不同种植模式对棉花产量及纤维品质的影响

桑晓慧，陈伟，赵云雷，赵佩，龚海燕，王红梅

（棉花生物学国家重点实验室/ 中国农业科学院棉花研究所，河南安阳 455000）

目前黄河流域的棉花生产仍以劳动密集型的精耕细作为主，随着生产力成本的上升，植棉效益的下降，棉农的植棉积极性不断降低[1]。 棉花轻简化栽培是通过简化种植管理工序、 减少人工作业，实现棉花生产轻便简捷、提质增效的新型栽培技术体系[2]。

棉花生产中主要的整枝方式是去叶枝。一般认为去叶枝不仅可以减轻田间荫蔽，改善田间通风透光，还能减少营养物质的无谓消耗，控制营养生长，将有限的养分集中供应果枝、棉铃的生长[3-5]。 但传统的整枝方式需要进行多次，费时费力，影响棉花综合效益的提高。 随着轻简化栽培技术的发展，有学者认为保留叶枝不仅省工省时[6]，还可以为根系和果枝提供营养，具有“中前期增源，中后期扩库”的作用[7]。 如何合理利用叶枝成为棉花轻简化栽培技术研究的关键。 董合忠等[1]提出在低密度下留叶枝、中密度下粗整枝、高密度下免整枝的栽培措施，在保证产量水平的同时，还可以节省用工，提高经济效益。 王汉霞等[8]研究表明轻简化栽培要求黄河流域棉区种植密度为7.5 万～9.0 万株·hm－2。 鲁宁宁等[9]研究表明黄河流域棉区植棉密度不宜超过9.0 万株·hm－2，密度过高不利于产量的提高。

2019 年收集棉花新品种（系）20 个，选取9.0万株·hm－2的轻简化种植模式和4.5 万株·hm－2的常规种植模式，对参试品种（系）产量和纤维品质进行分析，研究2 种种植模式对棉花产量及品质的影响，以期为轻简化栽培技术的普及、推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料均为常规抗虫棉，共20 份，均为中早熟材料（表1）。

1.2 试验设计与方法

试验于2019 年在中国农业科学院棉花研究所安阳东场试验基地进行。试验设轻简化种植模式和常规种植模式。 轻简化种植模式采用随机区组设计，2 个重复，每个重复各材料种植8 行，行长8 m，行距0.8 m，株距0.14 m，密度为9.0 万株·hm－2，在整个生育期采用简化整枝处理，即整个生育期只打顶，不去除赘芽、营养枝。常规种植模式按常规大田管理，精细整枝，所有材料按随机区组设计，2 个重复，每个重复8 行，行长8 m，行距0.8 m，株距0.29 m，密度为4.5 万株·hm－2。

调查农艺性状和产量相关性状： 每行选连续10 株调查棉花的株高、单株果枝数和单株结铃数、单位面积（hm2）铃数，第一次收获籽棉前采收正常吐絮棉铃20 个进行考种，计算铃重和衣分。分2 次收获，计算籽棉产量。 棉样送农业农村部棉花品质监督检验测试中心检测纤维品质指标。

1.3 统计分析方法

利用MS Excel 2007 软件进行数据整理，用DPS 数据处理软件进行方差分析，采用最小显著差数法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对棉花株高和单株果枝数的影响

株高和单株果枝数是影响棉花株型的关键因素[10]。 由表2 可知，品种（系）和种植模式对棉花株高和单株果枝数没有互作效应。种植模式对单株果枝数和株高有极显著影响，4.5 万株·hm－2常规种植模式的单株果枝数和株高明显高于9.0 万株·hm－2轻简化种植的相应值（表3），说明保留叶枝和增加密度可以有效降低棉花的株高。品种（系）对株高有显著影响，不同品种间株高差异显著，其中陕517 和中棉所9A02 株高较高。

2.2 不同种植模式对产量构成因素的影响

由表4 可知， 除铃重和单株结铃数外， 品种（系）和种植模式对衣分、单位面积铃数和籽棉产量均无互作效应。 品种（系）对衣分、铃重有极显著影响，对单株结铃数有显著影响。 衣分在品种（系）和种植模式间无交互作用，说明衣分主要由遗传因素决定；铃重和单株结铃数在品种（系）和种植模式间均存在极显著差异，说明这2 个性状不仅受遗传因素的影响， 还受环境和栽培措施的影响；种植模式对单位面积铃数和籽棉产量存在极显著影响。

表4 不同种植模式的产量构成因素方差分析结果

由表5 可知，常规种植模式与轻简化种植模式的各产量构成因素均有极显著差异，4.5 万株·hm－2常规整枝模式的铃重、单株结铃数、单位面积铃数和籽棉产量均极显著高于9.0 万株·hm－2轻简化种植，但轻简化种植模式下衣分较高。

表5 不同种植模式的产量及产量构成因素多重比较

2.3 不同种植模式对纤维品质的影响

上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、长度整齐度指数和断裂伸长率是评价棉花纤维品质的主要指标[11]。 由表6 可知，除马克隆值外，各因素间没有交互作用。 除长度整齐度指数外， 不同品种（系）的棉纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率均呈极显著差异；不同种植模式下纤维上半部平均长度和马克隆值有极显著差异，而长度整齐度指数有显著差异。

表6 不同种植模式的纤维品质指标方差分析结果

由表7 可知，上半部平均长度、长度整齐度指数和马克隆值在常规模式和轻简化种植模式下差异极显著，常规模式下上半部平均长度和长度整齐度指数优于轻简化种植模式，而马克隆值在轻简化种植模式下较好。

表7 不同种植模式下棉纤维品质的差异比较

3 讨论与结论

棉花轻简化栽培以丰产稳产为基本要求，可以实现种、管、收的轻简化[12]，以机器代替人工，减少生产过程中的农艺环节，从而减少生产投入，提高棉农的种植效益[13]。 因此，探索轻简化种植模式在黄河流域的可行性对大力推广轻简化种植模式尤为重要。

本研究通过对20 个品种（系）的产量及产量构成因素（衣分、铃重和单位面积铃数）进行分析，表明品种和种植模式对衣分和籽棉产量无互作效应。种植模式对籽棉产量、衣分、铃重和单位面积铃数均有极显著影响，9.0 万株·hm－2 轻简化种植模式的铃重降低，单位面积铃数显著减少，导致籽棉产量降低，这与马维军等[14]的研究结果一致。 同时本研究发现，在轻简化种植模式下，虽然单位面积铃数和籽棉产量比常规模式减少，但是衣分极显著提高，说明通过合理密植和简化整枝可以在一定程度上提高棉花产量[15]。

对各材料农艺性状中的单株果枝数和株高进行分析，表明品种和种植模式对棉花株高和单株果枝数没有互作效应。种植模式对单株果枝数和株高有极显著影响，9.0 万株·hm－2轻简化种植模式会显著降低棉花的株高。

刘国栋等[16]研究发现棉花纤维品质主要受遗传因素的影响， 但也在一定程度上受栽培方式影响。 本研究发现品种（系）间棉纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值和断裂伸长率均存在极显著差异；种植模式间的上半部平均长度、马克隆值和长度整齐度指数差异极显著或显著。本研究还发现， 在轻简化种植模式下棉纤维的马克隆值降低，这与王汉霞等[8]的研究结果一致。

本研究通过对2019 年轻简化种植模式和常规种植模式下20 个品种（系）的农艺性状、产量及产量构成因素和纤维品质指标进行分析发现，在黄河流域棉区，采用常规种植模式可以获得较高的籽棉产量， 轻简化种植模式下棉花纤维的马克隆值较好。 然而，本研究仅是基于2019 年1 年的数据，这些结论还有待多年试验验证。 此外，本研究中轻简化种植模式下的籽棉产量与常规种植模式差异较大（常规模式较轻简化模式高34%），这可能与当年当地花铃期雨水较多有关，应进一步做多年的密度梯度试验来进行验证。