轉基因抗蟲棉的生育類型與配套栽培技術研究

衛(wèi) 兵

（運城市鹽湖區(qū)農業(yè)農村局，山西 運城 044000）

棉花是世界上最重要的經濟作物之一，是紡織工業(yè)最主要的天然材料［1］。我國原棉生產量、消費量、進口量、紡織品出口量等都排世界第1 位［2］。棉花作為我國重要的大宗農作物，在穩(wěn)定國民經濟中發(fā)揮重要作用，常年種植面積333.3 萬～400.0 萬hm2，80%集中在西北內陸棉區(qū)，保證棉花安全生產十分重要［3］，主要措施就是穩(wěn)定內地宜棉區(qū)棉花生產。本試驗通過對國產轉基因抗蟲棉品種進行試驗，精確了解國產轉基因抗蟲棉品種中棉所41 生育特性及產量表現(xiàn)，并開展相應栽培技術的研究。

1 試驗目標

在試驗基礎上，進一步了解和掌握了目前我國棉花主栽品種的生育類型及其在山西南部的適應性；進一步了解和掌握國產轉基因抗蟲棉品種的肥水吸收特性，完善轉基因抗蟲棉配套栽培技術體系。

2 試驗條件

試驗在山西省棉花研究所高產試驗地進行。試驗地土壤肥力中等，其中有機質含量0.8%，全氮含量0.06%，速效磷含量14 mg/kg，速效鉀含量90 mg/kg。前茬作物為棉花。

3 試驗設計

3.1 國產轉基因抗蟲棉生育生理特性試驗

參試品種：中棉所41（主栽品種）、晉棉33（山西南部主栽品種）、美棉33B（CK）、魯棉15、魯棉16、魯棉21（1138）、中棉所29、中棉所39、中棉所38、SGK3，共10 個品種。每個品種種植25 m2，播期為4月10日。

3.2 配套技術體系試驗

參試品種：中棉所41。

3.2.1 種植密度試驗

在以往的試驗基礎上，結合化控試驗，設2 個處理，分別為75 000 株/hm2和150 000 株/hm2，行距設大行1 m、小行30 cm，株距分別為20 cm 和10 cm。采用隨機區(qū)組排列，4 行區(qū)，小區(qū)面積為25 m2，設3 次重復。

3.2.2 化控技術試驗

在以往試驗的基礎上，設計為縮節(jié)胺化控處理，設4 次重復，具體見表1。施尿素675 kg/hm2、過磷酸鈣1 200 kg/hm2、硫酸鉀360 kg/hm2，具體見表2。試驗采用隨機區(qū)組排列，4 行區(qū)，小區(qū)面積25 m2，設3 次重復。分別在11 葉期、16 葉期和22 葉期澆水3 次。

表1 不同DPC（縮節(jié)胺）處理情況單位：g/hm2

表2 肥料運籌試驗處理

3.3 測定方法與內容

1）對各個測定品種的生育性狀進行調查，同時結合各品種葉齡模式進行同步分析。

2）對各個測試品種的不同處理源庫性狀進行調查（并根據(jù)葉齡模式進行同步分析），得出同化產物的積累與分配特征。

3）對不同處理光合特性進行測定，借鑒使用美國ci-310 光合測定系統(tǒng)，在天氣晴好的10：00—12：00，隨機選取20 株進行測試，從而測定出倒4 葉的光合性狀。

4）對測試品種的各農藝性狀進行測定，并調查各小區(qū)的產量，測定出不同處理下各品種的產量構成因素。

4 試驗結果

4.1 中棉所41生育特性及產量表現(xiàn)

4.1.1 生育特性

中棉所41 在山西種植表現(xiàn)為株高75～80 cm，株型呈筒型；全生育期128 d；棉鈴呈卵圓形，中等偏大，鈴嘴尖；發(fā)芽出苗性能好，前期生長發(fā)育快，開花、結鈴、吐絮早且集中。從參試的10 個品種來看，播種到出苗平均歷時8～9 d，各品種基本一致；出苗到第1 真葉出現(xiàn)平均歷時10～14 d，其中以中棉所29 較早（10 d）、美棉33B（CK）出現(xiàn)最遲（14 d）：第1 真葉到7 葉齡期（現(xiàn)蕾）歷時26～27 d，歷時相近；與中棉所41 相比，SGK321 現(xiàn)蕾期較晚（晚1 d）。美棉33B（CK）較中棉所41 等品種現(xiàn)蕾期晚2～3 d，開花期晚1～2 d，吐絮期晚1 d，因此全生育期長1～3 d。

4.1.2 產量結構

在參加試驗的10 個品種中，相比美棉33B（CK），所有品種均增產，其中中棉所41 增產幅度最大，為34.0%；其次為中棉39 所（雜交棉）、魯棉16（雜交棉）和中棉所38，具體見表3。中棉所41 在氣候條件不利的情況下，產量及綜合性狀仍然表現(xiàn)較好，說明該品種具有較大的增產潛力和市場前景。

表3 不同品種的產量結構

4.2 肥料運籌試驗結果分析

4.2.1 不同肥料運籌對產量的影響

在試驗中，通過對不同肥料的運籌試驗可以看出（見表4），隨著用肥量變化，各測試品種產量也隨之下降；在氮肥用量相同的情況下，不同磷肥、鉀肥配比產量表現(xiàn)不同；在肥力高低不同的情況下均表現(xiàn)為磷肥用量增加，產量提高，反之，磷肥用量減少，產量則相對降低。

表4 不同肥料運籌對各測試品種產量結構的影響

在肥料用量相同的情況下，隨著追肥期的不同，各品種產量表現(xiàn)也會有所不同。其中，第16 葉期（初花期）第1 次追肥后，皮棉的產量最高，可以達到1 646.26 kg/hm2；其次，在11 葉期和16 葉期進行第2 次追肥時，皮棉產量為1 455.18 kg/hm2；而氮肥施加過程中，處理F14 效果最差，皮棉產量僅有1 054.34 kg/hm2。這說明中棉所41 前期發(fā)育需肥量較大，需肥關鍵時期即初花期早于美棉33B（CK）。

4.2.2 不同肥料運籌對葉面積的影響

在不同肥料運籌試驗中發(fā)現(xiàn)，各品種葉面積變化比較明顯。由表5 可知，在第16 葉期進行第1 次追施氮肥，此時前期葉面積系數(shù)較高，為充分利用光能促進棉苗生長起到了關鍵作用。在棉花生長中期，低肥處理情況下，葉面積系數(shù)同樣較高；在棉花生長后期，葉面積系數(shù)下降與低肥處理差別不大，有利于棉花后期通風透光，且可以在很大程度上提高其吐絮質量。由此可以說明，處理F11 較為適合中棉所41 的生長發(fā)育需求。

表5 不同肥料運籌對葉面積系數(shù)的影響

由表6 可以看出，不同肥料運籌對葉面積發(fā)育的影響也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律，主要表現(xiàn)在葉面積的不同發(fā)育動態(tài)。在整個生育期用肥量增加的條件下，葉面積均高于低肥處理。在生長后期葉面積下降較少，不僅有利于棉鈴營養(yǎng)供給，且有利于促進大鈴形成。以上情況在追施氮肥后會起到相反作用。

表6 不同肥料運籌對葉面積發(fā)育的影響單位：cm2

4.2.3 不同肥料運籌對干物質積累與分配的影響

在試驗中，通過分析盛花時期干物質積累與分配規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)（見表7），在盛花期，不同肥料運籌對棉花干物質積累與同化物轉化效率影響也有所不同。試驗品種在適宜的肥料運籌條件作用下有利于源、庫、流器官的合理建成與協(xié)調發(fā)展，這種效果最終體現(xiàn)在皮棉產量上，其源、流、庫器官干重比例相對穩(wěn)定在5∶3∶2 較為協(xié)調。

表7 盛花期時干物質積累與分配規(guī)律單位：g

4.2.4 不同肥料運籌對蕾鈴發(fā)育的影響

由表8 可以看出，不同肥料運籌對棉花成鈴時空分布有較大的影響。在棉花3 桃期進行調查發(fā)現(xiàn)，3 桃比例在處理F11 和F21 下比較適宜，并且單株鈴數(shù)量高于其他處理，這2 個處理的棉花單株成鈴平均在14.0 個以上，并且優(yōu)質桃（伏桃）比例相對較高，有利于提高棉花的產量和質量。

表8 不同肥料運籌對成鈴時段規(guī)律的影響

4.2.5 不同肥料運籌條件對測試品種光合特性的影響

在對各品種的光合特性測定中，F(xiàn)21 主要光合指標均高于其他處理（見表9），且光合速率具有明顯優(yōu)勢，這有利于促進光合效能群體的形成，為棉花高產提供能源轉化基礎。

表9 不同肥料運籌條件對測試品種光合特性的影響

4.3 化控、密度綜合試驗效果分析

4.3.1 不同處理對產量的影響

16 個處理產量結構分析表明，合理控制密度有利于形成高產群體，高密度化控技術有利于提高光能和自然資源利用率。皮棉產量分析結果表明，不同處理對皮棉產量的影響比較明顯，處理間差異達到極顯著（F0.01=32.04）。產量結構差異主要體現(xiàn)在單株鈴數(shù)量不同，最大單株平均鈴數(shù)量11.4 鈴/株，最小為3.6 鈴/株。計算可知，單位面積鈴數(shù)差異大于50%。正是由于這些差異造成皮棉產量的最終差異，最高產量（D9）比最低產量（D1）高50%左右。

由表10 可看出，在16 個處理中，僅有處理D8、D9、D11、D12 比常規(guī)栽培（75 000 株/hm2，4 次化控）增產，最大增產幅度為D9（150 000 株/hm2，7 葉期施7.5 g/hm2，11 葉期施45 g/hm2），增產16.21%。

表10 不同處理對產量結構的影響

4.3.2 不同處理對干物質積累與分配的影響

適度化控有利于塑造合理株型和高光合效能群體，促成棉花生長中心的轉移，有利于源庫流器官的協(xié)調建成。根據(jù)國抗棉中棉所41 的生長發(fā)育特點，系統(tǒng)分析了不同處理對干物質積累與分配的影響。由表11 可看出，協(xié)調的源庫指數(shù)對于棉花產量構成具有重要意義，花前干物質積累速率主要體現(xiàn)在棉花前期生長發(fā)育和豐產基礎的形成，對于源庫器官的形成提供物質基礎。在16 個處理中，處理D9 的花前和花后干物質積累速率均高于其他處理，并且其花后干物質輸出率達到80.21%，遠高于常規(guī)處理。

表11 不同處理對干物質積累與分配的影響

4.3.3 不同處理對棉花光合性能的影響

在盛花期測定不同處理的棉花光合性能，不同群體表現(xiàn)不同，見表12。

表12 不同處理對棉花光合性能的影響

高光合效能群體主要包括處理D8、D9、D11、D12等，其光合速率、蒸騰強度、氣孔導度、胞間CO2濃度等主要指標均高于其他群體。

4.3.4 不同處理對蕾鈴發(fā)育的影響

不同處理對于棉花蕾鈴發(fā)育影響較大，見表13，主要表現(xiàn)在果枝數(shù)量、單株鈴數(shù)量和第1 節(jié)位、第2 節(jié)位成鈴。在16 個化控處理中，處理D8、D9 的指標均高于常規(guī)栽培（75 000 株/hm2，4 次化控），特別是第1 節(jié)位、第2 節(jié)位成鈴率和鈴重。通過化控調節(jié)成鈴時空分布，后期鈴多轉為優(yōu)質鈴，外圍鈴多轉為內圍鈴，為增產提供了物質條件。同時，由于優(yōu)質鈴所占比例較高，為棉花質量提高奠定基礎。

表13 不同化控處理對蕾鈴發(fā)育的影響

5 結論

根據(jù)國產轉基因抗蟲棉中棉所41 的生長發(fā)育特性，在高產群體的形成機理和控制技術取得較大的進展，主要表現(xiàn)在以下4 個方面。

1）在高密度葉齡簡化化控技術，7 葉期和11 葉期2 次化控在多雨年份可以成功控制群體生長。

2）在關鍵時期進行追肥，中棉所41 前期發(fā)育較快，需肥關鍵時期為初花期（與美棉33B 不同）。

3）源庫關系的調控以及干物質積累與分配，根據(jù)大量數(shù)據(jù)確定源、流、庫器官干物重比例相對穩(wěn)定在5∶3∶2 較為協(xié)調，有利于高產群體的形成。并且根據(jù)中棉所41 的發(fā)育特點，研究了花前、花后干物質的積累與輸出特點，為國產品種高產群體的形成和源庫調控技術形成和完善打下了基礎，促進了棉花產業(yè)發(fā)展。

4）該試驗過程中也存在一定問題，即協(xié)作較少，無法完整地了解其他方面的研究進展，不利于改進研究技術和方法。