程慧煌，劉婷，沈家興，羅海華，幸紅，夏紹南*

（1江西省棉花研究所/國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄱陽湖綜合試驗(yàn)站，九江 332105；2江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330045）

早熟棉因其生育期較短，有利于避開蟲、草害，大大減少水、肥、農(nóng)藥等資源的使用，同時可在油（麥）后棉種植模式中很好地解決茬口銜接等問題［1，2］。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化、輕簡化的推進(jìn)，早熟棉機(jī)采將是未來棉花種植模式的趨勢［3-5］。所以，大力開展早熟棉品種的選育，是促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路［6-8］。但是，不同早熟棉品種在產(chǎn)量構(gòu)成和農(nóng)藝性狀上均存在較大差異［9-11］。有研究指出，株型是重要的農(nóng)藝性狀，與作物生產(chǎn)密切相關(guān)，協(xié)調(diào)的產(chǎn)量構(gòu)成比例以及優(yōu)良的農(nóng)藝性狀是發(fā)揮作物產(chǎn)量潛力的重要保障［12-15］。

自澳大利亞的Donald于1968年提出理想株型的概念以來［16］，適合作物高產(chǎn)的株型特征及農(nóng)藝性狀特點(diǎn)在水稻［17，18］、小麥［19，20］、玉米［21，22］、棉花［23，24］等作物上均有報道。然而，傳統(tǒng)的棉花株型及農(nóng)藝性狀已不適合輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效的要求［25］。張衛(wèi)民等［26］通過種植密度和高密化控栽培試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)密矮小群體株型結(jié)構(gòu)更適合黃土高原棉區(qū)棉花再高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)和株型模式。陳民志等［27］對不同年代的新疆主栽棉花品種進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)株型由緊湊型向較松散型轉(zhuǎn)變，且株高、果枝始節(jié)和始節(jié)高度等均有改變。但目前長江流域高產(chǎn)棉花株型應(yīng)具備的基本特征，以及適合長江中下游棉區(qū)高產(chǎn)類型早熟棉品種的產(chǎn)量構(gòu)成及農(nóng)藝性狀如何，鮮有報道。本文選擇近3年參加江西省區(qū)域試驗(yàn)的早熟棉品種（系）為材料，通過對不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）之間的產(chǎn)量特征、生育期特性、農(nóng)藝性狀、抗病特性等進(jìn)行對比，旨在明確長江中下游早熟棉高產(chǎn)品種的產(chǎn)量構(gòu)成及主要農(nóng)藝性狀，對模糊的選育指標(biāo)進(jìn)行數(shù)量化，為早熟棉品種的選育及理想株型構(gòu)建提供參考，為早熟棉的高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2018—2020年在江西省棉花研究所科研基地（115°84′E，29°71′N）進(jìn)行，供試土壤類型為沙壤土。供試品種為近3年（2018、2019、2020年）參加江西省棉花區(qū)域試驗(yàn)的早熟棉品種（系），且均經(jīng)過（2017、2018、2019年）多點(diǎn)的篩選試驗(yàn)，具備一定的穩(wěn)產(chǎn)性、適應(yīng)性及代表性（表1）。

表1 2018—2020年江西省棉花品種區(qū)域試驗(yàn)品種（系）數(shù)Table 1 Statistics of varieties（lines）in regional trials of cotton varieties in Jiangxi Province from 2018 to 2020

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，行長6.67 m，平均行距75 cm，4行區(qū)，小區(qū)面積20 m2，株距16 cm，密度8.25萬株/hm2。3年均采用條溝點(diǎn)播方式直播，2018年播種日期為5月24日，2019年為5月20日，2020年為5月18日，播后噴施除草劑。為確保密度，在直播后25 d左右進(jìn)行定（補(bǔ)）苗，7月底至8月初打頂，全生育期不整枝。水分管理及病蟲草害防治均按當(dāng)?shù)氐母弋a(chǎn)栽培方式進(jìn)行。

1.3 測定內(nèi)容及方法

（1）生育期。分別記載各小區(qū)出苗期、開花期、吐絮期（各期達(dá)到50%的日期）和生育期（從出苗期到吐絮期的天數(shù)）。取各重復(fù)的平均值。

（2）產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成。9月20日每個小區(qū)選取長勢基本一致的10株棉株調(diào)查其單株成鈴個數(shù)；吐絮盛期各小區(qū)隨機(jī)采摘中上部正常吐絮（無僵瓣花）的棉鈴50個，曬干后于室內(nèi)考種，分別計(jì)算單鈴重、衣分及子指。籽棉產(chǎn)量為每個小區(qū)籽棉的實(shí)收重量，并折算成公頃皮棉產(chǎn)量。

皮棉產(chǎn)量（kg/hm2）=籽棉產(chǎn)量（kg/hm2）×衣分（%）

（3）農(nóng)藝性狀。棉花現(xiàn)蕾后調(diào)查始果枝節(jié)位，生育后期調(diào)查果枝數(shù)、株高。

（4）外形特征。在生育中后期對棉花莖稈、枝葉、鈴型等特征進(jìn)行觀察記載。

（5）抗病性鑒定?？菸¤b定采用室內(nèi)營養(yǎng)缽育苗期鑒定法與田間鑒定相結(jié)合［28］，黃萎病采用人工病圃成株期鑒定法［28］。采用5級法病情分級標(biāo)準(zhǔn)對病情進(jìn)行調(diào)查。

病情指數(shù)和相對病情指數(shù)的計(jì)算公式如下：

發(fā)病株率=發(fā)病株/調(diào)查株數(shù)×100%

病情指數(shù)=Σ（各級病株數(shù)×相應(yīng)病級）/（調(diào)查總株數(shù)×最高級數(shù)）×100%

相對病情指數(shù)=（參試品種的病情指數(shù)×50）/感病對照的病情指數(shù)

根據(jù)相對病情指數(shù)的大小，按表2進(jìn)行抗病等級劃分。

表2 棉花品種枯萎病、黃萎病抗病等級Table 2 The classification of disease resistance grade of the cotton varieties

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、SPSS 25進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 早熟棉品種（系）產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及分類

分別以2018、2019、2020年早熟棉品種（系）的皮棉產(chǎn)量為變量，采用歐式距離法對各年的品種（系）進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析（圖1）。其中，取閾值T=14時可以將2018年的10個參試品種分為三類：高產(chǎn)類（A03、A04、A08）、中產(chǎn)類（A01、A02、A06、A10）、低產(chǎn)類（A05、A07、A09）；取閾值T=10時可以將2019年的10個參試品種分為三類：高產(chǎn)類（B06、B08、B09）、中產(chǎn)類（B03、B04）、低產(chǎn)類（B01、B02、B05、B07、B10）；取閾值T=15時可以將2020年的10個參試品種分為三類：高產(chǎn)類（C06）、中產(chǎn)類（C01、C02、C03、C04、C05、C08、C09）、低產(chǎn)類（C07、C10）。

圖1 2018—2020年早熟棉品種聚類圖Fig.1 The cluster diagram of lint yield of early maturing cottons from 2018 to 2020

如表3所示，在產(chǎn)量上，2018—2020年各類型早熟棉品種（系）籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均存在顯著差異（P＜0.05），且高產(chǎn)類均顯著高于中、低產(chǎn)類，說明聚類分析將不同產(chǎn)量水平的品種歸納在了一起。在產(chǎn)量構(gòu)成方面，高、中產(chǎn)類早熟棉品種（系）的衣分均顯著高于低產(chǎn)類，其中，2018、2020年高產(chǎn)類衣分最高，平均分別為42.0%、43.8%，中產(chǎn)類次之，低產(chǎn)類最低。2019、2020年各產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）在單株成鈴上無顯著差異，2018年高產(chǎn)類單株成鈴顯著大于低產(chǎn)類，而與中產(chǎn)類無顯著差異。2018、2020年各產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）的鈴重均無顯著差異，2019年中產(chǎn)類鈴重顯著高于低產(chǎn)類型，而與高產(chǎn)類型無顯著差異?？梢?，無論在產(chǎn)量上還是產(chǎn)量構(gòu)成因素上，不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）整體表現(xiàn)為：高產(chǎn)類＞中產(chǎn)類＞低產(chǎn)類。

表3 不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素比較Table 3 The yield and yield components of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.2 早熟棉品種（系）的生育期、霜前花率等農(nóng)藝性狀特征

由表4可知，生育期最長的是2020年高產(chǎn)類型早熟棉，平均為103.0 d（2020年開花期雨水多，生育期較往年普遍增加5～7 d），最短的是2018年的高產(chǎn)類型，平均90.3 d。2018、2020年各產(chǎn)量類型早熟棉霜前花率無顯著差異，2019年高產(chǎn)類型與中產(chǎn)類型霜前花率無顯著性差異，但均顯著高于低產(chǎn)類型。2018—2020年各產(chǎn)量類型早熟棉子指間無顯著差異，且均在10 g左右。2018—2020年各產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）的始果枝節(jié)位均在5～7節(jié)之間，且均無顯著性差異。2018、2019年各產(chǎn)量類型早熟棉的果枝數(shù)均無顯著性差異，2020年高產(chǎn)類早熟棉果枝數(shù)平均為12.4個，顯著高于低產(chǎn)類，但與中產(chǎn)類果枝數(shù)無顯著差異。就株高而言，2018年中產(chǎn)類型株高最高，2019、2020年高產(chǎn)類型株高最高，而低產(chǎn)類型株高在3年中均較低，且高產(chǎn)類早熟棉株高均在110 cm以上。綜上，高產(chǎn)類早熟棉生育期為90～100 d，霜前花率96%以上，子指在10 g左右，始果枝節(jié)位為5～7節(jié)，果枝數(shù)為12～15個，株高為110～120 cm。

表4 不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）生育期、霜前花率等農(nóng)藝性狀Table 4 The different agronomic characters of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.3 早熟棉品種（系）的出苗情況及外形特征

如表5所示，不同產(chǎn)量類型早熟棉之間的出苗情況基本都在較好以上。在外形特征方面，2018、2020年的株形多為較緊湊；2019、2020年果枝多為平展和微上舉；不同產(chǎn)量類型間的莖稈有粗有細(xì)，2018年多表現(xiàn)為較細(xì)，2019、2020年多表現(xiàn)為中等粗壯；2018年高產(chǎn)類型葉片為中等大小，葉色比較深；在這3年間，鈴型基本為卵圓形且吐絮暢?？梢钥闯?，在各年參試的早熟棉品種（系）中，出苗情況及外形特征與早熟棉產(chǎn)量類型的劃分界限無明顯相關(guān)。

表5 不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）出苗情況及外形特征Table 5 Emergence and morphological characteristics of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

2.4 早熟棉品種（系）的抗病特性

如表6所示，在抗枯萎病方面，2018—2020年各參試品種（系）均表現(xiàn)為耐病或抗?。o其它抗級），其中抗枯萎病品種（系）分別占當(dāng)年參試品種總數(shù)的20%、50%和30%，2018、2019年抗枯萎病品種（系）主要分布于高產(chǎn)類和低產(chǎn)類中，2020年抗枯萎病品種（系）主要分布于高產(chǎn)類和中產(chǎn)類。在抗黃萎病方面，2018年全表現(xiàn)為耐病；2019年50%表現(xiàn)為抗病，主要分布于高、低產(chǎn)類中；2020年抗、耐、感病品種分別占參試品種總數(shù)的60%、30%、10%。從總體看，隨年份的推移，早熟棉品種在抗枯萎病方面無明顯變化，而在抗黃萎病方面，抗病品種數(shù)量有所增加的同時，感病品種也增多。

表6 不同產(chǎn)量類型早熟棉品種（系）抗病特性Table 6 Disease resistance characteristics of early maturing cotton varieties（lines）with different yield types

續(xù)表6

3 討論

單位面積鈴數(shù)由單株成鈴及密度組成，在新疆獨(dú)特的地理環(huán)境及溫光資源條件下，超高產(chǎn)早熟棉種植密度在20萬～26萬株/hm2，單株成鈴7.5～9個［29］；黃河流域棉區(qū)多數(shù)棉田種植密度在7.5萬～9萬株/hm2［30］，適合山西黃土高原棉區(qū)再高產(chǎn)的種植密度為10.5萬株/hm2，單株成鈴在11個左右［26］。本研究3年間均采用本地普遍使用的8.25萬株/hm2的種植密度，種植密度較低，但單株成鈴較高，高產(chǎn)類早熟棉單株成鈴在12～17個之間。董合忠等［25］認(rèn)為，長江流域棉區(qū)種植密度應(yīng)在9萬～12萬株/hm2，但在生產(chǎn)實(shí)際中，密度在8.25萬株/hm2時皮棉產(chǎn)量與單株成鈴（單位面積鈴數(shù)）呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性但不顯著［10］，所以能否在8.25萬株/hm2的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)提高密度來提高單位面積鈴數(shù)，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的，需進(jìn)一步研究。

西北內(nèi)陸棉區(qū)籽棉產(chǎn)量達(dá)到10 000 kg/hm2以上的超高產(chǎn)水平時，單鈴重在5.5～6.5 g之間［29，31］，在長江中下游地區(qū)較難實(shí)現(xiàn)。本研究認(rèn)為要達(dá)到相對高產(chǎn)，在平衡其它產(chǎn)量構(gòu)成因素的基礎(chǔ)上，最佳單鈴重應(yīng)為4.5～5.5 g之間。

衣分高的品種在皮棉產(chǎn)量上有較大優(yōu)勢，但衣分與子指呈負(fù)相關(guān)，如果單純追求高衣分往往會導(dǎo)致種子過小，影響出苗率，從而導(dǎo)致減產(chǎn)，因此要把子指和衣分綜合考慮［32］。從生產(chǎn)實(shí)際來看，要到達(dá)高產(chǎn)水平，適合長江中下游早熟棉品種的衣分應(yīng)不低于40%，子指為10～11 g，這與趙世春等［32］觀點(diǎn)相同。

董建軍等［30］認(rèn)為，黃河流域要實(shí)現(xiàn)輕簡化，宜采用科學(xué)化控、機(jī)械打頂或化學(xué)封頂免整枝技術(shù)，株高控制在90～110 cm。白巖等［33］認(rèn)為以新疆為代表的西北內(nèi)陸棉區(qū)，從高效、輕簡化來看，在適當(dāng)降低密度的前提下，株高應(yīng)由70 cm以下提高到75 cm左右，果枝數(shù)為8～11個。董合忠等［25］認(rèn)為，長江流域?qū)嵭袃墒熘频拿迏^(qū)，宜建立“直密矮株型”群體結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)調(diào)控，最終株高控制在80～90 cm。本研究認(rèn)為，長江流域棉區(qū)土壤肥力中上且雨水充足，100 cm以下的理想株高對化控要求較高，所以應(yīng)相對增加株高到110～120 cm之間。適量增加株高能適量增加棉株間通透性和縱向空間利用效率，對中下部棉鈴的生長發(fā)育有積極作用［34］。

長江流域棉區(qū)多為油、麥后棉等兩熟制種植模式，短生育期更適合緩解油（麥）棉連作的茬口銜接問題，所以早熟棉新品種的生育期應(yīng)在110 d以內(nèi)［32］，且為滿足機(jī)械化采收要求，第一果枝高度宜在20 cm以上，株型為緊湊的短果枝，吐絮集中且抗病、抗倒［35，36］。本研究經(jīng)過3年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，早熟棉生育期控制在100 d以內(nèi)均較為容易實(shí)現(xiàn)，但霜前花率應(yīng)在96%以上。本研究還發(fā)現(xiàn)，外形特征與早熟棉產(chǎn)量無明顯相關(guān)性，這可能是由于分析的品種數(shù)量有限。但為滿足機(jī)械化生產(chǎn)的需求，筆者認(rèn)為高產(chǎn)類早熟棉應(yīng)基本具備株型比較緊湊，莖稈較粗壯，葉片大小中等，鈴型卵圓，吐絮暢且集中的特點(diǎn)；在抗枯、黃萎病方面，早熟棉品種對枯萎病和黃萎病的抗病性至少達(dá)到耐病水平，并應(yīng)盡快達(dá)到抗病水平［32］。

4 結(jié)論

適宜長江中下游早熟棉高產(chǎn)的產(chǎn)量構(gòu)成及主要農(nóng)藝性狀為：單株成鈴12～17個，鈴重4.5～5.5 g，衣分40%以上，株高110～120 cm，果枝數(shù)12～15個；高產(chǎn)類早熟棉產(chǎn)量與外形特征無明顯相關(guān)性，但為滿足輕簡、高效生產(chǎn)需求，高產(chǎn)類早熟棉應(yīng)具備株型比較緊湊，莖稈較粗壯，葉片大小中等，鈴型卵圓，吐絮暢且集中等特點(diǎn)；在抗性方面，高產(chǎn)早熟棉抗病等級應(yīng)為耐病以上且具有較強(qiáng)的抗倒性。研究結(jié)果為長江中下游高產(chǎn)早熟棉品種的理想株型育種與栽培提供了理論參考，但作物高產(chǎn)株型特征十分復(fù)雜，生態(tài)區(qū)域性較明顯［37，38］，因此普適性有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。