馮國藝，王樹林，祁虹，張謙，雷曉鵬，王燕，梁青龍，林永增

（河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊050051）

我國是世界植棉大國，隨著社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高，棉花種植用工多、品質(zhì)一致性差、效益低的問題日益凸顯，成為影響我國棉花產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展和原棉國際競爭力提高的重要障礙之一[1-2]。我國也是人口大國，糧棉爭地矛盾突出，棉花具有較強(qiáng)抗逆耐鹽堿性，在鹽堿地進(jìn)行輕簡化植棉有利于緩解糧棉爭地的矛盾；我國濱海鹽堿耕地面積廣闊，交通便利，具有較大的種植開拓潛力。因此在濱海鹽堿地開展機(jī)采模式下提高棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的栽培調(diào)控研究對(duì)我國棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植布局具有重要意義。播期作為一種重要的栽培調(diào)控手段，通過改變棉花生育期內(nèi)光溫條件影響棉花性狀和棉鈴發(fā)育[3-5]，進(jìn)而改變棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)[6-7]。棉花具有無限生長習(xí)性，其適宜播種期也較寬泛[8]。僅黃河流域棉區(qū)直播的適宜期為4月中、下旬[9]，也有在4月上旬[10]和5月上旬播種[11]取得較好產(chǎn)量和品質(zhì)的研究報(bào)道和實(shí)踐。有研究表明播期推遲植株個(gè)體生長受限，促進(jìn)營養(yǎng)生長但降低了光合產(chǎn)物向生殖器官的分配比例導(dǎo)致減產(chǎn)[8,12]；也有研究認(rèn)為適當(dāng)推遲播期，可以協(xié)調(diào)營養(yǎng)與生殖生長、延緩衰老，有增產(chǎn)效果[13]。不同播期調(diào)節(jié)棉株處于不同的生態(tài)條件和生理發(fā)育狀況，必然影響纖維的發(fā)育，以往開展了生態(tài)因子和栽培措施對(duì)纖維品質(zhì)影響的研究[12,14-17]，但關(guān)于其對(duì)纖維品質(zhì)一致性的影響較少。濱海鹽堿地棉花吐絮期較長，不同部位棉鈴纖維品質(zhì)存在明顯差異；現(xiàn)有機(jī)采催熟脫葉集中收獲嚴(yán)重影響棉花纖維品質(zhì)一致性，而且其后續(xù)加工有損棉花纖維品質(zhì)。因此探討機(jī)采模式下通過調(diào)整播期和有限次數(shù)的分期收獲有助于提高產(chǎn)量和棉花纖維收獲品質(zhì)的一致性，對(duì)促進(jìn)濱海鹽堿地植棉技術(shù)輕簡化和植棉效益具有重要理論意義。本研究通過對(duì)不同播期下2種類型棉花品種分次收獲并測定相應(yīng)批次的產(chǎn)量和纖維品質(zhì)，以期確定濱海鹽堿地機(jī)采模式下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)一致性提高的合理播期和收獲策略。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年在河北省國營海興農(nóng)場（38°21′N，117°31′E）進(jìn)行。 前茬作物為棉花，為一年一熟制，棉田土質(zhì)為中壤土，有機(jī)質(zhì)含量9.9 g·kg－1，全氮 0.8 g·kg－1，堿解氮 35.4 mg·kg－1，速效磷 11.7 mg·kg－1，速效鉀 203.9 mg·kg－1。 4 月 10日測定0～20 cm耕層含鹽量：0～10 cm為2.65 g·kg－1，10～20 cm 為 1.78 g·kg－1。 在開溝器犁出的10 cm左右深的窄溝中播種。留苗密度8.7萬株·hm－2。 播種時(shí)施入尿素 450 kg·hm－2，過磷酸鈣 750 kg·hm－2。采用寬膜覆蓋栽培，1 膜 2 行，行距為80 cm，先點(diǎn)播后鋪膜。

試驗(yàn)采用播期和品種2因素試驗(yàn)，播期設(shè)置4 月 15日（B1）、4月 25 日（B2）、5月 5 日（B3）三個(gè)水平，每個(gè)播期分9月10日、9月20日、9月30日、10月10日、10月20日、10月 30日 6個(gè)時(shí)期進(jìn)行收獲。選用品種為冀雜2號(hào)和石抗126，其中冀雜2號(hào)為抗蟲雜交棉，區(qū)域試驗(yàn)中生育期為122 d；石抗126為抗蟲常規(guī)棉，生育期為124 d，每個(gè)處理3次重復(fù)，7月20日打頂。其他田間管理同大田生產(chǎn)。

1.2 測試項(xiàng)目及方法

1.2.1產(chǎn)量和品質(zhì)分期測定。每個(gè)小區(qū)收獲3行，每行取中間6 m，分期實(shí)收測產(chǎn)。每次收獲測產(chǎn)混勻后鋸齒軋花，并稱重測定衣分。棉花纖維品質(zhì)由河北省出入境檢驗(yàn)檢疫局測定，基于HVICC標(biāo)準(zhǔn)測定馬克隆值、上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率以及紡紗均勻性指數(shù)和短纖維率。

1.2.2小區(qū)產(chǎn)量及構(gòu)成因子測定。每小區(qū)吐絮后除保護(hù)行和分期收獲行外，收獲前每行選代表性植株5株，共計(jì)40株，調(diào)查單株成鈴數(shù)，并風(fēng)干測定平均鈴重；每行取10個(gè)中部內(nèi)圍鈴軋花后測定衣分。記錄小區(qū)實(shí)收籽棉產(chǎn)量，并據(jù)其與衣分計(jì)算皮棉產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 11.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用SigmaPlot 10.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)不同品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

研究表明（表1），冀雜2號(hào)在播期B3時(shí)皮棉產(chǎn)量最高，接近 1 400 kg·hm－2水平，B1、B2 產(chǎn)量差異不明顯，且均低于石抗126。石抗126在B2時(shí)皮棉產(chǎn)量最高，接近1 300 kg·hm－2水平。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子進(jìn)一步分析表明，石抗126單株鈴數(shù)較高，冀雜2號(hào)鈴重較高。冀雜2號(hào)在B3時(shí)單株鈴數(shù)最高，鈴重和衣分與B2最高值無明顯差異；B1較低的鈴重和衣分導(dǎo)致產(chǎn)量明顯下降；石抗126隨播期推遲，單株鈴數(shù)增加，鈴重減小，B2與B3單株鈴數(shù)差異不明顯，但鈴重和衣分較高，是其產(chǎn)量較高的原因，而單株鈴數(shù)是限制B1產(chǎn)量的主要因素。

表1 不同播期各品種產(chǎn)量及構(gòu)成因子Table 1 Yield and yield components of two cotton cultivars under each sowing date

2.2 播期對(duì)不同品種籽棉產(chǎn)量形成的影響

研究表明（圖1），不同播期下各品種產(chǎn)量主要形成在9月；隨播期推遲，產(chǎn)量減少，且隨收獲日期推遲單次收獲產(chǎn)量比例減少，9月后2次（9月20日和9月30日）收獲產(chǎn)量的比例總和增加；10月產(chǎn)量收獲比例增加，且隨收獲日期推遲單次收獲產(chǎn)量比例增加。在9月，B1、B2和B3處理冀雜2號(hào)產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例依次為91.1%、90.8%和86.1%，其中前2次 （9月10日和9月20日）比例總和依次為80.8%、77.2%和69.5%；石抗126為93.7%、88.4%和75.7%，其中前2次（9月 10日和 9月 20日）比例總和依次為87.7%、78.2%和60.1%。

圖1 不同播期各品種不同收獲日期籽棉產(chǎn)量比例Fig.1 Percentage of two cotton cultivars'Seed yield in different harvest date under each sowing date

2.3 播期對(duì)不同品種皮棉產(chǎn)量形成的影響

研究表明（圖 2），除B1石抗126的衣分不斷下降外，B1、B2和B3處理各品種衣分隨收獲日期推遲先升高（在9月20日達(dá)到峰值），之后開始降低，9月明顯高于10月。冀雜2號(hào)衣分隨播期推遲而增高，其中10月B2和B3差異不大；石抗126 B2衣分最高，B1高于B3，但10月差異不大。冀雜2號(hào)9月B3衣分較B1高2.4%～7.5%，較B2高0.5%～3.1%；10月B2和B3衣分較B1高2.1%～2.6%。石抗126在9月B2的衣分較B1高 1.3%～3.4%；較 B3高 2.6%～11.1%；10月 B1和 B3的衣分較 B2低2.0%～4.4%。

圖2 不同播期各品種不同收獲日期衣分情況Fig.2 Lint percent of two cotton cultivars in the different harvest date under each sowing date

2.4 播期對(duì)不同品種棉纖維品質(zhì)的影響

研究表明（表2），隨播期推遲，同一收獲日期棉纖維馬克隆值降低，上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)增大，石抗126的B2和B3數(shù)值差異較??；9月各指標(biāo)平均值優(yōu)于10月平均值。與其他播期相比，B3處理冀雜2號(hào)前3次（9月10、20、30日）收獲的棉纖維馬克隆值、上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)差異較??；B1、B2和B3處理前 3次（9月 10、20、30日）收獲平均值較后 3次（10月10、20、30日）收獲平均值馬克隆值依次低3.2%、6.5%和13.9%，上半部平均長度高1.5%、3.6%和4.1%，長度整齊度指數(shù)高0.9%、1.3%和1.3%。B2處理石抗126前2次（9月10和20日）的棉纖維馬克隆值、上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)無明顯差異；B1、B2和B3處理前2次（9月10和20日）收獲平均值較后4次（9月30日和10月10、20、30日）收獲平均值馬克隆值依次低6.5%、7.3%和6.2%，上半部平均長度高2.7%、9.5%和6.8%，長度整齊度指數(shù)高－0.7%、11.0%和0.5%。

研究表明（圖3），不同品種棉纖維斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率隨播期和收獲日期不同差異顯著，9月各指標(biāo)平均值優(yōu)于10月平均值。冀雜2號(hào)的纖維斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率隨播期推遲增大，各播期隨收獲日期推遲而減小。石抗126則表現(xiàn)為 B2較高，B1較低；B1、B2、B3處理收獲平均值前3次 （9月10、20、30日） 較后3次（10月10、20、30日）纖維斷裂比強(qiáng)度依次高4.6%、5.0%和4.3%，斷裂伸長率高8.5%、5.6%和7.9%，前2次（9月10、20日）較后4次（9月30日和10月10、20、30日）纖維斷裂比強(qiáng)度分別高4.8%、6.5%和6.2%，斷裂伸長率分別高1.6%、0.8%和1.8%。

2.5 播期對(duì)不同品種棉纖維紡紗均勻性指數(shù)和短纖維率的影響

研究表明（圖4），不同品種棉纖維紡紗均勻性指數(shù)和短纖維率隨播期和收獲日期不同差異顯著，各指標(biāo)平均值9月優(yōu)于10月。9月收獲的冀雜2號(hào)隨播期推遲紡紗均勻性指數(shù)增大，短纖維率減小。石抗126紡紗均勻性指數(shù)表現(xiàn)為B2最高，B1較低；短纖維率表現(xiàn)為B2最低，B1較高。冀雜2號(hào)前3次（9月10、20、30日）收獲平均值較后3次（10月10、20、30日）的紡紗均勻性指數(shù)高4.8%～9.9%，短纖維率低7.5%～11.7%；前2次 （9月10、20日）紡紗均勻性指數(shù)較后4次（9月 30日和 10月 10、20、30日） 高 6.7%～14.9%，短纖維率低6.0%～11.0%；依次各播期石抗126收獲平均值前3次（9月 10、20、30日）較后 3次（10月10、20、30日）紡紗均勻性指數(shù)高 6.6%、14.3%和 10.6%，短纖維率低 6.6%、9.5%和13.1%；前 2次（9月 10、20日）較后 4次（9月 30日和 10月 10、20、30日）紡紗均勻性指數(shù)高11.0%、12.3%和 10.2%，短纖維率低 10.4%、10.9%和14.8%。

表2 不同播期各品種不同收獲期纖維品質(zhì)情況Table 2 Fiber quality indexes of two cotton cultivars in the different harvest date under each sowing date

3 討論

3.1 不同播期對(duì)濱海鹽堿地棉花產(chǎn)量形成的影響

播期對(duì)產(chǎn)量形成具有顯著影響。許多研究表明，適當(dāng)早播有利于營養(yǎng)體建成，能夠提高產(chǎn)量[12,18-19]。本研究表明，濱海鹽堿地適宜播期與品種特性有關(guān)，且不宜過早播種。冀東濱海鹽堿地春季干旱少雨，干旱和鹽堿脅迫不僅導(dǎo)致出苗效果差，而且嚴(yán)重阻礙棉花正常的生長發(fā)育，不利于營養(yǎng)體建成，無法實(shí)現(xiàn)通過延長生育期提高產(chǎn)量的效果，可見冀東濱海鹽堿地應(yīng)適當(dāng)推遲播期。但播期推遲程度因品種特性而異，有研究表明早發(fā)型和后發(fā)型品種播期有顯著差異[8]，本研究表明冀東濱海鹽堿地雜交棉和常規(guī)棉適宜播期差別也很明顯。播期推遲有助于緩解對(duì)棉花生長發(fā)育的鹽堿脅迫，但播期推遲會(huì)導(dǎo)致植株個(gè)體生長受限，或降低光合產(chǎn)物向棉鈴分配[8]；因此播期推遲是否影響生育前期的營養(yǎng)生長即“豐產(chǎn)架子”構(gòu)建成為判斷適宜播期的關(guān)鍵。冀雜2號(hào)為雜交棉，具有顯著的雜種優(yōu)勢，生育前期生長勢強(qiáng)，營養(yǎng)生長旺盛，營養(yǎng)體建成完成較快，因此產(chǎn)量不會(huì)受植株個(gè)體影響，而且推遲播期有利于協(xié)調(diào)營養(yǎng)與生殖生長、延緩衰老，具有增產(chǎn)效果[13]；因此第3播期（5月5日）單株鈴數(shù)最高，而且鈴重和衣分無明顯下降，皮棉產(chǎn)量最高，接近1 400 kg·hm－2水平。石抗126為常規(guī)棉，早期營養(yǎng)生長速度較慢，播期過晚不利于構(gòu)建“豐產(chǎn)架子”，光合生產(chǎn)能力受限，降低光合產(chǎn)物向棉鈴分配[8]，導(dǎo)致鈴重和衣分降低明顯，播期過遲導(dǎo)致各生育期出現(xiàn)時(shí)間推遲、生育期縮短，同時(shí)影響到棉株干物質(zhì)累積和養(yǎng)分吸收與分配[20]。因此石抗126適宜播期為4月25日，接近1 300 kg·hm－2水平。

圖3 不同播期各品種不同收獲日期纖維斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率Fig.3 Fiber breaking tenacity and breaking elongation of two cotton cultivars in the different harvest date under each sowing date

目前機(jī)采棉普遍采用的是催熟脫葉統(tǒng)一收獲，這種收獲方式雖然顯著降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但是將不同發(fā)育狀況的棉纖維混在一起，對(duì)棉纖維品質(zhì)一致性極為不利，而且催熟脫葉及后續(xù)棉纖維加工對(duì)棉花的品質(zhì)具有顯著損傷，因此研究棉花分期收獲及適度化學(xué)催熟脫葉有助于提高棉花品質(zhì)及其一致性。本研究表明，不同播期下各品種籽棉和皮棉主要形成在9月，均在75%以上，其中冀雜2號(hào)B3播期高達(dá)86.1%；石抗126則B3播期（5月5日）9月產(chǎn)量形成明顯較少，尤其是前2次（9月20日以前）更為明顯；石抗126在B1和B2播期9月20日以前的產(chǎn)量形成比例均在78%以上。結(jié)合產(chǎn)量情況，在非化學(xué)催熟條件下，冀雜2號(hào)適宜采用B3播期，并將9月的棉花集中收獲一次；石抗126適宜采用B2播期，并將9月20日以前的棉花集中收獲一次。

圖4 不同播期各品種不同收獲日期紡紗均勻性指數(shù)和短纖維率（＜12.7 mm）Fig.4 Spinning consistency index and short fiber content（＜12.7 mm）of two cotton cultivars in the different harvest date under each sowing date

3.2 不同播期對(duì)濱海鹽堿地棉花纖維品質(zhì)形成的影響

棉纖維品質(zhì)主要由遺傳因素決定，生態(tài)因子、栽培措施及收獲時(shí)的棉株生理年齡等也在很大程度上影響纖維品質(zhì)[15,21-22]。不同播期不僅對(duì)棉花產(chǎn)量的影響存在差異[8,12-13,18-19]，而且不同播期調(diào)節(jié)棉株處于不同的生態(tài)條件和生理發(fā)育狀況，必然影響纖維的發(fā)育；因此對(duì)棉花品質(zhì)各指標(biāo)具有不同影響[23]，前人研究表明播期不當(dāng)導(dǎo)致棉花不同部位品質(zhì)差異擴(kuò)大[14]。隨著播種期推遲，馬克隆值與長度整齊度指數(shù)先上升后降低，斷裂伸長率、斷裂比強(qiáng)度、上半部平均長度先降低后上升[24]。也有研究表明晚播顯著降低纖維長度整齊度指數(shù)，對(duì)上半部平均長度無顯著影響[16]。本研究表明，播期不僅與不同品種類型棉花纖維品質(zhì)密切相關(guān)，而且對(duì)不同收獲時(shí)期的纖維品質(zhì)差異影響也很明顯。隨播期推遲，冀雜2號(hào)纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率和紡紗均勻性指數(shù)增大，馬克隆值和短纖維率降低，而石抗126表現(xiàn)為在B2播期纖維品質(zhì)較優(yōu)。不同播期之間對(duì)不同收獲時(shí)期纖維品質(zhì)分析表明，9月纖維品質(zhì)明顯優(yōu)于10月。纖維斷裂比強(qiáng)度和馬克隆值是各部位達(dá)優(yōu)質(zhì)棉的限制因素，一定程度的晚播有利于優(yōu)質(zhì)棉纖維品質(zhì)的形成[25]。本研究表明，冀雜2號(hào)B3播期9月收獲較10月收獲馬克隆值和短纖維率降低最明顯，纖維上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)和紡紗均勻性指數(shù)增大最明顯，9月和10月分開收獲會(huì)使馬克隆值、上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)差異減??；斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率隨收獲日期推遲減小，但9月收獲的3次明顯較高，因此冀雜2號(hào)B3播期9月統(tǒng)一收獲對(duì)品質(zhì)一致性較為有利。石抗126的情況較為復(fù)雜，但B2播期9月20日以前收獲較之后4次收獲棉纖維馬克隆值和短纖維率降低明顯，上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度增高顯著，且品質(zhì)較為一致，后4次收獲品質(zhì)指標(biāo)差異較小，因此較宜將9月20日以前和之后的籽棉分開集中收獲。

冀東濱海鹽堿棉田條件下，不宜進(jìn)行早播。雜交棉冀雜2號(hào)明顯的雜種優(yōu)勢有利于棉苗早發(fā)，推遲播期避免了春季干旱和長時(shí)間的鹽堿脅迫對(duì)棉花生長的影響，很大程度上提高了棉花產(chǎn)量；B3播期單株鈴數(shù)高，鈴重和衣分無明顯下降，皮棉產(chǎn)量接近1 400 kg·hm－2水平；春季嚴(yán)重干旱的情況下，也是高品質(zhì)機(jī)采棉種植的一個(gè)重要品種選擇。常規(guī)棉石抗126則為B2播期產(chǎn)量水平最高，播期過遲會(huì)導(dǎo)致鈴重和衣分明顯降低。2個(gè)品種各播期9月產(chǎn)量均占75%以上，且品質(zhì)優(yōu)于10月。纖維品質(zhì)冀雜2號(hào)隨播期推遲提高，石抗126表現(xiàn)為4月25日播種較優(yōu)。冀雜2號(hào)B3播期9月和石抗126的B2播期9月20日之前收獲棉花品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)異且一致性較強(qiáng)。

根據(jù)棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，棉花生產(chǎn)不僅要實(shí)現(xiàn)輕簡機(jī)械化，而且還要克服逆境脅迫實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)一致性雙提高。冀東濱海鹽堿地棉花種植條件受氣候影響較大，因此根據(jù)棉花生長發(fā)育特性，利用播期和分期收獲是在棉花輕簡機(jī)械化下提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)一致性的有效途徑之一。分期收獲保證產(chǎn)量的主要部分棉花纖維品質(zhì)較高一致性。4月下旬及5月初播種，9月下旬和10初冀東濱海鹽堿地棉花葉片脫落現(xiàn)象較少，因此大力推廣研發(fā)非催熟脫葉技術(shù)下棉花無雜質(zhì)機(jī)械收獲是實(shí)現(xiàn)棉花品質(zhì)無損一致性生產(chǎn)輕簡化的關(guān)鍵，是提高棉花纖維品質(zhì)無損一致性急需進(jìn)一步解決的技術(shù)瓶頸之一。

4 結(jié)論

冀東濱海鹽堿棉田條件下，雜交棉冀雜2號(hào)5月5日播種單株鈴數(shù)高，且鈴重和衣分無明顯下降，皮棉產(chǎn)量接近1 400 kg·hm－2水平；常規(guī)棉石抗126則為4月25日播種產(chǎn)量水平最高，播期過遲會(huì)導(dǎo)致鈴重和衣分降低明顯。兩品種產(chǎn)量主要在9月形成，各播期均在75%以上。纖維品質(zhì)冀雜2號(hào)隨播期推遲而提高，石抗126表現(xiàn)為第2播期較優(yōu)；9月優(yōu)于10月。冀雜2號(hào)9月棉纖維馬克隆值、上半部平均長度和長度整齊度指數(shù)差異較?。皇?26第2播期9月20日之前收獲棉花品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)化明顯且一致性較強(qiáng)。冀東濱海鹽堿地機(jī)采棉模式下雜交棉冀雜2號(hào)適宜5月5日左右播種，9月底收獲一次；常規(guī)棉石抗126則應(yīng)在4月25日左右播種，9月下旬收獲一次。