新疆南疆无膜机采棉花品种（系）筛选

王士杰，刘齐峰，朱继杰，赵红霞，贾晓昀，李妙*，王国印

（1.河北省农林科学院粮油作物研究所/ 河北省作物遗传育种实验室，石家庄 050035；2.新疆农垦科学院棉花研究所，新疆 石河子 832000）

棉花属锦葵科、棉属，是我国最重要的经济作物之一。2021 年全国棉花种植面积为302.81 万hm2，棉花总产量为573.1 万t；其中，新疆植棉面积为250.61 万hm2，占我国棉花种植总面积的近82.8%，棉花总产量为512.9 万t，约占我国棉花总产量的89.5%[1]。

新疆植棉区目前采用地膜覆盖技术植棉。覆盖地膜能够提高地温，减少土壤水分蒸发，促进作物生长发育并提高产量[2]，在促进棉花生产和农民增收方面发挥了重要作用。但是残留地膜回收率较低，且随着地膜投入量的不断增加，土壤中残膜量逐步积累，导致土壤结构遭到破坏、耕地质量下降、棉花减产、纤维品质下降等一系列问题[3]。因此，培育、筛选、引进并推广适宜新疆地区无膜种植、早熟、优质、丰产、抗逆的机采棉花品种，是解决当地棉田残膜污染最有效的途径，对实现新疆地区土壤治理和绿色可持续生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试的13 个棉花品种 （系）分别为惠远720（适于西北内陆早熟棉区）[4]、新石K18（适于北疆早熟植棉区）[5]、新陆早84 号（适于新疆早熟植棉区）[6]、新陆早77 号（适于北疆早熟植棉区）[7]、新陆早76 号（适于北疆植棉区、南疆早熟植棉区、甘肃河西走廊植棉区等地种植）[8]、新陆早74 号（适于南北疆早熟及特早熟植棉区种植）[9]、新陆早62 号（适于南、北疆早熟植棉区种植）[10]、新陆早60 号（适于北疆植棉区、南疆部分早熟植棉区、甘肃河西走廊植棉区种植）[11]和新陆早51 号（适于北疆植棉区、南疆部分早熟植棉区种植）[12]，河北省农林科学院粮油作物研究所提供的早熟品系抗病早熟6 号和早熟品种冀丰1187 （适于河北省中南部植棉区春播种植）[13]，石家庄市农林科学研究院提供的早熟品系冀石1183，邯郸市农业科学院提供的早熟品种邯901（适于冀中南地区晚春播种植或5 月中下旬菜茬直播）[14]，对照品种（CK）为新疆早熟棉区审定品种新陆早61 号（适于新疆南、北疆早熟植棉区、甘肃河西走廊植棉区及特早熟棉亚区种植）[15]。

1.2 试验设计

于2019-2020 年在位于新疆南疆库尔勒市的新疆富全新科种业有限责任公司试验基地开展大田试验。试验采用完全随机区组设计，3 次重复，共42 个小区，每个小区面积约为20 m2（8.70 m×2.28 m）。采取无膜、1 膜6 行宽窄行种植模式。分别于2019 年4 月24 日和2020 年4 月25 日播种，行距为（66＋10）cm，株距为12 cm，理论种植密度为22.2 万株·hm-2。

基施棉粕2 250 kg·hm-2、磷酸二铵（N、P2O5质量分数分别为21%、53%，下同）300 kg·hm-2、尿素（总N 质量分数≥46%，下同）150 kg·hm-2、硫酸钾（K2O 质量分数≥50%，下同）60 kg·hm-2；生育期内随水滴施尿素540 kg·hm-2、磷酸二铵450 kg·hm-2、硫酸钾360 kg·hm-2；其他栽培管理措施同当地常规棉田。

1.3 性状调查

在各小区中间行选取具有代表性的连续20 株棉花，调查其生育期；现蕾后（6 月中旬）调查第一果枝节位；8 月20 日调查株高和单株结铃数；取棉株不同部位吐絮正常的50 个棉铃测定铃重；10 月上旬对各小区进行实收测产，获得籽棉产量；取去除僵瓣后充分混合的籽棉1 kg，轧花后称量，计算衣分，并根据衣分和籽棉产量计算皮棉产量；10 月下旬，对各小区霜后花实收测产，并计算霜前花率。

将不同棉花品种（系）的皮棉样品送到农业农村部棉花品质监督检验测试中心（河南省安阳市）进行纤维品质测定（HVI 校准棉花标准校准），测定的指标包括纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值。

1.4 数据处理与分析

利用DPS 软件进行方差分析，采用最小显著差数法（least significant difference, LSD）进行多重比较；利用GGE biplot 软件[16]进行丰产性、稳产性和理想指数分析。

2 结果与分析

2.1 农艺性状

供试材料的生育期在125～133 d，其中抗病早熟6 号生育期最短，较对照（128 d）少3 d，新陆早74 号的生育期较对照少1 d，新陆早77 号的生育期与对照相当 （表1）。供试材料株高为46.25～70.60 cm，其中新石K18 的株高最低，抗病早熟6号的株高最高。供试材料第一果枝节位为5.15～7.00，其中新陆早60 号的第一果枝节位最低，新陆早74 号、邯901、抗病早熟6 号和冀丰1187 的第一果枝节位与对照（6.10）相当。供试材料单株结铃4.40～5.90 个，其中抗病早熟6 号的单株结铃数最多，冀石1183、冀丰1187 和新陆早77 号的单株结铃数与对照（5.00）相当。供试材料的铃重为4.65～6.15 g，其中新陆早77 号的铃重最高，冀丰1187 次之，抗病早熟6 号的铃重最低。供试材料的衣分为42.35%～46.40%，具体表现为新陆早76 号＞新石K18＞新陆早61 号（CK）＞抗病早熟6 号＞新陆早74 号＞新陆早84 号、新陆早51 号＞冀丰1187、冀石1183、新陆早62 号＞邯901＞新陆早60 号＞惠远720＞新陆早77 号。供试材料的霜前花率为96.15%～98.40%，其中新陆早61 号（CK）的霜前花率最高，抗病早熟6 号次之，新陆早74 号的最低（表1）。

表1 供试材料的农艺性状

2.2 皮棉产量

方差分析结果表明，不同年份和不同品种（系）间的皮棉产量存在极显著或显著差异，品种（系）与年份的互作效应显著（表2）。

表2 皮棉产量方差分析结果

供试材料每667 m2皮棉产量为105.10 ～134.77 kg，表现为抗病早熟6 号＞新陆早77 号＞冀丰1187＞新陆早51 号＞新石K18＞新陆早62号＞新陆早61 号 （CK）＞新陆早76 号＞冀石1183＞新陆早74 号＞邯901＞惠远720＞新陆早60 号＞新陆早84 号。抗病早熟6 号的皮棉产量最高，较对照显著增加14.83%；新陆早77 号、冀丰1187 和新陆早51 号的皮棉产量分别较对照增加4.67%、3.42%和3.31%，且这3 个品种与抗病早熟6 号无显著差异（表3）。

表3 供试材料皮棉产量的比较

2.3 纤维品质分析

供试材料纤维品质测定结果见表4。全部材料纤维上半部平均长度为27.9～31.7 mm，表现为惠远720＞新石K18、新陆早74 号＞新陆早51 号、抗病早熟6 号＞冀丰1187＞邯901＞新陆早84号＞新陆早77 号、冀石1183＞新陆早76 号＞新陆早62 号、新陆早61 号（CK）＞新陆早60 号，其中惠远720、新陆早74 号、新石K18、抗病早熟6号、新陆早51 号和冀丰1187 的纤维上半部平均长度均超过30 mm。

表4 供试材料的纤维品质性状比较

全部材料的棉纤维断裂比强度为28.1 ～31.6 cN·tex-1，表现为惠远720＞新陆早51 号＞抗病早熟6 号＞新陆早61 号（CK）＞冀丰1187＞新陆早84 号＞新陆早74 号＞邯901、新陆早76号＞新陆早77 号＞新石K18、新陆早62 号＞新陆早60 号＞冀石1183，其中惠远720 和新陆早51号的断裂比强度均超过31 cN·tex-1，抗病早熟6号、冀丰1187 和对照的断裂比强度均超过30 cN·tex-1。

供试材料的马克隆值为4.0～5.1，表现为新陆早60 号＞新陆早62 号、新陆早61 号（CK）、冀石1183＞邯901、新陆早76 号＞新陆早51 号＞新陆早84 号、新陆早74 号、新石K18＞抗病早熟6号＞冀丰1187＞惠远720＞新陆早77 号，其中新陆早77 号、惠远720 和冀丰1187 的马克隆值为A级，抗病早熟6 号、新陆早84 号、新陆早74 号、新石K18、新陆早51 号、邯901、新陆早76 号的马克隆值为B 级。

综上所述，惠远720、新陆早51 号、抗病早熟6号和冀丰1187 的纤维上半部平均长度（mm）和断裂比强度（cN·tex-1）均超过30，且马克隆值较优，符合南疆对机采棉品种的纤维品质要求。

2.4 丰产性、稳产性综合评价及理想指数分析

利用GGE 双标图对供试材料的丰产性和稳产性进行综合评价，结果见图1。图中的圆圈代表“平均环境”，箭头指向右上方的线条表示平均环境轴。品种 （系）在平均环境轴上的投射点表示该品种（系）在所有环境下的平均籽棉产量，投射点越靠右，品种（系）越丰产；品种（系）与平均环境轴之间的垂线表示该品种（系）的稳定性，垂线越短，品种（系）越稳产[17-20]。由图1 可知，供试品种（系）的平均籽棉产量表现为抗病早熟6 号＞新陆早77 号＞冀丰1187＞新陆早51 号＞新石K18＞新陆早62号＞新陆早61 号 （CK）＞新陆早76 号＞冀石1183＞新陆早74 号＞邯901＞惠远720＞新陆早60 号＞新陆早84 号。供试品种（系）的稳产性表现为新陆早84＞惠远720＞新陆早74 号＞新陆早77 号＞新陆早62 号＞新陆早61 号 （CK）＞冀石1183＞抗病早熟6 号＞邯901＞新石K18＞新陆早76 号＞冀丰1187＞新陆早51 号＞新陆早60 号。

图1 供试材料的丰产性和稳产性分析

利用GGE 双标图对供试材料的理想指数进行分析，“中心”是理想品种的图标，以理想品种为圆心画出若干个同心圆，越接近圆心的品种（系），其理想指数越高，即丰产性和稳产性的综合表现越好[21-25]。由图2 可知，供试品种（系）的理想指数表现为抗病早熟6 号＞新陆早77 号＞冀丰1187＞新陆早51 号＞新石K18＞新陆早62 号＞新陆早61号 （CK）＞新陆早76 号＞新陆早74 号＞冀石1183＞邯901＞惠远720＞新陆早84 号＞新陆早60 号。抗病早熟6 号的理想指数最高，说明其丰产性和稳产性的综合表现较好；其次是新陆早77 号、冀丰1187 和新陆早51 号；新陆早60 号的综合表现最差。

图2 供试材料的理想指数分析

3 讨论与结论

地膜覆盖技术的应用促进了中国棉花产业的发展，但随着地膜使用时间的延长，造成了严重的环境污染。为解决棉田残膜污染问题、提升棉花纤维品质、促进农民增收[26]，本研究在黄河流域棉区和西北内陆棉区征集了13 个棉花品种（系），2019-2020 年连续2 年在南疆库尔勒市富全新科种业有限责任公司试验基地进行品种（系）筛选比较试验，对参试品种（系）的主要农艺性状、皮棉产量和纤维品质性状进行比较分析。结果表明：在无膜种植情况下，供试材料的综合性状表现存在一定差异。其中，抗病早熟6 号理想指数（综合表现）最好，其丰产性最好，生育期最短，单株结铃数最多，衣分和霜前花率表现突出，但铃重最小；新陆早77 号的铃重最高，生育期较短，单株结铃数、稳产性和丰产性均表现突出，但衣分最低；冀丰1187 的铃重和衣分较高，稳产性、丰产性和纤维品质突出；新陆早51 号的衣分较高，稳产性、丰产性和纤维品质表现突出；惠远720 的纤维品质表现最好，稳产性表现突出，但单株结铃数、衣分和丰产性表现较差；新陆早76号的衣分最高，而其他性状表现一般；新陆早84 号的稳产性最好，但丰产性最差；新陆早60 号的理想指数最差，其丰产性、稳产性和纤维品质均较差。

本研究发现无膜种植条件下，生育前期的地温和土壤墒情严重影响了棉花的生育进程，致使弱苗迟发、贪青晚熟，单株结铃数较少，同时收获密度偏低，不利于发挥群体产量优势，最终导致皮棉产量较低，试验结果与辛明华等[27]的研究结果一致。合理密植既利于协调群体与个体的关系，使个体发育健壮而不早衰，又可保证一定数量的群体，使单位面积株数、单株结铃数、铃重得到协调发展[28-31]，是棉花无膜种植增产的主要途径。陈雪梅等[32]的研究表明，无膜种植栽培下，种植密度为23.92 万株·hm-2时籽棉产量最高；曹娟等[33]认为无膜棉在1 膜6 行、（10＋60）cm 的行距配置模式下，理论种植密度为26.33 万株·hm-2时的籽棉产量最高。本研究的理论种植密度为22.2 万株·hm-2，与前人研究的高产种植密度存在一定差距。因此，下一步将适度增加种植密度 （理论密度为24.0 万～26.0 万株·hm-2），在兼顾早熟性、耐低温、耐盐碱和纤维品质优的基础上，进一步筛选适宜南疆无膜种植的棉花品种或品系，以期为实现南疆无膜植棉和适用品种选育提供科学的依据。