早熟機(jī)采棉新陸早51號(hào)生育期氣象因子對(duì)群體生育規(guī)律的影響

馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，李生秀，王 新

（農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∕新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所 ，新疆 石河子 832000）

早熟機(jī)采棉新陸早51號(hào)生育期氣象因子對(duì)群體生育規(guī)律的影響

馬曉梅，李保成，周小鳳，董承光，李生秀，王 新

（農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∕新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所 ，新疆 石河子 832000）

分析早熟機(jī)采棉品種新陸早51號(hào)各器官發(fā)生規(guī)律及與氣象因子的變化規(guī)律，探明早熟機(jī)采品種的生育特點(diǎn)及規(guī)律，為因地制宜大力發(fā)展機(jī)采棉產(chǎn)業(yè)提供理論支持。選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻的連續(xù)10株棉花，對(duì)其整個(gè)生育期的株高、葉片及蕾鈴的發(fā)生和脫落等生育進(jìn)程進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新陸早51號(hào)在真葉發(fā)生過程中，出葉速度受溫度及日照時(shí)數(shù)影響較大；以第3真葉葉展平速度最慢；在第4～10葉出葉速度差異不大，15葉以后，出葉速度穩(wěn)步上升。株高隨葉齡的增加，表現(xiàn)為慢-快-慢的增長(zhǎng)過程，在各主莖葉展平期，株高日增長(zhǎng)量呈二次曲線。該品種總體結(jié)鈴表現(xiàn)為中、下部成鈴率高，棉株第1果節(jié)結(jié)鈴穩(wěn)定。

新陸早51號(hào)；機(jī)采棉；出葉速度；有效積溫；日照時(shí)數(shù)；棉鈴

隨著棉花機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展，新疆棉花產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。新疆等棉區(qū)經(jīng)過l0多年的科技攻關(guān)，已成功地解決了機(jī)械化植棉、采棉、清棉的三大主要技術(shù)難題［1］，棉花生產(chǎn)機(jī)械采摘規(guī)模迅速擴(kuò)展。2014年，新疆兵團(tuán)棉花機(jī)采模式種植面積達(dá)49.2萬hm2，占兵團(tuán)棉花播種面積的70%。選育機(jī)采適用型棉花品種、發(fā)展棉花機(jī)械化采收，是新疆棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

采摘機(jī)械化不僅對(duì)棉花品種要求較高，同時(shí)需要農(nóng)藝措施與農(nóng)機(jī)化相結(jié)合，是一個(gè)從機(jī)械準(zhǔn)備、品種選擇以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)技術(shù)措施相配套的完整農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程［2］。機(jī)采棉品種選育作為事關(guān)棉花機(jī)械生產(chǎn)全局的關(guān)鍵因素，是棉花機(jī)械采收的內(nèi)在要求和核心內(nèi)容。棉花的農(nóng)藝性狀除受自身遺傳特性影響外，還顯著受到環(huán)境因子的作用，其中溫度是影響棉花生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因素［3-5］。研究表明，棉花不同熟性品種間完成生育期所需有效積溫（活動(dòng)積溫）數(shù)量相差較大；即使熟性相同的品種，所需有效積溫（活動(dòng)積溫）數(shù)量也有變化，因此分析溫度對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響，必須考慮品種特性［6-7］。利用這一特點(diǎn)，結(jié)合北疆特殊氣候條件及特定品種特性，研究早熟機(jī)采棉的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，可以有效反映品種的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，為大田管理、田間生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為新陸早51號(hào)，由新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所培育，2011年6月通過自治區(qū)品種審定，同年通過國(guó)家棉花品種審定，是目前北疆主推早熟機(jī)采棉品種。試驗(yàn)在新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所試驗(yàn)地進(jìn)行，3膜12行寬膜種植，株距為10 cm，理論株數(shù)每667 m2為15 734株。試驗(yàn)地4月21日播種，4月30日（子葉展平）在田間選定3個(gè)生長(zhǎng)均勻的地段，作為定點(diǎn)定株調(diào)查區(qū)，每區(qū)選擇相鄰10株，定時(shí)觀察記錄。7月10日打頂，其他田間管理措施與大田一致。

1.2 試驗(yàn)方法

自4月30日子葉展平開始，在選定3個(gè)調(diào)查區(qū)域，每隔2 d調(diào)查1次棉株的株高、主莖葉片展平期，記錄不同果枝、不同節(jié)位現(xiàn)蕾期、開花期、吐絮期、脫落期。

數(shù)據(jù)采用Excel2003處理，由SPSS19.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉齡發(fā)生規(guī)律

2.1.1 葉齡與溫度關(guān)系 葉齡是棉田調(diào)控技術(shù)中一項(xiàng)重要指標(biāo)，掌握葉齡的發(fā)生規(guī)律對(duì)田間調(diào)控具有重要生物學(xué)意義［9］。溫度是影響作物發(fā)育速度的主導(dǎo)因子［10］，研究溫度與棉花出葉速度的關(guān)系，可作為診斷和預(yù)測(cè)棉花葉齡發(fā)生規(guī)律的重要指標(biāo)。從圖1可以看出，在13片真葉展平以前，棉花葉片出葉速度都是隨著溫度的升高而減慢，隨著溫度的降低而加快，隨著葉齡的增加葉片出葉速度與溫度變化趨勢(shì)相一致。從16片真葉發(fā)生開始，溫度對(duì)出葉速度的影響減小，出葉速度出現(xiàn)持續(xù)加快趨勢(shì)。

圖1 溫度與棉花出葉速度變化關(guān)系

2.1.2 葉齡與日照時(shí)數(shù)關(guān)系 日照是影響棉花出葉速度的主要?dú)庀笠蛩刂弧Ｑ芯咳照张c作物生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)規(guī)律，可有效預(yù)測(cè)作物器官發(fā)生進(jìn)程，為田間調(diào)控技術(shù)提供有效理論支持。從圖2可以看出，各葉齡日照時(shí)數(shù)的累計(jì)值與葉齡呈直線關(guān)系，線性方程為：y=11.346x-5.081，R2值為0.9975，直線擬合度高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著。因此，可以將日照時(shí)

數(shù)的累計(jì)值作為預(yù)測(cè)出葉速度的重要指標(biāo)。

圖2 日照時(shí)數(shù)累計(jì)值線性方程散點(diǎn)趨勢(shì)

2.2 株高動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

棉花株高的變化與棉株的器官形成和生長(zhǎng)發(fā)育有很好的同步關(guān)系，且與棉株體內(nèi)的生理變化關(guān)系密切［11］。由圖3可知，新陸早51號(hào)株高隨生育進(jìn)程變化、溫度升高，表現(xiàn)為慢-快-慢的增長(zhǎng)過程，在各主莖葉展平期，株高日增長(zhǎng)量曲線呈現(xiàn)為二次曲線，這與陳冠文等［9］研究結(jié)論一致，擬合方程為y=-0.0127x2+0.3001x-0.4067，R2=0.8308。棉花株高隨主莖葉片數(shù)的增加而增加，表現(xiàn)為在第7葉展平前，株高增長(zhǎng)速度較慢；第7葉展平后，植株株高增長(zhǎng)速度加快。同時(shí)，從主莖葉展平期株高日增長(zhǎng)量曲線可以看出，在主莖第11葉展平前，株高日增長(zhǎng)量隨著葉片的數(shù)的增加而增加，但在第11葉展平之后，株高日增長(zhǎng)量呈遞減趨勢(shì)。

圖3 棉花株高及株高日增長(zhǎng)量變化曲線

2.3 各生育期及吐絮鈴所需積溫變化規(guī)律

棉花是喜溫作物，根據(jù)有關(guān)研究［12］，棉花生育的適宜溫度為25～30℃，上限溫度為35～40℃，下限溫度在不同發(fā)育階段差異較大。由于本試驗(yàn)?zāi)攴輰?shí)際環(huán)境溫度均介于生物學(xué)上限和下限溫度之間，故各生育期累積有效積溫為生育期時(shí)間段內(nèi)每日環(huán)境平均溫度減去10所得的期間有效溫度的總和。

2.3.1 不同果枝節(jié)位鈴的發(fā)育與積溫的關(guān)系 將研究材料第1～11果枝的第1果節(jié)的棉鈴現(xiàn)蕾-吐絮期間，所需≥10℃的有效積溫制成圖4。由圖4可知，第3果枝第1果節(jié)鈴發(fā)育時(shí)間最長(zhǎng)、所需有效積溫最多，該棉鈴發(fā)育在6～8月發(fā)育完成，這段時(shí)間北疆正處于持續(xù)升溫，能充分滿足其所需積溫；第11果枝第1果節(jié)鈴發(fā)育最快、所需有效積溫最少；隨果枝臺(tái)數(shù)的增加，棉鈴發(fā)育速度越快，所需有效積溫逐漸減少，變化趨勢(shì)擬合呈二次曲線，擬合方程為y=-2.5398x2+18.061x+1278.3，R2=0.7937。

圖4 第一果節(jié)鈴所需≥10℃有效積溫曲線

圖5 各生育期天數(shù)及所需≥10℃有效積溫柱狀-曲線

2.3.2 各生育期與積溫的變化規(guī)律 作物各生育期所需的有效積溫通常都比較穩(wěn)定，可以用來預(yù)測(cè)作物的生育期［17-20］。利用作物積溫的穩(wěn)定性，研究早熟機(jī)采棉品種不同生育期所需積溫的分配特點(diǎn)，為通過積溫對(duì)棉花生育期進(jìn)程調(diào)控提供理論依據(jù)。由圖5可知，該陸地棉品種平均苗期31.4 d，所需≥10℃的有效積溫358.4℃；蕾期25.6 d，所需≥10℃的有效積溫402.9℃；鈴期54.8 d，所需≥10℃的有效積溫863.5℃；整個(gè)生育期111.8 d，所需≥10℃的有效積溫1 624.9℃?？梢姡撈贩N在蕾期、鈴期所需有效積溫較高，而北疆屬于早熟棉區(qū)，高溫多集中在6～8月，因此可通過田間調(diào)控技術(shù)盡量使棉花干物質(zhì)積累的高峰期處在熱量條件最豐富的7～8月，最大限度地利用自然資源實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)［21］。

2.4 蕾鈴動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

溫度對(duì)棉花蕾鈴生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響。日平均溫度低于20℃對(duì)棉株代謝有抑制作用；而日平均氣溫高于32℃增加脫落，一方面高溫阻礙了棉葉光合作用正常進(jìn)行，引起棉株體內(nèi)養(yǎng)分虧缺；另一方面提高了呼吸作用，增加了棉株體內(nèi)有機(jī)養(yǎng)料消耗，減少了蕾鈴的供應(yīng)［22］。

圖6 內(nèi)圍蕾、鈴發(fā)生規(guī)律折線

圖7 外圍蕾、鈴發(fā)生規(guī)律折線

2.4.1 內(nèi)、外圍蕾鈴數(shù)累計(jì)增長(zhǎng)情況 由圖6、圖7可知，在6月1日現(xiàn)蕾開始，蕾數(shù)隨天數(shù)的增加而增多，內(nèi)圍蕾在7月10日（打頂）達(dá)到蕾數(shù)高峰，外圍蕾在7月20日達(dá)到蕾數(shù)高峰，現(xiàn)蕾高峰期蕾數(shù)最高達(dá)到24.13個(gè)/株，其中，內(nèi)圍蕾為11.18個(gè)/株，外圍蕾有12.95個(gè)/株，打頂后，內(nèi)圍蕾不再出現(xiàn)，但外圍蕾在打頂后仍有發(fā)生，7月20日后，蕾數(shù)呈下降趨勢(shì)，這是因打頂后節(jié)數(shù)的增長(zhǎng)停止，隨著時(shí)間的推移，伴隨著蕾的脫落和蕾向花的轉(zhuǎn)變，致使蕾數(shù)減少；由圖8可知，自8月20日開始吐絮，9月30日所有內(nèi)圍鈴?fù)瓿赏滦酰?0月10日外圍鈴?fù)瓿赏滦?。北疆溫度?月中下旬開始緩慢降低，在9月下旬完成內(nèi)圍鈴的發(fā)育，為品種的穩(wěn)產(chǎn)提供了保證。因此，有針對(duì)性的抓住內(nèi)圍鈴成鈴，打好基礎(chǔ)，同時(shí)努力爭(zhēng)取外圍鈴是棉花高產(chǎn)的關(guān)鍵。

圖8 棉花蕾、鈴發(fā)生規(guī)律折線

圖9 內(nèi)圍蕾脫落時(shí)間動(dòng)態(tài)分布

圖10 內(nèi)圍鈴脫落時(shí)間動(dòng)態(tài)分布

2.4.2 蕾鈴脫落規(guī)律 分別將所調(diào)查棉花單株的外圍蕾、鈴及內(nèi)圍蕾、鈴脫落日期進(jìn)行記錄，總結(jié)棉花不同部位的蕾鈴脫落規(guī)律。由圖9、圖10可知，內(nèi)圍蕾脫落較少，集中在6月17～24日、7月17～27日，在后一個(gè)區(qū)間內(nèi)脫落較多，6月17～24日平均溫度在24.8～27.3℃，是最適棉花生長(zhǎng)溫度，因此該段時(shí)間的脫落屬于棉花生理脫落，7月17～27日平均溫度在24.9～31℃，是內(nèi)圍蕾脫落高峰期。劉志翼等研究得出，氣溫在32～33℃蕾鈴脫落急劇增加，這是因?yàn)楦邷刈璧K光合作用，增強(qiáng)呼吸消耗，減少有機(jī)養(yǎng)料對(duì)蕾鈴的供應(yīng)，同時(shí)高溫影響花粉的生活力，產(chǎn)生不孕子?？梢?，內(nèi)圍蕾脫落高峰期不僅因?yàn)槊藁ㄉ砻撀洌瑫r(shí)也受高溫天氣影響導(dǎo)致內(nèi)圍蕾大量脫落。

內(nèi)圍鈴脫落相對(duì)較多，脫落時(shí)間比較集中，主要在打頂后5～30 d，即7月15日至8月10日，該段時(shí)間是北疆高溫高發(fā)期，最高溫度達(dá)到36.6℃，可見，該段時(shí)間內(nèi)圍鈴脫落不僅受棉花生長(zhǎng)激素調(diào)節(jié)所致，同時(shí)也受持續(xù)高溫影響，致使棉鈴脫落。

在內(nèi)圍落蕾高峰期出現(xiàn)在落鈴高峰期前段，棉花在打頂后10 d左右開始發(fā)生內(nèi)圍蕾脫落現(xiàn)象時(shí)，內(nèi)圍鈴?fù)瑫r(shí)也在脫落。

圖11 外圍蕾脫落時(shí)間動(dòng)態(tài)分布

圖12 外圍鈴脫落時(shí)間動(dòng)態(tài)分布

由圖11、圖12可知，外圍蕾脫落高峰出現(xiàn)在6月15日至8月3日，在現(xiàn)蕾初期到整個(gè)花期外圍蕾均有脫落發(fā)生，平均溫度在21.8～31℃之間，平均溫度多在30℃以下浮動(dòng)，說明外圍蕾脫落受溫度影響不大，主要是由于植株體內(nèi)有機(jī)養(yǎng)分供應(yīng)不足或分配不當(dāng)，植株自身減負(fù)的機(jī)體反應(yīng)；外圍鈴脫落高峰發(fā)生在7月14日至8月15日，最高溫度達(dá)到36.6℃，出現(xiàn)持續(xù)高溫，過高的溫度是外圍鈴脫落的主要因素之一。綜上所述，品種表現(xiàn)出內(nèi)圍脫落以幼鈴為主、外圍以落蕾為主，高密度條件下第二果節(jié)成鈴較少。

在內(nèi)、外圍鈴脫落時(shí)間均在打頂5 d后開始，北疆溫度快速升高，造成棉花出現(xiàn)大量蕾鈴脫落現(xiàn)象，因此在大田種植時(shí)，在該時(shí)間段可考慮通過水肥調(diào)控技術(shù)，使環(huán)境條件及植株本身的生理活動(dòng)達(dá)到最高平衡，以減少蕾、鈴脫落，

達(dá)到高產(chǎn)目的。

3 結(jié)論與討論

新疆北疆棉區(qū)屬于早熟棉區(qū)，無霜期較短，在該氣候條件下溫度對(duì)棉花發(fā)育速度的影響符合線性模式。每個(gè)品種要完成各生育階段所需的有效積溫是一定的，因此，可根據(jù)棉花各生育階段對(duì)積溫需求不同的特性，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，調(diào)控最佳結(jié)鈴期，作為確保棉花高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、早熟的有效途徑［23］。

3.1 株高、葉片的增長(zhǎng)進(jìn)程

棉花真葉的發(fā)生及出葉速度，不僅反映了棉株內(nèi)部器官形成和生長(zhǎng)發(fā)育速度，同時(shí)也反映了外界環(huán)境對(duì)棉花器官的形成和生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響程度［8-9］。研究表明，溫度和日照時(shí)數(shù)對(duì)棉花真葉發(fā)生速度的快慢具有重要影響，通過溫度變化及日照時(shí)數(shù)累計(jì)量，可以預(yù)測(cè)出棉花真葉的發(fā)生規(guī)律。

棉花在葉片發(fā)生過程中，苗期葉片展平速度較慢，其中，以第3葉葉展平速度最慢；在第4～10葉出葉速度差異不大，13葉以后，出葉速度穩(wěn)步上升。在主莖葉第11葉前，植株株高日增長(zhǎng)量隨著葉片的增加而快速增加，第11葉之后，隨著葉齡的增加，株高日增長(zhǎng)量明顯下降，株高增長(zhǎng)速度明顯減慢，株高日增長(zhǎng)量表現(xiàn)為慢-快-慢的增長(zhǎng)過程，添加趨勢(shì)曲線，擬合為二次方程。

株高的增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)是反映棉花群體株型動(dòng)態(tài)變化的最敏感指標(biāo)，也是栽培管理中最易于控制和掌握的株型指標(biāo)，應(yīng)作為高產(chǎn)群體的主要數(shù)量指標(biāo)之一。通過掌握棉花株高、葉片生長(zhǎng)規(guī)律，結(jié)合大田管理，為棉花進(jìn)行葉齡調(diào)控，最終達(dá)到高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

3.2 蕾鈴發(fā)生及脫落特點(diǎn)

棉花生育進(jìn)程中，播種至出苗，開花至吐絮兩個(gè)階段對(duì)溫度最敏感，對(duì)生育進(jìn)程的影響最大［13］，此外，溫度也是影響棉纖維發(fā)育的主要因素［14-15］，溫度過高或過低不僅會(huì)導(dǎo)致棉花生育后期蕾鈴脫落，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響棉花纖維品質(zhì)。在北疆棉區(qū)，高溫天氣大多集中在6～8月，進(jìn)入9月溫度有所下降，有效積溫減少，不利于棉花吐絮，這就要求作物生長(zhǎng)能充分利用這段時(shí)間完成蕾鈴以及纖維的發(fā)育，減少后期氣溫下降對(duì)產(chǎn)量的影響［16］。結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颍芯棵藁ɡ兮彴l(fā)生及脫落時(shí)間分布情況，對(duì)掌握作物本身生長(zhǎng)特性、并結(jié)合當(dāng)?shù)赝獠繗夂驐l件，有效進(jìn)行田間調(diào)控，具有重要研究意義。

本研究結(jié)果表明，棉花內(nèi)圍落蕾高峰主要出現(xiàn)在打頂后10 d左右，外圍蕾在蕾期到花期均有脫落；內(nèi)、外圍落鈴均從打頂后第5 d開始，持續(xù)30 d左右，內(nèi)圍鈴脫落高峰出現(xiàn)在7月19～30日；外圍鈴脫落高峰出現(xiàn)在7月25日至8月6日，且以幼鈴脫落為主。植株長(zhǎng)勢(shì)狀況是影響蕾、鈴脫落的因素之一。長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)健的陸地棉植株，中部、下部結(jié)鈴性強(qiáng)，其內(nèi)圍鈴成鈴率高，為收獲鈴數(shù)主要部分；上部成鈴數(shù)取決于植株的長(zhǎng)勢(shì)水平，因此要主抓上部成鈴數(shù)，努力提高外圍鈴是高產(chǎn)群體的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。選擇育種應(yīng)加大選育在蕾期和花鈴期生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)較平穩(wěn)的品種，并適當(dāng)使高峰期分散以減輕這個(gè)時(shí)期棉花的生長(zhǎng)壓力，降低蕾鈴脫落率［14］。

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（責(zé)任編輯 白雪娜）

Influences of meteorological factors on the growth and development rule of early maturing machine-picked cotton Xinluzao No.51

MA Xiao-mei，LI Bao-cheng，ZHOU Xiao-feng，DONG Cheng-guang，LI Sheng-xiu，WANG Xin
（Northwest Inland Region Key Laboratory of Cotton Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture/ Cotton Research Institute，Xinjiang Science Academy of Agriculture and Reclaimation，Shihezi 832000，China）

This paper analyzed the regularity of organogenesis of early maturing machine-picked cotton Xinluzao No.51 and the effects by meteorological factors，to provide effective theoretical support for the development of machine-picked cotton industry according to local conditions. 10 consecutive growing cotton plants were selected after emergence，the plant height，occurrence and shedding of leaves and buds were investigated in the whole growth period. The results showed that the leaf emergence velocity of Xinluzao No.51 was significantly affected by the temperature and sunshine duration in the process of true leaf formation；expanding speed of the third leaf was the slowest；there were no significant differences in the fourth to tenth leaves，leaf emergence velocity steady increased 15 leaves later. The plant height showed a slow - fast - slow growth process with the increase of leaf age，and the growth of plant height was quadratic curve during the period of flat growth. The middle and lower boll rate of the species was high and in the first fruit section，the boll forming was stable.

Xinluzao No.51；machine-picked cotton；out leaf velocity；effective accumulated temperature；sunshine hours；boll

S562

A

1004-874X（2016）10-0021-07

2016-06-21

新疆兵團(tuán)科技攻關(guān)項(xiàng)目（2011BA001）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD09B01）

馬曉梅（1978-），女，碩士，副研究員，E-mail：maxm_09@sina.com

李保成（1961-），男，研究員，E-mail：xjlbc@sohu.com

馬曉梅，李保成，周小鳳，等. 早熟機(jī)采棉新陸早51號(hào)生育期氣象因子對(duì)群體生育規(guī)律的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（10）：21-27.