氣候差異對棉花生物學特性及品質特性的影響

陳 耕，趙俊俠

（山西農業大學棉花研究所，山西運城044000）

近代以來，以棉花大面積種植為基礎的棉紡工業的大發展，成為推動中國社會近代化進程的重要力量[1]。山西省每年用于棉花品種資源保存和研究的試驗田約有2 hm2，而運城承擔了大部分資源收集工作[2]。運城市位于晉陜豫黃河金三角地區，歷來有“山西糧倉”之稱[3]，全市耕地面積53.33 萬hm2。運城地區有種植棉花傳統，最多一年面積達14.67 萬hm2。近年來，受新疆棉花和進口棉花的沖擊，再加上棉花生產成本遠大于植棉效益，所以，運城市棉花種植面積連年縮減，2018 年僅為0.67 萬hm2。

棉花纖維品質的變化主要來源于遺傳效應、環境效應及二者間的相互作用。在環境效應中,氣象因素的作用尤為明顯[4]。李秉柏等[5-6]研究認為，棉花在花鈴期和吐絮期遇天氣干旱，棉鈴脫落率會大增；在蕾期和花鈴期遇多雨洪澇，脫鈴率也會增加。

本研究于2018—2019 年在運城市夏縣牛家凹農場對9 個陸地棉新品種進行了田間試驗，分析不同氣象環境因素對棉花纖維品質的可能影響，旨在為棉花生產提供參考和決策依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試棉花品種為荊州3287、瑞典棉1 號、遼棉3 號、江蘇1 號、江蘇2 號、陜棉6 號、新疆大鈴、秘魯棉、斯字棉5A 共9 個品種，由山西省農業科學院棉花研究所資源課題組提供；氣象資料由牛家凹農場氣象觀測站及鹽湖區氣象觀測站提供。

1.2 試驗方法

棉花種植試驗于2018、2019 年在山西省運城市夏縣村牛家凹試驗農場進行，該地土壤肥力中等。隨機區組設計，3 次重復，小區面積20 m2，4 月中旬播種，地膜覆蓋，9 月下旬至10 月中旬收獲，生育期間田間管理同一般棉花大田。

1.3 測定項目及方法

田間檢測項目有單株結鈴數、籽指等；實驗室檢測棉纖維品質特性，即在吐絮期取棉花中部正常吐絮鈴50 鈴，送農業農村部棉花品質監督檢驗測試中心測定棉纖維品質。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 19.0 軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 2 a 間棉花生育期間氣象因子變化情況

2.1.1 日平均氣溫 棉花是喜溫作物，生長起點溫度在10 ℃以上，最適溫度25～30 ℃，高于40 ℃組織會受一定程度的損傷。據氣象資料統計（表1），在農場棉花生長季節4—10 月，2018 年日平均氣溫為22.4℃，2019 年為21.8 ℃；花鈴期（7—9 月）2018 年日平均氣溫為26.1 ℃，2019 年為24.7 ℃。2018 年較2019 年全生育期、花鈴期日平均氣溫分別高0.6、1.4 ℃。2018 年7、8 月日平均氣溫分別為28.4、29.6 ℃，高溫持續時間長，而歷年在8 月氣溫都會開始下降。由此得出，2018 年為高溫年型，2019 年為低溫年型。

2.1.2 降雨量 從表1 可以看出，在棉花生長季節4—10 月，總降雨量2018 年為337.5 mm，比歷年降雨量少147.6 mm；2019 年為581.1 mm，比歷年降雨量多96 mm，2019 年比2018 年多243.6 mm；花鈴期2018 年總降雨量為161 mm，2019 年為295.4 mm，2019 年比2018 年多134.4 mm。由此得知，2018 年為干旱年型，2019 年為多雨年型。

2.1.3 日照時數 棉花全生育期日照時數總和2018 年為1 535.4 h，2019 年為1 298.5 h，2019 年比2018 年少236.9 h。由此得知，2018 年為高溫多日照年型，2019 年為低溫多雨年型。

表1 試驗農場棉區2018—2019 年氣象資料

2.2 不同年份間氣候變化對棉花生物學特性的影響

表2 不同年份棉花生物學性狀比較

2.2.1 對棉花生物學特性的影響 從表2 可以看出，9個參試品種取平均值，2018 年比2019 年單株結鈴數增加了3.1 個；籽指2018 年比2019 年減少了1.6 g；除了荊州3287 品種以外，其余品種的衣分2018 年都會比2019 年高一點，但年份間衣分變化不明顯。結果表明，高溫干旱天氣有利于棉株結鈴性增強，但籽指會降低，環境因素對衣分的影響不大。

2.2.2 生物學特性年份間變異系數分析 從表3可以看出，生物學性狀變異系數大小順序依次為單株結鈴數＞籽指＞衣分，這說明對氣候條件變化最敏感的是單株結鈴，其次是籽指，而衣分對氣候變化反應不明顯。

表3 棉花生物學性狀年份間變異系數

2.3 年份間氣候變化對棉花品質特性的影響

2.3.1 不同氣候條件下棉花品質特性的差異2018 年為干旱多日照年型，2019 年為低溫多雨年型，氣候條件的不同，導致了棉花品質特性的變化。

表4 9 個參試品種不同氣候條件下品質特性比較

從表4 可以看出，2018 年與2019 年相比，棉纖維上半部平均長度均變短，平均變短了0.7 mm。由此得知，棉纖維長度除受品種本身種性制約外，氣候條件對其也有很大影響。棉花伸長期如果遇到干旱多日照就會影響伸長速度，導致棉纖維上半部平均長度變短。9 個品種的比強度和馬克隆值均為2018 年高于2019 年，分別升高了3.4 cN/tex 和0.4。由此得知，高溫多日照對棉花纖維斷裂比強度和馬克隆值的影響呈正相關。

2.3.2 品質特性年份間變異系數分析 不同年份棉花品質特性的變化主要反映了氣象因素對棉花品質特性的影響，而且棉花品種性狀對氣候變化的反映也有一定差異，那么這種差異可以用變異系數來比較[7]。

從表5 可以看出，在棉花品質性狀中，馬克隆值的變異系數最大（6.0%），整齊度最?。?.2%），各品質性狀變異系數大小順序為馬克隆值＞伸長率＞比強度＞上半部平均長度＞整齊度。這與李保軍[4]的研究結果基本相同。

表5 棉花品質性狀年份間變異系數

3 結論與討論

棉花是喜溫作物，對產量影響最大的環境因素主要是開花結鈴期的有效積溫和最佳結鈴期的日照時數[8]。全生育期的平均溫度、日照時數以及花鈴期的平均晝夜溫差會影響單株鈴數和衣分[9]。棉花纖維品質主要由遺傳因素決定，但環境條件對纖維品質的形成也具有重要影響。氣象因子對棉花纖維品質影響很大[10-18]。棉花纖維品質發育與溫度有著密切關系[19]，各溫度指標對棉花纖維品質均有不同程度的影響，整齊度、比強度、馬克隆值與日均氣溫均達到顯著和極顯著水平，比強度相關系數最大[10]；高云光等[11]研究發現，花鈴期的有效積溫和日照時數等氣象因素直接影響棉花的纖維品質；張新新等[12]研究發現，溫度和光照對纖維品質影響強烈，溫度通過調節纖維素的合成與沉積影響纖維品質的形成。熊宗偉等[11]認為，在黃河流域棉區，日均溫和平均濕度越高，棉花纖維越長；降水日數越多，纖維強度越大[20]。本研究表明，氣象因子對棉花纖維品質有不同的影響。

氣候變化和氣象災害對棉花整個生育期的影響及威脅是一直存在的。棉花花鈴期是決定棉花產量和纖維品質的關鍵時期，根據不同的氣候年型和棉花生長特點，制定出有效的應對措施，加強合理的肥水管理，協調棉花生長發育與氣候關系，提高棉花產量和纖維品質，增加棉農的經濟效益。