新疆奎屯棉花草甘膦化学杀雄制种实践与探讨

王洪彬，张东风，赵永刚，黄丽叶，王志刚

（新疆生产建设兵团第七师农业科学研究所，新疆奎屯833200）

2014 年， 新疆生产建设兵团第七师农业科学研究所从浙江大学引进抗草甘膦棉花品系，与不同父本配制组合进行产量、 品质杂种优势的研究，发现以抗草甘膦棉花材料杂交得到的F1有明显的杂种优势，这与周心童等[1]研究结果相同。 另外，相对于“三系”（雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系）杂交制种，用抗草甘膦棉花材料化学杀雄制种配制组合更灵活简便， 并可进行二代利用。而化学杀雄制种成功与否是抗草甘膦棉花能否大面积杂优利用的关键。 因此，2017 年本单位进行一定面积棉花化学杀雄制种的实践，以验证草甘膦用于棉花化学杀雄制种生产的可能性，摸索新疆奎屯垦区棉花草甘膦化学杀雄制种技术。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017―2018 年在第七师130 团8 连进行。 试验地为沙壤土，前茬棉花，肥力中等。 130 团海拔 300～500 m，东经 84°43'20"～85°00'45"，北纬44°47'11"～45°01'18"；年平均气温 7.6 ℃，历年大于0℃积温4289.4℃，大于10℃积温3878.5℃；年平均降水量206.6 mm，日照时间平均2 429.2 h，无霜期平均187 d。该地区气候具有降水少、光照充足的特点，农田以灌溉为主。

1.2 试验材料

化学杀雄制种实践（以下简称“制种实践”）采用的杀雄剂为95%（质量分数，下同）草甘膦原药，母本为从浙江大学引进的抗草膦棉花品系祝22，父本为引进或自育品种（品系）；不同施药剂量与不同施药间隔杀雄效果试验的杀雄剂为农达41%（质量分数，下同）水剂，采用的抗草膦棉花品系为祝22。

1.3 试验的设计与方法

1.3.1制种实践设计与方法。共设21 个小区，具体设置见表 1，小区面积 20 m2，面积共 420 m2。 父本与母本按1∶4 比例种植。 种植模式为一膜三行76 cm 等行距机采模式， 理论种植密度12 万株·hm－2，4 月 19 日播种，4 月 23 日滴水，4 月 28 日出苗，实际出苗率均超过90%。施药、制种的操作管理及调查方法如下：（1）药液的配制。用95%草甘膦原药与 NaOH 按物质的量 1 ∶1 配制成浓度 25 mmol·L－1的草甘膦液[2]。 （2）均匀施药。 5 月 30 日开始，配药后搅拌均匀，以手动单喷头喷雾器施药，最大程度保证均匀， 防止因施药不匀影响杀雄效果。每 10 d 一次，共施药 5 次，7 月 9 日结束。（3）授粉人员。固定人员，严格技术培训，确保授粉人员技术熟练。 （4）授粉时间。 7 月 4 日开始人工授粉，授粉前清除少量已开花朵，8 月4 日结束。 授粉时间尽量控制在花粉活性最高时间，禁止在有露水或雨水情况下授粉，防止花粉遇水失去活性，一般14 点之前可结束授粉工作。（5）标记授粉花朵。授粉的花朵，随手去除部分花冠，作为授粉花朵标记，认真检查以免遗漏。 （6）2 次整枝。 一是授粉前期，利用下午时间用剪刀去除多余的叶枝、赘芽，进行整枝；二是授粉结束后以花为界整枝和抹去赘芽。 （7）散粉率的调查。每5 d 进行一次散粉率的调查。（8）田间管理。 采用高压滴灌，水肥投入同本地棉田。 （9）产量调查。 籽棉产量按小区实收产量折算得出。 （10）制种纯度调查。 2018 年种植2017 年化学杀雄制种F1，每个组合种植面积20 m2，通过农艺性状调查鉴定纯度。 父本新陆早40 为短果枝、筒形株型，母本祝22 为长果枝、松散株型，用这些表型差异鉴定其后代纯度； 其他组合通过认真对比小区内F1棉株与父母本的叶色、株型等农艺性状差异进行纯度鉴定。 （11）成铃分布对比调查。 9 月 25 日，在制种区内取化学杀雄制种有代表性的祝22 棉株10 株和没有经过杀雄处理自然成铃的祝22 棉株10 株调查不同果枝、不同果节成铃率。

表1 制种实践的父母本组合及其试验设置

1.3.2不同施药剂量与不同施药间隔杀雄效果试验的设计与方法。农达41%水剂易购买、易配制；因此，2017 年在制种的同时开展农达41%水剂不同剂量、不同施药间隔杀雄效果试验，以确认用农达41%水剂取代95%草甘膦原药进行化学杀雄制种的可行性。 农达41%水剂剂量处理分稀释200 倍液、300 倍液、400 倍液， 每个剂量的施药间隔分为7 d、10 d、13 d，每处理小区面积 20 m2。 施药时间在5 月 30 日至 7 月 9 日，具体见表2。 7 月 12 日后，每间隔一定时间调查雄蕊散粉率以确定各处理的杀雄效果。

表2 不同施药间隔处理的施药日期

2 结果与分析

2.1 制种实践结果

2.1.1散粉率。在整个生育期内未发现明显散粉棉株和花朵，表明此次制种实践的化学杀雄彻底。

2.1.2 产量及制种纯度。 设有重复的5 个组合，实收产量见表3。 其他4 个未设重复的处理籽棉单产也都在 3 700 kg·hm－2以上。 420 m2制种区制种产量折合籽棉单产为4 744.9 kg·hm－2。且经农艺性状鉴定，所有组合化学杀雄制种的纯度均为100%。

2.1.3成铃分布分析。由图1 可知：化学杀雄制种的棉株，以外围铃为主，中上部成铃率较高。 其中，第一果节成铃率随果枝序数升高而上升，第二果节成铃率在第4～7 果枝较高， 第三果节成铃集中在第2～6 果枝；自然成铃棉株以内围铃为主，中下部成铃率较高。 其中：第一果节在各果枝均保持较高的成铃率，第二果节在第6 果枝以上成铃率明显下降，第三果节仅在第2～5 果枝有部分成铃。

表3 设有重复的5 个组合籽棉单产、制种纯度

此外，在杀雄彻底的制种区内，与土地条件较差、生长势较弱的棉株相比，生长旺盛的棉株成铃率较低，尤其是中下部结铃少，表明在杀雄彻底情况下，化学杀雄处理对生长旺盛棉株中下部结铃影响更大。前人研究表明，施用过高浓度的草甘膦，除诱导棉花雄性不育外，还会对雌蕊造成伤害，以致不能成铃[2-4]。 因此，笔者认为本研究中化学杀雄制种的棉株下部草甘膦积累较多，可能是下部结铃率较低的主要原因。

2.2 农达41%水剂不同剂量与不同施药间隔杀雄效果分析

各处理散粉率的调查结果见表4。 在本试验中，农达41%水剂200 倍液间隔7 d 施药、施药6次的处理在各次调查中的散粉率均为零，杀雄彻底。 因此，可在本地尝试用此处理进行化学杀雄制种。

图1 化学杀雄制种棉株与自然成铃棉株成铃率

表4 农达41%水剂不同剂量与不同间隔期处理的散粉率 %

在调查中还发现，散粉率不是按施药剂量与间隔期呈有规律的变化；因此，笔者结合棉田实际情况认为棉株的长势强弱可影响杀雄效果。 如农达41%水剂200 倍液和300 倍液间隔13 d 的处理因土质原因长势相对较弱，其散粉率一直低于相同剂量间隔10 d 处理。 此外，孟庆忠等研究发现，在降水充足、适宜温度环境下，棉株生长旺盛，抗草甘膦EPSPS 蛋白的活性增强，导致生殖器官中农达含量降低，对花粉育性影响变小，出现可育花[5]。 本研究中各处理的散粉率在7 月16 日前后整体呈上升趋势（表4），可能是因为进入7 月后棉田水肥投入加大， 促使7 月16 日前后棉株营养生长与生殖生长并旺，散粉率也增加。

3 讨论与结论

在新疆奎屯垦区开展的小面积草甘膦化学杀雄制种实践， 籽棉产量和制种纯度均较为理想，应当说是成功的。 本研究结果还表明：土质和水肥等栽培条件的差异，会造成植株棉株长势不同， 可影响制种结铃率和草甘膦杀雄效果；生长旺盛的棉株， 有杀雄效果不稳定、 易散粉的特点， 但在杀雄彻底的情况下又出现雌蕊受伤害，结铃率下降的现象。

化学杀雄制种的目标是获得持续稳定的制种产量和纯度。因此，在实践中应进一步验证和完善相关技术。 李志强等探讨了黄河流域棉区化学杀雄杂交制种技术， 用41%草甘膦异丙铵盐水剂100 倍液一次性化学杀雄制种，连续3 年籽棉产量超过 3 000 kg·hm－2[6]。 其方法与以往文献记载大不相同，可供参考。此外，在气候干旱、农田依靠灌溉的新疆棉区，可以通过人为选择制种地块、控制水肥等措施防止棉株旺长， 达到稳定化学杀雄效果的目的。