连作对新疆南疆棉花产量及纤维品质的影响

余智斌，韦继超，曹娟，李天义，田西京，张朝晖，李军华

（新疆塔里木河种业股份有限公司，新疆 阿拉尔843300）

目前新疆是我国最大的优质棉生产基地和棉花种植基地[1]。 据国家统计局统计数据，2021 年新疆棉花播种面积为250.61 万hm2，占全国植棉面积的82.76%；总产512.9 万t，占全国的89.50%[2]。 棉花是新疆农民的主要收入来源。由于新疆水资源较缺乏，土壤盐碱含量较大，棉花耐盐碱，新疆常年连作的棉田比比皆是。但长期的棉花连作导致自然资源质量退化，农田生态平衡遭到破坏[3]，土壤营养成分失调，产生连作障碍[4]，严重制约着新疆棉花的可持续发展。 前人在连作对土壤理化性质[4]、微生物活性[5]、细菌群落[6-7]和养分空间分布[8]等的影响研究较多，而对连作和倒茬棉田中棉花产量及纤维品质变化的研究较少。因此，本研究以16 个自育品系为材料，在新疆阿拉尔市开展连作对棉花产量及纤维品质影响的试验，为适合新疆连作棉田种植的高产、优质品种的选育提供支持，对提高新疆棉花产量及纤维品质有重要的意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为新疆塔里木河种业股份有限公司自育的16 个中早熟、 综合性状较好的棉花品系，编 号 分 别 为TH2001、TH2002、TH2003、TH2004、TH2005 、TH2006 、TH2007 、TH2008 、TH2009 、TH2010 、TH2011 、TH2012 、TH2013 、TH2014 、TH2015 、TH2016。

1.2 试验设计

试验在南疆阿拉尔市新疆塔里木河种业股份有限公司一块连作15 年棉花的试验田中进行，另一块水稻倒茬试验田作对照。 试验采取随机排列，设置3 次重复，小区面积为30.4 m2；采用宽窄行行距为66 cm＋10 cm 的1 膜4 行机采棉种植模式，膜宽1.52 m，株距0.104 m，理论种植密度为25.3万株·hm－2；每个品种2 幅膜宽，10 m 行长；2020 年4月13 日，采用机械铺膜、打孔，人工点种方式播种，播种时土壤墒情适宜，4 月23 日开始出苗。 2 块试验地按照当地大田模式进行相同的管理。 统一在5月5 日定苗，7 月11 日人工打顶。

1.3 调查项目及方法

每小区选取长势一致的连续10 株棉花， 打顶后7 d 测量其株高；8 月20 日调查直径大于3 cm的棉铃， 记录单株结铃数和单株果枝数；10 月15日取各棉株中部铃（第4～6 果枝）30 个，晒干后室内考种，测铃重、衣分、籽指和衣指，棉样送新疆塔里木河种业股份有限公司用HVI MF100 检测纤维品质指标（纤维上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值和长度整齐度指数）。 10 月17 日，各小区人工收花，晒干后（含水率≤12%）称量，折算皮棉单产。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003 进行数据处理，用DPS v7.05 统计分析软件进行双因素方差分析，以最小显著差数法 （least significant difference,LSD）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 连作对棉花农艺性状及产量构成因素的影响

连作与倒茬棉田的棉花株高、产量及其构成因素的双因素方差分析结果见表1。

表1 棉花性状的双因素方差分析结果

2.1.1单株结铃数。单株结铃数在连作棉田和对照倒茬棉田之间存在极显著差异 （表1）。 由表2 可知，连作对单株结铃数影响较大，连作棉田各品系棉花单株结铃数均低于倒茬棉田， 其中，TH2002、TH2003 和TH2009 的单株结铃数受连作影响差异显著，TH2010、TH2011、TH2013 和TH2016 的单株结铃数受连作影响差异不显著，其余品系的单株结铃数受连作影响差异极显著。单株结铃数减少较多的是TH2001、TH2007、TH2012 和TH2014，均较倒茬棉田减少3.0 个以上， 其中TH2012 的单株结铃减少幅度最大，较倒茬棉田减少了4.5 个；单株结铃减少较少的是TH2003 和TH2016，分别减少0.5个和0.2 个。 由此可以看出，不同品系的单株结铃数在连作棉田的下降幅度不同。

2.1.2单株果枝数。 由表1 和表2 可知，16 个品系的单株果枝数在连作棉田和倒茬棉田之间存在极显著差异， 连作对TH2004、TH2007 和TH2015 单株果枝数的影响差异极显著，对TH2006、TH2008、TH2009、TH2011 和TH2012 单株果枝数的影响差异显著，对其他品系的影响差异不显著。 连作棉田各品系棉花单株果枝数均较倒茬棉田有所下降（表2），减少0.2～3.7。 单株果枝数下降幅度较小的是TH2002、TH2003、TH2005、TH2010，分别减少0.4、0.2、0.3、0.4； 单株果枝数下降超过2.0 的有4 个品系， 分别是TH2004、TH2007、TH2009、TH2015，其中TH2007 下降幅度最大，减少了3.7。 由此可见，不同品系的单株果枝数在连作棉田的下降幅度不同。

2.1.3铃重和株高。铃重和株高在连作棉田和倒茬棉田之间存在显著差异（表1），连作对棉花铃重和株高的影响不大，其中TH2003 的株高受连作的影响达显著水平，TH2002 铃重受连作的影响达显著水平，TH2007 铃重受连作影响达极显著水平，其他品系的株高和铃重受连作影响未达到显著水平。此外，不同品系棉花的铃重和株高受连作的影响不同（表2）。 其中： 连作棉田中TH2004、TH2005、TH2006、TH2009 和TH2013 的株高均较倒茬棉田高，其他品系的株高均较倒茬棉田的低；连作棉田中，TH2001、TH2014 和TH2016 的 铃 重 较 倒 茬 棉田的高，TH2005、TH2008 的铃重与倒茬棉田的相同，其他品系的铃重均较倒茬棉田的低。

2.1.4衣分。 由表1 可知，衣分在连作棉田和倒茬棉田间呈现极显著差异。 连作对棉花衣分的影响较大，其中TH2002、TH2005、TH2008、TH2012 和TH2013 受连作的影响达显著水平，TH2014 受连作的影响达极显著水平，其余品系受连作的影响差异不显著。 连作棉田中16 个品系的衣分均较倒茬棉田的高，其中TH2012 和TH2014 衣分增加幅度较大，分别增加4.4 和4.1 百分点（表2）。

2.1.5籽指和衣指。 籽指和衣指在连作棉田和倒茬棉田之间存在极显著差异（表1）。 由表2 可知，连作对棉花籽指和衣指的影响较其他产量相关性状的小，其中TH2001 和TH2004 的籽指受连作影响分别达到极显著和显著水平，TH2011 的衣指受连作影响达到极显著水平，TH2014 和TH2016 的衣指受连作影响均达到显著水平，其余品系的籽指和衣指受连作的影响差异均不显著。各个品系在连作棉田的籽指均较倒茬棉田的低， 但下降幅度不同。 其中： 籽指下降幅度最大的是TH2001， 下降1.2 g；籽指下降幅度最小的是TH2011 和TH2016，均下降0.2 g。 而连作对各个品系衣指的影响存在差异。 其中：TH2001、TH2004 和TH2007 的衣指，倒茬棉田较连作棉田分别高0.5 g、0.4 g 和0.3 g；TH2010 的衣指，连作棉田和倒茬棉田相同；其余品系衣指，连作棉田均较倒茬棉田高，其中TH2011、TH2014、TH2016 的连作棉田衣指较倒茬棉田分别增加1.1 g、1.2 g、1.2 g。

2.1.6皮棉单产。由表1 可知皮棉单产在连作棉田和倒茬棉田间的差异达极显著水平，连作对棉花皮棉单产影响较大， 连作棉田参试品系平均皮棉单产为2 138.6 kg·hm－2，倒茬棉田参试品系平均皮棉单产为2 791.0 kg·hm－2，连作棉田较倒茬棉田平均皮棉单产减少23.4%。 从表2 可以看出，连作对TH2012、TH2015 和TH2016 这3 个品系的皮棉单产影响不显著， 对TH2003、TH2008 和TH2014 这3 个品系皮棉单产影响显著， 对余下10 个品系皮棉单产影响极显著。 连作棉田中16 个品系的皮棉单产均较倒茬棉田降低，但不同品系其减产幅度不相同。 其中TH2004、TH2006 和TH2007 在连作棉田较倒茬棉田皮棉减产幅度较大， 分别为37.0%、34.1%和40.3%，而TH2012、TH2015 和TH2016 在连作棉田较倒茬棉田皮棉减产幅度较小， 分别为7.4%、9.6%和4.5%。

2.2 连作对棉花品质性状的影响

连作和倒茬棉田的棉花纤维品质数据方差分析结果见表3。

表3 棉花纤维品质的双因素方差分析结果

2.2.1纤维上半部平均长度。 由表3 和表4 可知，纤维上半部平均长度在连作棉田与倒茬棉田间存在极显著差异，其中TH2016 受连作影响差异不显著，TH2002 和TH2007 受连作的影响显著降低，其余品系均极显著降低。连作对纤维上半部平均长度影响较大，16 个品系连作棉田均较倒茬棉田的低， 且受连作影响的下降程度不同， 其中TH2005、TH2009 和TH2012 受连作影响较大，纤维上半部平均长度分别降低4.5 mm、4.2 mm 和4.5 mm（表4）。

2.2.2断裂比强度。断裂比强度在连作棉田和倒茬棉田间的差异达到极显著水平（表3）。 由表4 可知， 连作对不同品系的断裂比强度的影响不同，其中TH2009 受连作的影响达到极显著水平，TH2005、TH2008、TH2010、TH2013 和TH2014 受连作的影响达显著水平，其余品种受连作的影响较小，差异不显著。 连作棉田中除TH2011 断裂比强度较倒茬棉田的高（增加4.63%）外，其他品系的断裂比强度均低于倒茬棉田， 下降1.39%～12.95%。其中：在连作条件下，断裂比强度下降幅度较小的是TH2004、TH2008 和TH2012， 分 别 为1.65%、1.63%和1.39%； 下降幅度较大的是TH2005 和TH2009，分别下降12.95%和11.76%。

2.2.3马克隆值。马克隆值在连作棉田和倒茬棉田间的差异达到极显著水平（表3）。 连作对纤维马克隆 值 影 响 较 大， 除TH2002、TH2004、TH2007 和TH2011 受连作影响差异显著外， 其余品系受连作影响均达到极显著水平，不同品系的马克隆值在连作棉田均较倒茬棉田的高，增加0.6～1.5。 其中，增加 较 多 的 是TH2005、TH2008、TH2009、TH2013、TH2014 和TH2016，分别增加1.5、1.4、1.2、1.3、1.4和1.2；增加最少的是TH2004，增加0.6（表4）。

2.2.4长度整齐度指数。 由表3 可知，纤维长度整齐度指数在连作棉田与倒茬棉田间有极显著差异。连作对纤维长度整齐度指数影响较大， 其中对TH2002 、TH2006 、TH2010 、TH2011 、TH2012 、TH2014、TH2015 和TH2016 纤维长度整齐度指数的影响达显著水平， 其余品系均达极显著水平，16 个品系连作棉田棉花的纤维长度整齐度指数均较倒茬棉田的低，且受连作影响的下降程度不同，其中TH2005 和TH2009 的纤维长度整齐度指数下降较大， 分别降低4.7 百分点和4.3 百分点（表4）。

3 讨论和结论

新疆棉田连作对皮棉产量的影响大。 由试验结果可以看出， 皮棉单产在连作棉田和倒茬棉田之间差异极显著，衣分受连作影响呈上升趋势，籽指受连作的影响呈下降的趋势， 不同品系的衣指受连作影响的变化无明显规律， 铃重和株高受连作影响不显著。虽然衣分有所增加，但是单株结铃数和单株果枝数对皮棉单产的影响更大， 因此认为连作棉田皮棉单产较倒茬棉田降低的主要原因是单株结铃数和单株果枝数减少。此外，推测造成衣分增加的原因可能是连作棉田籽指降低， 棉籽质量变小。同时，不同棉花品系皮棉产量受到的连作的影响也不同。

连作对棉花品质性状的影响主要表现在：棉花纤维增粗， 马克隆值升高， 纤维上半部平均长度、断裂比强度和长度整齐度指数均降低。连作对纤维品质4 项指标的影响均达到极显著水平，其中，连作对纤维上半部平均长度、马克隆值、长度整齐度指数影响较大， 对纤维断裂比强度影响相对较小，同时，不同品系的纤维品质性状受到连作的影响程度也不同。

本研究仅为1 年试验， 下一步要继续深入研究不同连作年限下新疆棉花产量及品质的变化规律，创制和筛选适合新疆连作棉田、打破连作障碍的种植模式[9]和轮换农作物种类，选育适合新疆连作棉田种植的高产、优质、早熟、抗病棉花品种。

本研究利用16 个自育棉花品系，研究新疆连作棉田对棉花产量性状及纤维品质性状的影响，分析和探讨了连作影响新疆棉花产量和纤维品质的变化规律， 可为新疆棉田产量提高和棉花品质改善提供科学依据。