夏直播棉成鈴時(shí)間分布與產(chǎn)量的關(guān)系

李顯恩，馬學(xué)峰，張釗，楊麗榮，呂娜，姚曉芬，邱深，張貴粉，楊國(guó)正

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，棉纖維是紡織工業(yè)的重要原料[1]。 長(zhǎng)江流域棉區(qū)植棉歷史悠久，是我國(guó)三大棉花產(chǎn)區(qū)之一。 為充分發(fā)揮個(gè)體生產(chǎn)潛力，傳統(tǒng)春播育苗移栽模式通常采取寬行稀植、大水大肥、強(qiáng)調(diào)“三桃齊結(jié)”的栽培技術(shù)；但在新形勢(shì)下該模式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高、經(jīng)濟(jì)效益低等問(wèn)題[2]。而輕簡(jiǎn)化栽培模式則主張降低勞動(dòng)強(qiáng)度、簡(jiǎn)化管理工序、減少生產(chǎn)投入，力爭(zhēng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、增加經(jīng)濟(jì)效益[3]。 因此，“十三五”以來(lái)，棉花輕簡(jiǎn)化高效栽培成為長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)的主要發(fā)展方向[4]。 夏直播種植模式是依據(jù)長(zhǎng)江流域棉區(qū)的氣象條件而提出的一種輕簡(jiǎn)化栽培模式。前人研究表明，棉花麥/油（菜）后夏直播種植模式可以獲得和育苗移栽種植模式相近的產(chǎn)量[5-7]，并指出播期推遲至5 月下旬，適當(dāng)增密減氮均可以獲得較高的棉花產(chǎn)量[8-13]。 此外，王強(qiáng)[14]、Luo 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，見(jiàn)花當(dāng)天1 次施肥與3 次施肥獲得的棉花產(chǎn)量相當(dāng)， 表明夏直播種植模式可以在產(chǎn)量不降的前提下降低生產(chǎn)成本。 夏直播種植模式下棉花成鈴時(shí)間分布的特點(diǎn)、其對(duì)棉花產(chǎn)量形成的影響、對(duì)品種的特殊要求有待進(jìn)一步探索。

成鈴時(shí)間分布是影響棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)的重要因素，受環(huán)境條件和栽培措施影響較大[16]。前人研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)種植模式中伏桃和早秋桃的鈴重較大、 纖維品質(zhì)較好， 且其所占比例較高[17-18]。與傳統(tǒng)育苗栽培模式相比，夏直播種植模式下棉花生育期縮短了50 d 左右，其成鈴時(shí)間分布不同于傳統(tǒng)模式中的“三桃”（伏桃、伏前桃和秋桃）。 因此，探索長(zhǎng)江流域棉區(qū)夏直播種植模式的棉鈴時(shí)間分布，對(duì)于提高單位面積總鈴數(shù)和優(yōu)質(zhì)鈴比例，進(jìn)而提高產(chǎn)量與植棉收益具有重要意義。 本試驗(yàn)選用了2 個(gè)北方品種與3 個(gè)南方品種， 考察其成鈴時(shí)間分布及干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)，以明確適宜當(dāng)?shù)胤N植的品種類型及構(gòu)成產(chǎn)量主體的棉鈴時(shí)間分布，為長(zhǎng)江流域棉區(qū)夏直播種植模式的推廣提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2019—2020 年在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。 供試土壤為黃棕壤土，耕層（0～20 cm）土壤含堿解氮85.4 mg·kg-1、速效磷20.8 mg·kg-1、速效鉀78.1 mg·kg-1。 氣象數(shù)據(jù)源于田間氣象站，2019 年棉花全生育期降水量為415.1 mm，日平均溫度為26.8 ℃；2020 年棉花全生育期內(nèi)降水量為1 222.1 mm，其中6 月下旬和7 月上旬降水量較大， 全生育期的日平均溫度為25.3 ℃，其中吐絮期日平均溫度僅22 ℃，氣象條件不利于棉花生長(zhǎng)發(fā)育（圖1）。

圖1 2019 年和2020 年棉花全生育期內(nèi)的溫度和降水量Fig. 1 Temperature and precipitation during the whole cotton growth stage in 2019 and 2020

1.2 供試材料

選用5 個(gè)棉花品種：南方品種3 個(gè)，晶華棉116[19]（JH116，早熟，當(dāng)前長(zhǎng)江流域棉區(qū)主推品種，由荊州市晶華種業(yè)科技有限公司選育）、華棉3097[20]（HM3097，中早熟，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)選育）、ZD2040[21]（早熟，適于麥后直播及輕簡(jiǎn)化栽培，由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育）；北方品種2 個(gè)，中棉425[22]（Z425，特早熟）和中棉619[23]（Z619，特早熟），均由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所選育。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4 次重復(fù)，共20 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積均為36.48 m2（3.04 m×12.00 m）。棉花采用76 cm 等行距種植， 種植密度為8 萬(wàn)株·hm-2（8 株·m-2）。

2019 年和2020 年分別于5 月20 日 和5 月24 日穴播，出苗后噴施生石灰半量式波爾多液，3葉期定苗。 見(jiàn)花當(dāng)天施肥， 施肥量為： 純氮150 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2、 硼1.5 kg·hm-2， 全生育期噴施縮節(jié)胺3次，噴施時(shí)間及用量分別為：現(xiàn)蕾期12 g·hm-2、見(jiàn)花期24 g·hm-2、打頂后（8 月15 日）36 g·hm-2。 8月10 日人工打頂。其他田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)棉田。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.4.1生育時(shí)期。 調(diào)查記錄棉花的出苗期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期和吐絮期（以群體50%為標(biāo)準(zhǔn)），并計(jì)算苗期、蕾期、花鈴期和生育期（d）。

1.4.2棉鈴時(shí)間分布。 定苗后在每小區(qū)連續(xù)選取15 株進(jìn)行標(biāo)記，從現(xiàn)蕾期開(kāi)始采用株式圖，每3 d記錄棉株果節(jié)狀態(tài)（現(xiàn)蕾、開(kāi)花、吐絮和棉鈴脫落情況），直至拔稈。

采用邏輯斯諦（logistic）模型[24]擬合生殖器官（棉蕾、花、吐絮棉鈴）數(shù)量增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)：

式中：Y為出苗后t天的單位面積生殖器官數(shù)量；t為棉花出苗后時(shí)間（以天計(jì)算，d）；K為生殖器官數(shù)量的理論最大值；a、b為待定系數(shù)。由模型（1）可得：

式中：t1、t2分別為棉株生殖器官數(shù)量快速增長(zhǎng)期的起始時(shí)間和終止時(shí)間，Δt為生殖器官數(shù)量快速增長(zhǎng)期的持續(xù)時(shí)間（d）。

在此期間，Y與t近似為線性關(guān)系：

式中：Y2、Y1分別是t2、t1時(shí)的單位面積生殖器官數(shù)量，VT為生殖器官數(shù)量快速增長(zhǎng)期的平均增長(zhǎng)速率（m-2·d-1）。

1.4.3干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)。 在現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期（初花期后15 d）、吐絮期、拔稈期取棉株樣5次，每個(gè)品種選取1 個(gè)小區(qū)（由于棉株取樣屬于破壞性取樣，為保證其他3 個(gè)重復(fù)的產(chǎn)量，故僅在1 個(gè)小區(qū)取樣）， 依次在中間行連續(xù)選取生長(zhǎng)均勻一致的9、9、6、6、6 株棉花， 隨機(jī)分成3 組（視為3 次重復(fù)）后，將植株分成3 個(gè)部分：源器官（全部展開(kāi)葉及葉柄）、庫(kù)器官（蕾、花、鈴和未展開(kāi)葉及生長(zhǎng)點(diǎn)）、流器官（根、莖、分枝）。 105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至質(zhì)量恒定后， 測(cè)定各器官的干物質(zhì)積累量。

式中：Y為出苗后t天的單位面積干物質(zhì)積累量（g·m-2），t為棉花出苗后時(shí)間（d），K為干物質(zhì)積累量的理論最大值，a、b為待定系數(shù)。t1、t2、Δt、VT的計(jì)算及具體含義與1.4.2 中的類似。

1.4.4棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。 10 月30 日前調(diào)查各小區(qū)的吐絮棉鈴數(shù)， 計(jì)算單位面積結(jié)鈴數(shù)。 分次收獲各品種其余3 個(gè)小區(qū)的吐絮棉鈴，裝袋晾曬后稱量，累計(jì)實(shí)收籽棉產(chǎn)量。 其中2019年收獲3 次，2020 年收獲2 次。第2 次收獲前，在各小區(qū)收取正常吐絮棉鈴100 個(gè)，曬干稱量后軋花，計(jì)算鈴重和衣分。 根據(jù)實(shí)收籽棉產(chǎn)量和衣分計(jì)算皮棉產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2019 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行兩因素或單因素方差分析以及相關(guān)性分析， 采用最小顯著差數(shù)法（least significant difference,LSD）進(jìn)行差異顯著性分析，通過(guò)MATLAB 軟件擬合logistic 模型。在Sigma Plot 12.5 和Origin 2022 中作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花的生育進(jìn)程

不同年份間的棉花蕾期、花鈴期和生育期均存在顯著差異，品種間的苗期、蕾期和生育期也均存在顯著差異（表1）。 由于棉花的生育進(jìn)程易受溫度和降雨的影響， 所以2 年間的棉花現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期和吐絮期明顯不同。2019 年，各品種的苗期沒(méi)有顯著差異 （29～32 d）；JH116 的蕾期（24 d）顯著長(zhǎng)于Z619 和ZD2040（21 d）；JH116的花鈴期（37 d）顯著長(zhǎng)于ZD2040（33 d）；各品種的生育期沒(méi)有顯著差異（85～91 d）。 2020 年，雖然品種間的出苗期基本一致， 但是ZD2040 和HM3097 的苗期 （43 d、45 d） 顯著長(zhǎng)于Z425 和Z619 （34 d、33 d）；Z619 的蕾期顯著長(zhǎng)于3 個(gè)南方品種 （29～31 d）；ZD2040 和HM3097 的花鈴期（51 d、50 d）和生育期（125 d、124 d）均顯著長(zhǎng)于其他3 個(gè)品種（44 d 和113～114 d）。 與2019年相比，2020 年棉花生育期延長(zhǎng)了23～40 d，這主要是由于蕾期和花鈴期的延長(zhǎng)。

表1 棉花生育進(jìn)程和生育時(shí)期Table 1 Development progress and growth stages of cotton

2.2 生殖器官數(shù)量累積動(dòng)態(tài)

通過(guò)logistic 模型擬合2 年棉蕾、 花和吐絮棉鈴數(shù)量的累積動(dòng)態(tài)， 其相關(guān)系數(shù)R2均高于0.96（表2）。2019 年，HM3097 的棉蕾和花數(shù)量的理論最大值均高于其他品種，其中，棉蕾的理論最大數(shù)量分別比Z425、Z619、JH116 和ZD2040 高出27.9%、9.0%、2.5%和1.3%，花的理論最大數(shù)量分 別 比 Z425、Z619、JH116 和 ZD2040 高 出30.4%、23.9%、4.2%和5.7%；ZD2040 吐絮棉鈴的理論最大數(shù)量最高，分別比Z425、Z619、JH116 和HM3097 高83.2%、36.0%、24.2%和15.8%。 2020年除HM3097 外，其他棉花品種的棉蕾數(shù)量理論最大值均比2019 年高，但截止有效現(xiàn)蕾日期（出苗后80 d） 其棉蕾數(shù)量相差不大。 不同于2019年，2020 年北方品種的花理論最大數(shù)量高于南方品種，但JH116 吐絮棉鈴數(shù)量的理論最大值分別比Z425、Z619、ZD2040 和HM3097 增加12.4%、15.9%、60.3%和51.0%。

表2 棉花生殖器官數(shù)量累積的logistic 模型Table 2 Logistic models for the number accumulation of cotton reproduction organs

棉蕾、花、吐絮棉鈴的發(fā)育受氣候環(huán)境影響較大，因此其數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化在2 年間的快速增長(zhǎng)期有明顯差異（表3）。 2019 年，Z425 于出苗后40 d（7 月7 日）進(jìn)入棉蕾數(shù)量的快速增長(zhǎng)期，比其他品種提前了3～7 d，出苗后61 d（7 月28 日）結(jié)束棉蕾數(shù)量的快速增長(zhǎng)；平均來(lái)看，各品種的現(xiàn)蕾高峰期在出苗后44～63 d（7 月12-31 日）。雖然各品種間棉蕾數(shù)量的快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間沒(méi)有明顯差異， 但在此期間其平均增長(zhǎng)速率卻有明顯不同， 主要表現(xiàn)為：ZD2040＞HM3097＞Z619＞JH116＞Z425。 Z425 于出苗后59 d（7 月26 日）進(jìn)入花數(shù)量的快速增長(zhǎng)期，比其他品種提前了2～8 d；各品種花數(shù)量快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間為17～22 d；平均來(lái)看，各品種的成鈴高峰期在出苗后63～82 d（7 月31 日-8 月19 日）。 此外，ZD2040 和HM3097 在花數(shù)量快速增長(zhǎng)期內(nèi)的平均增長(zhǎng)速率較大。 Z425 在出苗后86 d （8 月22日）進(jìn)入吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長(zhǎng)期，比其他品種提前了4～10 d， 其快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間為22 d；JH116 和HM3097 吐絮棉鈴數(shù)量快速增長(zhǎng)期較長(zhǎng)，分別為33 d 和31 d；ZD2040 在吐絮棉鈴數(shù)量快速增長(zhǎng)期內(nèi)的平均增長(zhǎng)速率最大。 平均來(lái)看， 各品種的棉鈴?fù)滦醺叻迤谠诔雒绾?2～118 d（8 月29 日-9 月24 日）。

表3 棉花生殖器官數(shù)量累積動(dòng)態(tài)特征值Table 3 Dynamic characteristic values of the number of reproduction organs in cotton

2020 年，除HM3097 外，其他4 個(gè)品種的棉蕾數(shù)量快速增長(zhǎng)期比2019 年延長(zhǎng)了3～12 d；各品種花數(shù)量的快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間比2019 年縮短了2～6 d，花數(shù)量快速增長(zhǎng)期的平均增長(zhǎng)速率約為6.7 m-2·d-1；吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長(zhǎng)期始于出苗后120～133 d （9 月24 日-10 月7 日），在出苗后145 d（10 月19 日）左右結(jié)束快速增長(zhǎng)，其中，Z425 吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長(zhǎng)期最長(zhǎng)，ZD2040 和JH116 平均增長(zhǎng)速率最大。

2.3 干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)

在生長(zhǎng)發(fā)育前期各品種的源器官干物質(zhì)積累量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸增加，在盛花期后下降或吐絮期后急劇下降（圖2）。 2019 年吐絮期，HM3097 和Z425 的源器官干物質(zhì)積累量明顯高于ZD2040 和Z619；2020 年盛花期，HM3097 的源器官干物質(zhì)積累量最高， 吐絮期Z619 和JH116 的源器官干物質(zhì)積累量較高。

圖2 不同生育時(shí)期的棉花干物質(zhì)積累量Fig. 2 Dry matter accumulation of cotton at different growth periods

整體來(lái)看，流器官的干物質(zhì)積累量隨著生育進(jìn)程推進(jìn)逐漸增加， 在吐絮期后有所下降，但2019 年ZD2040、Z619 以及2020 年HM3097 的流器官干物質(zhì)積累量則一直增加。

2019 年，各品種的庫(kù)器官干物質(zhì)積累量隨生育進(jìn)程推進(jìn)逐漸增加， 吐絮期后累積速率最大，拔稈期各品種的庫(kù)器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為ZD2040＞HM3097＞Z619＞JH116＞Z425。 2020年，除HM3097 外，其他品種的庫(kù)器官干物質(zhì)積累量在吐絮期后均有所降低，可能與僵爛鈴數(shù)量較多有關(guān)， 拔桿期庫(kù)器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為HM3097＞JH116＞ZD2040＞Z619＞Z425。 2 年平均來(lái)看，HM3097 拔桿期庫(kù)器官干物質(zhì)積累量較其他品種高9.6%～43.0%。

植株的干物質(zhì)積累量是各器官干物質(zhì)質(zhì)量之和，取決于源、流、庫(kù)器官干物質(zhì)的積累。 2019年， 除Z425 外其他品種的單位面積植株干物質(zhì)積累量均呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢(shì)；而2020 年，植株干物質(zhì)的積累方式與流器官和庫(kù)器官的干物質(zhì)積累趨勢(shì)大致相同。 值得注意的是，雖然不同年份間氣象條件差異較大，但2019 和2020 年拔稈期南方品種ZD2040 和HM3097 單位面積的植株干物質(zhì)積累量均明顯高于北方品種Z425 和Z619。 其中，HM3097 的棉株干物質(zhì)積累量較其他品種高14.7%～54.3%。

用logistic 模型擬合庫(kù)器官和整株的干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)，其相關(guān)系數(shù)R2均高于0.81（表4）。 2年間庫(kù)器官和整株的干物質(zhì)積累量的理論最大值差異較大， 除JH116 外，2019 年各品種的庫(kù)器官和整株的干物質(zhì)積累量的理論最大值均高于2020 年，且平均來(lái)看，南方品種的庫(kù)器官和整株的干物質(zhì)積累量的理論最大值均高于北方品種。

表4 棉花干物質(zhì)積累的logistic 模型Table 4 Logistic models for dry matter accumulation in cotton

2020 年各品種庫(kù)器官和植株干物質(zhì)的快速累積期起始時(shí)間分別比2019 年推遲了7～14 d和7～17 d（表5）。 2019 年，Z425 庫(kù)器官的干物質(zhì)快速累積期始于出苗后66 d，比其他品種提前7～11 d；Z619 庫(kù)器官干物質(zhì)快速累積期最短，快速增長(zhǎng)期內(nèi)平均累積速率最大。2020 年，Z425 庫(kù)器官依然最早進(jìn)入干物質(zhì)快速累積期，持續(xù)時(shí)間16 d；除HM3097 外，其他品種均在出苗后96 d左右結(jié)束庫(kù)器官干物質(zhì)的快速累積，快速積累期持續(xù)13 d 左右；而HM3097 在出苗后128 d 結(jié)束庫(kù)器官干物質(zhì)的快速累積， 快速累積期長(zhǎng)達(dá)40 d，快速累積期平均積累速率最小。

表5 棉花干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)特征值Table 5 Dynamic characteristic values of cotton dry matter accumulation

2019 年整株的干物質(zhì)快速累積期始于出苗后54～61 d；Z425 整株干物質(zhì)快速累積期持續(xù)時(shí)間最短，其平均積累速率最大；ZD2040 整株干物質(zhì)的快速累積期結(jié)束最晚， 其平均累積速率最小。2020 年，ZD2040 整株的干物質(zhì)快速累積期開(kāi)始于出苗后75 d， 較其他品種推遲8 d 左右；HM3097 整株干物質(zhì)快速累積期持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)（36 d），快速累積期內(nèi)其平均累積速率最小。

2.4 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同年份間單位面積鈴數(shù)、鈴重和產(chǎn)量均存在顯著差異；且不同品種的鈴重和衣分存在顯著差異（表6）。 2019 年，HM3097 和JH116 單位面積鈴數(shù)少、鈴重和衣分高，籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量高，其中HM3097 的皮棉產(chǎn)量顯著高于其他3 個(gè)品種；而ZD2040 的單位面積鈴數(shù)雖然最多，但其鈴重和衣分較低，最終的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量最低。 2020 年，JH116 單位面積鈴數(shù)最多，ZD2040和HM3097 的鈴重和衣分較高，各品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均無(wú)顯著差異。

表6 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 6 Cotton yield and its components

與2019 年相比，2020 年Z425、Z619、JH116、ZD2040 和HM3097 的單位面積鈴數(shù)分別減少21.0%、18.8%、3.5%、34.9%和28.6%；皮棉產(chǎn)量分別降低28.9%、32.3%、41.4%、19.5%和44.3%，籽棉產(chǎn)量分別降低24.3%、30.3%、34.4%、27.7%和41.3%；2020 年Z425、Z619、JH116 和HM3097 的鈴重分別降低12.9%、11.9%、17.9%和22.8%。2020 年棉花產(chǎn)量的降低主要由天氣條件導(dǎo)致，7月份的長(zhǎng)時(shí)間降雨以及10 月份的低溫導(dǎo)致大量棉蕾脫落、棉鈴?fù)滦醪粫?，其中南方品種產(chǎn)量降低更為明顯； 但2020 年各品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均無(wú)顯著差異， 而2019 年南方品種HM3097 的籽棉和皮棉產(chǎn)量最高，且均顯著高于Z425 和ZD2040，表明HM3097 在該模式下產(chǎn)量更有優(yōu)勢(shì)。

相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（圖3），皮棉產(chǎn)量與吐絮棉鈴數(shù)量快速增長(zhǎng)期的持續(xù)時(shí)間、庫(kù)器官干物質(zhì)的快速累積期持續(xù)時(shí)間、庫(kù)器官干物質(zhì)最大積累量均呈顯著正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)分別為0.66、0.65 和0.74； 皮棉產(chǎn)量與吐絮棉鈴數(shù)量快速增長(zhǎng)的起始時(shí)間、終止時(shí)間以及庫(kù)器官干物質(zhì)快速累積期的起始時(shí)間均呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.80、-0.66 和-0.67。 這說(shuō)明在夏直播種植模式下，較長(zhǎng)的棉鈴數(shù)量快速增長(zhǎng)期和庫(kù)器官干物質(zhì)快速累積期有利于皮棉產(chǎn)量的提高，且在一定范圍內(nèi)快速積累期的起始時(shí)間越早越好。

圖3 皮棉產(chǎn)量與庫(kù)器官干物質(zhì)和吐絮棉鈴數(shù)量的累積動(dòng)態(tài)特征值之間的相關(guān)性Fig. 3 The correlation analysis between lint yield and the dynamic characteristic values of sink dry matter accumulation and opening boll number

3 討論

長(zhǎng)江流域棉區(qū)夏直播種植模式可以將棉花的生育期縮短至90 d 左右，主要是縮短了苗期和花鈴期，使其集中現(xiàn)蕾、結(jié)鈴和吐絮，進(jìn)而保證其產(chǎn)量不低于傳統(tǒng)的育苗移栽模式[25]。 在夏直播種植模式中，由于棉花生育進(jìn)程加快，因此不同熟性的品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素也不同。 Dusserre 等[26]研究表明，棉花產(chǎn)量與庫(kù)器官的強(qiáng)度（庫(kù)強(qiáng)）呈正相關(guān)， 而庫(kù)強(qiáng)依賴于源器官的大小和環(huán)境條件。在本研究中，2019 年， 與JH116 和HM3097 相比， 北方品種Z425 和Z619 有較高的成鈴數(shù)，但由于其鈴重和衣分較低，導(dǎo)致其籽棉和皮棉產(chǎn)量較低；相比之下，南方品種HM3097 源大、庫(kù)強(qiáng)，其鈴重和衣分較高， 因此其籽棉和皮棉產(chǎn)量最高。 2020 年，ZD2040 和HM3097 的皮棉產(chǎn)量較高，但是各品種間無(wú)顯著差異。

生物質(zhì)在源、流、庫(kù)器官中的積累與分配對(duì)于棉花產(chǎn)量的形成至關(guān)重要，而其積累與分配受到多種因素的影響，如溫度、濕度、光照、播種時(shí)間、種植密度、灌溉和品種類型等[27-30]。 在本研究中，北方品種拔稈期的庫(kù)器官干物質(zhì)積累量普遍比南方品種少，可能是由于源器官提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能滿足后期生殖生長(zhǎng)的需要，導(dǎo)致庫(kù)器官的干物質(zhì)快速累積期結(jié)束較早，最終影響棉花產(chǎn)量的形成[31-33]。2020 年7 月份降水量較大以及10 月份溫度較低， 導(dǎo)致棉花生育期延長(zhǎng)， 其中對(duì)ZD2040 和HM3097 的生育期影響最大， 但是其大田生育期均在10 月底結(jié)束， 不影響下茬作物（小麥） 的種植， 且其皮棉產(chǎn)量較高。 2020 年ZD2040 和HM3097 的吐絮期均在9 月底， 而在此之前葉片就已經(jīng)開(kāi)始脫落，因而其源器官干物質(zhì)積累量在盛花期后開(kāi)始降低，但此時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)仍在持續(xù)，故HM3097 的庫(kù)器官和流器官的干物質(zhì)積累量仍在增加。 光照不足和雨水過(guò)多增加了蕾鈴脫落率，且嚴(yán)重的積溫不足限制了棉鈴?fù)滦鮗34-35]。因此，與2019 年相比，2020 年各品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均較低。

庫(kù)器官的數(shù)量及干物質(zhì)積累量決定棉花的最終產(chǎn)量。 在本研究中，2019 年棉蕾數(shù)量的快速增長(zhǎng)期在出苗后44～63 d（7 月12-31 日）左右，花數(shù)量在出苗后63～82 d （7 月31 日-8 月19日）左右快速增長(zhǎng)，且南方品種的平均增長(zhǎng)速率較大，因此南方品種棉蕾和花數(shù)量的理論最大值均高于北方品種；吐絮棉鈴數(shù)量直接影響產(chǎn)量構(gòu)成，南方品種由于其快速增長(zhǎng)期較長(zhǎng)或快速增長(zhǎng)期內(nèi)的平均增長(zhǎng)速率較大，其吐絮棉鈴數(shù)量的理論最大值較高，因而平均產(chǎn)量高于北方品種。 與2019 年同期相比，2020 年播種后30～60 d（6 月25 日-7 月25 日）的總降水量偏多，達(dá)477 mm，播種后115～161 d （9 月16 日-10 月31 日）的有效積溫減少397 ℃·d， 因而2020 年各品種生殖器官數(shù)量快速增長(zhǎng)期的起始時(shí)間較2019 年推遲13～41 d； 雖然2020 年棉蕾的理論最大數(shù)量更多（HM3097 除外）、快速累積期更長(zhǎng)，但在該模式下出苗后80 d 的棉蕾無(wú)法正常吐絮，因此屬于無(wú)效棉蕾。與2019 年相比，2020 年南方品種花和吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長(zhǎng)期均縮短，因此導(dǎo)致南方品種的理論最大花數(shù)量和理論最大吐絮棉鈴數(shù)量分別平均降低18.7%和26.4%， 最終影響了2020 年南方品種的成鈴數(shù)。 此外， 與2019 年相比，2020 年大部分品種的鈴重降低，HM3097 表現(xiàn)最為明顯，推測(cè)可能是由于棉鈴生長(zhǎng)發(fā)育后期光合作用不足[36-37]。 根據(jù)相關(guān)性分析，夏直播種植模式下， 吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長(zhǎng)期開(kāi)始得越早、快速累積期持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)就越有利于棉花產(chǎn)量的提高，推測(cè)可能是由于植株可以積累更多的光合產(chǎn)物。

4 結(jié)論

在夏直播種植模式下，2019 年出苗后63～82 d（7 月31 日-8 月19 日）為成鈴高峰期，即晚伏桃占比最大，其次為早秋桃。 北方品種在該模式下生殖器官數(shù)量快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間較短，庫(kù)器官干物質(zhì)最大積累量較低，籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量也較低。2020 年，各品種的生育期均延長(zhǎng)，且產(chǎn)量均明顯低于2019 年。 盡管2019 和2020 年的氣候條件差異很大，但南方品種在該模式下表現(xiàn)出較好的長(zhǎng)勢(shì)，尤其是HM3097 的皮棉產(chǎn)量均較高，雖然2020 年其生育期較長(zhǎng)，但并不影響下茬作物的種植，更適合在該模式下種植與推廣。