雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的差異比較

孫明輝,阿依努爾·卡依木,翟夢(mèng)華,代健敏,張巨松

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部棉花工程研究中心,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】新疆是我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū),2021年新疆棉花種植面積2 506.1 km2,總產(chǎn)量512.9×104t,占全國(guó)總產(chǎn)89.5%,在全國(guó)棉花產(chǎn)區(qū)占主導(dǎo)地位[1-4]。新疆因其獨(dú)特的地形也是我國(guó)冰雹高發(fā)區(qū)之一[5-6]。冰雹災(zāi)害是一種地域季節(jié)性強(qiáng)、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短,破壞性強(qiáng)[7],對(duì)棉花生產(chǎn)往往帶來(lái)?yè)p失。冰雹災(zāi)害輕則會(huì)損壞棉花植株枝葉,影響棉花正常生長(zhǎng)發(fā)育;嚴(yán)重將會(huì)導(dǎo)致棉花大量蕾、花和棉鈴脫落,造成減產(chǎn);假若在棉花苗期遭受冰雹災(zāi)害,損失將更加嚴(yán)重,常因毀苗而大面積重播或補(bǔ)種,如何在棉花遭受雹災(zāi)情況下,最大程度降低雹災(zāi)帶來(lái)的生產(chǎn)損失,尋找到行之有效的救災(zāi)措施已成為目前亟需解決的問(wèn)題。【前人研究進(jìn)展】程寶良等[8]研究發(fā)現(xiàn),棉花本身有較強(qiáng)的再生和補(bǔ)償能力,所以在棉花遭受雹災(zāi)后,只要生長(zhǎng)點(diǎn)未被破壞,便不需要?dú)ХN。但萬(wàn)艷霞等[9]通過(guò)對(duì)雹災(zāi)后子葉期棉花研究,認(rèn)為無(wú)子葉只有生長(zhǎng)點(diǎn)的棉花應(yīng)該毀種重播。【本研究切入點(diǎn)】還有一些關(guān)于雹災(zāi)后棉花管理措施的研究[10-14]。但在針對(duì)雹災(zāi)后重播棉花品種選擇方面卻鮮有研究。需研究篩選出適宜雹災(zāi)后重播的棉花品種。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于重播條件下,選用適宜新疆南疆災(zāi)后重播的5個(gè)棉花品種,比較研究雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種,從生育進(jìn)程、主要農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和主要纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行差異性比較分析,尋找出災(zāi)后重播最佳的棉花品種,為雹災(zāi)后棉花生產(chǎn)及應(yīng)變措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2021年4～10月在新疆沙雅縣海樓鎮(zhèn)(41°17′N(xiāo)、82°43′E,海拔982 m)進(jìn)行。該地區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候,多年平均降水47.3 mm,年蒸發(fā)量1 500～2 000 mm,無(wú)霜期180～223 d,全年日照時(shí)數(shù)3 031.2 h,年均氣溫10.8℃。選擇源棉11號(hào)、新陸早66號(hào)、新陸早68號(hào)、新陸早78號(hào)、新陸早84號(hào)為材料。表1,表2

表1 土壤基礎(chǔ)肥力

表2 參試材料和供種單位

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

新疆沙雅縣試驗(yàn)地于 2021年5月14日凌晨遭受冰雹災(zāi)害,試驗(yàn)地99.9%的棉株被砸成光稈。選用當(dāng)?shù)?個(gè)棉花品種,于5月18日進(jìn)行重播棉花試驗(yàn)。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)3次重復(fù),小區(qū)長(zhǎng)為10 m,寬為6.84 m,小區(qū)總面積為68.4 m2,共計(jì)15個(gè)小區(qū),總占地面積為1 026 m2。采用1膜6 行(66+10)cm的棉花機(jī)采種植模式,株距16 cm,理論株數(shù)為16.4 ×104株/hm2。試驗(yàn)地施肥、灌水及其它管理措施均按當(dāng)?shù)刂夭ッ藁ㄌ镩g管理要求進(jìn)行。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 生育時(shí)期

調(diào)查并記載各參試棉花品種出苗、現(xiàn)蕾、初花、盛花、盛鈴、吐絮的日期,均以小區(qū)內(nèi)50%棉株達(dá)到各時(shí)期調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

1.2.2.2 主要農(nóng)藝性狀

在棉花進(jìn)入吐絮期后,各處理小區(qū)均選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的棉花10株,測(cè)量并記錄其株高、果枝始節(jié)位、始果節(jié)高度、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度、果枝夾角、莖粗。

1.2.2.3 干物質(zhì)積累量

在棉花盛蕾、盛花、盛鈴、吐絮4個(gè)生育時(shí)期,每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的3 株棉花植株,并按照莖、葉、蕾花鈴等不同器官分開(kāi)后放入烘箱,105℃殺青30 min后,降至80℃恒溫至恒重,記錄干物質(zhì)重量。

1.2.2.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和主要纖維品質(zhì)性狀

棉花進(jìn)入吐絮期后,實(shí)測(cè)每小區(qū)株數(shù)和單株結(jié)鈴數(shù),選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的棉株,分別取其上30朵、中40朵、下30朵吐絮棉鈴,共計(jì)100朵,晾干后測(cè)定其鈴重,軋花測(cè)其衣分。將采集的棉纖維樣品送至新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉纖維檢測(cè)中心檢測(cè)主要品質(zhì)性狀指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft office2016和SPSS26.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析,采用Duncan進(jìn)行多重比較,檢驗(yàn)差異顯著性(α=0.05),采用Graphpad作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種生育進(jìn)程的比較

研究表明,5個(gè)參試品種的生育進(jìn)程與各生育階段存在差異。源棉11號(hào)和新陸中84號(hào)出苗時(shí)間比其它3個(gè)品種要提前1～2 d,且最早進(jìn)入蕾期,較其它參試品種提前1～4 d;,新陸早68號(hào)和源棉11號(hào)開(kāi)花最早;新陸早 68 號(hào)最早進(jìn)入吐絮階段。

5個(gè)參試的棉花品種從播種至出苗天數(shù)需9 ～ 11 d,其中,新陸早 66 號(hào)出苗相對(duì)較晚,為11 d;苗期和蕾期的天數(shù)分別為22 ～ 24 d、27 ～ 30 d,各參試品種間相差不大,為1 ～ 3 d;花鈴期天數(shù)需70 ～ 78 d,各參試品種間相差3～8 d,新陸早78號(hào)花鈴期最短為70 d,源棉11號(hào)花鈴期持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng),為78 d;各參試品種中,新陸早 78 號(hào)的生育期最短,為122 d,新陸中84號(hào)的生育期最長(zhǎng),為130 d。表3、表4

表3 不同棉花品種生育時(shí)期進(jìn)程的比較

表4 不同棉花品種生育階段的比較

2.2 雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種主要農(nóng)藝性狀的比較

研究表明,參試5個(gè)棉花品種的株高變化幅度在99.4 ～ 128.3 cm,其中源棉11號(hào)的株高最高,為128.3 cm;最低的是新陸早68號(hào),為99.4 cm;平均株高為112.1 cm。參試的5個(gè)品種的果枝臺(tái)數(shù)差異不大,始果枝節(jié)位在5.2 ～ 6.0節(jié),果枝始節(jié)高度均在20 cm以上,均符合機(jī)采要求。其中,源棉11號(hào)的果枝始節(jié)高度最高顯著高于其它參試品種,為30.7 cm。各參試品種的果枝夾角的變化范圍為51.8 ～ 60.8°。棉株莖稈越粗壯越不易倒伏,各參試棉花品種間莖粗在10.8 ～ 12.4 mm,莖粗從大到小依次排序?yàn)樾玛懼?84 號(hào)>源棉11號(hào)>新陸早68號(hào)>新陸早78號(hào)>新陸早66號(hào)。表5

表5 不同棉花品種主要農(nóng)藝性狀

2.3 雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種干物質(zhì)積累分配的比較

研究表明,不同品種間營(yíng)養(yǎng)器官、生殖器官的干物質(zhì)積累與分配比例隨著生育進(jìn)程的推移而逐漸增加,在棉花現(xiàn)蕾后,棉株進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段,但主要還是以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主,各參試棉花品種的干物質(zhì)積累量差異不顯著。進(jìn)入盛花期,棉株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸減緩,生殖生長(zhǎng)逐漸占優(yōu)勢(shì)。盛鈴期后,棉株生殖生長(zhǎng)迅速,干物質(zhì)積累比例不斷增加。盛蕾期,5個(gè)棉花品種干物質(zhì)積累總量表現(xiàn)為新陸中84號(hào)>源棉11號(hào)>新陸早68號(hào)>新陸早78號(hào)>新陸早66號(hào);生殖器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為新陸早78號(hào)>新陸中84號(hào)>新陸早68號(hào)>新陸早66號(hào)>源棉11號(hào)。新陸中84號(hào)的干物質(zhì)積累總量達(dá)到最大,生殖器官干物質(zhì)積累最大的是新陸早78號(hào),該時(shí)期新陸中84號(hào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺,干物質(zhì)積累總量大,生殖器官棉鈴的干物質(zhì)積累較新陸早78號(hào)慢。吐絮期,不同品種間的生殖器官干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為新陸早78號(hào)>新陸早68號(hào)>新陸中84號(hào)>新陸早66號(hào)>源棉11 號(hào)。其中,新陸早78號(hào)干物質(zhì)積累總量與生殖器官積累量達(dá)到最高。圖1

圖1 不同棉花品種單株干物質(zhì)積累與分配比較

2.4 雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的比較

研究表明,各參試的 5 個(gè)棉花品種中,單鈴重最大的是新陸中 84 號(hào),為5.9 g,其次為源棉11號(hào),為5.6 g,單鈴重最小的是新陸早78號(hào),為5.3 g。雖然新陸早78號(hào)單鈴重較低,但新陸早 78 號(hào)單株結(jié)鈴數(shù)最高,為7.5 個(gè)/株,源棉11號(hào)最少,為 5.8 個(gè)/株。不同參試品種中衣分最高的是新陸早 78 號(hào),為42.3%。新陸早 78 號(hào)籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均達(dá)到最高分別為5 534.0kg/hm2、2 343.0 kg/hm2。表6

表6 不同棉花品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

2.5 雹災(zāi)重播條件下不同棉花品種纖維品質(zhì)的比較

研究表明,各參試棉花品種在棉花纖維整齊度、伸長(zhǎng)率、成熟度系數(shù)方面上均無(wú)顯著差異。各參試棉花品種的棉纖維上半部平均長(zhǎng)度均在30 mm以上,新陸中84號(hào)與其它品種差異顯著。不同參試品種斷裂比強(qiáng)度達(dá)到30 cN/tex 的棉花品種有源棉 11號(hào)和新陸中84號(hào),分別為30.7、30.1 cN/tex,其次為新陸早78號(hào),28.3 cN/tex。各參試棉花品種中,源棉11號(hào)的馬克隆值要顯著低于其它品種。表7

表7 不同棉花品種主要纖維品質(zhì)性狀的比較

3 討 論

3.1 災(zāi)后重播不同棉花品種生長(zhǎng)發(fā)育的比較

在栽培措施相同的條件下,農(nóng)藝性狀主要是由棉花品種自身的遺傳性質(zhì)影響[15]。受災(zāi)重播棉田與正常播種棉田在生育進(jìn)程相差天數(shù)較大,所以在選擇災(zāi)后重播品種時(shí)首要考慮的是一定要選擇早熟性好、生育期短的棉花品種。試驗(yàn)中,參試的 5 個(gè)棉花品種生育期在 122 ～ 130 d,新陸早 78 號(hào)的生育期最短,為122 d,滿(mǎn)足災(zāi)后重播對(duì)棉花品種早熟性的要求。株高和莖粗是衡量棉花生長(zhǎng)發(fā)育的主要指標(biāo)之一。株高直接影響棉花的株型和光能利用效率,進(jìn)而影響棉花的成鈴和產(chǎn)量[16]。在災(zāi)后重播條件下,各參試棉花品種的株高和莖粗的變化幅度在 99.4 ～ 128.3 cm、10.8 ～ 12.4 mm。果枝始節(jié)高是判斷棉花是否利于機(jī)采的一個(gè)重要指標(biāo)[17],適宜機(jī)采的棉花品種,其果枝始節(jié)高在 20 cm以上,各參試棉花品種的始節(jié)果枝高均符合機(jī)采要求。干物質(zhì)是作物光合作用產(chǎn)物的最終產(chǎn)物,其積累與合理分配及運(yùn)轉(zhuǎn)是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[18]。Craig等[19]研究表明生殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官間較高的干物質(zhì)分配比可以促進(jìn)單株結(jié)鈴數(shù)和單鈴質(zhì)量的提高。研究中,參試的 5 個(gè)棉花品種中,盛花至盛鈴,新陸早 78 號(hào)生殖器官的干物質(zhì)積累量較多,轉(zhuǎn)運(yùn)速率快。吐絮期,新陸早78號(hào)干物質(zhì)積累總量與生殖器官積累量達(dá)到最高。5個(gè)參試棉花品種中,新陸早78號(hào)生育期最短,有合理的株高、莖粗及干物質(zhì)積累量,適宜在災(zāi)后重播條件下種植。

3.2 災(zāi)后重播不同棉花品種產(chǎn)量及纖維品質(zhì)的比較

棉花最終產(chǎn)量是由收獲株數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重及衣分共同決定的[20,21]。在種植密度相同條件下,單株結(jié)鈴數(shù)越高,對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)也越大,其次才是單鈴重和衣分。試驗(yàn)結(jié)果表明,新陸早 78 號(hào)的單鈴重最低,為5.3 g,但新陸早 78 號(hào)的單株結(jié)鈴數(shù)與衣分是參試棉花品種中最高的,分別為 7.5 個(gè)/株和42.3%,新陸早 78 號(hào)的皮棉產(chǎn)量達(dá)到最高。棉花纖維長(zhǎng)度與斷裂比強(qiáng)度是評(píng)價(jià)棉花品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[22,23]。參試的5個(gè)棉花品種的上半部平均長(zhǎng)度均在30 mm以上;在斷裂比強(qiáng)度方面上,僅有源棉 11 號(hào)和新陸中 84 號(hào)的纖維強(qiáng)度達(dá)到30 cN/tex。馬克隆值是反映棉花纖維細(xì)度與成熟度的綜合性指標(biāo)之一[24],不同參試品種中,新陸早 66 號(hào)、新陸早 68 號(hào)和新陸早 78 號(hào)的馬克隆值達(dá)到A級(jí),其余2個(gè)棉花品種,源棉 11 號(hào)和新陸中 84 號(hào)的馬克隆值為B級(jí)。

4 結(jié) 論

新陸早78號(hào)與其它品種相比,生育期最短,株型結(jié)構(gòu)與干物質(zhì)積累與分配更為合理,為產(chǎn)量構(gòu)成提供了較好的基礎(chǔ),新陸早 78 號(hào)籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量均達(dá)到最高分別為5 534.0kg/hm2、2 343.0 kg/hm2。棉纖維上半部平均長(zhǎng)度和斷裂比強(qiáng)度表現(xiàn)較好,為適宜雹災(zāi)后重播推薦的棉花品種。