夏松波 別墅 王孝剛 張教海 秦鴻德 張友昌 馮常輝

摘要：為破解湖北省棉花生產和產業(yè)發(fā)展的一系列問題和困境，湖北省農業(yè)科技創(chuàng)新中心棉花團隊以提高植棉效率和效益為目標，以棉花機械化采收為核心，近年來在機采棉關鍵配套技術研發(fā)、相關機理研究和推廣示范方面取得的進展和成效，并對今后機采棉的研究和發(fā)展提出了建議。

關鍵詞：湖北省;機采棉;試驗示范;發(fā)展建議

中圖分類號：S562.048? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2095-3143（2019）06-0023-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2019.06.004

Abstract： In order to solve a series of problems and dilemmas in cotton production and industrial development in Hubei province， the cotton team of Hubei Agricultural Science and Technology Innovation Center aimed at improving the efficiency and benefit of cotton production， and took mechanized cotton harvesting as the core. Progress and results in the research and development of key supporting technologies， related mechanism research and popularization and demonstration of mechanical cotton in recent years. Some suggestions on the research and development of mechanical cotton picking in the future were put forward.

Key words： Hubei province; Mechanical harvesting of Cotton; Demonstration test; Advice

0? 引言

湖北省是傳統(tǒng)的產棉、用棉和紡織工業(yè)大省，棉花是湖北省主要的大宗經(jīng)濟作物，對湖北省經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了重要貢獻。湖北植棉區(qū)屬長江流域棉區(qū)中游亞區(qū)，光熱條件好，雨量充沛，土壤肥沃，植棉條件得天獨厚，是全國著名的優(yōu)質棉產區(qū)和國家商品棉花重要生產基地[1-2]?！笆濉逼陂g，湖北省棉花年平均種植面積39.7萬公頃，產量43.8萬噸，居全國第四位，長江流域棉區(qū)第一位。湖北省常年紡織用棉120萬噸左右，2018年全省紡織行業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務收入突破3200億元，占全省GDP的8%左右。

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和農村勞動力的大量轉移，棉花生產周期長、用工多而繁瑣、勞動強度大、成本高、效率和效益低等問題日益突出，導致棉花種植面積大幅下降，棉花收購、加工企業(yè)停工、停產，紡織用棉大量調進[3-4]?！笆濉币詠砗笔∶藁ǚN植面積劇烈萎縮，2018年較2011年面積下降32.94萬公頃，降幅67.4%，年均降幅11.2%。據(jù)《全國農產品成本收益匯編》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，隨著用工成本增加、棉花價格下滑，植棉效益開始出現(xiàn)收不抵支，2013～2017年每667m2凈利潤平均為-871.5元。

為破解湖北棉花生產和產業(yè)發(fā)展的一系列問題和困境，湖北省農業(yè)科技創(chuàng)新中心棉花團隊以提高植棉效率和效益為目標，以棉花機械化采收為核心，在品種選配、種植模式和方式、肥水管理、化學調控、機械采收等方面進行試驗示范，取得了顯著成效。

1? 湖北機采棉發(fā)展實踐

1.1? 機采棉配套栽培技術

1.1.1? 品種（系）機采適宜性研究

品種是機采棉發(fā)展的核心和基礎。2014年以來，開展了不同棉花品種（系）機采適宜性試驗研究。參試品種（系）共35個，對品種的生育特性、生育期和生育進程、株型、株高、第一果枝高度、果枝類型、產量結構、結鈴吐絮集中度、脫葉催熟反應、品質等與機采密切相關的性狀進行綜合考察和評價，篩選出CN01、中619、EZ9、ZD2040、荊棉91等較適于機械化采收的棉花新品種（系）。

1.1.2? 機采棉合理密植試驗

以適合機采的常規(guī)無限果枝類型品種CN01為材料，研究了密度對機采棉生育特性、產量和品質的影響。結果表明，密度對機采棉生育進程無明顯影響，果節(jié)形成高峰期為7月26日至8月5日，成鈴高峰期為8月16日至8月25日，高峰期內群體果節(jié)日增量和成鈴強度隨著密度的增加而增大。麥后直播棉產量由伏桃和秋桃構成，秋桃占53.57%～56.07%，以6.75萬株/hm2和6萬株/hm2處理產量優(yōu)勢明顯，纖維品質性狀優(yōu)良。

1.1.3? 機采棉氮肥運籌試驗

以CN01為研究對象，試驗結果表明：氮肥中基肥追肥比例一定時，籽棉產量隨氮肥施用量的增加而增加，施氮量為300㎏/hm2時產量最高，但與施氮量262.5㎏/hm2處理的差異較小;在同一施氮量條件下，基肥與花鈴肥不同比例各處理間產量差異不顯著，基肥施用比例彈性較大。結合生長發(fā)育情況，要達到籽棉產量3750㎏/hm2以上，CN01的施氮量在262.5㎏/hm2以上，氮肥中基肥比例以20%～30%為宜。

1.1.4? 機采棉化學打頂劑試驗

藥劑打頂處理株高介于人工打頂和不打頂處理之間，藥劑打頂處理平均單鈴重為5.11 g，比不打頂處理低0.25 g，比人工打頂處理低0.31 g;藥劑打頂處理平均衣分為41.11%，比人工打頂?shù)?.88個百分點;藥劑打頂處理平均籽指為10.17 g，和不打頂處理相當，比人工打頂處理低0.32 g。藥劑打頂處理和人工打頂處理相比，對單鈴重、衣分等主要產量性狀都有一定影響。

1.1.5? 機采棉脫葉劑篩選試驗

各處理的脫葉效果均較好（乙烯利處理除外），脫葉率在97%以上，其中欣噻利180 mL和脫吐隆+助劑+乙烯利2個處理的脫葉率達100%。吐絮率最高為脫吐隆+助劑+乙烯利處理（98.00%），其次是脫葉劑2處理（97.10%）。除對照外，各處理間產量差異不明顯，以脫吐隆+助劑+乙烯利處理產量最高。噴施脫葉劑后對棉花單鈴重和籽棉產量有一定影響，單鈴重平均下降了0.38 g，籽棉產量平均下降了351.3 kg/hm2，降幅11.50%;衣分率有所提高，平均增加了0.46個百分點。

1.2? 機采棉相關機理研究

1.2.1? 機采棉纖維品質形成機理研究

開展了GhKCS13基因和溫度對纖維伸長發(fā)育影響的研究，初步明確了轉基因株系纖維長度表型差異起始時期和GhKCS13在纖維伸長過程中的作用。高低溫脅迫均對棉花纖維發(fā)育造成嚴重影響，而20℃的低溫脅迫對棉花纖維發(fā)育的抑制作用更為顯著。

1.2.2? 機采棉早開花基因初步定位

通過調查和QTL分析，將早花性狀 QTL 定位在D07 染色體上與短果枝性狀位點連鎖的11.6cM 的區(qū)域內。早花性狀QTL 以加性效應為主，具有部分顯性效應，解釋的表型變異率達73.4%。根據(jù)已有信息推測，“X1570”的早花性狀控制基因可能位于 gb_nb1 基因附近區(qū)域。

1.2.3? 機采棉抗病性研究

通過海陸嫁接差異蛋白表達分析，反轉錄克隆出相關5個基因的ORF序列，在黃萎病脅迫下進行相對表達量分析，并通過VIGS技術進行基因功能驗證，表明GhCHS、GhCHI、GhSAMS等3個基因在棉花防御黃萎病的過程中起到重要作用[5-6]。

選用蘇棉12×Sicala V1（組合1）、荊55173×M51（組合2）的F2、F3代分離群體和與黃萎病抗性連鎖或關聯(lián)的SSR分子標記，研究分子標記輔助黃萎病抗性選擇的效果。初步分析可知，W1231、SHW-1355、2344、1740（280）共4個標記與抗病性逐步回歸結果表現(xiàn)顯著（P=0.0086），總體相關系數(shù)為0.79。利用組合1和組合2的F3代產生新雜交組合，通過病鑒發(fā)現(xiàn)部分組合的抗病性優(yōu)于親本。繼續(xù)利用主要SSR標記在雜交聚合材料中追蹤目標位點，獲得同時含有M51和Sicala V1中黃萎病抗性位點的新材料，鑒定得到抗性水平達到高抗級別的特殊材料。其中母本來源于組合2的F3代，父本來源于組合1的F3代。

1.2.4? 機采棉抗逆性研究

設置0、5%、10%、15%四個梯度的PEG-6000溶液模擬自然干旱環(huán)境，對機采棉CN01幼苗進行脅迫來研究其生理變化，并通過轉錄組測序篩選出干旱脅迫條件下顯著差異表達的基因。結果表明：棉花幼苗葉片的相對含水量與PEG-6000 濃度呈顯著負相關;葉綠素含量隨PEG-6000 濃度的升高逐漸降低;相對電導率、脯氨酸含量隨PEG-6000 濃度的升高而升高，且與PEG-6000的濃度和處理時間成正比或正相關;可溶性蛋白含量在5%～10%，PEG-6000 梯度范圍內隨濃度升高而增加，15%濃度處理先上升后下降。15%PEG-6000溶液處理的棉花中共篩選到差異表達基因801個，其中上調709個，下調92個。

1.3 機采棉示范效果

2014以來，湖北省農業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所開始在全省棉花主產區(qū)開展機采棉機藝融合集成技術示范工作，并相繼在公安縣、武穴市、仙桃市和荊門市成功召開了棉花機械化采收現(xiàn)場觀摩會，得到了專家、農技推廣部門、棉農的認可和好評。

從示范結果來看， CN01生育期105天左右，株高99～103.5㎝，果枝較短、第一果枝著生位離地面高度為24 cm，結鈴和吐絮集中，吐絮暢，含絮力適中。脫葉率100%，吐絮率98%以上，一次性機收采凈率89.8%～93%，含雜率3.0%～3.4%，達到棉花機采技術指標?，F(xiàn)場測產平均密度5.6萬株/hm2，單株成鈴17.1個，總成鈴94.6萬個/hm2，籽棉單產3998㎏/hm2。中619株高82㎝，一次性機收采凈率約90%，含雜率3.5%，密度8.26萬株/hm2，單株成鈴13.8個，總成鈴114萬個/hm2，籽棉單產4845㎏/hm2。

2? 湖北省機采棉發(fā)展建議

2.1? 加快優(yōu)質機采棉專用品種選育

機采棉品種與目前生產上推廣應用的大部分品種在特征特性上具有明顯不同，既要具備現(xiàn)有品種的豐產、優(yōu)質、抗病蟲等特性，又在早熟性、抗逆性、株型、株高、始果枝位高、結鈴吐絮集中度、含絮力、抗倒伏性、纖維品質等方面提出特殊要求[7-8]。

近年來，為適應營養(yǎng)缽育苗移栽以最大限度延長有效開花結鈴期爭取更高產量的栽培策略，湖北省近20年來以品種間雜種優(yōu)勢利用為主攻方向，選育出一系列雜交棉品種。據(jù)統(tǒng)計，2011～2018年通過國家和湖北省審定的適宜湖北省植棉區(qū)推廣種植的棉花品種共55個，其中雜交棉品種39個，占71%，生育期122～132 天的中熟品種47個。這些品種生育期偏遲、植株高大，莖稈粗壯、結鈴吐絮期長，品質一般，不利于機采機收。因而缺乏綜合性狀適宜機采的常規(guī)棉品種，應及時調整育種方向和策略，制訂機采棉育種標準。當務之急是選育生育期110天左右，株高80～100㎝，株型緊湊，第一果枝高度>18㎝，較抗苗病，籽指10 g以上，結鈴、吐絮集中在35天以內，纖維品質達到“雙30”標準以上，與麥（油）兩熟種植制度相適應的機采棉品種。

2.2? 開展機采棉相關應用基礎研究

建立數(shù)學模型和回歸方程研究氣象因子中影響機采棉產量和品質的主要因素;開展不同土壤類型不同茬口機采棉生長發(fā)育規(guī)律和生育進程、機采棉棉鈴發(fā)育和纖維品質形成的基本特征、高低溫脅迫下花鈴期棉花的形態(tài)和生理反應、機采棉高產群體質量指標、氮肥吸收利用動態(tài)特性、多因子栽培優(yōu)化模型等方面的應用基礎研究，為機采棉種植區(qū)劃、豐產抗逆優(yōu)質栽培提供理論依據(jù)。

2.3? 集成機采棉配套栽培技術

以主推品種為基礎，以集中吐絮、機械收獲為核心，以豐產增效為目標。一是研究機采棉直播全苗技術，選用高發(fā)芽率和高發(fā)芽勢棉種，開發(fā)新型防病、蟲、保水的種衣劑，改平作為壟作，適墑精量機播;二是機采棉氮肥減量、簡化施用技術，減少氮肥用量和施用次數(shù)，明確施用時期和比例，改進施肥方式和方法，提高肥效，預防蕾期瘋長和早衰;三是草害防控技術，以化學防治為主，中耕防治為輔;四是精準化學調控技術，確定化學調節(jié)劑的合理閾值，根據(jù)長勢、長相指標參數(shù)選擇施用時期、用量和次數(shù)，塑造合理株型、株高和群體;五是脫葉催熟技術，研究脫葉催熟劑施用時間標準，改進噴霧設備和方式，降低機采棉生產品質損失。

2.4? 完善機采棉生產加工技術體系

機采棉發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，涉及棉花產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，需要跨學科、跨行業(yè)、多部門的協(xié)作攻關。在品種繁育、栽培技術集成、機械化收獲取得階段性成功的基礎上，開展棉花全程機械化生產試驗示范，重點引進或研制籽棉和皮棉清理、儲運、加工設備，完善工藝流程，建立機采棉加工質量標準。

2.5? 建立機采棉示范推廣機制

建立政府引導，企業(yè)主體推進，社會化、專業(yè)化服務的機采棉示范推廣市場機制。政府在棉花生產保護區(qū)規(guī)劃和基地建設、專項經(jīng)費、品種區(qū)域試驗、農機補貼、技術培訓等方面提供支持，專業(yè)合作社、種植大戶實施規(guī)?；C械化、集約化、標準化生產，收購加工和紡織企業(yè)提供市場保障。

參考文獻

[1] 周明炎. 湖北棉花[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2004：30-34.

[2] 高廣金. 低產棉田改種玉米增效技術[M]. 武漢：湖北科學技術出版社，2015：18-21.

[3] 陳全求，藍家樣、韓光明，等. 長江流域棉區(qū)機采棉的現(xiàn)狀和發(fā)展建議[J]. 棉花科學，2017，39（4）：2-6.

[4] 張教海，別墅，王孝剛，等. 淺析湖北省機采棉發(fā)展思路和對策[J]. 湖北農業(yè)科學，2014，53（19）：4540-4543.

[5] 陳營營，張友昌，夏松波，等. 海陸嫁接棉苗對黃萎病抗性及相關生理指標研究[J]. 分子植物育種，2014，12（6）：1148-1158.

[6] 宋成攀，別墅，夏松波，等. 嫁接棉研究陸地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶的克隆及表達分析[J]. 湖北農業(yè)科學，2016，55（23）：6261-6266.

[7] 鄭曙峰，周曉箭，路曦結，等. 安徽省發(fā)展機采棉的探討[J]. 安徽省發(fā)展機采棉的探討，2014，20（6）：118-120.

[8] 陳雪梅，張曉潔. 山東省發(fā)展機采棉的前景和對策[J]. 山東農業(yè)科學，2013，45（12）：107-111.