新疆奎屯棉花草甘膦化學(xué)殺雄制種實(shí)踐與探討

王洪彬，張東風(fēng)，趙永剛，黃麗葉，王志剛

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆奎屯833200）

2014 年， 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從浙江大學(xué)引進(jìn)抗草甘膦棉花品系，與不同父本配制組合進(jìn)行產(chǎn)量、 品質(zhì)雜種優(yōu)勢(shì)的研究，發(fā)現(xiàn)以抗草甘膦棉花材料雜交得到的F1有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，這與周心童等[1]研究結(jié)果相同。 另外，相對(duì)于“三系”（雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢復(fù)系）雜交制種，用抗草甘膦棉花材料化學(xué)殺雄制種配制組合更靈活簡(jiǎn)便， 并可進(jìn)行二代利用。而化學(xué)殺雄制種成功與否是抗草甘膦棉花能否大面積雜優(yōu)利用的關(guān)鍵。 因此，2017 年本單位進(jìn)行一定面積棉花化學(xué)殺雄制種的實(shí)踐，以驗(yàn)證草甘膦用于棉花化學(xué)殺雄制種生產(chǎn)的可能性，摸索新疆奎屯墾區(qū)棉花草甘膦化學(xué)殺雄制種技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017―2018 年在第七師130 團(tuán)8 連進(jìn)行。 試驗(yàn)地為沙壤土，前茬棉花，肥力中等。 130 團(tuán)海拔 300～500 m，東經(jīng) 84°43'20"～85°00'45"，北緯44°47'11"～45°01'18"；年平均氣溫 7.6 ℃，歷年大于0℃積溫4289.4℃，大于10℃積溫3878.5℃；年平均降水量206.6 mm，日照時(shí)間平均2 429.2 h，無霜期平均187 d。該地區(qū)氣候具有降水少、光照充足的特點(diǎn)，農(nóng)田以灌溉為主。

1.2 試驗(yàn)材料

化學(xué)殺雄制種實(shí)踐（以下簡(jiǎn)稱“制種實(shí)踐”）采用的殺雄劑為95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）草甘膦原藥，母本為從浙江大學(xué)引進(jìn)的抗草膦棉花品系祝22，父本為引進(jìn)或自育品種（品系）；不同施藥劑量與不同施藥間隔殺雄效果試驗(yàn)的殺雄劑為農(nóng)達(dá)41%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）水劑，采用的抗草膦棉花品系為祝22。

1.3 試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與方法

1.3.1制種實(shí)踐設(shè)計(jì)與方法。共設(shè)21 個(gè)小區(qū)，具體設(shè)置見表 1，小區(qū)面積 20 m2，面積共 420 m2。 父本與母本按1∶4 比例種植。 種植模式為一膜三行76 cm 等行距機(jī)采模式， 理論種植密度12 萬株·hm－2，4 月 19 日播種，4 月 23 日滴水，4 月 28 日出苗，實(shí)際出苗率均超過90%。施藥、制種的操作管理及調(diào)查方法如下：（1）藥液的配制。用95%草甘膦原藥與 NaOH 按物質(zhì)的量 1 ∶1 配制成濃度 25 mmol·L－1的草甘膦液[2]。 （2）均勻施藥。 5 月 30 日開始，配藥后攪拌均勻，以手動(dòng)單噴頭噴霧器施藥，最大程度保證均勻， 防止因施藥不勻影響殺雄效果。每 10 d 一次，共施藥 5 次，7 月 9 日結(jié)束。（3）授粉人員。固定人員，嚴(yán)格技術(shù)培訓(xùn)，確保授粉人員技術(shù)熟練。 （4）授粉時(shí)間。 7 月 4 日開始人工授粉，授粉前清除少量已開花朵，8 月4 日結(jié)束。 授粉時(shí)間盡量控制在花粉活性最高時(shí)間，禁止在有露水或雨水情況下授粉，防止花粉遇水失去活性，一般14 點(diǎn)之前可結(jié)束授粉工作。（5）標(biāo)記授粉花朵。授粉的花朵，隨手去除部分花冠，作為授粉花朵標(biāo)記，認(rèn)真檢查以免遺漏。 （6）2 次整枝。 一是授粉前期，利用下午時(shí)間用剪刀去除多余的葉枝、贅芽，進(jìn)行整枝；二是授粉結(jié)束后以花為界整枝和抹去贅芽。 （7）散粉率的調(diào)查。每5 d 進(jìn)行一次散粉率的調(diào)查。（8）田間管理。 采用高壓滴灌，水肥投入同本地棉田。 （9）產(chǎn)量調(diào)查。 籽棉產(chǎn)量按小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量折算得出。 （10）制種純度調(diào)查。 2018 年種植2017 年化學(xué)殺雄制種F1，每個(gè)組合種植面積20 m2，通過農(nóng)藝性狀調(diào)查鑒定純度。 父本新陸早40 為短果枝、筒形株型，母本祝22 為長(zhǎng)果枝、松散株型，用這些表型差異鑒定其后代純度； 其他組合通過認(rèn)真對(duì)比小區(qū)內(nèi)F1棉株與父母本的葉色、株型等農(nóng)藝性狀差異進(jìn)行純度鑒定。 （11）成鈴分布對(duì)比調(diào)查。 9 月 25 日，在制種區(qū)內(nèi)取化學(xué)殺雄制種有代表性的祝22 棉株10 株和沒有經(jīng)過殺雄處理自然成鈴的祝22 棉株10 株調(diào)查不同果枝、不同果節(jié)成鈴率。

表1 制種實(shí)踐的父母本組合及其試驗(yàn)設(shè)置

1.3.2不同施藥劑量與不同施藥間隔殺雄效果試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與方法。農(nóng)達(dá)41%水劑易購買、易配制；因此，2017 年在制種的同時(shí)開展農(nóng)達(dá)41%水劑不同劑量、不同施藥間隔殺雄效果試驗(yàn)，以確認(rèn)用農(nóng)達(dá)41%水劑取代95%草甘膦原藥進(jìn)行化學(xué)殺雄制種的可行性。 農(nóng)達(dá)41%水劑劑量處理分稀釋200 倍液、300 倍液、400 倍液， 每個(gè)劑量的施藥間隔分為7 d、10 d、13 d，每處理小區(qū)面積 20 m2。 施藥時(shí)間在5 月 30 日至 7 月 9 日，具體見表2。 7 月 12 日后，每間隔一定時(shí)間調(diào)查雄蕊散粉率以確定各處理的殺雄效果。

表2 不同施藥間隔處理的施藥日期

2 結(jié)果與分析

2.1 制種實(shí)踐結(jié)果

2.1.1散粉率。在整個(gè)生育期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯散粉棉株和花朵，表明此次制種實(shí)踐的化學(xué)殺雄徹底。

2.1.2 產(chǎn)量及制種純度。 設(shè)有重復(fù)的5 個(gè)組合，實(shí)收產(chǎn)量見表3。 其他4 個(gè)未設(shè)重復(fù)的處理籽棉單產(chǎn)也都在 3 700 kg·hm－2以上。 420 m2制種區(qū)制種產(chǎn)量折合籽棉單產(chǎn)為4 744.9 kg·hm－2。且經(jīng)農(nóng)藝性狀鑒定，所有組合化學(xué)殺雄制種的純度均為100%。

2.1.3成鈴分布分析。由圖1 可知：化學(xué)殺雄制種的棉株，以外圍鈴為主，中上部成鈴率較高。 其中，第一果節(jié)成鈴率隨果枝序數(shù)升高而上升，第二果節(jié)成鈴率在第4～7 果枝較高， 第三果節(jié)成鈴集中在第2～6 果枝；自然成鈴棉株以內(nèi)圍鈴為主，中下部成鈴率較高。 其中：第一果節(jié)在各果枝均保持較高的成鈴率，第二果節(jié)在第6 果枝以上成鈴率明顯下降，第三果節(jié)僅在第2～5 果枝有部分成鈴。

表3 設(shè)有重復(fù)的5 個(gè)組合籽棉單產(chǎn)、制種純度

此外，在殺雄徹底的制種區(qū)內(nèi)，與土地條件較差、生長(zhǎng)勢(shì)較弱的棉株相比，生長(zhǎng)旺盛的棉株成鈴率較低，尤其是中下部結(jié)鈴少，表明在殺雄徹底情況下，化學(xué)殺雄處理對(duì)生長(zhǎng)旺盛棉株中下部結(jié)鈴影響更大。前人研究表明，施用過高濃度的草甘膦，除誘導(dǎo)棉花雄性不育外，還會(huì)對(duì)雌蕊造成傷害，以致不能成鈴[2-4]。 因此，筆者認(rèn)為本研究中化學(xué)殺雄制種的棉株下部草甘膦積累較多，可能是下部結(jié)鈴率較低的主要原因。

2.2 農(nóng)達(dá)41%水劑不同劑量與不同施藥間隔殺雄效果分析

各處理散粉率的調(diào)查結(jié)果見表4。 在本試驗(yàn)中，農(nóng)達(dá)41%水劑200 倍液間隔7 d 施藥、施藥6次的處理在各次調(diào)查中的散粉率均為零，殺雄徹底。 因此，可在本地嘗試用此處理進(jìn)行化學(xué)殺雄制種。

圖1 化學(xué)殺雄制種棉株與自然成鈴棉株成鈴率

表4 農(nóng)達(dá)41%水劑不同劑量與不同間隔期處理的散粉率 %

在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，散粉率不是按施藥劑量與間隔期呈有規(guī)律的變化；因此，筆者結(jié)合棉田實(shí)際情況認(rèn)為棉株的長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱可影響殺雄效果。 如農(nóng)達(dá)41%水劑200 倍液和300 倍液間隔13 d 的處理因土質(zhì)原因長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較弱，其散粉率一直低于相同劑量間隔10 d 處理。 此外，孟慶忠等研究發(fā)現(xiàn)，在降水充足、適宜溫度環(huán)境下，棉株生長(zhǎng)旺盛，抗草甘膦EPSPS 蛋白的活性增強(qiáng)，導(dǎo)致生殖器官中農(nóng)達(dá)含量降低，對(duì)花粉育性影響變小，出現(xiàn)可育花[5]。 本研究中各處理的散粉率在7 月16 日前后整體呈上升趨勢(shì)（表4），可能是因?yàn)檫M(jìn)入7 月后棉田水肥投入加大， 促使7 月16 日前后棉株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并旺，散粉率也增加。

3 討論與結(jié)論

在新疆奎屯墾區(qū)開展的小面積草甘膦化學(xué)殺雄制種實(shí)踐， 籽棉產(chǎn)量和制種純度均較為理想，應(yīng)當(dāng)說是成功的。 本研究結(jié)果還表明：土質(zhì)和水肥等栽培條件的差異，會(huì)造成植株棉株長(zhǎng)勢(shì)不同， 可影響制種結(jié)鈴率和草甘膦殺雄效果；生長(zhǎng)旺盛的棉株， 有殺雄效果不穩(wěn)定、 易散粉的特點(diǎn)， 但在殺雄徹底的情況下又出現(xiàn)雌蕊受傷害，結(jié)鈴率下降的現(xiàn)象。

化學(xué)殺雄制種的目標(biāo)是獲得持續(xù)穩(wěn)定的制種產(chǎn)量和純度。因此，在實(shí)踐中應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善相關(guān)技術(shù)。 李志強(qiáng)等探討了黃河流域棉區(qū)化學(xué)殺雄雜交制種技術(shù)， 用41%草甘膦異丙銨鹽水劑100 倍液一次性化學(xué)殺雄制種，連續(xù)3 年籽棉產(chǎn)量超過 3 000 kg·hm－2[6]。 其方法與以往文獻(xiàn)記載大不相同，可供參考。此外，在氣候干旱、農(nóng)田依靠灌溉的新疆棉區(qū)，可以通過人為選擇制種地塊、控制水肥等措施防止棉株旺長(zhǎng)， 達(dá)到穩(wěn)定化學(xué)殺雄效果的目的。