北疆机采棉等行密植模式下脱叶效果、产量及纤维品质研究

2022-05-12石峰田雨时晓娟王方永韩焕勇

石河子大学学报（自然科学版） 2022年2期

石峰，田雨，时晓娟，王方永，韩焕勇*

(1 新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室，新疆石河子 832000；2 石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

棉花是我国重要经济作物，更是兵团乃至新疆的支柱产业，随着用工成本的逐步提升，新疆机采棉发展迅速[1-2]。机采棉是一项复杂的系统工程，棉花的品种选育和合理栽培方式等都是限制机采棉发展的重要因素[3]。“矮、密、早、膜”栽培技术是新疆棉花高产的核心，当前，新疆机采棉普遍采用一膜六行(66+10 cm)宽窄行种植模式，该种植模式高产、稳产性较好，但该模式田间行距较小，棉花生长群体大，棉花脱叶效果差，导致机采收获时含杂率较高，增加了清花程序，严重影响了原棉品质[4-5]。赵新民等认为兵团需要对比研究不同机采棉种植模式，树立质量和效益第一、产量次之的发展理念[6]。此外，合理密植是棉花增产提质的关键，适宜的株行距配置可以改善棉花群体结构，确保产量和品质[7-9]。基于此，本研究团队于2014—2015年开展了早熟陆地棉等行距密植模式(76 cm等行距，株距5.6 cm)试验与示范，并取得了一定的效果[10]。为验证大田效果，团队于2015年在北疆主要植棉团场，选用株型较为紧凑的适宜机采的主栽品种，设置常规机采一膜六行模式和一膜三行等行距密植模式，调查研究两种模式下棉花脱叶催熟效果、产量及产量构成、纤维品质的变化特征，旨在为北疆棉区大面积实现机采棉高产优质高效栽培提供理论指导和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为常规机采棉品种，其中，新陆早61号品种植株塔型，较紧凑，Ⅱ式果枝，茎秆粗壮，早熟、叶片中等大小，叶色深绿，适宜机采；新陆早50号品种植株塔型，较紧凑，Ⅱ式果枝，茎秆柔韧性好，抗倒伏，早熟，叶片较小，叶色深绿，对脱叶剂敏感，含絮力强，适宜机采；新陆早45号品种植株塔型，较紧凑，Ⅱ式果枝，早熟，叶片中等大小，叶色灰绿，抗病，含絮力一般，适宜机采[11-13]。

1.2 试验设计

试验于2015年4—10月在新疆生产建设兵团第八师主要植棉团场进行，设置2种机采棉种植模式，等行距密植模式为试验对象(R1)，常规模式为对照(CK)(表1)。等行距密植(76 cm)模式，一膜3行，株距5.7 cm，理论密度为23.0万株/hm2；新疆棉区常规机采(66+10 cm)种植模式，一膜6行，株距9.0 cm，理论密度为29.0万株/hm2。机械铺膜播种，采用2.05 m的宽膜，一膜三管的毛管布置方式，试验面积均为6.67 hm2。于4月15日同期进行播种，121团于9月6日喷施脱叶催熟剂，133团于9月2日喷施脱叶催熟剂，149团于9月8日喷施脱叶催熟剂。脱叶剂均采用脱吐隆(德国拜耳作物科学公司生产)，催熟剂为乙烯利(河北中天邦正生物科技股份公司生产)。脱叶催熟剂喷施浓度参照一般大田使用量：225 mL/hm2(脱吐隆)+1500 mL/hm2(乙烯利)，各试验地用量均相同，其它田间管理措施均同当地高产棉田。

表1 不同处理详情

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生育时期的调查

出苗期：全田50%的棉苗两片叶子出土平展。

现蕾期：全田50%的棉株出现第1个3 mm大小的蕾。

开花期：全田50%的棉株基部任意一果枝上第1朵花开放的日期。

吐絮期：全田50%的棉株基部任意一果枝第1个棉铃开裂漏出白絮的日期。

生育期：是指棉花出苗到吐絮所需要的绝对日数[14]。

1.3.2 脱叶及吐絮效果

调查前在每个处理中选择长势均匀的10株棉株，对其进行挂牌标记定点调查，且在施药前调查基数时，统一将各点棉株新生小叶(叶宽<2 cm)片全部摘净，调查指标主要有脱叶率、悬叶率、枯叶率和吐絮率，计算公式如下：

脱叶率=(施药前叶片总数-施药后叶片总数)/施药前叶片总数×100%[15]；

(1)

悬叶率=悬挂叶/施药前叶片总数×100%；

(2)

枯叶率=干枯叶/施药前叶片总数×100%；

(3)

吐絮率=吐絮铃数/棉铃总数×100%。

(4)

上式中悬挂叶指脱落但未落地的挂枝叶片，枯叶指脱落而枯死在果枝上的叶片。

1.3.3 采收质量的调查

于机采前在每个处理选取2 m2的代表性样点3个，机采后收集样点内所有撞落棉、挂枝棉和遗留棉去除杂质并称重。撞落棉是指在机采过程中未吸入机舱内而落到地上的棉花；挂枝棉是指机采后挂在棉株上的棉花；遗留棉是指未被采收而遗留在棉壳内的棉花[16]。

损失率=(遗留棉总质量+撞落棉总质量+挂枝棉总质量)/开裂棉铃籽棉总质量。

(5)

1.3.4 产量及纤维品质的测定

于收获期在每个处理选取6.67 m2的小区样点3个，调查样点内全部株数、铃数，折算出单位面积株数、单株结铃数和单位面积总铃数，收取长势均匀一致的6株全部棉花，测定单铃重，轧花后计算衣分；每个处理中选取3个6.67 m2的小区进行实收；统一机采，计算产量。将各处理机采后的籽棉和加工后的皮棉送往石河子纤维检验所，检测纤维长度、比强度、整齐度、短纤维指数和马克隆值等纤维品质指标，同时测定机采籽棉和加工皮棉后的含杂。

1.4 数据分析

数据采用Microsoft Excel 2016进行整理和分析，用Origin 2017作图。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对棉花生育进程的影响

由表2可以看出：与CK相比，R1模式下各品种生育进程和各阶段的生长天数差异较小，其中P50各生育进程均呈现出较迟的趋势，具体表现为出苗较晚、进入蕾期较迟且蕾期长、花铃期较短；P61和P45均表现为进入蕾期较早且花铃期较长。此外，与CK相比，R1模式对各品种生育期基本没有影响。

表2 不同种植模式下棉花生育进程

2.2 不同种植模式的棉花脱叶及吐絮效果

由表3可知：在施药前期，与CK相比，R1模式下各品种均表现为较高的吐絮率，以P61最为明显，高出CK 8.3%，P50相对较低，仅高出CK 0.5%。在施药后期，与CK相比，R1模式下各品种单株叶片数均较低，脱叶率和吐絮率均表现为递增的趋势且均高于CK，其中P50脱叶率和吐絮率分别为98.5%和97.7%，分别高出常规模式2.7%和2.3%，P61脱叶率和吐絮率分别为90.8%和89.5%，分别高出CK 11%和5.5%。另外，与CK相比，R1模式下各品种间悬叶率和枯叶率略有差异，其中P61悬叶率相比CK增加2.7%，而P50悬叶率相比CK下降1.0%，P45枯叶率相比CK降低2.9%。

表3 不同种植模式下棉花脱叶和吐絮效果变化

2.3 不同种植模式的棉花产量及产量构成因素

两种机采种植模式间棉花产量及产量构成因素的差异见表4，可见：R1模式下不同品种收获株数和总铃数均低于CK，但单株铃数、单铃重均高于CK。其中，R1-P50单株结铃数和单铃重均为最大，单株结铃数增幅为34.5%，而P61单株结铃数增幅相对最低，仅20.4%；P45单铃重增幅最高，为4.7%，其次为P50，为3.9%。从衣分上来看，与CK相比，R1模式下各品种差异在0.4%～1.2%。与CK相比，R1模式下各品种实收和机采(含杂)产量差异在30.0～430.5 kg/hm2。

表4 不同种植模式下棉花产量及产量构成因素比较

2.4 不同种植模式的棉花机采损失情况

由图1可知：与CK相比，R1模式下，P61、P50和P45挂枝棉、撞落棉均较低，其中，P61挂枝棉下降了2.7 kg/666.67 m2，P50和P45挂枝棉均降低0.3 kg/666.67 m2；P50撞落棉下降最为明显，较CK下降了1.7 kg/666.67 m2。在损失率方面，R1模式下不同品种略有差异，其中P61和P50损失率与CK相比，分别降低0.1%和0.6%。

图1 不同种植模式下挂枝棉(a)、撞落棉(b)、棉花损失率(c)的比较

2.5 不同种植模式的棉花含杂率比较

籽棉或皮棉含杂高会使清杂次数增加，进而导致棉花纤维品质下降，最终影响原棉的经济价值[17]。由表5可知：与CK相比，R1模式下各品种籽棉在清理加工3或4次后均表现为较低的含杂率，其中，R1-P50含杂率仅为1.4%，较CK降低0.5%，P45次之，较CK下降了1.5%。

表5 不同种植模式下棉花含杂率比较单位：%

根据原棉清理结果可知，各品种皮棉在清理2至3次后，含杂率略有差异，与CK相比，R1-P61皮棉最终清理后的含杂率略高，而R1-P50和R1-P45皮棉最终清理后的含杂率均较低，分别为0.4%和2.3%，相比CK分别降低0.1%和1.4%。

2.6 不同试验处理的棉花纤维品质的测定结果与分析

不同种植模式下棉花纤维品质测定结果见表6,由表6可知：R1模式下，P61机采籽棉纤维长度及整齐度分别为30.4 mm和84.3%，较CK分别增加0.6 mm和0.8%，此外，P61机采籽棉短纤维指数仅12.7%，较CK降低1.5%，降幅达到了10.6%；P50机采籽棉断裂比强度为30.4 cN/Tex，较CK增加0.3 cN/Tex，幅幅为1.0%；P45加工籽棉纤维品质各项指标与CK相比差异不大。就加工皮棉而言，R1模式下各品种加工皮棉纤维长度、比强度和整齐度均高于CK，短纤维指数均低于CK，其中，P50纤维长度和整齐度分别为29.5 mm和83.3%，较CK分别增加0.2 mm和0.4%，增幅分别为0.7%和1.1%；P45断裂比强度为31.1 cN/Tex，较CK增加1.0 cN/Tex，增幅为3.4%；P61短纤维指数为13.6%，较CK下降2.9%。两种模式下各品种机采籽棉和加工皮棉马克隆值差异均不大。

表6 不同种植模式下棉花纤维品质各指标差异比较

3 讨论

3.1 机采棉等行密植模式对生育进程及脱叶催熟效果的影响

等行距(76 cm)密植充分体现了光能的补偿效应和群体的自动调节能力，适宜西北内陆棉区，其核心目标是提高脱叶率，应选择适宜的株型和长势的棉花品种[10,18]。本文研究表明，与常规模式相比，等行距密植模式对北疆机采棉生育进程基本没有影响，有利于充分利用光热资源，集中收获；等行距密植模式下，各品种棉花均表现为更好的脱叶效果和吐絮效果，其中P50脱叶率和吐絮分别为98.5%、97.7%，分别高出常规模式2.7%、2.3%，P61脱叶率和吐絮率为90.8%、89.5%，分别高出常规模式11.0%、5.5%。这也说明等行密植模式下田间通风透光性较好，有利于脱叶催熟剂发挥作用[19]。综合悬叶率和枯叶率来看，P50悬叶率相比常规模式下降了1.0%，P45枯叶率相比常规模式降低2.9%，造成悬叶率、枯叶率下降的可能原因是常规高密度宽窄行种植模式棉株间果枝和叶枝叶片重叠程度高，叶片脱落时不易落在地面，而等行距密植模式下株行间有更大的空间，尤其对较小叶片脱落的阻碍小。

3.2 机采棉等行密植模式对产量及产量构成因素的影响

棉花产量主要由单位面积收获株数、单株结铃数、单铃重、衣分所决定。作物冠层对光能的截获与产量密切相关，为提高其生物学产量，就必须控制个体发育，要求植株个体与群体相适应[20]。本文研究表明，等行距密植模式下不同品种棉花单株结铃数和单铃重均高于常规高密度种植模式，其中P50单株结铃数较CK增幅为34.5%，P45单铃重较CK增幅为4.7%，P50次之，为3.9%，这也说明等行距种植模式下通风透光性更好、光热资源合理分布、棉株个体优势发挥充分[18]。等行距密植模式下各品种产量与CK相比差异在一个较小的范围内，这与李建峰研究结果略有不同，原因可能是品种的适应性不同，相比常规模式，等行距密植模式下紧凑型棉花竞争相对减弱，个体得到解放[20]。针对机采后棉花损失情况进行综合分析，与常规模式相比，等行距密植模式表现为较好的机械采收效果，其中P61挂枝棉降低2.7 kg/666.67 m2，P50撞落棉和损失率分别降低1.7 kg/666.67 m2和0.6%，而P45撞落棉较常规模式略有增加，造成这种差异的原因可能是P50含絮力较好。

3.3 机采棉等行密植模式对纤维品质的影响

棉花采收质量是影响纤维品质的主体因素，机采过程中应尽量减少杂质含量，降低纤维品质的损伤程度[21]。本研究表明，等行距密植模式下P50和P45籽棉含杂率分别为9.1%、14.4%，较CK分别下降了0.5%、2.5%。经过清理加工后，等行距密植模式下，P50皮棉含杂率仅为0.4%，而P61和P45皮棉含杂率均为2.3%，说明等行距密植模式通风透光性较好，利于药效发挥，株行间较大的空间利于叶片脱落和机采，减少了机采杂质，而造成P50含杂率明显低于P61和P45的原因可能是P50叶片较小，并且对脱叶剂敏感。