連作對(duì)新疆南疆棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的影響

余智斌，韋繼超，曹娟，李天義，田西京，張朝暉，李軍華

（新疆塔里木河種業(yè)股份有限公司，新疆 阿拉爾843300）

目前新疆是我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地和棉花種植基地[1]。 據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021 年新疆棉花播種面積為250.61 萬(wàn)hm2，占全國(guó)植棉面積的82.76%；總產(chǎn)512.9 萬(wàn)t，占全國(guó)的89.50%[2]。 棉花是新疆農(nóng)民的主要收入來(lái)源。由于新疆水資源較缺乏，土壤鹽堿含量較大，棉花耐鹽堿，新疆常年連作的棉田比比皆是。但長(zhǎng)期的棉花連作導(dǎo)致自然資源質(zhì)量退化，農(nóng)田生態(tài)平衡遭到破壞[3]，土壤營(yíng)養(yǎng)成分失調(diào)，產(chǎn)生連作障礙[4]，嚴(yán)重制約著新疆棉花的可持續(xù)發(fā)展。 前人在連作對(duì)土壤理化性質(zhì)[4]、微生物活性[5]、細(xì)菌群落[6-7]和養(yǎng)分空間分布[8]等的影響研究較多，而對(duì)連作和倒茬棉田中棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)變化的研究較少。因此，本研究以16 個(gè)自育品系為材料，在新疆阿拉爾市開(kāi)展連作對(duì)棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)影響的試驗(yàn)，為適合新疆連作棉田種植的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種的選育提供支持，對(duì)提高新疆棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為新疆塔里木河種業(yè)股份有限公司自育的16 個(gè)中早熟、 綜合性狀較好的棉花品系，編 號(hào) 分 別 為T(mén)H2001、TH2002、TH2003、TH2004、TH2005 、TH2006 、TH2007 、TH2008 、TH2009 、TH2010 、TH2011 、TH2012 、TH2013 、TH2014 、TH2015 、TH2016。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在南疆阿拉爾市新疆塔里木河種業(yè)股份有限公司一塊連作15 年棉花的試驗(yàn)田中進(jìn)行，另一塊水稻倒茬試驗(yàn)田作對(duì)照。 試驗(yàn)采取隨機(jī)排列，設(shè)置3 次重復(fù)，小區(qū)面積為30.4 m2；采用寬窄行行距為66 cm＋10 cm 的1 膜4 行機(jī)采棉種植模式，膜寬1.52 m，株距0.104 m，理論種植密度為25.3萬(wàn)株·hm－2；每個(gè)品種2 幅膜寬，10 m 行長(zhǎng)；2020 年4月13 日，采用機(jī)械鋪膜、打孔，人工點(diǎn)種方式播種，播種時(shí)土壤墑情適宜，4 月23 日開(kāi)始出苗。 2 塊試驗(yàn)地按照當(dāng)?shù)卮筇锬Ｊ竭M(jìn)行相同的管理。 統(tǒng)一在5月5 日定苗，7 月11 日人工打頂。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的連續(xù)10 株棉花， 打頂后7 d 測(cè)量其株高；8 月20 日調(diào)查直徑大于3 cm的棉鈴， 記錄單株結(jié)鈴數(shù)和單株果枝數(shù)；10 月15日取各棉株中部鈴（第4～6 果枝）30 個(gè)，曬干后室內(nèi)考種，測(cè)鈴重、衣分、籽指和衣指，棉樣送新疆塔里木河種業(yè)股份有限公司用HVI MF100 檢測(cè)纖維品質(zhì)指標(biāo)（纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和長(zhǎng)度整齊度指數(shù)）。 10 月17 日，各小區(qū)人工收花，曬干后（含水率≤12%）稱量，折算皮棉單產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用DPS v7.05 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行雙因素方差分析，以最小顯著差數(shù)法 （least significant difference,LSD）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 連作對(duì)棉花農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

連作與倒茬棉田的棉花株高、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的雙因素方差分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 棉花性狀的雙因素方差分析結(jié)果

2.1.1單株結(jié)鈴數(shù)。單株結(jié)鈴數(shù)在連作棉田和對(duì)照倒茬棉田之間存在極顯著差異 （表1）。 由表2 可知，連作對(duì)單株結(jié)鈴數(shù)影響較大，連作棉田各品系棉花單株結(jié)鈴數(shù)均低于倒茬棉田， 其中，TH2002、TH2003 和TH2009 的單株結(jié)鈴數(shù)受連作影響差異顯著，TH2010、TH2011、TH2013 和TH2016 的單株結(jié)鈴數(shù)受連作影響差異不顯著，其余品系的單株結(jié)鈴數(shù)受連作影響差異極顯著。單株結(jié)鈴數(shù)減少較多的是TH2001、TH2007、TH2012 和TH2014，均較倒茬棉田減少3.0 個(gè)以上， 其中TH2012 的單株結(jié)鈴減少幅度最大，較倒茬棉田減少了4.5 個(gè)；單株結(jié)鈴減少較少的是TH2003 和TH2016，分別減少0.5個(gè)和0.2 個(gè)。 由此可以看出，不同品系的單株結(jié)鈴數(shù)在連作棉田的下降幅度不同。

2.1.2單株果枝數(shù)。 由表1 和表2 可知，16 個(gè)品系的單株果枝數(shù)在連作棉田和倒茬棉田之間存在極顯著差異， 連作對(duì)TH2004、TH2007 和TH2015 單株果枝數(shù)的影響差異極顯著，對(duì)TH2006、TH2008、TH2009、TH2011 和TH2012 單株果枝數(shù)的影響差異顯著，對(duì)其他品系的影響差異不顯著。 連作棉田各品系棉花單株果枝數(shù)均較倒茬棉田有所下降（表2），減少0.2～3.7。 單株果枝數(shù)下降幅度較小的是TH2002、TH2003、TH2005、TH2010，分別減少0.4、0.2、0.3、0.4； 單株果枝數(shù)下降超過(guò)2.0 的有4 個(gè)品系， 分別是TH2004、TH2007、TH2009、TH2015，其中TH2007 下降幅度最大，減少了3.7。 由此可見(jiàn)，不同品系的單株果枝數(shù)在連作棉田的下降幅度不同。

2.1.3鈴重和株高。鈴重和株高在連作棉田和倒茬棉田之間存在顯著差異（表1），連作對(duì)棉花鈴重和株高的影響不大，其中TH2003 的株高受連作的影響達(dá)顯著水平，TH2002 鈴重受連作的影響達(dá)顯著水平，TH2007 鈴重受連作影響達(dá)極顯著水平，其他品系的株高和鈴重受連作影響未達(dá)到顯著水平。此外，不同品系棉花的鈴重和株高受連作的影響不同（表2）。 其中： 連作棉田中TH2004、TH2005、TH2006、TH2009 和TH2013 的株高均較倒茬棉田高，其他品系的株高均較倒茬棉田的低；連作棉田中，TH2001、TH2014 和TH2016 的 鈴 重 較 倒 茬 棉田的高，TH2005、TH2008 的鈴重與倒茬棉田的相同，其他品系的鈴重均較倒茬棉田的低。

2.1.4衣分。 由表1 可知，衣分在連作棉田和倒茬棉田間呈現(xiàn)極顯著差異。 連作對(duì)棉花衣分的影響較大，其中TH2002、TH2005、TH2008、TH2012 和TH2013 受連作的影響達(dá)顯著水平，TH2014 受連作的影響達(dá)極顯著水平，其余品系受連作的影響差異不顯著。 連作棉田中16 個(gè)品系的衣分均較倒茬棉田的高，其中TH2012 和TH2014 衣分增加幅度較大，分別增加4.4 和4.1 百分點(diǎn)（表2）。

2.1.5籽指和衣指。 籽指和衣指在連作棉田和倒茬棉田之間存在極顯著差異（表1）。 由表2 可知，連作對(duì)棉花籽指和衣指的影響較其他產(chǎn)量相關(guān)性狀的小，其中TH2001 和TH2004 的籽指受連作影響分別達(dá)到極顯著和顯著水平，TH2011 的衣指受連作影響達(dá)到極顯著水平，TH2014 和TH2016 的衣指受連作影響均達(dá)到顯著水平，其余品系的籽指和衣指受連作的影響差異均不顯著。各個(gè)品系在連作棉田的籽指均較倒茬棉田的低， 但下降幅度不同。 其中： 籽指下降幅度最大的是TH2001， 下降1.2 g；籽指下降幅度最小的是TH2011 和TH2016，均下降0.2 g。 而連作對(duì)各個(gè)品系衣指的影響存在差異。 其中：TH2001、TH2004 和TH2007 的衣指，倒茬棉田較連作棉田分別高0.5 g、0.4 g 和0.3 g；TH2010 的衣指，連作棉田和倒茬棉田相同；其余品系衣指，連作棉田均較倒茬棉田高，其中TH2011、TH2014、TH2016 的連作棉田衣指較倒茬棉田分別增加1.1 g、1.2 g、1.2 g。

2.1.6皮棉單產(chǎn)。由表1 可知皮棉單產(chǎn)在連作棉田和倒茬棉田間的差異達(dá)極顯著水平，連作對(duì)棉花皮棉單產(chǎn)影響較大， 連作棉田參試品系平均皮棉單產(chǎn)為2 138.6 kg·hm－2，倒茬棉田參試品系平均皮棉單產(chǎn)為2 791.0 kg·hm－2，連作棉田較倒茬棉田平均皮棉單產(chǎn)減少23.4%。 從表2 可以看出，連作對(duì)TH2012、TH2015 和TH2016 這3 個(gè)品系的皮棉單產(chǎn)影響不顯著， 對(duì)TH2003、TH2008 和TH2014 這3 個(gè)品系皮棉單產(chǎn)影響顯著， 對(duì)余下10 個(gè)品系皮棉單產(chǎn)影響極顯著。 連作棉田中16 個(gè)品系的皮棉單產(chǎn)均較倒茬棉田降低，但不同品系其減產(chǎn)幅度不相同。 其中TH2004、TH2006 和TH2007 在連作棉田較倒茬棉田皮棉減產(chǎn)幅度較大， 分別為37.0%、34.1%和40.3%，而TH2012、TH2015 和TH2016 在連作棉田較倒茬棉田皮棉減產(chǎn)幅度較小， 分別為7.4%、9.6%和4.5%。

2.2 連作對(duì)棉花品質(zhì)性狀的影響

連作和倒茬棉田的棉花纖維品質(zhì)數(shù)據(jù)方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 棉花纖維品質(zhì)的雙因素方差分析結(jié)果

2.2.1纖維上半部平均長(zhǎng)度。 由表3 和表4 可知，纖維上半部平均長(zhǎng)度在連作棉田與倒茬棉田間存在極顯著差異，其中TH2016 受連作影響差異不顯著，TH2002 和TH2007 受連作的影響顯著降低，其余品系均極顯著降低。連作對(duì)纖維上半部平均長(zhǎng)度影響較大，16 個(gè)品系連作棉田均較倒茬棉田的低， 且受連作影響的下降程度不同， 其中TH2005、TH2009 和TH2012 受連作影響較大，纖維上半部平均長(zhǎng)度分別降低4.5 mm、4.2 mm 和4.5 mm（表4）。

2.2.2斷裂比強(qiáng)度。斷裂比強(qiáng)度在連作棉田和倒茬棉田間的差異達(dá)到極顯著水平（表3）。 由表4 可知， 連作對(duì)不同品系的斷裂比強(qiáng)度的影響不同，其中TH2009 受連作的影響達(dá)到極顯著水平，TH2005、TH2008、TH2010、TH2013 和TH2014 受連作的影響達(dá)顯著水平，其余品種受連作的影響較小，差異不顯著。 連作棉田中除TH2011 斷裂比強(qiáng)度較倒茬棉田的高（增加4.63%）外，其他品系的斷裂比強(qiáng)度均低于倒茬棉田， 下降1.39%～12.95%。其中：在連作條件下，斷裂比強(qiáng)度下降幅度較小的是TH2004、TH2008 和TH2012， 分 別 為1.65%、1.63%和1.39%； 下降幅度較大的是TH2005 和TH2009，分別下降12.95%和11.76%。

2.2.3馬克隆值。馬克隆值在連作棉田和倒茬棉田間的差異達(dá)到極顯著水平（表3）。 連作對(duì)纖維馬克隆 值 影 響 較 大， 除TH2002、TH2004、TH2007 和TH2011 受連作影響差異顯著外， 其余品系受連作影響均達(dá)到極顯著水平，不同品系的馬克隆值在連作棉田均較倒茬棉田的高，增加0.6～1.5。 其中，增加 較 多 的 是TH2005、TH2008、TH2009、TH2013、TH2014 和TH2016，分別增加1.5、1.4、1.2、1.3、1.4和1.2；增加最少的是TH2004，增加0.6（表4）。

2.2.4長(zhǎng)度整齊度指數(shù)。 由表3 可知，纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)在連作棉田與倒茬棉田間有極顯著差異。連作對(duì)纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)影響較大， 其中對(duì)TH2002 、TH2006 、TH2010 、TH2011 、TH2012 、TH2014、TH2015 和TH2016 纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)的影響達(dá)顯著水平， 其余品系均達(dá)極顯著水平，16 個(gè)品系連作棉田棉花的纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)均較倒茬棉田的低，且受連作影響的下降程度不同，其中TH2005 和TH2009 的纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)下降較大， 分別降低4.7 百分點(diǎn)和4.3 百分點(diǎn)（表4）。

3 討論和結(jié)論

新疆棉田連作對(duì)皮棉產(chǎn)量的影響大。 由試驗(yàn)結(jié)果可以看出， 皮棉單產(chǎn)在連作棉田和倒茬棉田之間差異極顯著，衣分受連作影響呈上升趨勢(shì)，籽指受連作的影響呈下降的趨勢(shì)， 不同品系的衣指受連作影響的變化無(wú)明顯規(guī)律， 鈴重和株高受連作影響不顯著。雖然衣分有所增加，但是單株結(jié)鈴數(shù)和單株果枝數(shù)對(duì)皮棉單產(chǎn)的影響更大， 因此認(rèn)為連作棉田皮棉單產(chǎn)較倒茬棉田降低的主要原因是單株結(jié)鈴數(shù)和單株果枝數(shù)減少。此外，推測(cè)造成衣分增加的原因可能是連作棉田籽指降低， 棉籽質(zhì)量變小。同時(shí)，不同棉花品系皮棉產(chǎn)量受到的連作的影響也不同。

連作對(duì)棉花品質(zhì)性狀的影響主要表現(xiàn)在：棉花纖維增粗， 馬克隆值升高， 纖維上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度和長(zhǎng)度整齊度指數(shù)均降低。連作對(duì)纖維品質(zhì)4 項(xiàng)指標(biāo)的影響均達(dá)到極顯著水平，其中，連作對(duì)纖維上半部平均長(zhǎng)度、馬克隆值、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)影響較大， 對(duì)纖維斷裂比強(qiáng)度影響相對(duì)較小，同時(shí)，不同品系的纖維品質(zhì)性狀受到連作的影響程度也不同。

本研究?jī)H為1 年試驗(yàn)， 下一步要繼續(xù)深入研究不同連作年限下新疆棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的變化規(guī)律，創(chuàng)制和篩選適合新疆連作棉田、打破連作障礙的種植模式[9]和輪換農(nóng)作物種類，選育適合新疆連作棉田種植的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病棉花品種。

本研究利用16 個(gè)自育棉花品系，研究新疆連作棉田對(duì)棉花產(chǎn)量性狀及纖維品質(zhì)性狀的影響，分析和探討了連作影響新疆棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的變化規(guī)律， 可為新疆棉田產(chǎn)量提高和棉花品質(zhì)改善提供科學(xué)依據(jù)。