李顯恩,馬學(xué)峰,張釗,楊麗榮,呂娜,姚曉芬,邱深,張貴粉,楊國正
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長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]。 長江流域棉區(qū)植棉歷史悠久,是我國三大棉花產(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)效益低等問題[2]。而輕簡化栽培模式則主張降低勞動(dòng)強(qiáng)度、簡化管理工序、減少生產(chǎn)投入,力爭高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、增加經(jīng)濟(jì)效益[3]。 因此,“十三五”以來,棉花輕簡化高效栽培成為長江流域棉區(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)長江流域棉區(qū)的氣象條件而提出的一種輕簡化栽培模式。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)、其對棉花產(chǎn)量形成的影響、對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,探索長江流域棉區(qū)夏直播種植模式的棉鈴時(shí)間分布,對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,為長江流域棉區(qū)夏直播種植模式的推廣提供理論指導(dǎo)。
試驗(yàn)于2019—2020 年在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場進(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
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),均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所選育。
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。
1.4.1生育時(shí)期。 調(diào)查記錄棉花的出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期和吐絮期(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)蕾期開始采用株式圖,每3 d記錄棉株果節(jié)狀態(tài)(現(xiàn)蕾、開花、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)量快速增長期的平均增長速率(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(全部展開葉及葉柄)、庫器官(蕾、花、鈴和未展開葉及生長點(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。
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MATLAB 軟件擬合logistic 模型。在Sigma Plot 12.5 和Origin 2022 中作圖。
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、開花期和吐絮期明顯不同。2019 年,各品種的苗期沒有顯著差異 (29~32 d);JH116 的蕾期(24 d)顯著長于Z619 和ZD2040(21 d);JH116的花鈴期(37 d)顯著長于ZD2040(33 d);各品種的生育期沒有顯著差異(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) 顯著長于Z425 和Z619 (34 d、33 d);Z619 的蕾期顯著長于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 年棉花生育期延長了23~40 d,這主要是由于蕾期和花鈴期的延長。
表1 棉花生育進(jìn)程和生育時(shí)期Table 1 Development progress and growth stages of cotton
通過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;平均來看,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)量的快速增長期持續(xù)時(shí)間沒有明顯差異, 但在此期間其平均增長速率卻有明顯不同, 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)量的快速增長期,比其他品種提前了2~8 d;各品種花數(shù)量快速增長期持續(xù)時(shí)間為17~22 d;平均來看,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)量快速增長期內(nèi)的平均增長速率較大。 Z425 在出苗后86 d (8 月22日)進(jìn)入吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長期,比其他品種提前了4~10 d, 其快速增長期持續(xù)時(shí)間為22 d;JH116 和HM3097 吐絮棉鈴數(shù)量快速增長期較長,分別為33 d 和31 d;ZD2040 在吐絮棉鈴數(shù)量快速增長期內(nèi)的平均增長速率最大。 平均來看, 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)量快速增長期比2019 年延長了3~12 d;各品種花數(shù)量的快速增長期持續(xù)時(shí)間比2019 年縮短了2~6 d,花數(shù)量快速增長期的平均增長速率約為6.7 m-2·d-1;吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長期始于出苗后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,其中,Z425 吐絮棉鈴數(shù)量的快速增長期最長,ZD2040 和JH116 平均增長速率最大。
在生長發(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), 拔桿期庫器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為HM3097>JH116>ZD2040>Z619>Z425。 2 年平均來看,HM3097 拔桿期庫器官干物質(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;而2020 年,植株干物質(zhì)的積累方式與流器官和庫器官的干物質(zhì)積累趨勢大致相同。 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,且平均來看,南方品種的庫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 庫器官干物質(zhì)快速累積期最短,快速增長期內(nèi)平均累積速率最大。2020 年,Z425 庫器官依然最早進(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)束庫器官干物質(zhì)的快速累積, 快速累積期長達(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(36 d),快速累積期內(nèi)其平均累積速率最小。
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)滦醪粫常渲心戏狡贩N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。
相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(圖3),皮棉產(chǎn)量與吐絮棉鈴數(shù)量快速增長期的持續(xù)時(shí)間、庫器官干物質(zhì)的快速累積期持續(xù)時(shí)間、庫器官干物質(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)量快速增長的起始時(shí)間、終止時(shí)間以及庫器官干物質(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。 這說明在夏直播種植模式下,較長的棉鈴數(shù)量快速增長期和庫器官干物質(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
長江流域棉區(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)量與庫器官的強(qiáng)度(庫強(qiáng))呈正相關(guān), 而庫強(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,但是各品種間無顯著差異。
生物質(zhì)在源、流、庫器官中的積累與分配對于棉花產(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養(yǎng)物質(zhì)不能滿足后期生殖生長的需要,導(dǎo)致庫器官的干物質(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, 其中對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)開始脫落,因而其源器官干物質(zhì)積累量在盛花期后開始降低,但此時(shí)營養(yǎng)生長和生殖生長仍在持續(xù),故HM3097 的庫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,且南方品種的平均增長速率較大,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期較長或快速增長期內(nèi)的平均增長速率較大,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,但在該模式下出苗后80 d 的棉蕾無法正常吐絮,因此屬于無效棉蕾。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,推測可能是由于棉鈴生長發(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)量的快速增長期開始得越早、快速累積期持續(xù)的時(shí)間越長就越有利于棉花產(chǎn)量的提高,推測可能是由于植株可以積累更多的光合產(chǎn)物。
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)量快速增長期持續(xù)時(shí)間較短,庫器官干物質(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,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)出較好的長勢,尤其是HM3097 的皮棉產(chǎn)量均較高,雖然2020 年其生育期較長,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。