魯西南蒜套棉模式下瑞雜816 雜交二代應用可行性研究

張杰，肖春燕，劉強，張少紅，于謙林*

（1.山東省農(nóng)業(yè)技術推廣中心，濟南 250014；2.山東貴禾農(nóng)業(yè)科技有限公司，山東 濟寧 272200）

目前棉花雜交種主要采用人工去雄雜交制種，成本高、風險大，在魯西南蒜套棉區(qū)實際生產(chǎn)中，雜交二代雖有利用但仍存在很多爭議。為了減小風險、降低成本，有效發(fā)掘雜種優(yōu)勢和進一步驗證雜交二代利用的可行性，筆者團隊在優(yōu)質(zhì)棉花新品種比較試驗的基礎上，對黃河流域國家區(qū)域試驗對照品種瑞雜816 的雜交一代（F1）、二代（F2）及常規(guī)品種魯棉研28 號進行對比試驗，探索蒜套棉模式下瑞雜816 F1、F2以及常規(guī)品種在不同種植密度下的綜合表現(xiàn)及差異，客觀評價瑞雜816 雜種優(yōu)勢在蒜套棉生產(chǎn)中的利用價值，為雜交棉育繁推及生產(chǎn)指導提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種為瑞雜816[1]雜交一代（F1）、二代（F2），常規(guī)品種（對照，CK）為魯棉研28 號[2]。其中瑞雜816 F1、魯棉研28 號由黃河流域國家區(qū)試站提供，瑞雜816 F2由山東貴禾農(nóng)業(yè)科技有限公司自繁。

1.2 試驗設計

田間試驗地點位于山東省濟寧市金鄉(xiāng)縣雞黍鎮(zhèn)李堌堆村，試驗田為中壤土、水肥中等，多年連作棉花。試驗采取隨機區(qū)組設計，主區(qū)為品種，每個品種各設5 個種植密度：2.40 萬（低）、2.85 萬（低）、3.30 萬（中）、3.75 萬（高）、4.20 萬（高）株·hm－2，3次重復，小區(qū)為6 行區(qū)，每個小區(qū)試驗面積20 m2。

種植模式為蒜套棉模式，各處理棉花均于2020 年3 月13 日育苗，4 月17 日移栽，棉花移栽行距為1.0 m，基施復合肥（N、P2O5、K2O 質(zhì)量分數(shù)均為18%）750 kg·hm－2，無追肥，其他栽培管理措施同當?shù)匾话忝尢铩?/p>

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計方法

農(nóng)藝性狀的調(diào)查：記錄各處理棉花播種到收獲結(jié)束的時間，計算其生育期；分別于7 月15 日、8月15 日、9 月15 日，在每個小區(qū)定點選擇連續(xù)10株棉花，調(diào)查株高、第一果枝節(jié)位、單株果枝數(shù)以及單株結(jié)鈴數(shù)。

棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)指標測定：全小區(qū)收獲計籽棉實際產(chǎn)量，10 月25 日前記為霜前花，10 月26日至11 月10 日記為霜后花，霜前花占籽棉總產(chǎn)量的百分率為霜前花率。同時，每個小區(qū)連續(xù)選擇長勢均勻一致的20 株棉花，按照果枝數(shù)平均分為上下2 個部分，掛上網(wǎng)袋，連續(xù)收取吐絮鈴，記錄鈴數(shù)并稱量，計算鈴重；軋花后計算衣分、籽指和皮棉單產(chǎn)，并隨機選取120 g 皮棉寄送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測定纖維品質(zhì)指標。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 分組對試驗數(shù)據(jù)進行整理，利用SPSS 17.0 對試驗數(shù)據(jù)進行雙因素方差分析，用最小顯著差數(shù)法進行多重比較。采用GraphPad Prism 9 進行作圖。

2 結(jié)果與分析

對不同處理棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)指標等進行雙因素方差分析，結(jié)果見表1。

表1 不同處理下棉花農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及纖維品質(zhì)指標的雙因素方差分析結(jié)果

2.1 主要農(nóng)藝性狀差異分析

第一果枝節(jié)位不受品種及密度影響（表1）。相同種植密度下，瑞雜816 F1、F2生育期均顯著短于魯棉研28 號，且F1、F2均無顯著差異；瑞雜816 F1、F2株高均顯著高于魯棉研28 號，3.30 萬、3.75 萬株·hm－2時，瑞雜816 F2株高顯著高于瑞雜816 F1，其他密度下瑞雜816 F1、F2株高無顯著差異；瑞雜816 F1、F2單株果枝數(shù)無顯著差異（圖1）。

圖1 不同種植密度下F1、F2、常規(guī)棉農(nóng)藝性狀差異分析

隨著種植密度的增大，瑞雜816 F1、F2以及魯棉研28 號的生育期均呈增加趨勢；株高均呈先減后增趨勢，瑞雜816 F1、F2分別在3.30 萬、2.85 萬株·hm－2下株高最低；3.30 萬株·hm－2下，瑞雜816 F1、F2單株果枝數(shù)均達到最高，且顯著高于其他密度，相當于魯棉研28 號在4.20 萬株·hm－2下的水平（表2）。

表2 不同密度的棉花農(nóng)藝性狀的比較

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素差異分析

棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素包括密度、單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重、衣分等。雙因素方差分析結(jié)果（表1）顯示：品種、密度和品種與密度的互作效應均未對鈴重、衣分產(chǎn)生顯著影響；籽指極度顯著受品種影響，顯著受品種與密度互作效應影響；單株結(jié)鈴數(shù)極度顯著受品種、密度和品種與密度互作效應的影響。品種和密度間的多重比較結(jié)果（圖2、表3）顯示：不同密度處理下，瑞雜816 F1、F2及魯棉研28 號單株結(jié)鈴數(shù)隨密度升高而減少；魯棉研28 號在3.75 萬株·hm－2下衣分最高，瑞雜816 F1、F2在4.20 萬株·hm－2下衣分最高，但各處理間均無顯著差異。相同密度下，瑞雜816 F2單株結(jié)鈴數(shù)均顯著高于F1，且隨密度升高而下降的幅度小于F1，其中在3.30 萬株·hm－2密度下，F(xiàn)2較F1高13.90%；瑞雜816 F1、F2籽指均高于魯棉研28 號，但F1、F2間均無顯著差異。

圖2 不同種植密度下F1、F2、常規(guī)棉單株結(jié)鈴數(shù)、籽指差異比較

表3 不同密度處理的棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

2.3 產(chǎn)量差異分析

不同處理間霜前花率無顯著性差異，但籽棉單產(chǎn)和皮棉單產(chǎn)極度顯著受品種、密度和品種與密度互作效應的影響（表1）。2.40 萬、2.85 萬株·hm－2下，籽棉單產(chǎn)表現(xiàn)為瑞雜816 F1＞瑞雜816 F2＞魯棉研28 號，且2.85 萬株·hm－2時F1、F2差異顯著，F(xiàn)1籽棉單產(chǎn)較F2增2.21%；3.30 萬、4.20 萬株·hm－2密度下，籽棉單產(chǎn)表現(xiàn)為瑞雜816 F2＞魯棉研28號＞瑞雜816 F1，F(xiàn)1、F2差異顯著，3.30 萬株·hm－2下F2籽棉單產(chǎn)較F1增6.70%；3.75 萬株·hm－2下，雜交棉產(chǎn)量不及魯棉研28 號，但瑞雜816 F2產(chǎn)量顯著高于F1；相同種植密度下瑞雜816 F1、F2、魯棉研28 號皮棉單產(chǎn)的差異同籽棉單產(chǎn)基本一致（圖3）。瑞雜816 F1在較低密度下產(chǎn)量優(yōu)勢顯著，2.85萬株·hm－2時籽棉單產(chǎn)、皮棉單產(chǎn)均最高且顯著高于其他密度；F2在中、高密度下產(chǎn)量優(yōu)勢顯著，3.30 萬株·hm－2的籽棉單產(chǎn)、皮棉單產(chǎn)均最高且顯著高于除3.75 萬株·hm－2外的其他密度（表4）。以上結(jié)果說明瑞雜816 F2在低密度下產(chǎn)量優(yōu)勢不及F1，但是適當增加種植密度，可顯著增強F2產(chǎn)量優(yōu)勢。

圖3 不同種植密度下F1、F2、常規(guī)棉籽棉、皮棉產(chǎn)量差異比較

表4 不同密度處理棉花產(chǎn)量的比較

2.4 纖維品質(zhì)指標差異分析

纖維長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度、反射率以及紡紗均勻性指數(shù)極顯著受品種、密度和品種與密度互作效應的影響；纖維上半部平均長度及黃色深度極顯著受種植密度和品種與密度交互作用的影響；馬克隆值、斷裂伸長率未顯著受品種及密度影響，極顯著或顯著受品種與密度交互作用的影響（表1）。其中，3.75 萬、4.20 萬株·hm－2下，瑞雜816 F1纖維長度整齊度指數(shù)、斷裂比強度均顯著高于F2，其他密度下均無顯著差異；3.75 萬、4.20 萬株·hm－2下，瑞雜816 F1的反射率顯著高于F2，而在其他密度下均不及F2；不同處理間紡紗均勻性指數(shù)差異較大，低密度下F2顯著高于F1，中、高密度下F1顯著高于F2（圖4）。

圖4 不同種植密度下F1、F2、常規(guī)棉纖維指標差異分析

分析種植密度對纖維上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、長度整齊度指數(shù)的影響（表5），瑞雜816 F1的纖維上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強度在4.20 萬株·hm－2下均達到最高值，其次為2.85 萬株·hm－2；長度整齊度指數(shù)在2.40 萬株·hm－2下最高，但僅與3.30 萬株·hm－2下存在顯著差異。F2纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)在2.85 萬株·hm－2密度下最高；斷裂比強度在2.40 萬株·hm－2下最高但僅與3.30 萬株·hm－2下存在顯著差異；不同密度間馬克隆值無顯著性差異。

表5 不同密度處理棉花纖維品質(zhì)指標的比較

3 討論與結(jié)論

根據(jù)本研究，不同密度條件下瑞雜816 F1、F2農(nóng)藝性狀較常規(guī)品種均具有一定的優(yōu)勢，但F1、F2株高僅在3.30 萬、3.75 萬株·hm－2下存在顯著差異，其他處理下生育期、株高、第一果枝節(jié)位、單株果枝數(shù)等農(nóng)藝性狀均無顯著差異，說明瑞雜816 F1、F2在農(nóng)藝性狀上的分離對其二代的利用影響不大。

中、低密度條件下，瑞雜816 F1、F2產(chǎn)量較常規(guī)品種魯棉研28 號優(yōu)勢顯著，且低密度條件下F1代產(chǎn)量最高，中密度條件下F2產(chǎn)量最高，說明F2在低密度下產(chǎn)量優(yōu)勢不及F1，但是適當增加種植密度，可顯著增強F2產(chǎn)量優(yōu)勢。產(chǎn)量構(gòu)成因素差異分析表明，中密度條件下F2增產(chǎn)的主要因素是單株結(jié)鈴數(shù)顯著高于F1，本研究中F2在3.30 萬株·hm－2下單株結(jié)鈴數(shù)較F1高13.90%。這與現(xiàn)有研究結(jié)果相符：楊樺等[3]研究顯示F2優(yōu)勢衰退明顯，但有些高優(yōu)勢雜交組合仍然有顯著的增產(chǎn)優(yōu)勢，增產(chǎn)幅度高于常規(guī)品種；李瑞蓮等[4]對雜交棉F2的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗蟲性等方面的利用進展進行了綜述，認為F2具有10%～15%的增產(chǎn)優(yōu)勢，增產(chǎn)主要原因是鈴數(shù)的增加。

瑞雜816 F1在4.20 萬株·hm－2密度下綜合纖維品質(zhì)較好，2.85 萬株·hm－2下次之；F2在2.85 萬株·hm－2密度下綜合纖維品質(zhì)較好。高密度下F1纖維斷裂比強度、長度整齊度指數(shù)、反射率顯著高于F2，中、高密度下F1紡紗均勻性指數(shù)顯著高于F2；其他密度下，相同密度的F1、F2各項纖維品質(zhì)指標差異未達到顯著水平或者F2顯著優(yōu)于F1。與現(xiàn)有研究結(jié)果相符：劉志中等[5]研究表明F2與F1在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面的差異未達到顯著水平；徐鵬等[6]比較研究了常規(guī)棉與雜交棉F2代產(chǎn)量纖維品質(zhì)性狀，結(jié)果顯示F2纖維品質(zhì)分離程度不大，上半部平均長度、斷裂比強度、馬克隆值、長度整齊度指數(shù)、斷裂伸長率等指標無顯著差異；王莉等[7]研究顯示，F(xiàn)2與F1相比，雖然在纖維品質(zhì)和產(chǎn)量構(gòu)成因素上存在不同程度的下降趨勢，但是總體上差異不顯著；陳金湘等[8]研究顯示F1、F2存在顯著的產(chǎn)量差異，品質(zhì)不存在顯著差異，但是F2品質(zhì)變異范圍增大，優(yōu)質(zhì)個體數(shù)量減少。

綜上，在魯西南蒜套棉種植模式下，相同種植密度條件下瑞雜816 F1、F2代農(nóng)藝性狀及纖維品質(zhì)差異不大，雖然低密度條件下F2產(chǎn)量較F1低，但是中、高密度下F2產(chǎn)量優(yōu)勢顯著。因此，瑞雜816 F2有在生產(chǎn)上利用的潛力，通過適當增加種植密度和科學化學調(diào)控等配套栽培技術，可使F2較F1產(chǎn)量不減、纖維品質(zhì)相當。