江西省棉花科研的回顾与中长期发展展望

2014-04-29崔爱花等

棉花科学 2014年1期

崔爱花等

摘要：为了促进江西省棉花科学研究上新台阶，以科技带动生产力，提高植棉的科技水平和积极性，确保江西省棉花产业的健康持续发展。作者通过对江西省棉花生产和科研情况的调研，概述了江西省棉花产业存在的一些突出问题，从遗传育种、栽培和植保三个方面剖析了江西棉花科研现状与不足之处和产业科技需求，也从遗传育种、栽培和植保三个方面对江西棉花科研中长期研究方向和目标进行了展望，并对实现中长期研究目标需要政府、科研单位、企业三者如何紧密结合进行了讨论。

关键词：江西省；棉花；科学研究；回顾；展望

中图分类号：S562 文献标志码： A 文章编号：2095-3143（2014）01-0013-07

0引言

江西省的棉花产区主要集中在长江中下游九江段南岸的环鄱阳湖地区，属亚热带湿润气候，光照充足、雨量充沛、无霜期长，十分适宜棉花生长，其彭泽、九江、湖口和都昌等县是全国优质棉优势产区和商品棉生产基地[1-3]。近年来，受国际棉花价格与国内价格倒挂、国内棉花收购形势不稳、生产资料价格和人工成本的不断攀高、自然灾害等因素影响，棉花生产成本逐年增加，棉农植棉收益缺乏保障，棉花生产稳定性较差，棉花产业形势严峻[2-4]。面对当前的形势，江西棉花产业如何走出困局[5]，作者认为加强科学研究，提高科技服务生产的水平，促进科技转化为生产力，是发展生产的根本出路。为了促进江西省棉花科学研究上新台阶，以科技带动生产力，提高植棉的科技水平和积极性，达到节本增效、棉农增收，满足江西省纺织工业需求，而促进江西省棉花产业技术体系的健康持续发展[6]；因此，作者根据郝良光[1]，孙亮庆[2]，柯兴盛[4]，张允昔[7]，唐耕丰[8]，高胜[9]，刘水仙[10]等人曾对江西省棉花产业发展状况及发展前景都有所研究和探讨的基础上，对江西省近几年的棉花产业和科学研究状况进行回顾，并对江西省棉花科技发展的方向和目标进行了探讨与展望，供同仁参考。

1 江西棉花产业存在的突出问题

江西棉花产业存在的突出问题主要表现：一是随着国家对粮食安全的日益重视，粮食政策补贴金额逐渐增多，粮棉收益比逐渐拉大，越来越多的农民开始种植粮食作物，棉花面积将逐渐减小，粮棉争地矛盾日益突出；二是受国内棉花收购形势低迷、自然灾害、生产资料价格和人工成本的不断攀高等因素影响，棉花生产成本逐年增加导致植棉成本增加、效益下降，棉农植棉收益缺乏保障 [10]；三是在传统常规育种上下工夫较多，虽然育成多个优质高产新品种，但具有全国影响力的突破性品种不多；四是随着城镇化建设的日益加快，农村青壮年劳动力大量转移至非农领域，导致从事农业生产的劳动者力量薄弱，而粮食生产基本实现了机械化，用工矛盾不突出，因此，棉花生产原有精耕细作的生产方式已不适应新形势的需要，原有种植制度、种植方式和技术急需改进，以缓解用工问题；五是随着转基因抗虫棉大面积普及，棉盲蝽、斜纹夜蛾等次生害虫已上升为主要害虫，防治难度大、成本增加，枯萎病、黄萎病的发生呈逐渐加重趋势；六是江西棉区基础水利设施相对薄弱，容易发生旱涝灾害，且丘陵山地棉田占有一定比例，无灌溉条件。

2江西棉花科研现状与不足之处

2.1 棉花遗传育种研究方面

江西省在“十一五”“十二五”期间棉花遗传育种方面取得了显著成绩，但与发达省份相比，尤其与社会经济发展需求仍存在差距，主要表现在以下几方面。

2.1.1 育种骨干亲本创新不足江西省育种材料创新缓慢，综合性状优良的骨干亲本材料较少，自育材料缺少像中棉所12、中棉所41、GK19等全国影响力较大的骨干亲本。现有农作物资源中缺乏抗棉盲蝽、斜纹夜蛾等抗源，高抗棉花黄萎病、耐旱节肥、抗逆境的棉花材料更是缺乏。

2.1.2生物技术育种创新有待进一步提高江西省主要采用杂交育种等常规技术选育新品种，选育了赣棉杂1号、赣棉杂109等多个品种。然而分子生物技术在作物遗传改良中应用不足，生物技术育种与常规育种缺乏有机结合，分子标记及其辅助育种（MAS）尚处在初级阶段，杂交优势理论有待深化，高效育种体系尚需进一步完善。

2.1.3育种单位培育的品种不能适应市场多样化需求目前江西省主要采用杂交育种、系统选育等常规方式选育新品种，江西省棉花研究所已培育出赣棉5号、赣棉6号、赣棉8号、赣棉11号、赣棉13号、赣棉47系、赣棉杂1号、赣杂棉3号、赣杂106、赣杂108、赣棉杂11、赣棉杂109等多个棉花新品种。由于目前江西省自育品种大部分在农艺性状、产量、品质、抗性等方面的水平相当，缺少专用类型以及抗草甘膦品种。加上经销商采取多种手段推广各自经营品种，造成了品种市场上的“多、乱、杂”现象[2]。

2.1.4种子经营企业经营规模偏小，抵御风险的能力弱江西省从事棉花种子的生产经营的企业主要有赣棉科技开发公司、江西省科隆种业有限公司、江西省雅农科技实业有限公司、江西农庄主农业科技开发公司等。省内棉花种子生产经营企业虽然多，但经营规模偏小、市场占有率偏低、抵御风险的能力弱，多数企业研发创新能力不足，缺乏自主知识产权的经营品种，仍停留在简单的种子生产和经营上，难与国内外大型种业集团抗衡。

2.14杂交制种成本较高鉴于目前江西省杂交棉种子生产的制种成本大幅增加，急需培育高产优质多抗的常规棉品种或选育可直接利用F2代的杂交新组合。

2.2 棉花栽培研究方面

“十一五”期间，江西省棉花栽培研究取得了突出成绩，特别是2009年实施的棉花高产栽培技术集成“千斤棉”展示项目在湖口县武山镇获得“百亩”连片籽棉单产达7605.06 kg/hm2，创下长江、黄河流域单产最高纪录[4，11]。然而在当前棉花生产中，还存在小面积高产与大面积高产、高产与高投入、高产与优质、高产与轻简化、高产与环境生态安全等突出问题，棉花高产理论与技术、高产优质高效技术以及棉花栽培信息化技术均需进一步加强研究，棉田土壤与肥料研究长时间搁置，需要加强。棉花栽培研究与遗传育种以及其他学科结合尚不紧密。

2.2.1 经费少，人才流失严重，创新能力不足由于国情省情所限和对栽培研究存在认为是科技手段简单研究的误区，以致栽培研究课题难立项，研究投入经费少，致使大批栽培技术人才改行流失，导致作物栽培技术缺乏系统研究，创新能力和水平较低，原始创新不足。近5年来，在国家棉花产业技术体系和国家公益性行业专项—棉花简化种植节本增效生产技术研究与应用（nyhyzx07-005-14）的支持下，江西省科技人才队伍有所加强，科研实力不断增强，但就当前棉花生产和科技发展而言仍显力量不足。

2.2.2急需轻简化栽培集成技术江西省现行推广的棉花栽培技术要求精耕细作，程序复杂，费工费时，且机械化程度低。急需一批机械化、轻简化、集约化和规模化技术，减少用工，提高劳动生产效率，增加植棉收益。

2.2.3良种良法不配套种植品种的“多、乱、杂”现象导致难以做到区域化种植和良种良法配套，不利于新品种潜能的发挥[4，6]。

2.2.4棉田耕作制度的变化使地力得不到提升江西省棉区原有的油菜棉花双套作等种植制度现多改为“瓜菜棉”多熟制种植。同时，棉田普遍使用化学除草以及免耕技术，且普遍使用化肥和秸秆还田较少，使土壤地力得不到提升，导致棉花产量和品质下降。

2.3 植物保护研究方面

植物保护在“十一五” 期间取得了不少技术成果及专利，但新成果及专利主要侧重于应用型研究，基础理论性研究显得薄弱，病虫草害综防技术有待提高。

2.3.1枯萎病、黄萎病呈加重发展态势江西棉区棉田长期采用连作、免耕等耕作制度，土壤病菌逐渐增多，加上受气候影响，棉花枯萎病和黄萎病的发生呈逐渐加重趋势[6]。

2.3.2棉田害虫主体发生变化随着抗虫棉的普及，棉铃虫等鳞翅目害为害较轻，而棉盲椿、斜纹夜蛾等已上升为主要害虫，其为害有逐年加重的趋势，但针对其防治技术的研究和推广相对滞后[3]。同时，由于缺乏既棉铃虫等鳞翅目害，又抗棉盲椿、斜纹夜蛾的双抗性品种可以应用，棉农主要采用化学防治，致使棉田农药用量增加，成本不断加大。

2.3.3 过多的依赖化学农药棉田防治病虫害过多依赖化学防治，会增强病、虫、草等的耐药性，影响防治效果，增加植棉成本和棉农的劳动强度，且污染环境，因此，迫切需要创新病虫草害监测预警和综合防治技术[4，6]。

3 江西省棉花科研的中长期研究方向和目标探讨

3.1遗传育种研究

围绕满足江西省纺织工业要求和农民增收等重大需求，针对江西省棉花生产需要解决的重大关键问题，应初步涉猎上游基因工程研究、逐步开展中游生物技术等应用基础研究和强化下游育种过程和育种技术集成，实现上中下游紧密结合，突破作物遗传改良的技术瓶颈，建立高效的育种技术体系，开展种质创新、育种技术创新和新品种培育。

中长期研究方向：一是棉花基因资源的挖掘和利用研究，挖掘有重要利用价值的特种基因资源如高产、大铃、高衣分、超长超强纤维、种子高蛋白与高油脂、低酚、抗病虫、抗草甘膦、抗逆、抗枯萎病和黄萎病等；二是开展分子标记技术研究，通过大规模标记高产、优质、抗逆、抗病虫等基因，建立分子标记辅助育种技术，通过分子标记聚合育种技术改良、创造优异的新种质和新材料，培育突破性新品种；三是建立高效育种技术体系，研究新型不育系及强优势杂交亲本选配和规模化高效制种等育种技术体系，通过育种技术的创新和集成应用，紧密结合常规育种技术，建立高效育种技术体系，培育高产、优质、多抗和适应性广的新品种。

3.1.1 建立优异的种质资源体系种质资源是培育高产优质新品种的基础，种质资源的利用价值取决于所携带的优异基因。近年来，由于杂交棉品种具有产量高、生长势强，育种周期短等优点，育种者把精力放在杂交棉选育上而忽视常规棉育种和种质资源的创新，导致目前江西省棉花种质资源创新不足，因此，加速江西省棉花种质资源创新十分迫切。其研究目标是建立种质资源数据库，构建核心种质；建立不同类型的棉花基因库，选育出具有特异优良基因，综合性状好的常规棉新品种；选育一批具有特异性状且综合性状较好、遗传基础丰富和相对稳定的材料作为杂交棉骨干亲本。其研究内容是从不同生态区大量征集和引进各类种质资源，建立鉴定圃，对种质资源进行综合评价，鉴定出具有不同性状的大铃、抗病、高衣分、高品质、抗旱耐涝等棉花种质；研究种质资源的遗传多样性；利用杂交、回交、分子标记等育种方法，将特异种质资源的特异性状转育到当地综合性状好的品种中[12]，通过强迫自交、系统选育、南繁加代，创造出符合要求的亲本材料；将选育出的高世代、综合性状较好、遗传基础稳定的新材料作为亲本配组或作为常规品系。

3.1.2 建立高效育种体系国家的经济社会发展和现代农业建设对江西省棉花遗传育种提出了更高要求，必须深化遗传育种基础研究，发掘和鉴定抗病虫、抗逆、抗草甘膦等重要基因，进一步开发分子标记和转基因技术研究，探索三系、二系、化学杀雄的高效制种技术，加强分子育种和常规育种有机结合，形成高效育种体系。

3.1.3新品种选育的目标与内容鉴于研究的方向和应用目的不同，而分为常规棉品种、具有新型抗性的强优势杂交棉品种、适宜直播短季棉品种和专用棉花品种四个方面分别阐述。

3.1.3.1常规棉品种杂交棉制种成本越来越高，已成为制约杂交棉发展的瓶颈，急需产量水平与杂交棉相当的常规棉品种，降低生产成本[4]。丘陵山地棉区急需耐旱耐瘠、抗病虫、生育期短的常规棉品种，以有效缓解粮棉争地压力。对常规棉品种的研究目标是产量不低于区试杂交组对照品种，高抗棉铃虫等，抗枯耐黄，纤维品质优。

3.1.3.2具有新型抗性的强优势杂交棉品种随着斜纹夜蛾、棉盲蝽等已上升为主要害虫，棉花枯萎病和黄萎病的危害加重，除草剂造成棉花药害的现象十分普遍，因此，急需选育出具有抗斜纹夜蛾、抗除草剂、抗枯萎病和黄萎病等新型抗性的多抗杂交棉新组合。其研究目标是选育出高产优质新型抗性转基因品种。其研究内容有以下四个方面：一是通过征集引进、鉴定筛选，创造或择优骨干亲本；二是将抗性基因导入优质、高产的亲本，筛选出优质、高产、稳定的新型转基因抗虫抗除草剂种质资源；三是利用骨干亲本做母本，利用转基因的种质资源做父本，配置新型抗性杂交棉新组合；四是改良棉花胞质不育系的恢复系，提高其恢复能力，选配强优势三系杂交种，解决目前人工制种的杂交种成本昂贵和三系杂交组合产量低的问题。

3.1.3.3适宜直播短季棉品种其研究目标是生育期在105天左右，皮棉单产与同类对照相当适宜于油后直播、机械化收获的短季棉新品种，且抗棉铃虫、红铃虫或抗枯萎病或耐黄萎病。其研究内容是引进和筛选零式、短果枝等种质资源，应用系统选育、远源杂交及转基因技术等方法，培育出生育期短、免整枝的抗虫棉花品种[3]。

3.1.3.4专用棉花品种选育其研究目标是要求特性突出，综合性状好，品质优，产量和同类型普通对照相当。其研究内容是引进与筛选一批低酚、高品质、高油、高蛋白等种质资源，进行特异性状的分子解析，再选育特种用途的新品种。

3.2 栽培研究

棉花栽培技术创新要严密按照高产、优质、高效、安全的要求，以提高生产力、增加产业效益为核心，研究棉花产业可持续发展急需解决的技术难点，创新重大关键技术，为棉花生产提供强有力的科技支撑，从而保障棉花有效供给。

中长期研究方向：一是加强棉花高产优质高效栽培技术研究和棉花可持续高产、超高产、优质高效栽培技术创新，加强大面积丰产高效简化栽培技术的集成创新，加强新型高效农作制度改革和高效种植体系创建，促进种植业结构调整，提高棉农收入；二是加强生态安全、环境友好型栽培技术创新，棉花生产轻简化与精确定量化的高效栽培技术和数字化信息化栽培技术的研究和创新。

3.2.1 棉花轻简化超高产技术棉花生产相对其他作物生产费工费时、劳动强度大、效益低、机械化水平低，已是制约棉花生产稳定发展的重要因素。目前随着农村劳动力大量转移和粮食作物生产机械化程度高的情况下，开发和推广超高产轻简化栽培技术集成，是实现江西棉花持续增产和农民增收的必然选择[4]。其研究目标是探索棉花轻简化超高产生理生态基础，建立棉花轻简化超高产栽培技术体系，制定技术规程；达到大面积棉田籽棉单产超6000 kg/hm2，且节省用工10%以上，降低生产成本20%以上。其研究内容：一是棉花轻简化超高产生理生态研究；二是棉花轻简化超高产栽培技术研究；三是筛选优质高产抗病虫的杂交棉和短季棉品种；四是棉花叶面肥、直播药肥、生长调节剂的创新。

3.2.2 短季棉超高产栽培技术江西棉区目前主要种植的是中、晚熟棉花品种，造成了短季棉品种资源匮乏，短季棉品种少，短季棉配套栽培技术和种植制度空白。通过开展短季棉轻简栽培技术、新型病虫害防治模式和适宜的种植制度研究，扩大种植区域，改善生态环境，缓解粮棉争地矛盾，提高植棉效益，改善耕作制度和植棉习惯，提高复种指数，实现江西棉区棉花产业全面、协调、可持续发展。其研究目标是研究出一套以上的适合江西省棉区本土化的短季棉直播栽培配套技术。其研究内容是新型种植制度和本土化的短季棉品种筛选及配套技术。

3.2.3棉田高效种植模式与栽培技术江西省棉花研究所在九江市郊区棉田进行西瓜或甜瓜、蔬菜与棉花间套种的效益已突破15万元/hm2，是棉农增收好路子，开展棉田高效种植模式与栽培技术研究有利于稳定棉花生产和棉农增收，达到棉田效益的最大化。其研究目标是种植作物的单产均提高5%以上，年增效10%以上，瓜、辣椒等产品达到无公害标准，并制定相关技术规程。主要研究内容是棉田规模化高效种植模式与栽培技术。

3.2.4棉花预警技术和栽培信息化江西省棉花生产频繁遭遇灾害性天气，急需研究出应对棉花生产灾害的预警技术系统；同时，江西省棉花产业的信息化研究比较薄弱。棉花生产应向定量化、精确化栽培，信息化管理方向发展，逐步建立农作物生产系统监测，实现作物生长和农田信息的监控和预测，提高栽培管理设计和控制的数字化、精确化、科学化。以达到合理调整作物管理措施，优化各项投入，以获得高产与高效的最佳配置，同时保护生态环境和农业的可持续发展[13]。其研究目标是建成棉花生产信息平台，为棉花生产提供预警监测信息和实时决策支持。其研究内容：一是建立各棉区气候数据库、病虫草害数据库等；二是建立棉花生长监测模型和棉花灾害模型及估产模型，通过模型评价气候灾害和病虫灾害对棉花生长和产量的最终影响程度，实时发布棉花生长监测预警信息。

3.3 植物保护研究

3.3.1病害防控技术随着抗虫棉品种大面积推广和品种市场的异地频引频调，江西棉区棉花枯萎病、黄萎病等病害呈加重发展态势，急需其防控技术。其研究目标是明确枯萎病和黄萎病菌的种群结构以及发生规律；明确棉田枯萎病和黄萎病菌的致病力类型，以及营养亲和型类群；建成枯萎病和黄萎病病圃，用于抗病品种选育和鉴定。其研究内容是江西棉区棉花枯萎病和黄萎病的发生规律和控制技术。

3.3.2抗虫棉主要害虫可持续控制技术江西棉区种植转基因抗虫棉品种的面积已近植棉面积的100%，随着棉蚜、棉盲椿、斜纹夜蛾等主要害虫的为害日渐加重，急需开展抗虫棉主要害虫可持续控制技术研究。其研究目标是明确主要害虫的发生规律和抗性动态，制定出棉田主要害虫防治技术规程。其研究内容：一是抗虫棉棉田主要害虫的监测和高效节本综合防治技术；二是对种植转基因抗虫棉品种的棉铃虫、红铃虫抗性变化进行监测和提出应对策略。

3.3.3化学除草技术目前，化学防除已成为棉田杂草控制的主要方式，但棉花受除草剂药害的现象对棉花生产和生态环境保护十分不利，因此，开展棉田杂草可持续控制技术与产品研发十分必要。其研究目标是明确棉田杂草种群动态、群落演替规律，制定棉田杂草化学防除技术规程，研发新型安全高效的除草剂产品。其研究内容：一是棉田杂草种群动态及其对棉花的影响；二是化学除草对棉田小环境的影响；三是开展新型除草剂效果试验；四是研发对棉花和环境安全的新型除草剂配方。

4 讨论

通过上述的分析和探讨，作者主要针对江西棉区的科技现状，从科技需求方面进行了江西棉花科研的中长期研究方向和目标展望，然而中长期研究目标的实现还需要政府、科研单位、企业三者紧密结合，从而更好地服务于棉花生产，实现棉花产业可持续发展。作者认为必须要政府部门牵头，联系科研单位、涉棉企业从以下三个方面着力打造棉花产业发展的软环境，才能促进棉花产业效益的提升、棉花科研的进步，确保棉花产业可持续发展。

4.1加大主导品种的宣传和推广力度，规范种子市场

通过媒介，以及深入到基层大力宣传棉花主导品种，使广大棉农充分认识到该品种在农业生产中的增产增收情况，而自觉地按照江西省棉花主推品种指导性意见选定良种。同时，规范种子市场，严厉打击种子经销商的各种不法经营行为，特别要加大对杂交棉种子的监管力度。

4.2 建立江西省棉花信息网

建立江西省棉花信息预警系统，覆盖棉花生产、加工、销售、仓储、进出口、纺织等各个环节的信息监测系统，为政府、企业、棉农及科研人员及时准确地了解棉花产业信息提供参考。

4.3 制定棉花补贴政策和完善专业合作社

政府应适时出台棉花产业保护补贴政策，一是对于棉花品种规模化种植或高品质专用棉种植进行补贴；二是参照粮食农资综合补贴政策，给予棉农综合补贴，调动棉农生产积极性。同时，完善棉花专业合作社，延长棉花生产的产业链，变棉农个体经营为集体经营，并通过统一信息、统一物资、统一技术等系列化服务，帮助社员增产增收。

参考文献

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