北疆早熟机采棉品种筛选与区域试验研究

李继辉，向 导，陈泳帆，杨明凤，季 芬

（新疆乌兰乌苏生态与农业气象试验站，新疆 石河子 832000）

机采棉（Gossypiumspp）的发展是棉花产业的必然趋势，提高机械化水平在解决生产劳动成本方面具有重要作用。随着国家政策对棉花产业的大力扶持，棉花科研与棉花产业有了长足进步，棉花成本、棉花品质、机械化水平仍是制约棉花产业发展的主要问题［1-3］。因此，培育筛选优质的早熟机采棉品种是实现棉花生产机械化和提高植棉效益的关键。

机采棉早在20世纪90年代开始立项研究，经过5年试验调整，于2001年在新疆维吾尔自治区（简称新疆）开始逐步推广［4-6］。在机采棉项目中，早熟棉花品种的培养选育占有重要的主导地位［7］，张素新等［8］、韩俊伟等［9］发现棉花主栽品种出现了品质退化现象，通过田间试验比较，进行了常规选育取得了成效。近年来对机采棉的品种、栽培技术等研究均有新的突破［10-12］，对新疆棉花产业发展具有强劲的推进作用［13，14］。

为了确保早熟机采棉品系的稳定性，通过多点试验，并从生育期及整齐度和生长势、农艺性状、产量、纤维品质、区域气候适应性等方面，进行机采棉新品系与主栽品种对比分析。本研究旨在筛选鉴定机采棉的抗逆性、适应性、纤维品质、丰产性及机采棉综合特性性状表现，为适宜机采早熟棉新品系审定和推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择8个机采棉品种，其中A1设为对照（CK）。品种详情见表1。

表1 2019年新疆早熟棉花品种区试参试品种及原种单位

1.2 试验设计

在北疆选择9个早熟棉花品种试验区（点），分别是兵团第七师农科所（第七师）、博乐市种子管理站（博乐）、兵团第五师农科所（第五师）、新疆锦棉种业科技股份有限公司（锦棉）、新疆农业科学院经济作物研究所（玛纳斯）、新疆大有赢得种业有限公司（第八师）、新疆惠远种业股份有限公司（惠远）、新疆金丰源种业沙湾试验站（金丰源）、新疆农垦科学院棉花所（农垦院）。

设定小区面积20 m2，9个试点均采用随机区组排列，3次重复，株行距配置、栽培管理与大田一致。规定小区缺株率不超过5%。

1.3 农艺性状测定项目

每个品种每个重复选取10株记录棉花农艺性状，观测发育期及整齐度、生长势，计算生育期；测定株高、第一果枝节位高度、果枝数、单株铃数、总铃数、单铃重、子指；实测小区产量，计算单产，包括子棉单产、皮棉单产、霜前皮棉单产、衣分。小区实收计产，每小区收取50个棉铃室内考种，送农业农村部棉花品质监督检验测试中心测定纤维品质。

1.4 栽培管理

各试点均采用人工点种机械铺膜。各试验区根据当地气候条件适时播种。其中，博乐市种子管理站、新疆锦棉种业科技股份有限公司和兵团第七师农科所在4月下旬播种，其余试点均在4月中旬播种。打顶期为7月2—12日。各试点根据试验地肥力及棉花长势长相，基施和追施了数量不等的有机肥和化肥。灌水、除草、防病虫害根据棉田实际情况进行。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007分析软件，进行标准偏差、变异系数（CV）、方差分析、相关系数及一元线性回归。变异系数等于标准差除以平均值，是用来表示整齐度指标的方法之一［15，16］，其值越小整齐度越高。计算公式如下。

式中，ω为变异系数，s为标准差为样本x的平均值，n为样本个数，x为棉花生长农艺性状观测值。

2 结果与分析

2.1 试验期间气候评价

2019年5—9月参试区平均气温为20.8℃，较常年同期偏高0.5℃；平均最高气温为27.2℃，较常年同期偏高3.0℃；平均最低气温为12.7℃，较常年同期偏低0.1℃。≥0℃积温4 319.0 d·℃，≥10℃积温3 962.0 d·℃，≥15℃积温3 572.0 d·℃，≥20℃积温2 935.0 d·℃。降水量为170.0 mm，与常年同期持平。日照时数为2 035.9 h，较常年同期偏多23.9%。终霜出现在4月5日，初霜出现在10月19日，无霜期196 d，与常年相比多30 d。

2019年，棉花生长季气温偏高、降水偏少、日照充足。5月苗期气温略偏低，有利于蹲苗；6月蕾铃期气温回升迅速，气候适宜、光照充足、棉花生长速度加快，利于棉铃的形成；7月高温天气较多，蕾铃脱落较严重。8月下旬至9月上旬吐絮期降温快，天气晴朗、降雨较少、日照充足，利于棉花吐絮；9月中下旬多晴朗天气，有利于棉花吐絮及采收；初霜期晚，霜前棉产量较高。

2.2 生育期、整齐度及生长势

2.2.1 机采棉生育期 由于各试验区播种时间、地理气候环境、土壤质地、施肥灌溉量等管理措施上的偏差，同一品种在各试验区棉花生长速度有所不同，8个参试品种在9个试验区的生育期平均状况见图1。如图1所示，出苗-开花：发育期为62.1～65.4 d（A3～A7），标准偏差为±1.3 d，A3、A5与A1（对照）基本相同，其他品种比对照长0.6～3.2 d；开花-吐絮：发育期为56.3～59.4 d（A3～A7），标准偏差为±0.9 d，A2、A5、A7比A1短0.4～2.0 d，A4、A8与A1相同，A3、A6比A1长0.6～1.1 d；出苗-吐絮：全生育期为120.2～123.1 d（A5～A8），标准偏差为±1.0 d；除A5比A1短0.5 d外，其他品种比A1长0.3～2.4 d。从生育期看A5和A1的相对较短，而各品种间变异系数（CV）为0.93%，即品种间全生育期差异并不明显。

图1 早熟机采棉品种发育期

2.2.2 机采棉整齐度和生长势 参试品种各发育期整齐度见图2a，依据变异系数（CV）越小整齐度越高的原则，苗期A2的整齐度表现最佳；进入花期A1和A5表现最好，其次是A2和A8；吐絮期，A2整齐度排第一，A3、A5、A6并列第二。品种各发育期生长势见图2b，从图2b可以看出，苗期A2表现最佳，其次是A6和A8；进入花期，A1、A2和A6表现最好；到吐絮期，A1的生长势排第一，A2、A6排第二。

图2 早熟机采棉品种发育期整齐度和生长势

2.3 农艺性状特征

不同品种主要农艺性状见表2。如表2所示，株高为69.7～77.9 cm，除A2比A1（对照）高之外，其余均低于对照，标准偏差为±2.9 cm。果枝始节高度为17.2～23.5 cm，A2、A8高于A1 0.3～0.5 cm，A3果枝始节高度与A1相同，其余品种果枝始节高度低于A1，果枝始节高度标准偏差为±2.13 cm。果枝数为6.5～7.5台，其中A4最少，A2最多，对照排第四位，标准偏差为±0.6 cm，差异较为明显。单株铃数A7最少，A6、A8最多，A1排第七位，标准偏差为±0.4个。总铃数与密度有直接关系，标准偏差为±27 754个/km2，离散度较大。单铃重为5.3～6.1 g，A7最重，A1排第三，标准偏差为±0.3 g。子指为9.2～10.6 g，A1排第二，标准偏差为±0.5 g。农艺性状综合排序中，A2表现最佳，其次是A3。

表2 早熟机采棉品种主要农艺性状

2.4 产量水平及方差分析

2.4.1 产量水平 各参试品种的产量表现见表3。如表3所示，子棉产量A2和A4比A1（对照）分别增产11.2%和2.1%；其余品种子棉产量比对照减产为0.2%～7.8%，子棉产量排序为A2＞A4＞A1＞A8＞A5＞A6＞A7＞A3。皮棉产量A2、A4、A5、A7、A8比A1增产1.6%～12.9%，皮棉产量排序为A2＞A4＞A7＞A5＞A8＞A1＞A3＞A6。A3和A6分别比对照减产0.7%和2.8%。霜前皮棉产量A2、A4、A5、A7、A8比对照增产1.4%～13.2%，A3和A6皮棉产量比A1减产1.0%和2.5%，霜前皮棉排序为A2＞A4＞A7＞A5＞A8＞A1＞A3＞A6。霜前花率A2、A5、A6、A7高于对照，其余品种的霜前花率等于或略低于对照，但都在98%以上。衣分为41.0%～45.1%，A1排第七位。7个参试品种的产量与对照相比，只有A2在9个试验区中，全部点次均增产，其余6个品种在不同区域的产量有增有减，说明品种区域栽培对环境气候条件具有一定的选择性。

表3 早熟机采棉品种产量表现

2.4.2 皮棉产量方差分析 早熟机采棉品种皮棉产量方差分析见表4，品种间皮棉产量（小区实测产量）t检验结果见表5。品种效应达极显著水平，说明品种间差异显著，品种与试点的互作项显著。如表4所示，A2和A4的皮棉产量比对照增产极显著；A7和A5的皮棉产量比对照增产显著；A8的皮棉产量比对照增产不显著；A3和A6的皮棉产量比对照减产不显著。

表4 早熟机采棉品种皮棉产量方差分析

表5 早熟机采棉品种皮棉产量与对照t检验

2.5 纤维品质

农业农村部棉花品质监督检验测试中心使用HVI 900系统测试参试品种的纤维品质。测试及棉样调湿在标准大气即温度（20±2）℃，相对湿度（65±3）%条件下进行。参试品种纤维品质的平均表现见表6。综合各品种纤维长度、断裂比强度和马克隆值等，各品种综合品质优良，3项指标均达到优质棉Ⅱ型标准。综合纤维品质排序为A3＞A1＞A6＞A8＞A7＞A5＞A2＞A4。

2.6 区域气温变化对棉花产量的影响

试验区气温与各品种皮棉产量的相关分析见表7。9个试验区，分布在北疆地区，各地5—9月平均气温差异较大，其中新疆惠远种业股份有限公司试验区的气温最高，为23.3℃，兵团第五师农科所气温最低，为17.0℃。在有限的区域范围内，各区域的温度不同，对品种（皮棉产量）的影响程度有所差异。由表6可以看出，A2、A4、A7 3个品种皮棉产量与环境气温相关系数不显著，说明这3个品种对环境气温的要求不严格，适应性强；A1、A3、A8和A5、A6皮棉产量与环境气温相关系数分别达到显著和极显著水平，说明这5个品种随着气温升高，产量增加，A5、A6品种表现出对温度的依赖性，所以A5、A6对环境气温适应性最差。品种对环境气温适应强弱排序为A2＞A4＞A7＞A3＞A1＞A8＞A5＞A6。

表6 早熟机采棉品种纤维品质检测结果

表7 试验区5—9月平均气温与各品种皮棉产量的相关分析

3 小结与讨论

当棉花吐絮达95%、落叶率达90%以上时，开始机械化采收［17，18］。采收的基本要求是棉田采净率＞94%、遗留棉花≤1.5%、挂落棉花≤1.7%、含杂率≤12%［18-20］，按照此标准采收棉花，机械化水平还比较低，棉花损失也比较大。然而，棉花机械采摘是项系统工程，对棉花农艺性状有特定的要求，如要求棉花株高70～75 cm，果枝始节高度在18 cm以上［18-21］，机械采摘更加注重果枝始节高度，果枝始节高度越低，遗留棉花会越多。本次参试的8个品种中，除A3株高偏矮、A5果枝始节高度17.2 cm低于机械化标准外，其他品种的果枝始节高度的平均状况均能达到机械化的要求。但是，这个分析结果也仅是平均状态，各品种果枝始节高度仍存在少量不达标植株，机械采收造成遗留棉增加。李新裕等［22］研究认为，随着株高、果枝始节高度的增加，其倒伏性也增加，因此，在提高机械化水平的同时，机采棉品系、品质、性状等方面还需要进一步研究。由于各试验区气温环境不同，各品种的响应程度也不同，在产量上存在明显差异。品种与区域气候环境的适应性还需要进一步研究。

通过8个早熟机采棉品种分别在9个试验区的品比试验，品种间的全生育期差异较小，农艺性状基本符合机械化采收的要求。在早熟性、整齐度、丰产性上，品种A2表现强劲，均高于对照（A1），但A2纤维品质检测排名靠后，居第7位，不过，7个参试品种的纤维长度、断裂比强度和马克隆值纤维综合品质3项指标均达到了优质棉Ⅱ型标准。品种间皮棉产量差异明显，以A2为最高，产量比对照增加12.9%。A2对环境气温适应性强，在9个试验区均表现增产，而其他品种对区域有明显的选择性，同一品种在不同试验区产量有增有减，其中A5、A6对环境气温适应性最差。