“寬早優(yōu)”模式棉花纖維品質(zhì)優(yōu)勢(shì)探究

貴會(huì)平，王香茹，胡莉婷，張恒恒，龐念廠，董強(qiáng)，阮康，宋美珍，張西嶺*

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/ 棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 安陽(yáng) 455000；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象系，北京 100193）

新疆作為我國(guó)最大的產(chǎn)棉區(qū)，光照充足，但熱量不足。 20 世紀(jì)80 年代起，廣大棉花科技工作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和生產(chǎn)實(shí)踐，提出了“矮密早”棉花栽培模式以解決新疆植棉區(qū)熱量不足的問(wèn)題，其核心是 “以密爭(zhēng)溫”“以膜增溫”“以密爭(zhēng)光”[1]。 “矮密早”植棉模式的提出和推廣推動(dòng)了新疆棉花生產(chǎn)的迅速發(fā)展。然而這種植棉模式在超高產(chǎn)條件下進(jìn)一步增加密度可能出現(xiàn)光合生產(chǎn)力下降、 光能對(duì)溫度的補(bǔ)償效應(yīng)降低等問(wèn)題[2]，且因行距過(guò)小，致使機(jī)采時(shí)易出現(xiàn)拾花不凈、雜質(zhì)多、纖維品質(zhì)下降等問(wèn)題[3]。2015 年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提出了“寬早優(yōu)”機(jī)采植棉模式?！皩捲鐑?yōu)”植棉技術(shù)核心是進(jìn)一步挖掘光、溫等資源利用效率，提升棉花產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)棉花優(yōu)質(zhì)和植棉生產(chǎn)節(jié)本、便捷、高效。

棉花纖維品質(zhì)優(yōu)劣主要由遺傳因素決定，生長(zhǎng)環(huán)境、農(nóng)藝措施、種植模式也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生重要影響[4-5]。 棉花生育中后期，機(jī)采模式種植的棉田通風(fēng)透光性優(yōu)于常規(guī)寬膜種植的棉田， 能使結(jié)鈴集中，且多結(jié)鈴，通過(guò)溫光補(bǔ)償促進(jìn)纖維發(fā)育[6-7]。廖凱等[8]研究表明， 等行距模式較寬窄行模式植棉密度低，但平均產(chǎn)量高，皮棉含雜率更低，機(jī)采棉品質(zhì)更好?！皩捲鐑?yōu)” 植棉模式在溫光配置和水肥分配方面有明顯優(yōu)勢(shì)，本研究通過(guò)田間試驗(yàn)分析該植棉模式與“矮密早” 植棉模式下不同棉花品種纖維品質(zhì)的差異，探究“寬早優(yōu)”模式下機(jī)采棉纖維品質(zhì)優(yōu)勢(shì)，為“寬早優(yōu)”模式在新疆的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017—2019 年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所新疆胡楊河試驗(yàn)站（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師130 團(tuán)7 連）進(jìn)行。 采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，共設(shè)3 次重復(fù)。種植模式為主區(qū)，分別為“矮密早”[1 膜6 行，行距（66＋10） cm，密度為22.5 萬(wàn)株·hm-2]和“寬早優(yōu)”（1 膜3 行， 行距76 cm， 密度為13.5萬(wàn)株·hm-2）2 種模式；品種為裂區(qū)，包括新陸早50、中棉所641、中棉所92、中棉所70 F2。試驗(yàn)小區(qū)行長(zhǎng)10 m，寬2.28 m，小區(qū)面積為22.80 m2。 田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.2 樣品采集及測(cè)定

收獲前每個(gè)小區(qū)選擇有代表性的棉株5 株，分下（第1～4 果枝）、中（第5～8 果枝）、上（第9 及以上果枝）3 個(gè)部分收獲，5 株混合為1 個(gè)樣品。 軋花后取不同部位棉纖維15～20 g 送原農(nóng)業(yè)部（現(xiàn)為“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部”） 棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定（HVI 校準(zhǔn)棉花標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)）纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和斷裂伸長(zhǎng)率。

1.3 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Microsoft Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析和作圖， 用SPSS 18.0 進(jìn)行裂區(qū)試驗(yàn)三因素方差分析，采用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較，對(duì)有交互作用的指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，并對(duì)與模式有交互作用的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較（t檢驗(yàn)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

不同年份、品種和模式的棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的方差分析結(jié)果（表1）顯示：年份極顯著影響棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)（上部除外）、斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率；品種顯著或極顯著影響棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度；年份與品種互作顯著或極顯著影響下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度，上部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)和上部、下部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率；年份與模式互作顯著影響下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度，品種與模式互作顯著影響下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)，年份、品種、模式間的互作對(duì)中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率影響顯著。 簡(jiǎn)單效應(yīng)分析結(jié)果（表2）顯示，2019年纖維品質(zhì)總體優(yōu)于2017 年和2018 年， 中棉所641 纖維上半部平均長(zhǎng)度和斷裂比強(qiáng)度顯著高于其他3 個(gè)品種；“寬早優(yōu)” 模式的纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度，及下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)和上部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率高于 “矮密早”模式，但均未達(dá)到差異顯著水平。

表1 纖維品質(zhì)指標(biāo)的模式、品種、年份三因素方差分析結(jié)果

表2 年份、品種、模式對(duì)棉花纖維品質(zhì)主要指標(biāo)的簡(jiǎn)單效應(yīng)分析結(jié)果

2.2 “寬早優(yōu)”模式對(duì)下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度的影響

由圖1 可知，2017 年中棉所92“寬早優(yōu)”模式下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度顯著低于“矮密早”模式，其余年份2 種模式無(wú)顯著差異。 2017 年新陸早50、中棉所641、中棉所92“矮密早”模式下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度高于“寬早優(yōu)” 模式；2019年4 個(gè)品種“矮密早”模式下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度低于“寬早優(yōu)”模式。

圖1 不同種植模式下部棉鈴纖維上半部平均長(zhǎng)度的比較

2.3 “寬早優(yōu)”模式對(duì)下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)的影響

由圖2 可知，2019 年中棉所641“寬早優(yōu)”模式下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)顯著高于“矮密早”模式，其余年份2 種模式間無(wú)顯著差異。其中，2017年和2018 年新陸早50“寬早優(yōu)”模式的下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)低于“矮密早”模式，中棉所641、中棉所92 和中棉所70 F2“寬早優(yōu)”模式的下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)在3 年中均高于“矮密早”模式。 總體來(lái)看，“寬早優(yōu)”模式的中棉所641、中棉所92 和中棉所70 F2下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)優(yōu)于“矮密早”模式，但該模式對(duì)新陸早50棉纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)的影響在年份間不穩(wěn)定。

圖2 不同種植模式下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)的比較

2.4 “寬早優(yōu)”模式對(duì)中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率的影響

由圖3 可知，4 個(gè)棉花品種（系）在2 種模式下的中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率均無(wú)顯著差異。中棉所641 和中棉所70 F2“寬早優(yōu)”模式的中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率在2017 年和2019 年略優(yōu)于“矮密早”模式，而在2018 年低于“矮密早”模式?？傮w來(lái)看，2種種植模式對(duì)中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率的影響在年份間表現(xiàn)不穩(wěn)定。

圖3 不同種植模式中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率的比較

2.5 “寬早優(yōu)”模式對(duì)棉纖維馬克隆值的影響

由表3 可知，新陸早50“寬早優(yōu)”模式在2019年的下部棉鈴纖維馬克隆值等級(jí)較“矮密早”模式差，在其他年份和其他部位的棉纖維馬克隆值等級(jí)均表現(xiàn)為“寬早優(yōu)”模式等同或優(yōu)于“矮密早”模式。中棉所641“寬早優(yōu)”模式在2018 年的上部棉鈴纖維馬克隆值優(yōu)于“矮密早”模式，而在2019 年的下部棉鈴纖維馬克隆值較“矮密早”模式差。 中棉所92“寬早優(yōu)”模式2017 年中部棉鈴和2018 年下部棉鈴纖維馬克隆值優(yōu)于“矮密早”模式，且在2019年的下部、中部、上部棉鈴纖維馬克隆值均優(yōu)于“矮密早”模式。 中棉所70 F2“寬早優(yōu)”模式在2017 年和2019 年的下部棉鈴纖維馬克隆值較“矮密早”模式差，而2019 年中部棉鈴纖維馬克隆值優(yōu)于“矮密早”模式。 總體來(lái)看，“寬早優(yōu)”模式可以提高新陸早50 和中棉所92 纖維馬克隆值等級(jí)，而對(duì)中棉所641 和中棉所70 F2馬克隆值的影響在年份間不穩(wěn)定。

表3 不同種植模式棉纖維馬克隆值等級(jí)的比較

3 討論與結(jié)論

不同行距的種植模式對(duì)棉花養(yǎng)分吸收、生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)有重要影響。 朱曉平等[9]研究表明株行距配置模式對(duì)棉花產(chǎn)量、株高、果枝數(shù)和生育時(shí)期均有影響，通過(guò)株行距配置可以提高產(chǎn)量，76 cm等行距、7.6 cm 株距是較佳配置模式。 馬錦穎等[10]的研究表明，與常規(guī)模式比，等行距密植模式機(jī)采棉的纖維長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度分別提高了0.4 mm和0.4 cN·tex-1，加工皮棉纖維長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度分別提高了0.2 mm 和0.3 cN·tex-1，并且在一定程度上降低了含雜率。 崔岳寧等[11]分析了中國(guó)纖維檢驗(yàn)局發(fā)布的棉花公正檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明等行距模式機(jī)采棉的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性在顏色級(jí)、反射率、黃色深度、長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度方面優(yōu)于寬窄行模式，在長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、馬克隆值方面寬窄行模式要優(yōu)于等行距模式。 魏鑫等[12]研究表明76 cm 等行距種植模式機(jī)采棉斷裂比強(qiáng)度、 馬克隆值、 短纖維率均較（66＋10）cm 種植模式高。李建峰[13]和王聰[14]的研究則表明不同行距條件下，棉花纖維長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和馬克隆值均無(wú)顯著差異。 “寬早優(yōu)”模式是寬等行距種植、促早發(fā)早熟、品質(zhì)優(yōu)良的植棉方式。 本研究方差分析表明： 年份和品種顯著影響棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度，且年份或品種與模式的互作效應(yīng)對(duì)部分纖維品質(zhì)指標(biāo)有顯著影響。統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果顯示：“寬早優(yōu)”模式下的棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度，下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)和上部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率高于“矮密早”模式，但差異未達(dá)到顯著水平；不同品種纖維品質(zhì)主要指標(biāo)對(duì)2 種模式的響應(yīng)不同，其中中棉所641 和中棉所70 F2“寬早優(yōu)”模式的下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)優(yōu)于“矮密早”模式，中棉所92 在“寬早優(yōu)”模式下的馬克隆值、下部棉鈴纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)優(yōu)于“矮密早”模式，新陸早50（除2019 年下部棉鈴?fù)猓┰凇皩捲鐑?yōu)”模式下的馬克隆值等同或優(yōu)于“矮密早”模式，而2 種種植模式對(duì)中部棉鈴纖維斷裂伸長(zhǎng)率的影響在年份間不穩(wěn)定。