河北省植棉区覆膜和无膜栽培对棉花产量性状及纤维品质的影响

赵贵元，刘建光，耿昭，李冰，任晓微，张寒霜，王永强*

（1.河北省农林科学院棉花研究所/ 农业农村部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/ 国家棉花改良中心河北分中心，石家庄050051；2.邢台市任泽区农业农村局，河北 邢台055150；3.曲周县银絮棉花种植专业合作社，河北 曲周057250）

河北省棉花种植几乎全部采用地膜覆盖技术，该技术的应用为当地棉花增产提供了重要保证。但是由于长期使用地膜导致残膜污染问题，不仅降低了农田土壤质量，而且对棉花生长、农机操作、生态环境等均产生消极影响，形成农田“白色污染”。 地膜残留量与覆膜年限有关，覆膜时间越长，土壤中的残膜量越高。 棉花无膜栽培种植可省去铺膜、揭膜、回收等一系列人工及投入，既能降低生产成本，又可避免残膜对棉田土壤的危害[1]。 因此，棉花无膜栽培可从源头控制地膜使用，是减少残膜污染最直接有效的途径[2]。 但关于无膜栽培对棉花相关产量性状、 纤维品质等的研究多集中在新疆等地[3-7]，而河北植棉区的相关研究较少。本研究通过比较覆膜和无膜栽培对河北植棉区不同生育期棉花品种产量性状和纤维品质的影响，以期为当地棉花无膜栽培技术的推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取生育期不同的6 个棉花品种，包括冀178[8]、冀石929[9]、冀棉646[10]、邯棉6101[11]、冀172[12]和冀968[13]（表1）。

表1 不同生育期的棉花品种

1.2 试验地概况

试验地位于河北省邯郸市曲周县西漳头村（河北省农林科学院棉花研究所曲周试验基地）。 前茬为棉花。试验地肥力水平偏高且均匀一致。0～20 cm土层养分含量：有机质1.61 g·kg－1、全氮1.01 g·kg－1、速效磷30.2 mg·kg－1、速效钾312 mg·kg－1。

1.3 试验方法

每个品种均采用覆膜与无膜2 种栽培处理方法。每个小区种植4 行，播种时间均为2020 年4 月26 日，行长20 m，等行距0.8 m，株距0.185 m，留苗密度6.75 万株·hm－2，3 个重复，小区面积均为64 m2。覆膜处理采用0.01 mm 厚度、1.2 m 宽的聚氯乙烯白色地膜，播种当天人工铺膜，覆膜小区一膜两行，每小区2 膜。 无膜处理除不覆膜外其他栽培措施均和覆膜处理一致。 其他田间管理措施同当地常规棉田。

1.4 调查与取样

1.4.1产量性状。 每小区选连续10 株长势一致的棉株，于9 月10 日调查株高、单株果枝数、单株结铃数；9 月28 日每小区收取中下部50 个棉铃用于计算铃重和衣分。 每小区选取2 行棉花分别于10月3 日、10 月27 日人工收获， 计算霜前花率和籽棉产量。

1.4.2纤维品质。 将上述收获的50 个棉铃轧花后取样20 g 用于纤维品质测定。 纤维品质指标（上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、断裂伸长率和长度整齐度指数）由农业农村部棉花品质监督检验测试中心（安阳）采用HFT 9000 系列的纤维检测仪测定（HVI 校准棉花标准校准）。

1.5 数据统计与分析

利用Microsoft Excel 2010 进行数据统计及计算整理。利用DPS V7.05 软件对覆膜和无膜栽培处理下的数据进行单因素方差分析，采用新复极差法进行多重比较（α＝0.05）。

2 结果与分析

2.1 覆膜与无膜栽培对不同棉花品种产量性状的影响

覆膜和无膜栽培模式下，6 个不同生育期品种的产量性状比较见表2。 结果表明，与覆膜栽培模式相比，除冀172 外，无膜栽培下不同品种株高降低3.2～10.1 cm，其中冀968 降低幅度最大，且和覆膜栽培的差异达显著水平；冀172 在无膜栽培下的株高高于覆膜栽培，但差异不显著。 在无膜栽培模式下， 各品种的单株果枝数均比覆膜栽培的少，且减幅随着品种生育期的延长呈增加趋势。 其中，早熟品种单株果枝数减少0.3～0.5，中早熟品种减少0.5～0.9，中熟品种冀968 减少1.0，且差异达显著水平。单株结铃数与单株果枝数在2 种栽培模式下的变化趋势一致： 无膜栽培处理下中熟品种冀968 较覆膜栽培单株结铃数下降最多，为3.6，差异达到显著水平；中早熟品种的降幅次之；早熟品种的降幅最小，且差异均不显著。 此外，2 种模式下，不同品种的铃重差异均不显著； 但无膜条件下，只有冀棉646 和冀172 的铃重较覆膜有所增加。霜前花率在2 种栽培模式下的变化规律与单株果枝数和单株结铃数相似，表现为随着品种生育期的延长呈降幅增大趋势；其中，冀172 在覆膜和无膜栽培下的霜前花率均为6 个品种中最高，且2 种模式间差异不显著。 衣分方面，2 种模式处理下各品种差异均不显著，除邯棉6101 外，其余品种的衣分在无膜条件下都有不同程度的降低。 无膜栽培模式下，不同品种的籽棉产量均比覆膜栽培模式的降低，下降幅度为3.4%～14.7%； 早熟品种冀石929 和冀178 减产幅度相对较小，分别减少3.4%和5.9%；中熟棉冀968 减产幅度最大，达到14.7%，且差异达显著水平。 中早熟棉冀172、邯棉6101、冀棉646减产幅度分别为8.2%、8.7%和7.5%； 其中冀172和冀棉646 的无膜栽培的籽棉产量较高，分别为4 795.84 kg·hm－2和4 794.72 kg·hm－2。

表2 不同处理下不同棉花品种产量性状比较

说明在无膜栽培模式下，不同生育期品种的单株果枝数、单株结铃数、霜前花率和籽棉产量都有不同程度的降低，但部分中早熟品种（冀棉646 和冀172）的铃重有所增加，产量也相对较高。

2.2 覆膜与无膜栽培对不同棉花品种纤维品质的影响

覆膜和无膜栽培模式下，6 个不同生育期品种的纤维品质指标见表3。 结果表明，无膜栽培模式下，除中早熟品种邯棉6101 外，其余品种的纤维上半部平均长度均出现不同程度的降低，但差异均不显著，其中中早熟品种冀172 降低最少，只有0.03mm。无膜栽培模式下，早熟品种冀178 和中早熟品种邯棉6101、冀172 的纤维断裂比强度下降，而中早熟品种冀棉646 和中熟品种冀968 的断裂比强度升高，冀石929 则保持不变。无膜栽培模式下，中早熟品种邯棉6101 的马克隆值显著降低0.38， 中熟品种冀968 的马克隆值显著提高0.39，其余品种的差异不显著。 无膜栽培下，不同生育期棉花品种的断裂伸长率和长度整齐度指数与覆膜栽培的均无显著差异。 由此可见，无膜栽培对棉花纤维品质的影响比较复杂，因品种而异。

表3 各棉花品种2 种栽培模式的纤维品质比较

3 讨论与结论

棉花采用无膜种植成为减少地膜危害最直接有效的方法[2]。崔建强等[14]研究发现，南疆植棉区裸地栽培对棉花产量、铃重、纤维长度均有一定的影响，且裸地栽培结铃性较覆膜的差，从而产量较覆膜的低，这与本研究结果基本一致。 但胡宇凯[15]研究表明，新疆棉田无膜与覆膜栽培措施对棉花产量及其构成因素、纤维品质的影响不显著，而品种因素显著或极显著影响产量及棉纤维品质性状指标。 张冬梅等[16]研究表明，山东黄河三角洲植棉区无膜短季棉籽棉产量虽然相较传统的地膜覆盖春棉减少9.9%， 但扣除人工和物化成本后的收益增加5 775 元·hm－2。 上述研究及本研究均表明，棉花无膜栽培较覆膜栽培会造成一定的产量损失。 究其原因可能是相对于覆膜栽培，无膜栽培前期存在地温低及水分流失快等因素， 导致棉花出苗、开花和吐絮时间推迟，生育期后延，减少了结铃和吐絮时间，造成棉花单株果枝数、单株结铃数、霜前花率和籽棉产量都有不同程度的降低。而纤维品质的影响因素比较复杂，在2 种栽培模式间的差异因品种而异。 此外，本研究仅为1 年1 个地区的试验数据、供试品种较少，未来应进一步加大适宜无膜栽培品种多年多点鉴定，并在品种的抗旱耐冷筛选等方面重点关注。相信今后随着棉花育种水平的提高及相关配套栽培技术的进一步完善，棉花无膜栽培必将得到更为广泛的应用，并为棉花产业的进一步绿色转型升级做出重要贡献。

综上所述， 在河北植棉区无膜栽培模式下，不同生育期品种的单株果枝数、单株结铃数、霜前花率和籽棉产量都有不同程度的降低；对棉花纤维品质的影响比较复杂，因品种而异。 综合分析初步得出无膜栽培对生育期在120～122 d 的中早熟棉花品种影响最小，如冀棉646 和冀172，这些品种较适宜在河北棉田无膜种植。研究结果可为河北棉花无膜栽培技术的推广提供品种选择依据。