湖北省机采棉试验示范实践和发展建议

夏松波 别墅 王孝刚 张教海 秦鸿德 张友昌 冯常辉

摘要：为破解湖北省棉花生产和产业发展的一系列问题和困境，湖北省农业科技创新中心棉花团队以提高植棉效率和效益为目标，以棉花机械化采收为核心，近年来在机采棉关键配套技术研发、相关机理研究和推广示范方面取得的进展和成效，并对今后机采棉的研究和发展提出了建议。

关键词：湖北省;机采棉;试验示范;发展建议

中图分类号：S562.048    文献标识码：A    文章编号：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

湖北省是传统的产棉、用棉和纺织工业大省，棉花是湖北省主要的大宗经济作物，对湖北省经济和社会发展做出了重要贡献。湖北植棉区属长江流域棉区中游亚区，光热条件好，雨量充沛，土壤肥沃，植棉条件得天独厚，是全国著名的优质棉产区和国家商品棉花重要生产基地[1-2]。“十二五”期间，湖北省棉花年平均种植面积39.7万公顷，产量43.8万吨，居全国第四位，长江流域棉区第一位。湖北省常年纺织用棉120万吨左右，2018年全省纺织行业实现主营业务收入突破3200亿元，占全省GDP的8%左右。

随着社会经济发展和农村劳动力的大量转移，棉花生产周期长、用工多而繁琐、劳动强度大、成本高、效率和效益低等问题日益突出，导致棉花种植面积大幅下降，棉花收购、加工企业停工、停产，纺织用棉大量调进[3-4]。“十二五”以来湖北省棉花种植面积剧烈萎缩，2018年较2011年面积下降32.94万公顷，降幅67.4%，年均降幅11.2%。据《全国农产品成本收益汇编》统计数据，随着用工成本增加、棉花价格下滑，植棉效益开始出现收不抵支，2013～2017年每667m2净利润平均为-871.5元。

为破解湖北棉花生产和产业发展的一系列问题和困境，湖北省农业科技创新中心棉花团队以提高植棉效率和效益为目标，以棉花机械化采收为核心，在品种选配、种植模式和方式、肥水管理、化学调控、机械采收等方面进行试验示范，取得了显著成效。

1  湖北机采棉发展实践

1.1  机采棉配套栽培技术

1.1.1  品种（系）机采适宜性研究

品种是机采棉发展的核心和基础。2014年以来，开展了不同棉花品种（系）机采适宜性试验研究。参试品种（系）共35个，对品种的生育特性、生育期和生育进程、株型、株高、第一果枝高度、果枝类型、产量结构、结铃吐絮集中度、脱叶催熟反应、品质等与机采密切相关的性状进行综合考察和评价，筛选出CN01、中619、EZ9、ZD2040、荆棉91等较适于机械化采收的棉花新品种（系）。

1.1.2  机采棉合理密植试验

以适合机采的常规无限果枝类型品种CN01为材料，研究了密度对机采棉生育特性、产量和品质的影响。结果表明，密度对机采棉生育进程无明显影响，果节形成高峰期为7月26日至8月5日，成铃高峰期为8月16日至8月25日，高峰期内群体果节日增量和成铃强度随着密度的增加而增大。麦后直播棉產量由伏桃和秋桃构成，秋桃占53.57%～56.07%，以6.75万株/hm2和6万株/hm2处理产量优势明显，纤维品质性状优良。

1.1.3  机采棉氮肥运筹试验

以CN01为研究对象，试验结果表明：氮肥中基肥追肥比例一定时，籽棉产量随氮肥施用量的增加而增加，施氮量为300㎏/hm2时产量最高，但与施氮量262.5㎏/hm2处理的差异较小;在同一施氮量条件下，基肥与花铃肥不同比例各处理间产量差异不显著，基肥施用比例弹性较大。结合生长发育情况，要达到籽棉产量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%为宜。

1.1.4  机采棉化学打顶剂试验

药剂打顶处理株高介于人工打顶和不打顶处理之间，药剂打顶处理平均单铃重为5.11 g，比不打顶处理低0.25 g，比人工打顶处理低0.31 g;药剂打顶处理平均衣分为41.11%，比人工打顶低1.88个百分点;药剂打顶处理平均籽指为10.17 g，和不打顶处理相当，比人工打顶处理低0.32 g。药剂打顶处理和人工打顶处理相比，对单铃重、衣分等主要产量性状都有一定影响。

1.1.5  机采棉脱叶剂筛选试验

各处理的脱叶效果均较好（乙烯利处理除外），脱叶率在97%以上，其中欣噻利180 mL和脱吐隆+助剂+乙烯利2个处理的脱叶率达100%。吐絮率最高为脱吐隆+助剂+乙烯利处理（98.00%），其次是脱叶剂2处理（97.10%）。除对照外，各处理间产量差异不明显，以脱吐隆+助剂+乙烯利处理产量最高。喷施脱叶剂后对棉花单铃重和籽棉产量有一定影响，单铃重平均下降了0.38 g，籽棉产量平均下降了351.3 kg/hm2，降幅11.50%;衣分率有所提高，平均增加了0.46个百分点。

1.2  机采棉相关机理研究

1.2.1  机采棉纤维品质形成机理研究

开展了GhKCS13基因和温度对纤维伸长发育影响的研究，初步明确了转基因株系纤维长度表型差异起始时期和GhKCS13在纤维伸长过程中的作用。高低温胁迫均对棉花纤维发育造成严重影响，而20℃的低温胁迫对棉花纤维发育的抑制作用更为显著。

1.2.2  机采棉早开花基因初步定位

通过调查和QTL分析，将早花性状 QTL 定位在D07 染色体上与短果枝性状位点连锁的11.6cM 的区域内。早花性状QTL 以加性效应为主，具有部分显性效应，解释的表型变异率达73.4%。根据已有信息推测，“X1570”的早花性状控制基因可能位于 gb_nb1 基因附近区域。

1.2.3  机采棉抗病性研究

通过海陆嫁接差异蛋白表达分析，反转录克隆出相关5个基因的ORF序列，在黄萎病胁迫下进行相对表达量分析，并通过VIGS技术进行基因功能验证，表明GhCHS、GhCHI、GhSAMS等3个基因在棉花防御黄萎病的过程中起到重要作用[5-6]。

选用苏棉12×Sicala V1（组合1）、荆55173×M51（组合2）的F2、F3代分离群体和与黄萎病抗性连锁或关联的SSR分子标记，研究分子标记辅助黄萎病抗性选择的效果。初步分析可知，W1231、SHW-1355、2344、1740（280）共4个标记与抗病性逐步回归结果表现显著（P=0.0086），总体相关系数为0.79。利用组合1和组合2的F3代产生新杂交组合，通过病鉴发现部分组合的抗病性优于亲本。继续利用主要SSR标记在杂交聚合材料中追踪目标位点，获得同时含有M51和Sicala V1中黄萎病抗性位点的新材料，鉴定得到抗性水平达到高抗级别的特殊材料。其中母本来源于组合2的F3代，父本来源于组合1的F3代。

1.2.4  机采棉抗逆性研究

设置0、5%、10%、15%四個梯度的PEG-6000溶液模拟自然干旱环境，对机采棉CN01幼苗进行胁迫来研究其生理变化，并通过转录组测序筛选出干旱胁迫条件下显著差异表达的基因。结果表明：棉花幼苗叶片的相对含水量与PEG-6000 浓度呈显著负相关;叶绿素含量随PEG-6000 浓度的升高逐渐降低;相对电导率、脯氨酸含量随PEG-6000 浓度的升高而升高，且与PEG-6000的浓度和处理时间成正比或正相关;可溶性蛋白含量在5%～10%，PEG-6000 梯度范围内随浓度升高而增加，15%浓度处理先上升后下降。15%PEG-6000溶液处理的棉花中共筛选到差异表达基因801个，其中上调709个，下调92个。

1.3 机采棉示范效果

2014以来，湖北省农业科学院经济作物研究所开始在全省棉花主产区开展机采棉机艺融合集成技术示范工作，并相继在公安县、武穴市、仙桃市和荆门市成功召开了棉花机械化采收现场观摩会，得到了专家、农技推广部门、棉农的认可和好评。

从示范结果来看， CN01生育期105天左右，株高99～103.5㎝，果枝较短、第一果枝着生位离地面高度为24 cm，结铃和吐絮集中，吐絮畅，含絮力适中。脱叶率100%，吐絮率98%以上，一次性机收采净率89.8%～93%，含杂率3.0%～3.4%，达到棉花机采技术指标。现场测产平均密度5.6万株/hm2，单株成铃17.1个，总成铃94.6万个/hm2，籽棉单产3998㎏/hm2。中619株高82㎝，一次性机收采净率约90%，含杂率3.5%，密度8.26万株/hm2，单株成铃13.8个，总成铃114万个/hm2，籽棉单产4845㎏/hm2。

2  湖北省机采棉发展建议

2.1  加快优质机采棉专用品种选育

机采棉品种与目前生产上推广应用的大部分品种在特征特性上具有明显不同，既要具备现有品种的丰产、优质、抗病虫等特性，又在早熟性、抗逆性、株型、株高、始果枝位高、结铃吐絮集中度、含絮力、抗倒伏性、纤维品质等方面提出特殊要求[7-8]。

近年来，为适应营养钵育苗移栽以最大限度延长有效开花结铃期争取更高产量的栽培策略，湖北省近20年来以品种间杂种优势利用为主攻方向，选育出一系列杂交棉品种。据统计，2011～2018年通过国家和湖北省审定的适宜湖北省植棉区推广种植的棉花品种共55个，其中杂交棉品种39个，占71%，生育期122～132 天的中熟品种47个。这些品种生育期偏迟、植株高大，茎秆粗壮、结铃吐絮期长，品质一般，不利于机采机收。因而缺乏综合性状适宜机采的常规棉品种，应及时调整育种方向和策略，制订机采棉育种标准。当务之急是选育生育期110天左右，株高80～100㎝，株型紧凑，第一果枝高度>18㎝，较抗苗病，籽指10 g以上，结铃、吐絮集中在35天以内，纤维品质达到“双30”标准以上，与麦（油）两熟种植制度相适应的机采棉品种。

2.2  开展机采棉相关应用基础研究

建立数学模型和回归方程研究气象因子中影响机采棉产量和品质的主要因素;开展不同土壤类型不同茬口机采棉生长发育规律和生育进程、机采棉棉铃发育和纤维品质形成的基本特征、高低温胁迫下花铃期棉花的形态和生理反应、机采棉高产群体质量指标、氮肥吸收利用动态特性、多因子栽培优化模型等方面的应用基础研究，为机采棉种植区划、丰产抗逆优质栽培提供理论依据。

2.3  集成机采棉配套栽培技术

以主推品种为基础，以集中吐絮、机械收获为核心，以丰产增效为目标。一是研究机采棉直播全苗技术，选用高发芽率和高发芽势棉种，开发新型防病、虫、保水的种衣剂，改平作为垄作，适墒精量机播;二是机采棉氮肥减量、简化施用技术，减少氮肥用量和施用次数，明确施用时期和比例，改进施肥方式和方法，提高肥效，预防蕾期疯长和早衰;三是草害防控技术，以化学防治为主，中耕防治为辅;四是精准化学调控技术，确定化学调节剂的合理阈值，根据长势、长相指标参数选择施用时期、用量和次数，塑造合理株型、株高和群体;五是脱叶催熟技术，研究脱叶催熟剂施用时间标准，改进喷雾设备和方式，降低机采棉生产品质损失。

2.4  完善机采棉生产加工技术体系

机采棉发展是一个系统工程，涉及棉花产业链的各个环节，需要跨学科、跨行业、多部门的协作攻关。在品种繁育、栽培技术集成、机械化收获取得阶段性成功的基础上，开展棉花全程机械化生产试验示范，重点引进或研制籽棉和皮棉清理、储运、加工设备，完善工艺流程，建立机采棉加工质量标准。

2.5  建立机采棉示范推广机制

建立政府引导，企业主体推进，社会化、專业化服务的机采棉示范推广市场机制。政府在棉花生产保护区规划和基地建设、专项经费、品种区域试验、农机补贴、技术培训等方面提供支持，专业合作社、种植大户实施规模化、机械化、集约化、标准化生产，收购加工和纺织企业提供市场保障。

参考文献

[1] 周明炎. 湖北棉花[M]. 北京：中国农业出版社，2004：30-34.

[2] 高广金. 低产棉田改种玉米增效技术[M]. 武汉：湖北科学技术出版社，2015：18-21.

[3] 陈全求，蓝家样、韩光明，等. 长江流域棉区机采棉的现状和发展建议[J]. 棉花科学，2017，39（4）：2-6.

[4] 张教海，别墅，王孝刚，等. 浅析湖北省机采棉发展思路和对策[J]. 湖北农业科学，2014，53（19）：4540-4543.

[5] 陈营营，张友昌，夏松波，等. 海陆嫁接棉苗对黄萎病抗性及相关生理指标研究[J]. 分子植物育种，2014，12（6）：1148-1158.

[6] 宋成攀，别墅，夏松波，等. 嫁接棉研究陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶的克隆及表达分析[J]. 湖北农业科学，2016，55（23）：6261-6266.

[7] 郑曙峰，周晓箭，路曦结，等. 安徽省发展机采棉的探讨[J]. 安徽省发展机采棉的探讨，2014，20（6）：118-120.

[8] 陈雪梅，张晓洁. 山东省发展机采棉的前景和对策[J]. 山东农业科学，2013，45（12）：107-111.