摘 要
机械采收是实现棉花全程机械化生产和精准农业的重要举措。为适应机采棉发展的需要,选择适宜机采的棉花品种至关重要。因此要提高机械采收质量,注重棉花品种理想机采性状的筛选是解决问题的关键。为研究不同棉花品种(系)机采性能的差异,本文以“新陆早50号”、“新陆早57号”、“新陆早71号”、“金棉18”、“惠远720”和“合信63”为供试材料,通过田间比较试验,调查分析了不同品种的棉花生长发育、脱叶吐絮效果、采收质量以及产量、品质性状,其主要研究结果如下:
阐明了不同棉花品种生长发育和产量构成的基本特征。6个参试棉花品种生育期在120~124d,株高变化在74.6~81.5cm,始果枝高度均>20cm,果枝夹角变化范围为在62°以内,均符合机采要求。综合比较6个参试品种的11个主要农艺性状,新陆早71号生育期123d,株高80.1cm、始果枝高度25.6cm、始果枝节位6.2节,茎粗9.9mm,株型紧凑抗倒伏,更利于后期机采;该品种“三桃比例”为:15:78:7,双铃率27.5%,单株结铃数6.8个/株,单铃重5.9g、衣分43.9%,皮棉产量3398kg·hm-2,具有高产优势。揭示了不同棉花品种脱叶吐絮和机采质量的差异性。喷施脱叶剂后5-10d,各棉花品种均出现一个快速脱叶期。施药后20d,除新陆早57号和惠远720,其余品种脱叶率均达90%以上,新陆早71号的脱叶率最高,为95%,对脱叶剂更为敏感。吐絮特性方面,新陆早57号、新陆早71号和金棉18吐絮较集中,其中新陆早71号集中在吐絮前期。第4果枝第1铃开裂15d,新陆早57号吐絮长度最短,其次为新陆早71号和合信63号,其中部棉铃吐絮长度均<7cm。新陆早57号棉铃畅开度为Ⅰ级夹壳,其余品种为Ⅱ级适中。新陆早71号采净率为96.51%,采收质量最高。分析了不同棉花品种植株性状与机采性能的关系。脱叶率方面,棉花的株高、始果枝节位与之呈正相关,相关系数分别为 0.86、0.85,叶片数、叶面积、比叶重与之呈负相关,相关系数分别为-0.86、-0.82、-0.94;挂枝率方面,棉花的果枝长度、主茎平均节间长度与之呈正相关,相关系数分别为 0.90、0.83。采净率方面,棉花的株高、始果高度、果枝数与之呈正相关;平均果枝长度、果枝夹角、主茎平均节间长度与之呈负相关。通过多元分析对6个棉花品种进行综合评价,其适宜机采程度最大的为新陆早71号,建立最优回归方程:D=-6.952+4.846DR+2.941BOR+0.045SFN-0.001TNL-0.001SR,得出脱叶率、吐絮率、始果枝节位、叶片总数和撞落率可作为筛选北疆地区适宜机采品种的重要指标。具体量化指标在以下范围较适宜:脱叶率≥95%,吐絮率≥95%,撞落率低于3%,遗留率低于1.5%;始果枝节位在5~6节,始果枝高度在20~25cm;棉株上部吐絮长度为4~4.5cm,中部为5~5.5cm,下部小于7cm;棉铃畅开度为0.65~0.7。综上所述,新陆早71号的农艺性状更利于后期机械采收;该品种对脱叶剂较为敏感,吐絮集中,且集中在吐絮前期,含絮适中、不夹壳、易采摘;结铃性强,具有高产优势。新陆早71号在生长发育状况、脱叶吐絮效果以及采收质量方面综合表现较优,为适宜北疆棉区机械采收的棉花品种。
关键词:北疆;品种;机采棉;机采性状;综合评价
第1章 绪论
棉花(Gossypium hirsutum L.),是我国重要的经济作物和战略物资,是仅次于粮食的第二大农作物。2018年新疆棉花种植面积占全国的82%,产量占全国的83.8%,在全国产棉区中占有极其重要的地位[1-2]。随着土地流转以及机械化水平的不断提高,机械采收棉花是促进棉花生产全程机械化的重要举措,已成为棉花产业发展的必由之路。机械化采收在新疆棉花生产中规模化应用以来,解决了棉花收获中劳动力短缺、植棉成本高、收益低的难题,提高了劳动生产率及综合经济效益,提升了新疆棉花生产全程机械化水平[3-4]。但在植棉机械化发展中仍存在许多问题、困难和挑战,如棉花机采相对人工采摘损失率较高[5],农机与农艺不配套,缺乏适宜机采棉花品种。实际生产中多表现为晚熟,始果枝节位低,吐絮不集中、含絮力差等,虽然通过一定的栽培管理和化学调控等措施可使部分指标达到机采要求,但仍然有许多不利于棉花机械采收的因素存在[6]。为适应机采棉发展的需要,选择适宜机采的棉花新品种至关重要。应着重选择具备早熟、株高和始果枝高度高、株型紧凑、茎秆坚韧、吐絮集中且集中在吐絮前期,含絮力适中,高品质等主要机采性状的棉花品种。新疆针对机采棉的育种工作持续推进,但目前还未选育出既优质丰产又完全适宜机械采收的专用机采棉花品种,因此要提高机械采收率,实现品种、农机、农艺的有机融合,注重棉花品种理想机采性状的筛选[7-9],是解决上述问题的关键。
1.1国内外研究进展
1.1.1.国外机采棉发展现状
机采棉( Mechanization harvest cotton) 是指通过机械采棉设备取代人工手摘棉花的农业生产方式,提高棉花生产效率和综合经济效益,降低采摘投入成本,解放劳动力,是现代化植棉的重要方向[10]。全球有100多个植棉国,农业技术发达国家的棉花机械
化采收率已达到80%以上,其中,植棉机械化水平最高的国家为X、以色列和澳大利亚,形成了较为成熟的技术体系,已100%实行机械采收。机械化采摘棉花技术的研究与应用最早始于X,X从1850年开始研制采棉机械和机采棉农艺技术,到二十世界六十年代基本实现了棉花机械化采收,到1975年机采率达到100%,位居世界第一。X持续进行机采棉技术研究达100多年,开展机械化采收研究的同时还选育出很多既品质优良又适宜机械采收的机采棉品种。在机械化采摘棉花技术方面是最发达、最先进、最完备的国家[11-13]。原苏联在1924年也开始了机采棉技术的研发,至1948年棉花机械化收获率达到94%,后因特殊原因,棉花的机械化程度下降至47%,目前机械化采棉覆盖率约60%。南欧中等农业发达国家如:西班牙、保加利亚、希腊的棉花机采率在70%以上,乌兹别克的机械化采收率在90%以上。阿根廷、巴西等农业不发达的国家也在持续发展机采棉技术,而且发展也比较快。
1.1.2新疆机采棉发展现状
新疆光照充足,干旱少雨,是我国最大的优质棉生产基地。新疆棉花种植面积大,集中规模化的种植为棉花机械化采收提供了有利条件。
随着集约化生产的发展,机械采收是实现棉花生产向全程机械化和精准农业的重要举措,是现代化植棉的重要发展方向。我国的新疆建设兵团最早开始实行棉花生产机械化采收。新疆兵团在1996年引入机采棉花和6台采棉机,在兵团一师开展机采棉各项技术的试验示范,确定了66+10的机采棉种植模式[14],随后在6个师进行示范和推广。2010年在43个团场建立了首批机采棉花示范基地,机采棉花面积和产量总体呈现逐年增长趋势。近年来,全程机械化在新疆棉田得到大范围推广应用,新疆棉花生产呈现规模化种植比例增加、种植成本降低、集约化水平提升的发展态势。从机采种植模式和实际机采面积来看,新疆兵团的棉花的机械化采收发展更为快速。地方机械化采收则主要集中在北疆地区[15],新疆维吾尔自治区农业农村厅数据显示,北疆地区九成以上棉田已实现全程机械化,南疆地区棉花采收机械化率也在逐年增长。2018年北疆主要棉区棉花机采率已超过90%,一些县市接近100%(中国农业农村部,2018)。2019年,新疆棉花生产机械化水平稳步提升,机采棉面积得以突破,新疆(含新疆生产建设兵团)棉花播种面积3810.75万亩,较2018年增长2%,是全国的76%,全区棉花机采面积首次突破1150万亩。为减少机械收获损失,农业行业标准要求机采棉田间采净率在90%以上[16],虽然目前新疆棉区机采棉采净率已达到农业行业标准[9,17],但与传统手摘棉相比,还难以达到手采的干净程度[18],损失率相对高,造成减产和浪费。机械采摘时一些脚花收不上,部分棉花被撞落地,产量损失约5%~10%[19],采净率有待提高。大力发展棉花机械化采收是现代化植棉的重要发展方向,在开展机械化采收研究的同时还应加强机采棉品种选育工作,这是事关棉花机械生产全局的核心。过去新疆对棉花机采相关性状的鉴定研究较少,适宜机采品种选育已经成为提高棉花综合竞争力的重大关键科技问题。
1.1.3机采棉品种选育状况
优良的机采棉花品种是机采棉快速发展的核心因素[20],为适应机采棉发展的需要,选择适宜机采的棉花新品种至关重要。目前,新疆各地棉花品种多、杂、乱,尚存在很多问题,缺少适宜机采的棉花品种已成为制约新疆机采棉发展的重要原因[21]。与棉花品种直接相关的问题主要有:植株“油条”多、果枝长,株型不够通透、对脱叶剂不敏感、吐絮不集中、纤维品质差、易倒伏等,品种问题直接影响了植棉机械化发展进程[22,23]。目前实际生产中使用的机采棉品种以当地大面积推广的棉花品种为主,基本上都是通过栽培技术和化学调控塑造理想株型,以达到符合机械采摘的要求[7,24]。根据前人试验结果和多年大田生产实践证明,虽然主栽品种通过栽培技术和化学调控能够进行机械采收,但不能完全符合机械采收的要求[25],会造成一定的减产和浪费,不利于机采棉可持续发展。大力发展棉花机械化采收是新疆棉花产业发展的重要内容,而选育与之相适应的机采棉新品种是当务之急。研究表明,要根据采棉机械的要求去研究机采棉性状特点,通过现代先进的育种技术,培育适宜机采的理想株型品系,力求农艺性状、品质等多种特征特性相互协调,使农艺与农机达到最高程度的融合,从根本上提高棉花机械采收率[26],改善机采棉纤维品质[27-32]。新疆目前还未选育出既适宜机械采收又高产优质的专用机采棉品种,也没有统一的评价体系[33]。前人总结,选择适宜机采的棉花品种最行之有效的方法是根据采棉机的机械设计特点,结合本地区主栽品种的特性进行品种筛选[22]。经过多年的试验,全国各地筛选出了多个适宜机采的棉花新品种,新疆确定了新陆早系列的部分品种,如新陆早45号、新陆早36号等。同时开展适宜机采棉花栽培技术措施的研究,通过适时早播、适期打顶,合理水肥运筹、化学调控、优化株行距配置等技术措施,使棉花符合机采要求,提高了机械采收的采净率。山东省确定了鲁棉研36、鲁棉研37及中棉所60等适宜机采的品种;李尔文[22]等选育出了适宜机采的棉花新品系,如9542等;机采棉1号和机采棉2号[34];湖南省棉花科学研究所选育出适宜机采的湘棉早2号[35];中国农业科学院棉花研究所和石河子农业科学研究院棉花研究所联合选育的新石K26[36];阿克苏地区农业技术部门筛选出新陆中36号和新陆中49号为适宜该地区机采的棉花品种[37]。机采棉花品种的选育为大规模机械化采收提供了重要的品种保证。另外,机采棉品种选育应加强改善具有显著优势的基因,通过杂交进行后代性状的优化。前人通过对机采棉主要农艺性状进行相关性分析及QTL定位分析,获得了控制3个机采棉性状的5个QTL位点,并提出将机采性能好的品种与优质丰产的常规品种进行杂交,更易获得兼具两者优质性状的理想单株,此研究为后续机采棉品种选育提供了技术支撑[38-42]。
1.1.4机械采收对棉花品种所要求的特征特性
机械采收对棉花品种植株性状的要求不同于常规棉,对棉花的早熟性、株高、始果枝高度、棉铃吐絮集中性、含絮力大小、脱叶剂敏感程度等方面有较高的要求。总结多年机采棉的相关研究成果,结合新疆棉花生产实际和机采棉植棉经验,棉花机械采收对棉花品种选择方面的要求主要包括:一是棉花的主要农艺性状有利于机采,提高机采作业效率;二是要提高单产;三是要促进棉花纤维品质的提高[26]。
1.1.4.1 机采棉对棉花品种农艺性状的要求
在栽培管理与化学调控措施相同的情况下,棉花品种的农艺性状主要受其自身遗传基因控制[43]。前人对机采棉的株高、始果枝高度、果枝始节等机采性状进行相关性分析发现,主要机采性状与采净率有极显著正相关关系,与生育期成负相关关系,这为适宜机采的兼具高产特性的早熟棉品种的研究提供了理论支撑[44]。赵会薇[26]提出选择品种时要以具备高产优质为前提,主要侧选择具备理想机采性状的棉花品种,才能从根本上提高机械采收率,即选择具备早熟、株高在75~85cm、始果枝高度>15cm、叶面积较小等性状的棉花品种。余渝[4]认为适宜机械化采收的棉花品种除了应具备丰产、抗病、早熟的特性外,还要株型紧凑、茎秆坚硬抗倒伏。有学者研究总结适宜机采的棉花株型为塔形或筒形,比较紧凑(非零式果枝或有限果枝),第一果枝高度在18 cm以上,结铃集中在内围,叶片略小、光合能力强[45]。李雪源通过对39个棉花品种的主要机采性状进行田间调查和对比分析,认为在机采棉育种时,应注重始果枝节位在5节左右、始果枝高度在18 cm 左右的棉花品种机采性状的选择[7]。也有研究表明,采摘机械在采收果始果枝高度低于20cm的棉花时极易采到地膜等杂质,增加籽棉含杂率。果枝始节高是判断棉花是否利于机采的一个重要指标[46],因此,适宜机采的棉花品种,还要注重棉花始果枝高度要达到机采要求。
1.1.4.2 机采棉对棉花品种脱叶特性的要求
机采前最重要的一个环节是对棉花进行化学脱叶催熟[47-52]。脱叶催熟能加快棉花收获前叶片脱落,是提高机采工作效率和采净率的重要保证[53]。棉花的籽棉含杂率及纤维品质受棉花脱叶效果的直接影响[54,55]。要取得良好的脱叶效果,应确保施药后最低温度>12℃[56]以及最高温度>20℃持续足够的天数[57]。在正常天气条件下,喷施脱叶剂18~20d后,棉花脱叶率≥90%时即可进行机械采收[58]。实际生产中棉花脱叶速率不同,脱叶效果不佳,降低采收作业效率,进而影响机采棉纤维品质成熟不一致的主要原因是不同棉花品种对脱叶剂的敏感程度不同[59,60]。X棉花品种在脱叶剂喷施后能迅速脱叶,且落叶挂枝极少,新疆现有的棉花品种在喷施脱叶剂后落叶挂枝较多,机采时干枯挂枝的叶片极易混入采收的棉花中,增加了籽棉含杂,而新疆大部分地区采用高密度种植模式,植株间交互程度大,不利于脱叶[6]。康正华等[61]认为提高棉花脱叶率可通过结合化学打顶技术与脱叶技术来实现,同时可以减少挂枝率,有效控制株高,且具有增产的潜力。多年试验证明喷施脱叶剂的时间对脱叶效果影响显著,当棉花吐絮率达到30~40%时使用脱叶剂较为理想[62-64]。李健伟等[65]研究不同机采种植模式下,喷施脱叶剂后,种植行距的增大会提高棉花的脱叶率。刘盼[66]研究认为脱叶剂喷施时间显著影响棉花脱叶率,延迟喷施脱叶剂会大幅降低脱叶率,施药后0-5 d,每天的脱叶速率显著下降1.7%。高丽丽[67]研究了4种脱叶剂对棉花脱叶效果的影响,得出喷施脱叶剂后20d,脱吐隆的脱叶效果最好,脱叶剂处理下的棉花单铃重、马克隆值及成熟度略小于清水处理,但无显著差异。此外,棉花的脱叶率不仅和温度等因素有关,与棉花品种有极大关系[68-70]。棉花的脱叶效果与棉花品种的关系主要表现在三个方面:一是生育期,早熟的棉花品种吐絮早,吐絮率高,脱叶效果好,并对单铃重、产量及成熟度影响较小[71,72];二是株型,株型要通透,利于中、下部叶片着药,株型紧凑不倒伏,方便喷施脱叶剂和机械采收作业;三是对脱叶剂的敏感程度。对脱叶剂敏感的棉花品种脱叶速度快,脱叶效果好,棉铃吐絮率高,采净率高,籽棉含杂率低,减少棉花加工对品质的损伤[73]。
1.1.4.3 机采棉对棉花品种吐絮特性的要求
棉花吐絮特性是棉花性状重要指标之一[74]。随着棉花生产机械化的发展,为提高棉花机械采摘工作效率,要求棉花吐絮早,最好在吐絮期前期集中吐絮,同时要求含絮力适中,有利于机械一次性采摘[26,75-78]。吐絮早而集中的品种有以下优点:(1)较早集中机采,减少收获成本及次数;(2)更适宜机械采摘;(3)减小因棉纤维在田间滞留时间过长而造成的品质下降。赵会薇等[74]研究了不同棉花品系的吐絮集中性,总结机采棉品种选育中应选育吐絮集中期在吐絮前期的品种。棉花吐絮后从棉壳上摘取棉花的难易程度通常用含絮力来衡量,棉花越难以摘取则含絮力越强[79]。吐絮时,含絮力较好的棉絮呈完全合抱状态,类馒头状;含絮力差的棉絮会不同程度的分裂下垂,有的棉絮甚至在采收前从铃壳脱落[80]。含絮力过强,难以一次性将棉花从棉壳上摘取干净,降低采收效率;含絮力太差,吐絮后棉絮分裂下垂,同样难以一次性摘取,采收时受到震动或遇到大风天气容易从棉壳上脱落挂在棉花枝叶上或地面而造成减产[81]。因此,适宜机采的棉花品种要求棉花吐絮集中,含絮力适度,不夹壳,易采摘,有一定的抗风和抗冲撞力。目前国内对于棉花吐絮特性方面的研究较少,吐絮集中性及含絮力等规范定义、描述等研究尚欠缺,还没有直接测定吐絮集中性及含絮力的方法,未来应加强和完善机采棉吐絮特性研究,为机采棉品种选育和机械化采收提质增效提供更多技术参考[26]。
1.1.4.4 机采棉对棉花品种纤维品质的要求
国内外关于棉花品质性状研究较多,棉纤维长度和强度是评价棉花品质优劣的重要标准[82,83]。新疆棉花纤维长度、强力多在28 (mm,cN/tex)上下波动,存在纤维长度、强力偏低、整齐度欠佳,以及棉花品质一致性较差等问题[84,85]。其中,品种是影响机采棉品质的关键因素之一。目前机械采收的棉花品种是当地主栽品种,不是专用机采棉品种,因此品种特性不一,部分棉花品种生育期长,尤其在北疆无霜期短,棉铃不能正常发育成熟,机采后严重影响棉花的纤维品质,因此要选择早熟的棉花品种[19]。除此之外,Porter等[86]研究表明棉花脱叶不够理想是影响机采棉品质的重要因素之一。现有的机械采收品种对脱叶剂不敏感,脱叶后叶片不能完全脱落形成挂枝叶或落在棉株枝杈和吐絮棉铃上,导致机械采收后籽棉含杂率高,清花后影响最终的品质[87-91]。前人研究表明[19,92],北疆机械采收棉花在纤维长度、断裂比强度等指标上均较手摘棉差,而短纤维率高达20%。因此要加强对机采棉纤维长度和断裂比强度的选择,要能经受清理机械的冲击,纤维长度和纤维比强度要≧30cN/tex,其次,马克隆值最好在3.7~4.2范围内,不要高于4.7[26]。综上所述,适宜机采的棉花品种除了具备早熟、良好的株叶形态、始果节位高、吐絮集中、含絮力适中、对脱叶剂敏感的特性[93]以外,还应注重纤维品质优良的特性。
1.2目的意义、研究内容及技术路线
1.2.1目的意义
新疆是我国最大的优质棉生产基地,在全国产棉区中占有极其重要的地位[2,94]。机采棉在新疆引进试验并在棉花生产中规模化应用以来,一定程度上解决了棉花收获中劳动力短缺、成本高、效益低的难题,促进棉花生产提质增效,提高了新疆棉花生产全程机械化水平,是现代化植棉的重要发展方向。但目前新疆棉花品种存在多、杂、乱等问题,在不同程度影响着机械化采棉进程的整体推进。前人已经做了大量关于机采棉品种机采性状方面的研究,但目前还没有选育出既优质丰产又适合机械采收的专用机采棉品种,也没有制定出统一的评价标准。要提高机械采收率,注重棉花品种理想机采性状的筛选是解决上述问题的关键[7,26]。
因此,本研究对北疆地区大面积推广的棉花品种进行对比试验,通过田间调查对供试棉花品种的生长发育状况、脱叶采收效果、吐絮特性以及产量品质性状之间的差异进行比较分析,并对不同棉花品种的机采性能进行综合评价,筛选出评价棉花品种是否适宜机采的主要指标,建立合适的评价体系,以期为棉花机械化采收提供理论支撑,为棉花品种选育提供参考依据,这对促进新疆机采棉快速发展具有重要的现实意义。
1.2.2研究内容
研究不同棉花品种生长发育及产量品质间的差异,阐明适宜机采的棉花品种在生长发育及产量性状方面的特征特性通过对棉花生育进程、农艺性状(株高、始果枝高度、始果枝节位、果枝数、果枝长度、果枝夹角、叶片性状、茎粗)、叶面积指数、棉铃时空分布、产量及产量构成因素、纤维品质的测定,对比分析不同棉花品种生长发育间的差异。
揭示不同棉花品种脱叶、吐絮及采收质量间的差异通过对不同棉花品种脱叶率、叶片挂枝率、吐絮率、棉铃畅开度、吐絮长度及采净率的测定,对比分析不同棉花品种脱叶及采收效果间的差异。
研究研究不同棉花品种农艺性状、脱叶效果及采收质量之间的关联性,进行综合评价并建立合适的评价体系通过对不同棉花品种植株性状同脱叶效果以及植株性状、吐絮效果同采收质量进行相关性分析,探明各机采性状之间的关联性;通过多元分析方法进行综合评价,逐步回归建立评价数学模型,筛选出评价机采性能的鉴定指标,建立合理的机采性能评价体系。
1.2.3技术路线
图 1-1 技术路线图
Fig.1-1 Technical roadmap材料与方法
2.1 试验材料与设计
2.1.1 试验区概况及试验材料
试验于2019年4月-10月在新疆沙湾县四道河子镇(44°29’N、85°57’E,海拔352 m)进行。该区属于温带大陆性干旱气候,年均降水量140-200mm,年均蒸发量1500-2000mm,年均日照时数2800-2870h,年均气温6.9℃,无霜期170-190d。试验地前茬为棉花,土质为粘质壤土,土壤基础肥力状况见表2-1。
供试棉花品种为6个品种(系)均为近年北疆地区大面积种植的具有代表性的棉花品种(系)。供试棉花品种名称及供种单位见表2-2。
表2-1 土壤基础肥力
Table2-1 Physical and chemical properties of soil
土层深度
cm | pH | 有机质含量
(g•kg-1) | 总盐
(g•kg-1) | 速效氮
(mg•kg-1) | 速效磷
(mg•kg-1) | 速效钾
(mg•kg-1) |
0-20 | 8.18 | 13.46 | 1.20 | 67.9 | 11.9 | 376 |
20-40 | 7.99 | 11.57 | 0.25 | 67.2 | 15.1 | 303 |
40-60 | 8.16 | 8.57 | 1.35 | 64.2 | 5.1 | 176 |
表2-2 供试材料名称和供种单位
Table2-2 Cultivars name and breeding unites in trial
序号 | 品种 | 供种单位 |
1 | 新陆早50号 | 新疆农业科学院经济作物研究所 |
2 | 新陆早57号 | 新疆农业科学院经济作物研究所 |
3 | 新陆早71号 | 新疆闫氏德海农业科技有限公司 |
4 | 金棉18 | 新疆鲁成种业有限公司 |
5 | 惠远720 | 新疆惠远种业股份有限公司 |
6 | 合信63 | 新疆合信种业有限公司 |
2.1.2 试验设计
试验采用单因素随机区组设计,小区行长9m,宽6.78m(三膜),小区面积61.02 m2,6个处理,3次重复,共18个小区,总面积为1098.36m2。重复之间设1m小道,小区四周设置保护行。棉花种植采用膜下滴灌技术,采用(66+10)cm一膜6行机采种植模式,株距为12cm,理论株数为21.93万株/hm2。于4月10日一次性施入基肥,其中二铵(含氮量≥46%)330kg·hm-2、颗粒状过磷酸钙(有效磷含量≥42%)300kg·hm-2、硫酸钾(氧化钾≥45%)150kg·hm-2。4月16日人工点播,4月22日滴出苗水,5月2日出苗,7月10日人工打顶,整个生育期缩节胺喷施6次,喷施总剂量为200g·hm-2,滴水8次,总灌溉定额为 4500m3·hm-2,随水滴施肥6次,共计尿素(含氮量≥46%)675kg·hm-2、一胺(含氮量≥48%)、硫酸钾(氧化钾≥45%)225kg·hm-2、磷酸二氢钾(含磷量≥52%,含钾量≥34%)120kg·hm-2。9月12日机械喷施脱叶剂(脱吐隆 150 g·hm-2+ 40%乙烯1050 ml·hm-2),用水量为 560 kg·hm-2。整个生育期其它管理措施同当地高产棉田。
2.2 测定项目与方法
2.2.1 生育进程
调查各处理小区棉花生育进程 (出苗、现蕾、初花、盛铃、吐絮),记载棉花进入各生育时期的日期,以小区内50%的棉株到达各时期调查标准为准。
2.2.2 农艺性状
在9月5日,每小区均选取长势均匀的棉株10株,内外行各5株,调查其株高、果枝始节位、始果节高度、果枝数、果枝长度、主茎节间长度、果枝夹角、叶片总数、叶面积、比叶重、茎粗。测定方法如下:
株高:棉株子叶节到主茎生长点之间的距离,以cm表示。
果枝始节位:从子叶节起(子叶节不计在内)由下而上数计第一果枝着生的节位。
始果枝高度:由棉株子叶节测量至第一果枝着生处的高度。
果枝数:从下部第一果枝起数其已有的果枝数(包括空果枝)。
果枝长度:包括每一个果枝的长度,所有果枝的长度除以果枝总数,记为棉株的平均果枝长度,以cm表示。
主茎节间长度:测量第一果枝节位至顶端果枝之间的距离,除以节间数(果枝数-1),记为主茎平均节间长度,以cm表示。
果枝夹角:用量角器测量自下向上第5果枝第1果节与主茎的夹角,重复10次,取平均值,精确到0.1°。
叶片总数:棉株上所有叶片的数量。
叶面积:盛铃期,测定棉花倒3叶的叶面积大小及厚度。叶片表面积使用数码照相像素比例法测定,叶片和参照物(1元的硬币)都平展地放置在黑色背景布上,使用数码照相后用ImageJ2x进行叶面积扫描。
比叶重:测定方法参照雒珺瑜等[95]。
茎粗:子叶节到第一片真叶节间中间部分茎的直径,以mm表示。
2.2.3 叶面积指数
使用CI-110植物冠层分析仪,于棉花盛蕾期、盛铃期和吐絮期,在小区内选择长势均匀的样点,在距离地面20cm处作为冠层探测点,水平放置光探头,待探头保持稳定,按下测定按钮,每个探测点保存5张图片,选择冠层不同位置进行测量,重复3次。
2.2.4 棉铃的时空分布
棉铃的空间分布:8月20日,选取10株代表性棉株,调查其棉铃空间分布,纵向分布:调查下部铃(1-3果枝)、中部铃(4-6果枝),上部铃(7及以上果枝)的铃数;横向分布:调查内围铃(第一果节结铃)与外围铃(第二果节及以外果节结铃)的铃数。
“三桃”分布:于7月15日、8月15日和9月5日,各处理小区选有代表性样点3个,每个样点面积为0.01亩(6.67m2)。实际取样点时先实测一个播幅距,计算出样点行长(m)=0.01亩(6.67m2)/一个播幅宽,调查样点内的株数、成铃数(直径大于2cm的棉铃),计算伏前桃、伏桃和秋桃。
双铃果枝:即果枝上有两个及以上棉铃的果枝。
双铃率:双铃果枝数占有效果枝数的百分比。
2.2.5 脱叶效果
参照高丽丽[67]的方法,测定棉花脱叶率,参照杨培[96]的方法,测定叶片挂枝率。各棉花品种小区内随机选取3个调查点,每调查点选取长势均匀、连续且具有代表性的棉株10株,内外行各5株,挂牌标记,喷施脱叶剂前调查叶片总数。喷施脱叶剂后第5、10、15、20d调查棉株的叶片数(主茎叶,果枝叶,叶枝叶)。施药前调查叶片基数时,统一摘净各调查点棉株新生小叶片(叶宽1cm)。棉花叶片脱叶率、叶片挂枝率计算如下公式:
脱叶率(%)=(施药前叶片总数-施药后叶片总数)/施药前叶片总数×100% (1)
叶片挂枝率(%)=施药后叶片挂枝数/施药前叶片总数×100% (2)
2.2.6 吐絮效果
2.2.6.1 吐絮率
各棉花品种小区内随机选取3个调查点,每调查点选取长势均匀、连续且具有代表性的棉株10株,内外行各5株,挂牌标记,喷施脱叶剂前调查棉株的青铃数和吐絮铃数。喷施脱叶剂后的第5、10、15、20d调查棉株的青铃数和吐絮铃数。棉花吐絮率计算如下公式:
吐絮率=吐絮棉铃数/棉铃总数×100%(3)
2.2.6.2 吐絮长度
棉株第4果枝第1铃吐絮5d、10d、15d时调查棉铃的吐絮长度,用直尺测量吐絮棉铃每瓣棉絮的自然长度,取平均值。在第4果枝第1铃吐絮15d时,测量植株上部(第7果枝)、中部(第4果枝)、下部(第1果枝)的吐絮长度,重复3次。
2.2.6.3 棉铃畅开度
在棉株第1果枝棉铃吐絮时测定第4果枝第1个铃的长度作为铃长基数,第4果枝第1个棉铃吐絮10d时测量铃开口的直径。将棉铃畅开度分为Ⅲ级:Ⅰ级为夹壳,畅开度≤0.6;Ⅱ级为适中,畅开度为0.6~0.75;Ⅲ级为吐絮过畅,畅开度≥0.8。棉铃畅开度的测量方法参照郭江平[97]。棉铃畅开度计算如下公式:
棉铃畅开度=棉铃开口半径/铃长 (4)
2.2.7 采收质量
参照蒋从军等[98]的方法,测定棉花采收质量。机械采收前每个处理选有代表性样点3个,样点面积为6.67m2,摘取各样点内吐絮棉,称其总重量。机械采收后每个处理选有代表性样点(6.67m2)3个,收集样点区域内所有遗留棉、挂枝棉和撞落棉,去除杂质后分别称重、记录。
遗留棉指未被采棉机采收而遗留在铃壳内的棉花;
挂枝棉指机采后挂在棉株枝杈上的棉花;
撞落棉指采收时未吸入仓内而落到地上的棉花。
棉花遗留率、挂枝率、撞落率和采净率分别按以下公式计算:
遗留率(Cy)=My/Mc×100%(5)
挂枝率(Cg)=Mg/Mc×100%(6)
撞落率(Cl)=Ml/Mc×100%(7)
采净率(Cx)=[1-(My+Mg+M1)/Mc]×100%(8)
式中,Mc为开裂棉铃籽棉总质量;My为采摘后遗留棉总质量;Mg为采摘后挂枝棉总质量;Ml为采摘后撞落棉总质量。
2.2.8 产量及产量构成因素
在棉花收获时期调查各小区的收获株数及铃数,并在每个小区采摘棉株上部(7以上果枝)吐絮铃30个,中部(4-6果枝)吐絮棉铃40个,下部(1-3果枝)吐絮棉铃30个,共计100个,晾晒、称量、扎花后计算平均单铃重、衣分并计算各小区籽棉产量和皮棉产量。
2.2.9 纤维品质
结合单铃重和衣分测定,将每个棉花品种选取棉纤维样品15g,送往新疆农科院棉纤维检测中心测试其纤维长度、断裂比强度、长度整齐度、马克隆值、断裂伸长率、成熟度等纤维品质性状。
2.3 数据统计与分析
使用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计、初步分析;采用SPSS19.0软件对数据进行方差分析、主成分分析等多元分析,用最小显著差异法( LSD) 检验平均数(P<0.05);采用prism、R软件进行作图。主成分分析等多元分析参照如下公式:
不同品种各综合指标的隶属函数值:
式中,D值为不同棉花品种(系)由综合指标评价所得的适宜机采程度的综合评价值。
结果与分析
3.1 不同棉花品种生长发育及产量品质的比较分析
3.1.1 不同棉花品种生育进程的比较
如表3-1、表3-2所示,六个参试棉花品种的生育期在120~124d。金棉18的生育期最短,为120d,较其它棉花品种提前2~4d。合信63的生育期最长,为124d。各参试品种播种至出苗天数为10~12d,其中惠远720和合信63出苗相对较晚。各参试品种从出苗到初花需要59~63d,从初花到吐絮需要60~63d,金棉18开花最早,其次是新陆早50号,新陆早71号出苗快,开花时间晚,而花铃期所持续时间短,表明该品种开花相对集中。
表3-1不同品种棉花生育时期的比较(月-日)
Table3-1 Comparison of growth period of different varieties of cotton (m-d)
品种 | 出苗 | 现蕾 | 初花 | 盛花 | 盛铃 | 吐絮 |
新陆早50号 | 05-03 | 06-05 | 07-02 | 07-11 | 08-01 | 09-02 |
新陆早57号 | 05-03 | 06-06 | 07-03 | 07-12 | 07-30 | 09-01 |
新陆早71号 | 05-03 | 06-07 | 07-05 | 07-12 | 08-02 | 09-03 |
金棉18 | 05-02 | 06-04 | 06-30 | 07-08 | 07-26 | 08-30 |
惠远720 | 05-04 | 06-06 | 07-04 | 07-12 | 08-02 | 09-04 |
合信63 | 05-04 | 06-07 | 07-05 | 07-13 | 08-03 | 09-05 |
表3-2不同品种棉花生育阶段的比较(d)
Table 3-2 Comparison of growth stages of different varieties of cotton (d)
品种 | 出苗-现蕾 | 现蕾-初花 | 初花-盛花 | 盛花-盛铃 | 盛铃-吐絮 | 出苗-初花 | 初花-吐絮 | 生育期 |
新陆早50号 | 33 | 27 | 9 | 21 | 32 | 60 | 62 | 122 |
新陆早57号 | 34 | 27 | 9 | 18 | 33 | 61 | 60 | 121 |
新陆早71号 | 35 | 29 | 7 | 21 | 32 | 63 | 60 | 123 |
金棉18 | 33 | 26 | 8 | 18 | 35 | 59 | 62 | 120 |
惠远720 | 33 | 28 | 8 | 21 | 33 | 61 | 62 | 123 |
合信63 | 34 | 29 | 8 | 21 | 36 | 62 | 63 | 124 |
3.1.2不同棉花品种农艺性状的比较
如表3-3所示,各参试棉花品种的株高变化在74.6~81.5cm,其中金棉18株高最高,为81.5cm,其次为新陆早71号,为80.1cm;各品种的始果节高度均>20cm,始果枝节位在5.4~6.4节,参试的六个棉花品种均符合机械采收对株高、始果节高度以及始果节位的要求。果枝夹角变化范围在50.2~62.0°,果枝夹角越小越有利于机采。主茎平均节间长度最长的是金棉18,最短的是合信63,主茎平均节间长度越短表明株型越紧凑。不同品种间棉花叶面积存在明显差异,其中金棉18的叶面积最大,新陆早71号、合信63号的叶面积相对较小。各棉花品种茎粗范围在9.4~10.1mm,茎粗从大到小依次为:金棉18、新陆早71号、合信63、新陆早50号、新陆早57号、惠远720,植株茎秆越粗壮越不易倒
表3-3 不同品种棉花农艺性状的比较
Table3-3 Comparison ofagronomic traits of different cotton varieties
品种 | 株高
(cm) | 果枝数
(个) | 始果枝
高度 (cm) | 始果枝
节位 (节) | 果枝
夹角 (°) | 果枝
长度(cm) | 主茎节间长度
(cm) | 叶片
总数 (片) | 倒3叶
叶面积 (cm2) | 比叶重(g·cm-2) | 茎粗
(cm) |
新陆早50号 | 74.6c | 8.7a | 20.2a | 5.5b | 60.3ab | 16.1ab | 5.3ab | 25.3b | 107.6b | 0.026a | 9.5a |
新陆早57号 | 75.9c | 8.9a | 23.5a | 5.4b | 50.2c | 9.8c | 4.9b | 27.0ab | 110.2b | 0.028a | 9.5a |
新陆早71号 | 80.1a | 9.2a | 25.6a | 6.2ab | 55.7b | 13.4b | 4.9b | 25.6d | 105.8b | 0.029a | 9.9a |
金棉18 | 81.5a | 8.5a | 22.1a | 5.9ab | 62.0a | 19.9a | 6.0a | 22.1b | 134.7a | 0.028a | 10.1a |
惠远720 | 77.8b | 8.8a | 24.9a | 6.3ab | 52.5bc | 11.5bc | 5.0b | 28.0a | 108.9b | 0.026a | 9.4a |
合信63 | 78.3ab | 9.1a | 25.3a | 6.4a | 56.7b | 13.7b | 4.8b | 26.1ba | 106.8b | 0.030a | 9.8a |
注: 同列不同小写字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.2.3不同棉花品种叶面积指数的比较
如图3-1所示,随生育进程的推移,各品种棉花叶面积指数(LAI)呈先增长后降低的趋势。盛蕾-盛铃,金棉18、新陆早71号、合信63号的LAI值均显著高于其它棉花品种。新陆早71号和合信63号在吐絮期仍保持较高水平,更好的保证了棉花生育后期光合作用的顺利进行。总体来看,新陆早71号、合信63的LAI更为合理,有利于塑造合理的冠层结构,提高光能利用率,为高产奠定良好基础。
图3-1不同棉花品种叶面积指数LAI的变化
Fig.3-1 Changes in leaf area index LAIof different cotton varieties
注:FS:盛蕾期;FB:盛铃期;BO:吐絮期。
Note: FS:full squaring stage;FF: full flower stage;FB: full boll stage;BO: boll opening stage. The same as the following figure.
3.1.4不同棉花品种棉铃时空分布的比较
棉铃的时间分布可用“三桃”占比来反映。由图3-2可以看出,6个棉花品种均以伏前桃、伏桃为主体桃,金棉18和新陆早50号的伏前桃多于其它品种,伏桃以新陆早71号最多,其次为合信63号,其中金棉18和新陆早71号的伏前桃:伏桃:秋桃分别为,25:73:2和15:78:7;新陆早71号的伏前桃所占比例最低,金棉18的秋桃占比最低,合信63的秋桃占比最高。金棉18的伏前桃所占比例较新陆早71号和合信63分别高10%和8%,但伏桃和秋桃所占比例低。
图3-2 不同棉花品种棉铃的“三桃”分布
Fig. 3-2 Time Distribution of Cotton Bolls of different Cotton varieties
棉铃的空间分布包括纵向分布和横向分布。由表3-4可知,纵向分布上,6个棉花品种的下部、中部和上部棉铃所占比例分别为36.6%~45%、34.2%~38.5%和16.4%~24.1%;横向分布上,6个棉花品种的内围铃所占比例远大于外围铃,其中,新陆早71号的内围铃占比最小而外围铃占比最大,惠远720的外围铃占比最小,仅为14.1%。新陆早71号的双铃果枝为2.2个,双铃率达到27.5%,成铃总数为各品种中最高,合信63次之。
表3-4 不同品种棉花棉铃的空间分布
Table3-4 Spatial distribution of bolls of different cotton varieties
品种 | 下部铃
(%) | 中部铃
(%) | 上部铃
(%) | 内围铃
(%) | 外围铃
(%) | 双铃果枝
(个) | 双铃率
(%) |
新陆早50号 | 45.0b | 38.5b | 16.4 c | 82.7bc | 17.3b | 1.4b | 20.6b |
新陆早57号 | 44.6c | 37.6c | 17.8c | 84.8c | 15.2b | 1.3b | 16.7c |
新陆早71号 | 38.7a | 34.9a | 26.4a | 78.1a | 21.9a | 2.2 a | 27.5a |
金棉18 | 42.3b | 36.6b | 21.1b | 84.9b | 15.1b | 1.3b | 15.3c |
惠远720 | 44.0b | 35.5bc | 20.5b | 85.9b | 14.1b | 1.1b | 6.3d |
合信63 | 36.6b | 34.2b | 29.1a | 80.5ab | 19.5a | 1.5b | 23.0b |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.1.5 不同棉花品种产量及产量构成因素的比较
如表3-5所示,新陆早71号单株结铃数最高为6.8个,而新陆早57号是5.8个。各棉花品种单铃重在5.4-6.0g,单铃重最大的是金棉18,为6.0g,其次是新陆早71号和合信63号,单铃重分别为5.9g和5.8g,单铃重最小的是新陆早50号,为5.4g。衣分最高的是金棉18,为44.9%,与其它棉花品种差异显著(P<0.05)。新陆早71号的籽棉产量和皮棉产量最高,分别为7836.7kg·hm-2和3398kg·hm-2。
表3-5 不同品种棉花产量及产量构成因素的比较
Table3-5 Comparison of yield and yield components of different cotton varieties
品种 | 收获株数
(104株·hm-2) | 单株结铃数
(个/株) | 单铃重
(g) | 衣分
(%) | 籽棉产量
(kg·hm-2) | 皮棉产量
(kg·hm-2) |
新陆早50号 | 19.6a | 6.2b | 5.4b | 43.2b | 6563.3cd | 2832.1c |
新陆早57号 | 19.6a | 5.8b | 5.6b | 42.3bc | 6361.2d | 2689.5d |
新陆早71号 | 19.5a | 6.8a | 5.9a | 43.4b | 7836.7a | 3398.0a |
金棉18 | 19.5a | 5.9b | 6.0a | 44.9a | 6918.9bc | 3108.0b |
惠远720 | 19.6a | 6.2b | 5.6b | 41.3c | 6825.9c | 2817.1c |
合信63 | 19.5a | 6.4ab | 5.8ab | 43.0b | 7244.0b | 3117.8b |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.1.6 不同棉花品种纤维品质的比较分析(空)(含表3-6)
3.2 不同棉花品种脱叶吐絮效果及采收质量的比较分析
3.2.1 不同棉花品种脱叶效果的比较
如表3-7所示,品种间的脱叶率存在显著性差异,脱叶剂喷施后5d,新陆早71号的脱叶率最高为38.1%,新陆早57号的脱叶率最低,仅为27.4%,其他各品种介于两者之间。随脱叶剂喷施后的时间推移,品种间脱叶率的差异性逐渐降低,药后20d,各品种脱叶率从高到低依次表现为:新陆早71号、合信63号、新陆早50号、金棉18、惠远720、新陆早57号。新陆早71号的脱叶率在各调查期均为最高,药后20d脱叶率达到95%,上述分析表明新陆早71号对脱叶剂的反应最为敏感,而新陆早57号则表现最为迟钝。
表3-7 不同棉花品种脱叶率的比较(%)
Table3-7Comparison of defoliation rates of different cotton varieties
品种 | 脱叶剂喷施后天数 | |||
第5天 | 第10天 | 第15天 | 第20天 | |
新陆早50号 | 35.1ab | 73.4b | 88.6b | 91.1ab |
新陆早57号 | 27.4c | 60.5c | 79.3d | 85.6b |
新陆早71号 | 38.1a | 79.5a | 92.5a | 95.0a |
金棉18 | 32.4b | 70.8b | 83.9bc | 90.2ab |
惠远720 | 30.8bc | 64.6bc | 81.8cd | 88.7b |
合信63 | 36.4ab | 76.0ab | 90.4ab | 92.3ab |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant
3.2.2 不同棉花品种叶片挂枝率的比较
如图3-3所示,品种间的棉花叶片挂枝率存在差异。喷施脱叶剂后20d,棉花叶片“枯而不落”形成的挂枝方面,新陆早57号的叶片挂枝率显著高于其它棉花品种,达9.79%,其次是惠远720,为7.13%。棉花叶片脱落后而被交错的果枝和吐絮棉铃阻隔,落在枝杈间和吐絮棉铃上从而形成的挂枝方面,各棉花品种的叶片挂枝率在2.8%-5.5%之间,金棉18的叶片挂枝率最高,新陆早71号的挂枝率最低,其它各品种介于两者之间且差异不显著。
图3-3 不同棉花品种挂枝率比较
Fig.3-3Comparison of shoot rate of different cotton varieties
3.2.3 不同棉花品种吐絮效果的比较
如表3-8所示,随着施药后时间的推移,参试品种的吐絮率均呈逐渐上升趋势。金棉18吐絮最早,且在各调查期的吐絮率均高于其它品种。施药后20d,各棉花品种吐絮率均达到90%以上且吐絮率表现为:金棉18>新陆早71号>合信63号>惠远720>新陆早57号>新陆早50号。新陆早71号吐絮时间相对较晚,但在施药后第0-10d的吐絮率较高,表明该品种吐絮相对集中。
表3-8不同棉花品种吐絮率的对比(%)
Table3-8Comparison ofFlocculation ratesof different cotton varieties
品种 | 第0天 | 第5天 | 第10天 | 第15天 | 第20天 |
新陆早50号 | 25.21bc | 35.56c | 57.41d | 78.47b | 90.00b |
新陆早57号 | 28.14b | 41.11b | 68.06b | 86.60a | 93.62ab |
新陆早71号 | 23.72c | 41.91b | 70.97b | 88.48a | 96.94a |
金棉18 | 35.34a | 47.96a | 77.11a | 88.73a | 97.29a |
惠远720 | 22.95c | 33.64c | 60.79c | 83.02ab | 93.66ab |
合信63 | 21.56c | 36.20c | 62.14c | 84.26ab | 95.56a |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.2.4 不同棉花品种棉铃畅开度的比较分析
棉铃畅开度可以反映棉花吐絮通畅情况。如表3-9所示,各参试棉花品种的铃长在4.8~5.3cm,无显著差异(P<0.05),金棉18的铃长最长,新陆早50号和惠远720的铃长最短。金棉18与新陆早57号的铃口直径存在显著性差异(P<0.05),新陆早57号的棉铃畅开度最小,属于Ⅰ级夹壳,其余品种属于Ⅱ级适中。
表3-9不同棉花品种棉铃畅开度的对比
Table3-9Comparison of boll opening of different cotton varieties
品种 | 铃长(cm) | 铃口直径(cm) | 畅开度(度) |
新陆早50号 | 4.7a | 6.7ab | 0.72a |
新陆早57号 | 4.8a | 5.6b | 0.58b |
新陆早71号 | 4.9a | 6.8ab | 0.69ab |
金棉18 | 5.3a | 7.4a | 0.70ab |
惠远720 | 4.7a | 6.2ab | 0.66ab |
合信63 | 4.8a | 6.4ab | 0.67ab |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.2.5 不同棉花品种吐絮长度的比较分析
吐絮长度可以间接反映棉花含絮力的大小。如表3-10所示,调查棉株第4果枝第1铃开裂5d、10d、15d的吐絮长度发现,随棉铃开裂时间的推进,棉铃的吐絮长度逐渐增加,棉铃开裂后10d和15d品种间差异显著(P<0.05)。棉铃开裂后15d,棉株上部、中部和下部的吐絮长度表现为:下部>中部>上部。6个棉花品种各部位吐絮长度差异较小的品种为新陆早57号,其次为新陆早71号。
表3-10不同棉花品种吐絮长度的对比
Table3-10Comparison of opening length of different Cotton varieties
品种 | 裂后5d
(cm) | 裂后10d
(cm) | 裂后15d
(cm) | 15d上部
(cm) | 15d中部
(cm) | 15d下部
(cm) |
新陆早50号 | 4.9ab | 6.2ab | 7.5ab | 4.2b | 7.5a | 8.5b |
新陆早57号 | 4.0b | 4.2c | 4.4c | 4.1b | 4.4c | 5.6d |
新陆早71号 | 5.1a | 6.0b | 6.8b | 4.4b | 6.8b | 7.6c |
金棉18 | 5.5a | 6.6a | 7.8a | 5.8a | 7.8a | 9.7a |
惠远720 | 4.9ab | 6.1ab | 7.3ab | 4.3b | 7.3ab | 8.2bc |
合信63 | 4.5ab | 6.2ab | 6.9b | 4.3b | 6.9b | 7.8c |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.2.6 不同棉花品种采收质量的比较分析
如表3-11所示,不同棉花品种的采收质量存在差异。新陆早71号的采净率为各品种中最高,为96.51%。在棉花采收损失中,以撞落棉和遗留棉占比较高,撞落率方面,新陆早50号和金棉18号高于其它品种,分别为4.96%和4.50%,新陆早57号最低,为2.07%;遗留率方面,新陆早57号最高,为3.24%,新陆早71号和合信63的遗留率分别为0.77%和0.91%,为各棉花品种中最少。综合比较,新陆早71号的采收质量最好。
表3-11不同棉花品种采收质量的对比
Table3-11Comparison of Harvest Quality of Different Cotton Varieties
品种 | 采净率(%) | 损失率(%) | |||
撞落率(%) | 遗留率(%) | 棉花挂枝率(%) | 合计 | ||
新陆早50号 | 91.71b | 4.96a | 2.92a | 0.40a | 8.29a |
新陆早57号 | 94.45ab | 2.07c | 3.24a | 0.24b | 5.55bc |
新陆早71号 | 96.51a | 2.44c | 0.77c | 0.28b | 3.49c |
金棉18 | 93.32ab | 4.50a | 1.75b | 0.43a | 6.68b |
惠远720 | 94.84ab | 3.56b | 1.25bc | 0.35ab | 5.16b |
合信63 | 95.27a | 3.50b | 0.91c | 0.32ab | 4.73bc |
注: 同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。
Note:Different lowercase letters in the same column indicate that the difference between treatments is 5% significant.
3.3 不同棉花品种适宜机采性能指标的相关性分析
3.3.1 不同棉花品种植株性状与脱叶效果指标的相关性分析
如图3-4所示,棉花植株性状的各指标之间存在明显的自相关,同时这些指标与衡量棉花脱叶效果的指标之间有一定的相关性。脱叶率方面,棉花的株高、始果枝节位与之存在显著正相关,相关系数分别为 0.86、0.85,叶片数、倒3叶叶面积和比叶重与之呈负相关,相关系数分别为-0.86、-0.82、-0.94;挂枝率方面,棉花的果枝长度、主茎节间长度与之呈正相关,相关系数分别为 0.90、0.83,说明株型越松散叶片越容易挂枝。
图3-4 棉花的植株性状同脱叶效果的相关性
Fig. 3-4 Correlation between Plant characters and defoliation effect of Cotton
3.3.2不同棉花品种植株性状、吐絮特性指标与采收质量的相关性分析
如图3-5所示,各棉花品种的植株性状、吐絮效果与采收质量的代表性指标之间存在一定的相关性。分析发现,棉花株高、始果枝高度、果枝数与采净率呈正相关,相关系数分别为 0.88、0.88、0.80,而果枝长度、果枝夹角、主茎平均节间长度与采净率呈负相关,相关系数分别为-0.75、-0.84、-0.78;撞落率方面,棉花的果枝夹角、吐絮长度与之呈正相关,相关系数分别为 0.74、0.92;遗留率方面:平均果枝长度和主茎平均节间长度与之呈正相关,相关系数分别为 0.76、0.84,棉花的生育期、株高、始果枝高度、棉铃畅开度与之呈负相关,相关系数分别为-0.90、-0.83、-0.82、-0.82。
图3-5 棉花的植株性状、吐絮效果同采收质量的相关性
Fig. 3-5 Correlation between plant characters, bolting effect and harvest quality of cotton
3.4 不同棉花品种机采性能的综合评价
3.4.1 各单项指标的相关性分析
从表3-12中不同棉花品种各单项指标的相关系数矩阵来看,棉花品种各单项指标之间均存在不同程度的相关性,说明它们携带的信息发生重叠,为弥补单项指标适宜机采程度评价的不足,能更准确、全面的判断不同棉花品种适宜机采的敏感指标,本文用以下方法进行分析。
表3-12不同棉花品种各项植株性状指标的相关系数矩阵
Table3-12correlation coefficient matrix of plant character indexes of different cotton varieties
指标 | GP | PH | FBN | IFH | SFN | AFBL | AIL | FBA | TNL | LA | SLW | ST | DR | LHBR1 | LHBR2 | BOR | OL | UD | RR | CHBR | SR | CR |
GP | 1.00 | |||||||||||||||||||||
PH | -0.29 | 1.00 | ||||||||||||||||||||
FBN | -0.67* | 0.00 | 1.00 | |||||||||||||||||||
IFH | -0.50 | 0.39 | 0.84* | 1.00 | ||||||||||||||||||
SFN | -0.92* | -0.04 | 0.62 | 0.37 | 1.00 | |||||||||||||||||
AFBL | 0.47 | -0.46 | -0.82* | -0.97* | -0.30 | 1.00 | ||||||||||||||||
AIL | 0.32 | 0.41 | -0.86* | -0.66* | -0.46 | 0.61 | 1.00 | |||||||||||||||
FBA | -0.93* | 0.38 | 0.50 | 0.29 | 0.76* | -0.34 | -0.07 | 1.00 | ||||||||||||||
TNL | 0.87* | -0.35 | -0.59 | -0.42 | -0.66* | 0.40 | 0.15 | -0.89* | 1.00 | |||||||||||||
LA | 0.41 | -0.08 | -0.21 | 0.14 | -0.19 | -0.01 | -0.12 | -0.67* | 0.66* | 1.00 | ||||||||||||
SLW | -0.49 | 0.48 | 0.61 | 0.56 | 0.22 | -0.73* | -0.26 | 0.62 | -0.55 | -0.60 | 1.00 | |||||||||||
ST | -0.39 | 0.85* | -0.03 | 0.11 | 0.03 | -0.25 | 0.52 | 0.63 | -0.55 | -0.56 | 0.63 | 1.00 | ||||||||||
DR | -0.96* | 0.43 | 0.46 | 0.36 | 0.85* | -0.33 | -0.06 | 0.94* | -0.86* | -0.40 | 0.41 | 0.53 | 1.00 | |||||||||
LHBR1 | 0.71* | -0.05 | -0.89* | -0.85* | -0.74* | 0.73* | 0.78* | -0.43 | 0.54 | -0.12 | -0.30 | 0.14 | -0.56 | 1.00 | ||||||||
LHBR2 | 0.85* | -0.48 | -0.18 | -0.11 | -0.72* | 0.10 | -0.23 | -0.89* | 0.77* | 0.43 | -0.30 | -0.63 | -0.95* | 0.30 | 1.00 | |||||||
BOR | -0.29 | 0.94* | 0.23 | 0.57 | -0.07 | -0.67* | 0.17 | 0.38 | -0.39 | -0.18 | 0.70* | 0.81* | 0.35 | -0.16 | -0.33 | 1.00 | ||||||
OL | 0.77* | -0.32 | -0.80* | -0.81* | -0.63 | 0.70* | 0.51 | -0.58 | 0.80* | 0.15 | -0.41 | -0.21 | -0.68* | 0.88* | 0.47 | -0.41 | 1.00 | |||||
UD | -0.80* | 0.53 | 0.33 | 0.44 | 0.76* | -0.39 | -0.05 | 0.68* | -0.53 | 0.07 | 0.23 | 0.40 | 0.86* | -0.58 | -0.83* | 0.39 | -0.57 | 1.00 | ||||
RR | 0.68* | -0.70* | -0.47 | -0.71* | -0.56 | 0.71* | 0.18 | -0.55 | 0.43 | -0.15 | -0.47 | -0.46 | -0.69* | 0.63 | 0.60 | -0.67* | 0.60 | -0.90* | 1.00 | |||
CHBR | 0.08 | 0.20 | -0.77* | -0.68* | -0.03 | 0.66* | 0.81* | 0.05 | 0.20 | 0.09 | -0.42 | 0.27 | 0.15 | 0.56 | -0.42 | -0.11 | 0.52 | 0.28 | -0.02 | 1.00 | ||
SR | 0.04 | -0.05 | -0.70* | -0.76* | 0.09 | 0.74* | 0.67* | 0.08 | 0.21 | 0.02 | -0.46 | 0.11 | 0.15 | 0.52 | -0.39 | -0.34 | 0.56 | 0.23 | 0.10 | 0.96* | 1.00 | |
CR | -0.46 | 0.46 | 0.80* | 0.99* | 0.29 | -0.98* | -0.60 | 0.29 | -0.42 | 0.08 | 0.62 | 0.21 | 0.33 | -0.78* | -0.09 | 0.66* | -0.78* | 0.40 | -0.70* | -0.68* | -0.78* | 1.00 |
注:GP:生育期;PH:株高;FBN:果枝数;IFH:始果高度;SFN:始果节位;AFBL:平均果枝;AIL:主茎平均节间长度;FBA:果枝夹角;TNL:叶片总数;LA:叶面积;SLW:比叶重;ST:茎粗;DR:脱叶率;LHBR1:叶片挂枝率1;LHBR2:叶片挂枝率2;BOR:吐絮率;OL:吐絮长度;UD:畅开度;RR:遗留率;CHBR:棉絮挂枝率;SR:撞落率;CR:采净率。 GP:Growth period;PH:Plant height;FBN:Fruit branch number.;IFH:Initial fruit height;SFN:Initial fruit node position;AFBL:Average fruit branch;AIL:Average Internode length of main stem;FBA:Angle between fruit branches;TNL:Total number of leaves;LA:Leaf area;SLW:Specific leaf weight;ST:Stem thick;DR:Defoliation rate;LHBR1:Leaf hanging branch rate 1;LHBR2:Leaf hanging branch rate 2;BOR:Boll opening rate;OL:Opening length;UD:Unobstructed degree;RR:Retention rate;CHBR:Hanging branch rate of cotton wool;SR:Striking rate;CR:Clean rate.
*表示p<0.05的显著水平 *mean a significant level of p<0.05
3.4.2 主成分分析
主成分分析是将多个指标简化成少量综合指标的一种统计分析方法[99],对6个参试棉花品种的22个单项指标进行主成分分析,如表3-13所示,前4个综合指标PC1-PC4(农艺性状、脱叶效果、吐絮特性、采收质量)的贡献率分别为37.48%、36.25%、13.28%和11.15%,累积贡献率高达98.12%。PC1-PC4由原来的22个单项指标转换而成,这4个新的综合指标相互独立且具备较强的信息代表性,代表了原始的22个指标所携带的绝大部分信息。
表3-13各综合指标的系数及贡献率
Table3-13coefficient and contribution rate of comprehensive indicators
主成分Principle factors | PC1 | PC2 | PC3 | PC4 | ||
特根值Eigen values | 8.246 | 7.974 | 2.921 | 2.453 | ||
贡献率% Contributive ratio | 37.484 | 36.248 | 13.277 | 11.151 | ||
累积贡献率% Cumulative contributive ratio | 37.484 | 73.732 | 87.008 | 98.159 | ||
特征向量Eigen vector | GP | -0.872 | -0.042 | 0.351 | 0.335 | |
PH | 0.672 | 0.311 | 0.467 | 0.460 | ||
FBN | 0.629 | -0.702 | -0.134 | -0.303 | ||
IFH | 0.645 | -0.672 | 0.059 | 0.353 | ||
SFN | 0.768 | -0.109 | -0.246 | 0.526 | ||
AFBL | 0.163 | 0.977 | 0.137 | -0.007 | ||
AIL | -0.200 | 0.886 | 0.333 | 0.210 | ||
FBA | 0.839 | 0.261 | -0.101 | -0.463 | ||
TNL | -0.184 | -0.856 | -0.464 | 0.115 | ||
LA | -0.304 | -0.257 | -0.397 | 0.824 | ||
SLW | 0.710 | -0.214 | 0.515 | -0.249 | ||
ST | 0.647 | 0.518 | 0.559 | -0.013 | ||
DR | 0.864 | 0.282 | -0.315 | -0.247 | ||
LHBR1 | -0.644 | 0.593 | 0.448 | 0.029 | ||
LHBR2 | -0.757 | -0.554 | 0.262 | 0.200 | ||
BOR | 0.707 | 0.034 | 0.615 | 0.343 | ||
OL | 0.332 | 0.768 | -0.451 | 0.309 | ||
UD | 0.380 | 0.793 | -0.463 | -0.068 | ||
RR | -0.883 | 0.029 | 0.163 | -0.431 | ||
CHBR | -0.123 | 0.927 | -0.219 | 0.254 | ||
SR | -0.202 | 0.872 | -0.376 | 0.056 | ||
CR | 0.700 | -0.648 | 0.163 | 0.224 |
3.4.3 不同棉花品种适宜机采程度的综合评价
如表3-14所示,根据公式(1)计算不同棉花品种(系)各综合指标的隶属函数值。对于同一综合指标如PC1而言,合信63的μ(X1)最大,为 1.000,表明此品种在PC1表现为适宜机采的程度最大,而新陆早57号的μ(X1)值最小,为0.000,表明该品种在这一综合指标上适宜机采的程度最小,其它品种介于两者之间。根据各综合指标贡献率的大小可计算其权重,用公式(2)计算后,4个综合指标PC1、PC2、PC3、PC4的权重分别为 0.382、0.369、0.135和0.114。采用公式(3)计算各棉花品种(系)适宜机采程度的综合能力的大小,D值越大,表明该品种适宜机采的程度越大,通过对D值的比较,6个参试品种适宜机采程度的大小依次为:新陆早71号、合信63、金棉18、惠远720、新陆早50号、新陆早57号。
为筛选可靠的适宜机采的鉴定指标,把适宜机采程度的综合评价值(D值)作为因变量,把各棉花品种的单项指标作为自变量进行逐步回归分析[100],建立最优回归方程:D=-6.952+4.846DR+2.941BOR+0.045SFN-0.001TNL-0.001SR,方程决定系数R2=0.998。由此方程可知,22个单项指标中有5个指标对棉花品种机采性能有显著影响,分别是脱叶率、吐絮率、始果枝节位、叶片总数和撞落率。该方程可以用于评价不同棉花品种适宜机采程度的大小,同时也可在相同条件下,利用该方程预测其它棉花品种适宜机采程度的大小。
表3-14各品种(系)的综合指标值、权重、μ(Xj)、D值及综合评价
Table3-14Comprehensive index value, weight, μ (Xj), D value and comprehensive
evaluationof each variety (line)
品种 Varietise | PC1 | PC2 | PC3 | PC4 | μ(X1) | μ(X2) | μ(X3) | μ(X4) | D | 综合评价Comprehensive evaluation |
新陆早71
Xinluzao71 | 0.011 | 1.513 | 1.194 | 0.668 | 0.444 | 1.000 | 1.000 | 0.644 | 0.747 | 1 |
合信63
Hexin63 | 1.437 | -0.393 | -0.049 | -0.451 | 1.000 | 0.295 | 0.478 | 0.244 | 0.583 | 2 |
金棉18
Jinmian18 | 0.904 | -0.294 | -0.078 | -0.243 | 0.792 | 0.332 | 0.465 | 0.318 | 0.514 | 3 |
惠远720
Huiyuan720 | -0.391 | -0.518 | -0.979 | 1.661 | 0.288 | 0.294 | 0.087 | 1.000 | 0.344 | 4 |
新陆早50
Xinluzao50 | -0.831 | 0.884 | -1.185 | -1.131 | 0.116 | 0.753 | 0.000 | 0.000 | 0.322 | 5 |
新陆早57
Xinluzao57 | -1.129 | -1.192 | 1.097 | -0.504 | 0.000 | 0.000 | 0.959 | 0.225 | 0.155 | 6 |
权重Index weight | 0.382 | 0.369 | 0.135 | 0.114 |
第四章 讨论
4.1 不同棉花品种生长发育及产量品质的比较分析
4.1.1 不同棉花品种生长发育的比较分析
棉花的农艺性状与采棉机械吻合度高,才能提高机采的采净率[101]。赵会薇[26]认为机采棉的生育期在120d左右,株高保持在75~85cm。本试验中,参试的6个棉花品种生育期在120~124d,株高变化在74.6~81.5cm,符合机械采收对棉花品种早熟性和株高的要求。始果枝高度是判断棉花是否利于机采的一个重要指标[102-104],机采棉始果枝高度应大于20 cm[105]。本试验中,参试的6个棉花品种始果枝高度在20.2~25.6cm,结铃高度均达到机采要求。赵建所[80]总结茎秆倒伏会致使部分棉花无法顺利进入采头,会极大影响采净率,因此机采棉株型要紧凑、抗倒伏[26]。研究结果表明,6个棉花品种的主茎平均节间长度在4.8-6.0cm,中部果枝夹角在62度以内,其中金棉18和新陆早50号的果枝夹角>60°偏大,其余品种果枝夹角中等。茎粗范围在9.4~10.1mm,茎秆越粗壮越不易倒伏。叶面积指数(LAI)是衡量棉花群体冠层结构是否合理的重要指标之一[106]。合理的LAI是充分利用光资源实现棉花高产的重要途径之一[107]。本试验中,盛蕾至盛铃期,金棉18、新陆早71号和合信63的LAI值较高。盛铃期后,营养生长停滞,部分品种植株下部叶面积逐渐减少,光合能力减弱。而新陆早71号和合信63在生育后期仍维持较高的LAI值水平,说明新陆早71号、合信63的LAI更为合理,提高了光能利用率,为高产奠定良好基础。
4.1.1 不同棉花品种产量品质的比较分析
单位面积的收获株数、单株结铃数、单铃重及衣分决定了棉花的产量构成[108,109]。其中单株铃数对产量的贡献最大,其次是单铃重和衣分。试验结果表明,新陆早71号的单株成铃数和双铃率均为最高,可能是因为该品种充分利用地力和光能,促进了叶片的生长,为植株生长、蕾铃发育提供了充足的叶面积[110],合理的LAI水平改善了群体间通风透光性,减少群体郁蔽程度,减轻中下部蕾铃脱落,增加下部棉铃和外围铃,棉铃的空间分布更为合理。金棉18的单铃重和衣分最大,而单株结铃数较少,可能是因为该品种盛花期至盛铃期营养生长旺盛,LAI值水平高,群体郁闭不利于下层叶片截获光照,阻碍中下部棉铃的生长[111]。6个棉花品种的衣分在41.3%~44.9%,较往年提高1.5%左右,这可能与此阶段有效积温较高相关联[112],有效积温越高越有利于棉纤维发育。6个参试品种中新陆早71号的籽棉产量和皮棉产量均为最高,该品种冠层结构合理,结铃性强,单铃重和衣分表现较好,诠释了该品种高产的原因。除此之外,机械采收速度,机采棉花的数量等因素也会影响机采棉品质[113-117]。
4.2 不同棉花品种脱叶吐絮效果及采收质量的比较分析
4.2.1 不同棉花品种脱叶效果的比较分析
化学脱叶催熟是机采作业环节前的一项重要措施[118]。化学脱叶剂的效果直接影响机采的质量和效率[119],宋敏[120]研究发现施药后5-10d出现一个快速脱叶期,田景山[121]认为喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内是实现良好脱叶效果的关键时间段。本试验中,各棉花品种的脱叶速率均在施药后5-10d达到最高,这与前人研究结果基本一致。施药后20d,除新陆早50号和惠远720以外,其余品种的脱叶率均达到90%以上,新陆早71号在4个调查时期的脱叶率均为最高,施药后20d脱叶率为95%,叶片挂枝率最低,这可能是因为新陆早71号对脱叶剂更为敏感,叶片小利于脱叶,株型紧凑、果枝短使叶片不易挂枝。
4.2.2 不同棉花品种吐絮效果的比较分析
机械采摘和作业时间等要求棉花吐絮集中,且集中在吐絮期前期,有利于较早集中机采,能提高机采工作效率。育种实践表明,某些品种进入吐絮期早,但吐絮并不集中,相比而言,吐絮铃数和吐絮率更能客观反映吐絮的集中程度[122]。本试验中,通过调查各棉花品种的吐絮铃数,吐絮率和吐絮速率,发现新陆早57号、新陆早71号和金棉18吐絮较为集中,其中新陆早71号吐絮集中在前期。新陆早50号吐絮早,但吐絮并不集中,不利于机械集中采收。机械采摘还要求棉花吐絮畅[123],含絮力适中[124],有一定的抗风和抗冲撞力,不夹壳、有利于机械一次性采摘[75-78]。本试验中,各棉花品种不同部位的吐絮长度均为:下部>中部>上部,说明随吐絮进程的推进,棉絮会不同程度的分裂下垂。新陆早57号吐絮长度最短,可能是因为该品种含絮力较强,棉絮呈合抱状态不易分裂下垂[79]。棉株第4果枝第1铃开裂15d,新陆早50号、金棉18和惠远720棉株下部的吐絮长度在8cm以上,中部的吐絮长度在7cm以上,说明这3个品种含絮力差,容易掉絮;其次,新陆早57号的棉铃畅开度为Ⅰ级夹壳,而其余品种属于Ⅱ级适中,间接反映该品种虽然含絮力较强,但吐絮不够通畅,易夹壳。
4.2.3 不同棉花品种采收质量的比较分析
机采棉的采净率和多种因素有关[125],目前棉花机采的采净率难以达到手采的干净程度,易造成减产和浪费。张新建[126]认为喷施脱叶剂后18-20d进行棉花采收可提高棉花采净率。魏鑫等[127]研究发现,76 cm等行距种植模式更利于机械采收,降低了棉花含杂率、挂枝率和撞落率,提高了采净率。杨培[96]通过研究得出株型紧凑的棉花品种采净率更高。本研究中,在棉花损失率方面,以棉花撞落率和遗留率占比较高。新陆早50号的撞落率达到4.96%为最高,可能是因为该品种含絮力差,棉花在棉壳上一瓣瓣分散开,遇到大风天气或机械采收时震动,棉花容易从棉壳上脱落至地面[80]。新陆早57号的遗留率最高,可能是该品种的棉铃畅开度为Ⅰ级夹壳,吐絮不够通畅,采棉机未能一次性摘取干净,遗留部分棉絮和大朵花。除此之外,各品种棉花挂枝率范围在0.24%~0.43%之间,这可能是由于机械采收和吐絮过程中刮风、降雨或人为撞动造成的棉花脱落挂枝。新陆早71号的采净率达到96.51%,采收质量最好,可能因为该品种株型紧凑,始果枝高度达到机采要求,棉株下部遗留棉少,含絮力适中不掉絮、易采摘。
4.3 不同棉花品种适宜机采的相关性分析
4.3.1 不同棉花品种植株性状与脱叶效果的相关性分析
脱叶剂的应用是确保棉花叶片快速脱落、棉铃集中吐絮以便机械采收的一项重要技术,而棉花的脱叶效果同植株性状联系密切。脱叶率方面,棉花的株高、始果节位与之呈正相关,相关系数分别为 0.86、0.85,研究结果表明,不同棉花品种间,增加棉花的株高、始果节位会显著的提高棉花的脱叶率。杨培[96]在对等密度条件下不同种植模式的棉花品种脱叶效果研究中得出,增加棉花的株高会极显著的提高棉花的脱叶效果,与本研究的结果一致。一般认为,生长稳健、自然衰老、成熟度高的棉花对脱叶剂敏感,棉花早衰或是贪青晚熟则不利于脱叶剂药效的发挥[128,129],本试验脱叶效果与生育期的相关性并不显著,可能是因为6个参试品种均为早熟品种,生育期较为接近。此外,叶片数、叶面积和比叶重与脱叶率存在显著的负相关,相关系数分别为-0.86、-0.82、-0.94;说明叶片数越多、叶面积越大、比叶重越大则越不利于脱叶。叶片大小在一定程度上影响棉田的通风透光性,在密植条件下,叶片多、叶片大会造成棉田荫蔽[76],机械喷施脱叶剂棉株下部叶片着药量少,导致脱叶效果差[130]。挂枝率方面,棉花的果枝长度、主茎平均节间长度与之存在显著的正相关,相关系数分别为 0.90、0.83。棉花的果枝较长会增加植株间果枝的交互程度,叶片在脱落过程中易受到交错果枝的阻碍而影响叶片脱落,从而增加挂枝率。而主茎平均节间长度越长,说明株型越松散,越不利于脱叶。
4.3.2不同棉花品种植株性状、吐絮效果与采收质量的相关性分析
棉花机械采摘要求棉花的农艺性状有利于机采,棉铃吐絮集中,便于机械统一采收作业[130]。研究结果证明,棉花的植株性状、吐絮效果同棉花的采收质量联系紧密。采净率方面,棉花的株高、始果高度与之呈显著正相关,相关系数分别为 0.88、0.88。赵会薇[26]认为适宜机采的株高应在75-85cm;赵建所[80]总结棉花始果枝高度低于20cm时,采棉机无法采收上低于采头高度的棉花。因此,在一定范围内棉花的株高和始果枝高度越高则越利于提高采净率。研究结果表明,棉花的平均果枝长度、果枝夹角、主茎平均节间长度与之呈负相关,相关系数分别为-0.75、-0.84、-0.78。前人研究发现株型紧凑的棉花品种的棉花挂枝率、采净率方面的表现均优于株型松散的棉花品种[96]。始果枝高度达到20cm的棉花,若果枝较长,会增加始果枝外围铃采收不上的风险[131]。因此,植株的果枝越长、果枝夹角越大、主茎平均节间长度越长说明株型越松散,越不利于机采,这与前人研究结果较为一致。除此之外,棉花的撞落率和遗留率越高则采净率越低。进一步分析发现,棉花的遗留率和撞落率与棉花的吐絮特性有密切联系,撞落率方面,棉花的吐絮长度与之呈正相关,相关系数为0.92,吐絮长度越长则间接说明棉花含絮力越差,机械采收时棉花受到震动容易从棉壳上脱落至地面;遗留率方面:棉铃畅开度与之呈负相关,相关系数为-0.82。说明棉铃畅开度越小,越容易夹壳留絮,机械采收时不易一次性摘取干净,从而增加棉花的遗留。
4.4 不同棉花品种机采性能的综合评价
为全面推行棉花机械化采收,开展适宜机采的棉花品种筛选,并制定出统一、规范的机采棉评价标准至关重要。赵晓雁[132]等采用关联度分析法,综合14个杂交棉花品种的3个机采性状,根据机采和加工性能确定不同权重,进行机采性能的综合评价。但目前对北疆地区棉花品种的机采性能综合评价的报道仍比较少。棉花品种特性差异大,单独使用某一单项指标很难反映该品种是否适宜机采,同时,众多评价指标间存在一定的自相关,导致各指标所携带的信息发生重叠,且各指标的重要程度不同[100],因此运用多元分析方法对不同棉花品种机采性状的各项指标进行综合评价,建立可靠的评价体系。本研究采用主成分分析将22个单项指标转换为4个新的相互独立的具有信息代表性的综合指标,这4个综合指标的累积贡献率达98.12%。采用隶属函数分析法对这4个综合指标进行加权分析,进一步得到不同棉花品种(系)的综合指标评价值(D值),能客观地反映不同棉花品种适宜机采程度的大小。研究发现,通过对D值的比较可以得出新陆早71号的D值最大,说明该品种适宜机采的程度最高,惠远720与新陆早50号的D值接近,说明这两个品种适宜机采的程度相当。棉花的农艺性状、脱叶效果、吐絮特性以及采收质量的22个指标与综合指标评价值的逐步回归结果显示,脱叶率、吐絮率、始果枝节位、叶片总数和撞落率可作为筛选北疆地区适宜机采品种的重要指标。
棉花机械采收需要植株多种特征特性相互协调,不仅与棉花采收质量联系紧密,而且影响棉花的产量及品质。结合本试验研究结果,评价棉花品种是否适宜机采的具体量化指标在以下范围内比较适宜:生育期在122~124d;始果枝节位5~6节,始果枝高度在20~25cm,始果枝节位和高度太高会影响有效果枝数,进而影响产量;平均果枝长度在13~15cm;果枝夹角在50~60°;叶片总数25~30片,叶片大小在100~110cm2;含絮力适中,即棉株上部吐絮长度为4~4.5cm,中部为5~5.5cm,下部小于7cm;棉铃畅开度为0.65~0.7,吐絮长度和棉铃畅开度这两个指标只能间接反映棉花含絮力的大小,其直接测定指标和方法仍需进一步探索和研究;喷施脱叶剂后20d的脱叶率≥95%,吐絮率≥95%;撞落率低于3%,遗留率低于1.5%。以上具体量化指标可进行棉花品种机采性能的快速鉴定和预测,并为棉花品种的选育、推广及种质资源的鉴定与筛选提供依据。
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.1.1 不同棉花品种生长发育及产量品质的比较分析
综合比较6个参试棉花品种的11个农艺性状,新陆早71号的生育期为123d,在株高、始果节高度、果枝长度、叶片特性等主要农艺性状方面的表现更优于其它品种,且株型紧凑、茎秆粗壮不易倒伏,更利于后期机械采收。新陆早71号和合信63的LAI较为合理,结铃性强,具备高产优势。对6个棉花品种的生育进程、农艺性状、棉铃的时空分布、产量及品质性状进行比较分析,新陆早71号表现较优。
5.1.2 不同棉花品种脱叶效果及采收质量的比较分析
各参试棉花品种在喷施脱叶剂后5-10d均出现一个快速脱叶期。新陆早71号在4个调查时期的脱叶率均最高,施药后20d的脱叶率达到95%,对脱叶剂更为敏感;金棉18吐絮最早、吐絮率最高,新陆早57号、新陆早71号和金棉18吐絮较为集中,其中新陆早71号吐絮集中在前期。新陆早57号吐絮长度最短,其次为新陆早71号;新陆早57号的棉铃畅开度为Ⅰ级夹壳,其余品种属于Ⅱ级适中。采收质量方面,各品种棉花挂枝率范围在0.24%~0.43%之间,新陆早50号的撞落率最高,为4.96%,新陆早57号的遗留率最高,为3.24%。新陆早71号含絮力适中、吐絮畅、不夹壳、易采摘,采收质量最高。
5.1.3 不同棉花品种适宜机采的相关性分析及综合评价
棉花的株高、始果枝节位与脱叶率之间存在显著正相关,叶片数、叶面积和比叶重与之呈负相关;棉花的果枝长度、主茎平均节间长度与叶片挂枝率呈正相关;采净率方面,棉花的株高、始果高度、果枝数与之呈正相关;平均果枝长度、果枝夹角、主茎平均节间长度与之呈负相关关系。采用多元分析方法进行综合评价,得出新陆早71号适宜机采程度最高。建立最优回归方程:D=-6.952+4.846DR+2.941BOR+0.045SFN-0.001TNL-0.001SR,得出棉花的脱叶率、吐絮率、始果枝节位、叶片总数和撞落率可作为筛选北疆地区适宜机采品种的重要指标。同时,北疆地区可选择生育期在122~124d,始果枝高度在20~25cm,平均果枝长度在13~15cm;果枝夹角在50~60°;叶片总数25~30片,倒三叶叶面积大小在100~110cm2;含絮力适中,即棉株上部吐絮长度为4~4.5cm,中部为5~5.5cm,下部小于7cm;棉铃畅开度为0.65~0.7;喷施脱叶剂后20d的脱叶率≥95%,吐絮率≥95%;撞落率低于3%,遗留率低于1.5%的棉花品种。
5.2 研究展望
机械采收是棉花产业全程机械化的重要环节,棉花机械采收需要多种特征特性协调一致,才能实现品种、农机、农艺的有机融合。本文从棉花的生长发育状况、产量品质性状、脱叶吐絮效果以及采收质量方面,筛选出新陆早71号为适宜北疆地区机采的棉花品种,但对其吐絮集中性及含絮力方面研究还不够深入,目前对于棉花含絮力的测定还没有直接的、具体的方法。因此,在今后的研究中,应加强对棉花吐絮集中性及含絮力方面的研究,这对于品种选育、提高采棉效率、降低浪费、提升棉花产量和品质均具有十分重要的意义。
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致谢
时光荏苒,在即将毕业的今天,依然记得两年前收到新疆农业大学研究生录取通知书时的那份欣喜。能在传承着“红色基因”,秉承“自力更生、艰苦奋斗”精神的新疆农业大学攻读硕士学位,接受名师的指点,是我莫大的荣幸。研究生期间不仅加深了自己专业知识储备,同时也收获了珍贵的师生情和同学情。这期间我得到了老师们的悉心教导,结识了志趣相投的同学,同时也得到了家人的理解和支持。在此,我仅以此文向他们表示感谢。
首先,我要由衷的感谢我的导师。我的导师知识渊博,治学态度认真严谨,导师诲人不倦的高尚师德,平易近人的人格魅力一直深深的感染着我。在他从事教学事业和棉花科研领域的几十年中,始终坚持兢兢业业、精益求精的工作态度,求真务实、严谨创新的科研素养,诲人不倦、谆谆教导的育人理念。攻读硕士学位期间,我的导师从课程计划、论文选题、试验设计及方案实施、课题研究、社会生产实践、论文撰写与修改等各个方面都严格把关,给予我精心的指导和鼓励;在生活上,他和蔼可亲,如慈父一般,常常教我们做人做事之道,使我受益终身。能成为老师的学生是我莫大的荣幸,在此谨向我的导师致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢,谢谢您的教导和陪伴。
感谢学校和农学院的各位老师对我的培养,感谢教授、XXX,XXX感谢你们毫无保留的的传道、授业、解惑,在课题研究过程中给予我宝贵的建议、帮助和指导。
感谢沙湾县四道河子镇聚力机采棉专业合作社理事长在本试验期间提供的帮助,为我们提供设施完备的试验基地,为我们提供舒适的住宿和良好的学习环境,在试验过程中适时给予建议,遇到困难及时给予帮助。在合作社实践的6个多月获益匪浅,不仅学习到专业知识,对农业合作社工作内容、社企联盟的运营模式等也有了新的了解,在扈总的带领下参与了棉花品种比较、选种以及向农户推介宣传的工作,对农业有了更深的认识。感谢我的校外基地导师,老师平易近人,耐心认真,在试验过程中给予宝贵的指导和中肯的建议。
感谢的我的师兄XXX在试验过程中每次遇到问题都有你们热情而耐心细致的解答,因为有你们的帮助和鼓励,我才能更加顺利的完成试验研究。感谢我的同门XXX;还有师弟师妹XXXX等;感谢本科生实习生段XXXX感谢你们给予我的各方面帮助与鼓励,没有你们就没有试验的顺利完成,就没有我进步和成长。感谢我的舍友在学习和生活上对我的帮助和包容,我们一起度过了紧张又快乐的研究生生活,因为有你们才有了那么多的欢声笑语。特别要感谢我的母亲,在决定考研和读研期间给予我的理解、支持和信任,感谢她无私的付出,家人的理解和信任是我前进的动力,使我能无后顾之忧的全身心投入到学习和研究当中去。我的家人们永远健康、平安、快乐是我最大的心愿。回顾这两年,从入校前在导师的安排下进入南北疆试验基地进行科研实训起一直到论文的顺利完成,期间有许多可敬的师长、同学、基地工作人员、家人和朋友给予了我无言的帮助,是你们在我最困难的时候帮助我并鼓励我前进,是你们陪伴我度过了快乐而有意义的两年研究生生活,请在这里接受我最诚挚的谢意。
新疆农业大学是一所国家农业人才的培养基地,建校以来,始终坚持“理论联系实际、教学结合生产”的办学方针,培养和输送了一批又一批优秀人才,多项科研成果填补了国内的空白。读硕期间,无论在知识储备能力还是个人素质修养方面,我都有了长足的进步。我很庆幸自己当时选择了这所学校,选择了这个专业,让我在工作几年后还能再有机会更深入的了解农业、亲近大自然,让自己褪去浮躁,磨练心智,锻炼综合能力素质,这两年研究生生活中所见、所得、所感、所悟将使我受益终身,也是我人生中珍贵的财富和回忆。感谢学校的培养、感谢恩师张巨松老师的教诲,感谢一路帮助过我的人们,未来我还会继续努力!
最后向各位参加论文审阅、论文答辩的评审专家、教授和老师们致以诚挚的谢意,感谢你们付出宝贵的时间。
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