越小，纖維強(qiáng)力越差，纖維支數(shù)越低[11]。這和我們的研究結(jié)果不謀而合。因而在信陽(yáng)地區(qū)，紅麻種植密度在18萬(wàn)－21萬(wàn)株/hm2左右時(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)調(diào)性最好。

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