新疆杂交棉育种及推广示范的研究进展与展望

王志军　董永梅　李有忠　赵曾强　孙国清　谢宗铭

摘要：新疆棉区目前已成为我国最重要的产棉区，近年来，该棉区选育的60多个常规品种的产量遗传改良不显著，出现徘徊现象，常规品种的增产幅度已经进入瓶颈期，利用常规种进一步提高单产的难度越来越大。杂交棉能够集中2亲本的优势，可将高产、优质和抗病三者结合，且组合选配周期短，能较快地提高棉花产量和品质，对于新疆棉花提质增效具有重要意义，因此，在新疆棉区开展杂交棉的育种、栽培示范以及推广应用研究对于提高新疆乃至全国棉花产量和改善纤维品质均具有重要战略意义。鉴于此，本文参考近年来国内外公开发表的文献资料以及深入新疆地方和团场连队调研数据，归纳总结新疆杂交棉育种、推广应用的发展现状，分析存在的问题，并对其发展趋势进行展望，以期为新疆杂交棉的发展提供理论参考资料。

关键词：新疆棉区;杂交棉;推广示范;杂种优势;发展现状;问题分析;发展趋势

中图分类号： S334;S562.035.1  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）04-0001-04

2015年，新疆维吾尔自治区（含兵团）棉花栽培面积和产量分别占全国的50.0%和62.5%，植棉面积、总产、单产均居全国首位[1]。产量的提升与棉花遗传性状改良密不可分，然而，近年来，新疆棉区选育的60多个常规品种的产量增幅不显著，利用常规种进一步提高单产的难度越来越大[2]。杂交棉能够集中2亲本的优势，可将高产、优质和抗病三者结合，且组合选配周期短，能较快地提高棉花产量和品质，满足各方面的实际需要，因此，应用杂交棉，充分发挥其杂种增产优势对于新疆棉花的可持续发展具有重要意义。

关于棉花杂种优势的研究国内外已有广泛报道，大多结论认为，杂交棉普遍具有一定优势。汪若海等报道，20世纪90年代育成的许多杂交棉，增产幅度超过15%[3-4]。中国农业科学院棉花研究所统计了1976—1980年主要产棉省（区）15个科研教学单位的1 885个陆地棉品种间杂交组合，其中F1减产组合占29.2%，增产0～10%的组合占22.1%，增产11%～20%的组合占18.5%，增产21%～30%的组合占 13.5%，增产30%以上的组合占16.8%，研究结果表明，杂种1代普遍具有增产优势[5]。Khan采用双列杂交试验设计对纤维品质性状杂种优势进行研究，结果表明，在纤维品质方面多数杂交种具有正向优势和超亲优势[6]。

西北内陆棉区目前是我国最大的产棉区，尤其是新疆棉区在我国棉花产业链中具有重要战略地位[7]，因此，在新疆棉区开展杂交棉的育种、栽培示范以及推广应用研究对于提高我国棉花产量及改善纤维品质均具有重要战略意义，因此，有必要对国内外公开发表的文献资料以及深入新疆地方和团场调研采集的数据进行归纳总结，综述新疆杂交棉的发展现状，分析存在的问题，并对其发展前景进行展望。

1 新疆杂交棉栽培示范研究现状

新疆是全国棉花主产区之一，大力发展杂交棉是农业现代化发展的战略性选择。研究证明，棉花的杂种优势很强，雜交种F1代可比常规种增产20%以上，某些组合的杂种2代较常规种的增产幅度可达10%左右[8]。新疆天山北坡地区最早引入杂交种，如河南省农业科学院植物保护研究所培育的标杂A1杂交棉，2004—2005年在新疆生产建设兵团第五师连续2年创造平均产皮棉3 255 kg/hm2的北疆棉花高产记录，比当地主推品种增产30%以上[9]。进入“十一五”后，新疆杂交棉的研究及推广种植发展速度加快，2007—2009年新疆生产建设兵团种植杂交棉F1代6.7余万hm2，平均皮棉产量为2 636 kg/hm2，比常规棉增产371 kg/hm2，增产16.4%，表现较优的杂交种能够在提高棉花产量、改善纤维品质和增强抗逆性方面起到显著作用。新疆奎屯垦区2007年开始从山东引进示范种植杂交棉鲁棉研24号，3年来共引进种植面积为2 130 hm2，主要种植方式有大棚温室育苗移栽和大田直播稀植，获得了较高的产量[10]。2008年，新疆生产建设兵团种植杂交棉10万hm2，在石河子垦区表现出超高产、优质、多抗等特点，新疆自育杂交棉石杂2号也大面积示范成功，受到了棉农及植棉单位的欢迎。2008年新疆沙湾县农业局种子管理站试验基地种植杂交棉1.63 hm2，平均产籽棉 8 724.13 kg/hm2，2009年种植杂交棉3.4 hm2，平均产籽、皮棉分别为10 241.33、4 096.53 kg/hm2，充分显示了杂交棉在北疆的巨大增产潜力[11]。

2008—2009年石杂2号和新陆早43号在第八师示范制种100 hm2，截至2010年推广面积达1.03万hm2，2010年杂交棉新陆早43号分别在第八师142团、149团、134团示范制种133.3 hm2，同年，石河子市政府将新陆早43号列为石河子垦区“十二五”重点推广棉花品种。新陆早44号在第十三师制种3.3 hm2，2011年推广自育杂交种达2.67万hm2。2011年第八师农林牧局组织有关专家对新陆早43号高产田进行测产，149团18连121号条田测产鉴定籽棉单产 8 931 kg/hm2，折合皮棉单产3 625.5 kg/hm2;142团13连507号条田 10.1 hm2，经实际测产鉴定籽棉单产8 517 kg/hm2，折合皮棉单产3 457.5 kg/hm2;142团13连2011年种植新陆早43号F2代1 733.3 hm2，全连籽棉平均单产6 750 kg/hm2[12]。

2009年，第五师农业科学研究所承试的新疆自治区杂交棉区试结果表明，与同在一块试验田所有的早熟常规棉产量平均值相比，2组杂交棉皮棉产量增幅显著，平均增幅分别为36.0%、30.4%，2组杂交棉参试材料最高产量与常规棉最高产量相比，分别增产22.7%、30.0%，充分表明培育杂交棉是提高产量的一个重要途径[13]。同时，新疆本土棉花育种单位也开展了大量的杂交棉品种对比试验，孙勇以瑞杂816、天杂18号、新陆中31号、豫杂37号、兆丰1号共5个杂交棉品种为材料，以常规陆地棉中棉所49为对照，于2009、2010年连续2年在新疆生产建设兵团第八师进行比较试验，结果表明，其中3个材料比对照增产10%以上，1个差异不显著，1个减产5%[14]。2010年后新疆生产建设兵团杂交棉推广面积日趋增大，2010年棉花种植面积49.8万hm2，其中杂交棉 3.8万hm2;2011年棉花种植面积53.5万hm2，其中杂交棉面积3.7万hm2;2012年棉花种植面积55.8万hm2，其中杂交棉面积5.6万hm2，可见发展杂交棉是在新形势下新疆植棉业持续发展的必然选择[15]。金字棉9号是由河北省邯郸市农业科学院棉花研究所选育的抗虫杂交棉，2014年在新疆生产建设兵团第七师种植面积为1 400 hm2。时增凯等以杂交棉中棉所1206为材料进行试验示范 33.3 hm2，经专家鉴定，籽棉产量高达7 324.5 kg/hm2[16]。

对于杂交棉的增产机制也有较多报道，李红等研究认为，强优势的陆地棉品种间杂交种F1代可比推广品种增产 10%～30%[17]。罗宏海等在北疆研究发现，标杂A1在收获株数为21万～23万株/hm2条件下，单株铃数和铃质量较低，但有一定群体优势[18]。韩焕勇等在北疆兵团早熟棉区调研发现，杂交棉均具有一定优势[19-20]。但也有不同的报道，许健通过对推广的杂交棉进行研究认为，在高密度植棉模式下，杂交棉的竞争优势不突出[21]。曹阳等通过研究杂交棉F1性状与亲本的关系发现，杂种1代与2亲本相比，株高、果枝数超过高值亲本，生育期与早熟亲本一致，果枝始节位、第1果枝高度接近2亲本均值，抗病能力超过病重亲本，但低于病轻亲本，铃质量极显著高于双亲，籽、皮棉产量均表现出明显的正向中亲优势和超亲优势，优势分别达到76.6%、25.4%[13]。许永刚研究表明，与常规棉相比，杂交棉具有较强的杂交优势，且具有结铃性强、产量高、品质好、抗逆性强等特点，从管理上还具有节本增效等优势，在新疆生产建设兵团第七师被广泛种植，且杂交棉种植面积逐年扩大，尤其是2016年杂交棉种植面积达到该师总面积的80%以上[22]。

2 新疆杂交棉育种研究进展

自2002年新疆开始审定杂交棉以来，13年间共审定适合北疆栽培的新陆早系列早熟杂交棉品种10个，适合南疆栽培的新陆中系列早中熟杂交棉品种6个，平均每年审定1个品种（表1），2006、2009、2015年审定的品种最多，杂交棉优势育种单位有新疆农垦科学院棉花研究所，育成品种4个，新疆石河子农业科学研究院和新疆石河子农业科技开发研究中心育种品种各2个，新疆康地种业育成品种2个，其他育种单位各育成品种1个。从杂交棉的审定速度来看，北疆有10个，南疆有6个，南疆棉区杂交棉审定速度远远落后于北疆，笔者认为造成该结果的主要原因有3个，（1）南疆无霜期长，光热资源比北疆丰富，从黄河流域棉区引进的杂交棉能适应当地的生态条件，因此外地杂交棉品种在当地有较大的推广面积;（2）来自内地较大的棉花科研育种单位均在南疆设有试验站或有合作单位，引进的杂交棉品种，经过本地驯化可适合南疆栽培，如兆丰一号F1，2008、2009年连续2年为新疆兵团第一师杂交棉主栽品种[23];（3）南疆杂交棉育种单位少，投入资源较少，育种基础相对薄弱。南疆棉区植棉面积占新疆总植棉面积的60%[24]，更适合杂交棉生长，因此，南疆地区更应该大力发展杂交棉育种及推广工作。

新陆早14号由新疆石河子农业科学研究院培育，是新疆自主培育的第1个杂交棉品种，2002年通过新疆品种审定委员会审定，该品种早熟性好、丰产性强，2002—2004年在北疆棉区推广种植0.8万hm2，表现优异[25]。姚炎帝等研究表明，2010—2012年连续3年新陆早43号在新疆生产建设兵团第八师、第六师、第七师部分团场推广F1代1.37万hm2，F2代2.73万hm2[26]。2012—2013连续2年新陆早56号在第八师、玛纳斯、沙湾、乌苏等地区推广F1代0.84万hm2，F2代1.37万hm2;2012—2014年新陆早56号的推广面积已达9.9万hm2，其中F1代0.57万hm2，F2代9.33万hm2，新增效益3亿元。新陆早44号在第十三师制种3.3 hm2，2011年推广自育杂交种达2.67萬hm2。刘金山等选择12个北疆审定品种（新陆早36号、45号、46号、50号、52号、53号、55号、56号、59号、61号、62号及新陆中50号）进行示范种植，结果表明，新陆早55号籽棉和皮棉产量均最高[27]。

蔡素珍等通过对比新陆中31号、兆丰1号、鲁棉研15号等11个杂交棉品种在南疆棉区的农艺性状及产量认为，新陆中31号的生长势和抗枯萎性强，产量居第2位，该研究确定鲁棉研15号、新陆中31号和鲁棉研25号是较适宜南疆棉区的3个杂交棉品种[28]。买买提·莫明等研究认为，新陆中31号为2009年南疆棉区大面积推广的9大主栽培品种之一，其在生育期、农艺性状、经济性状、产量、纤维品质、抗病性等方面均优于对照中棉所49[29]。新陆早67号、68号、69号、70号由于审定时间较晚，目前没有推广应用情况的相关报道，关于新陆中24号、25号、29号、43号、49号的品种介绍和栽培措施有文献报道，但对于具体推广种植面积的统计仍没有可供参考的详细资料，须要作进一步研究。

3 新疆杂交棉栽培技术研究进展

新疆棉区的常规陆地棉栽培技术已达到很高水平， 精量播种、超宽膜植棉、滴水灌溉和施肥以及全程机械化、化学调节、叶面施肥、防治害虫、机械采摘等技术体系已得到广泛推广，使得新疆棉花单产达到较高水平。目前新疆杂交棉栽培普遍采用宽膜（2.05 m）1膜6行和窄膜（1.45 m）1膜4行的常规陆地棉栽培方式[30-31]，然而采用高密度种植方式可限制杂交棉杂种增产优势的发挥，同时造成用种量较大、种子成本过高等问题，制约杂交棉在新疆棉区的推广。近年来，为了发展杂交棉机械化采收技术，降低籽棉含杂量，新疆生产建设兵团第七师通过增大行距，减少行数，探索适宜机采的杂交棉等行距低密度栽培模式，高产优质成效显著[32]。

经过2007—2013年连续7年的研究和示范，机采杂交棉等行距种植高产高效技术逐步成为一项成熟的优质高效生产技术，在新疆生产建设兵团第七师7年累计推广应用面积 9.93万hm2[33]。李建峰等采用棉花杂交种鲁棉研24号和常规品种新陆早60号为供试材料，设置适宜机采的1膜3行等行距低密度、1膜6行宽窄行高密度及1膜3行等行距双株高密度3种株行配置方式，研究不同株行距配置模式对棉花生育进程、果枝始节高度、脱叶率、吐絮率及产量的影响，结果表明，在等行距低密度条件下，棉花主要农艺性状更符合机械化采收要求，杂交棉鲁棉研24号能充分发挥单株结铃数多及铃质量较高的优势而获得高产[34]。棉花机械化采收是减轻劳动强度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途径，也是实现棉花生产全程机械化与规模化的重要保证[35]。

4 新疆杂交棉推广应用存在的问题

4.1 杂交棉制种成本高

新疆特有的矮密早栽培模式用种量大，而杂交棉的制种成本较高，使疆内育种界普遍认为杂交棉不适宜在新疆种植。目前，两系和三系没有可供生产的强优势组合，新疆棉区推广的杂交棉品种多为陆陆杂交种，通过人工去雄授粉杂交获得F1代种子。邹家骥等研究发现，本地制种的种子发芽率、地域适应性较内地引进的种子强，且具有田间出苗率高、苗齐苗匀、抗逆性好、人工补种量小等优点，但制种过程操作比较繁琐，人工成本较高，以致F1代种子价格髙[36]。近年来，随着劳动力成本的大幅上涨，新疆杂交棉本地制种受制种期短、人工费高、制种产量低等限制，成本高出内地近1倍。另外，新疆用种量大，即使是采用精量播种的植棉技术，播种量也在15～30 kg/hm2之间，加上播种前选种损耗，实际需种量约为25～30 kg/hm2。种子成本较高，已成为目前制约新疆推广杂交棉的最主要因素，该因素在很大程度上制约了杂交棉在生产上的大规模种植[37]。

4.2 缺少广适应性杂交棉品种

与长江流域和黄河流域棉区相比，新疆棉区光照资源充足，但热资源相对不足。内地棉区引进的杂交棉品种在当地大多表现为个体生长势强、营养生长旺、生育期偏长、种植区域受限制、纤维品质下降、丰产性不稳定等先天不足，直接引进难以筛选出适合新疆本地种植的优势组合。另外，引进的杂交棉种子价格高，种子纯度及发芽率难以保证，许多1代种子掺有2代种子，有相当数量的种子纯度不及85%、发芽率不足80%，杂交棉的产量优势难以全面发挥[38]。新疆本地审定品种，例如，新陆早14号因抗病性较差，种植面积逐渐萎缩，而其他自育杂交棉品种的产量和品质与常规棉相比没有明显优势，且种子成本高，限制了杂交棉的发展，新审定的杂交棉品种也未见大规模推广，南疆棉区审定的杂交棉品种主要是陆海杂交种，例如新陆中24号（新杂棉2号）、新陆中31号，田间表现为果枝长、松散、纤维品质好，但铃小、丰产性一般且不易拾花，很难在生产中推广应用。因此，杂交棉大面积种植的相关报道很少，这与新疆高密度植棉模式下常规棉总体产量水平高，陆陆杂交棉竞争优势不突出有关[24]。

4.3 缺少适合杂交棉生产的成熟配套技术

杂交棉虽然增产潜力大，但制种成本高，新疆现有的栽培模式主要适用于常规棉栽培，如果仍以“矮密早”方式种植，用种量大就成为杂交棉在西北棉区大面积推广的首要限制因素。魏玉强等通过杂交棉适宜密度及配套栽培技术试验研究认为，与常规棉相比，杂交棉种植密度应适当降低，有利于充分发挥杂交棉生长势旺、结铃性强、增产潜力大的优势;适当稀植，不仅可以促进杂交棉向高空延伸，增大结铃空间，而且可以减少用种量，降低用种成本，提高植棉效益;另外，根据试验收获株数和结果数，结合生产实际，杂交棉种植密度不宜过大，一般在高水肥条件下，种植密度应控制在9万～12万株/hm2，中等水肥条件下，种植密度不宜超过 15万株/hm2;同时，棉花生长受气候、土壤及栽培管理水平等诸多因素影响，在生产实践中应根据生产条件和技术水平的不同进行种植密度的调整[30]。时增凯等以杂交棉中棉所1206为试验材料，采用1膜3行76 cm等行距栽培模式，设置6个密度处理试验，分别为6万、9万、12万、15万、18万、21万株/hm2，结果表明，隨种植密度的增加，中棉所1206的果枝数、伏前桃、伏桃数和单株结铃数均降低，单株果枝结铃数逐渐增加，单株叶枝结铃数不断下降，各处理总铃数呈下降趋势[39]。因此，杂交棉栽培密度没有统一的定论，有人认为105万～12.0万株/hm2最为适宜，有人认为10万株/hm2左右最为适宜，并没有针对性地开展不同杂交棉品种、不同棉区、不同类型棉田的配套技术研究，形成共性和特殊性技术来指导杂交棉的推广应用。新疆气候生态类型独特多样，外引杂交棉在当地种植时，多存在贪青晚熟，纤维品质下降难以满足现代纺纱要求，不适宜机采等多方面的问题，因此，新疆杂交棉的发展必须坚持品种自育，以适应新疆独特的生态条件。

5 新疆杂交棉的发展前景展望

2015年西北内陆棉区植棉230万hm2、总产量428万t，分别占全国的58%、69%，单产1 900 kg/hm2，比全国平均水平高33%，其中新疆、新疆生产建设兵团棉花单产分别为 1 676、2 381 kg/hm2，高于全国平均水平的18%、67%[40]。新疆作为国家最重要的产棉区，随着棉花高产育种难度的不断增加，利用杂种优势成为提高该地区棉花单位面积产量的一种最有效途径之一。利用棉花种内、种间、亚种间、生态远缘杂交，发掘和创制遗传差异大、遗传基础广泛的优良新种质，创造新型综合农艺性状优良、高配合力、广适应性的强优势杂交种势在必行[41]。

可喜的是，杂交棉已得到农民普遍认可，它集中了高产、优质、抗虫、抗病等优良农艺性状，在生产上表现优良，适应稀植、简化栽培和高效套作模式的发展趋势[42]，尤其是其较强的增产优势，使新疆棉花单产不断迈上新台阶。“十一五”期间，新疆杂交棉发展迅速，种植面积逐年扩大，2007年种植面积为3.3万hm2，2008年种植面积为6.7万hm2[43]，据不完全统计2012年新疆杂交棉种植面积已接近10万hm2[44]。

新疆棉区在杂交棉优势进一步利用方面，应继续坚持开展具有突破性杂交种的研究开发力度，强化对不育系的利用，棉花雄性不育系制种可以免除人工去雄，节约制种成本，提高制种效率，有利于杂交棉大规模的推广利用[45]，加之新疆特有的“矮、密、早”栽培模式，单位面积用种量是内地的5～9倍，因此有必要降低栽培密度，提高植棉效益，解决种子来源问题，实现自给自足的供需平衡。应进一步探寻降低杂交棉种植风险和制种成本的途径，充分挖掘杂交棉的生长优势[46]。选育生育期较短的杂交棉品种，以适应新疆特殊的生态环境，已成为新疆杂交棉广适应性研究的关键所在，根据不同区域热量条件，确定不同品种适宜的种植区域，进行密度调配和水肥管理等研究，使杂交种竞争优势得以有效发挥。

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