棉花节本增效栽培技术-第2章
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（五）转基因育种与我国棉种的第六次更换（）
自1995年以来，随着现代生物技术的发展和棉花生产中棉铃虫、棉红铃虫的严重危害，棉花育种目标迅速调整，在黄河流域和长江流域逐步以培育和推广转基因抗虫棉和杂交棉的迅速推广为特征，分子育种技术与常规技术相结合，品种的科技含量进一步增加。
进入20世纪90年代后，棉铃虫和红铃虫的危害成为我国棉花生产的灾难性害虫，棉铃虫每年造成的直接经济损失高达100亿元以上。继美国Agrocitus公司成功构建来自苏云金芽孢杆菌的Bt基因并在棉花上表达后，美国孟山都公司采用改造土壤农杆菌的Ti？质粒转化载体的启动子，即在35s小亚基作启动子的基础上加入重复的强化表达区，使基因合成毒素的表达水平提高了100倍。同时，在不改变Bt基因合成毒蛋白的氨基酸序列的情况下，对Bt基因进行修饰改造，对构成该基因的21％的核苷酸序列进行相应的替换，使A、T、G、C四种碱基趋于平衡，使其更适合在植物中表达。这样，Bt基因合成杀虫晶体蛋白的量从原来的占可溶性蛋白的0。001％提高到0。05％～0。1％，抗虫效果得到明显改善。美国育成的抗虫棉品种33B、99B迅速占领中国棉种市场，至1998年，美国抗虫棉面积占我国抗虫棉总面积的95％，我国民族育种业面临严峻挑战。
中国农业科学院生物技术研究所继成功构建具有自主知识产权的Bt基因后，又构建了Bt与豇豆胰蛋白酶抑制剂（CpTI）双价基因的复合体，使我国成为世界第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家。河北省石家庄市农业科学院把该双价基因导入石远321，育成的双价抗虫棉sGK321于2001年通过河北省审定，2002年通过国家审定；中国农业科学院棉花研究所合作把该双价基因通过花粉管通道法转入中棉所23，育成的中棉所41抗虫性强，产量与抗虫杂交棉中棉所29持平，于2002年通过国家审定，2007年获得陕西省科技进步一等奖，至2008年，在黄河流域6省累计推广面积265万公顷，2009年获得国家科技进步二等奖。中棉所45、47等双价抗虫棉相继问世，我国推广种植抗虫棉面积迅速扩大，品种综合性状不断提高。据统计，1998年我国抗虫棉面积共25万公顷，我国自育品种面积小于5％；2002年抗虫棉总面积194。3万公顷，国产抗虫棉面积为73。3万公顷，占抗虫棉总面积的38％；2004年抗虫棉总面积310。4万公顷，国产抗虫棉面积186。7万公顷，占60％；2006年国产抗虫棉面积已占我国抗虫棉面积的80％以上，彻底结束了美国抗虫棉垄断我国种子市场的被动局面。
此阶段我国转基因抗虫棉育种成绩斐然，主要育成品种有我国第一个国审双价转基因抗虫棉中棉所41以及中棉所45，山东棉花中心的鲁棉研15、16和河北省石家庄农业科学院的sGK321。西北内陆棉区大面积推广中棉所35、中棉所36、中棉所43、中棉所49和新陆中5号等。这次换种的显著特征是：常规育种技术与生物技术密切结合，育种水平和效率显著提高，我国棉花的抗虫性得到明显改善，我国自主知识产权的抗虫基因广为应用，节本增效和保护生态环境初见成效，2001—2006年我国棉田面积、总产及单产持续增加，在世界棉花生产中占重要地位（表1？1）。
表1？1 2001—2006年全国和世界棉花种植面积、总产和单产比较
注：世界数据来自USDA，中国数据来源中国农业部
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（六）现代育种技术的发展与品种改良（）
分子标记辅助育种是继转基因育种之后新兴的分子育种技术，与传统育种技术相比较，具有跟踪目标基因（性状）、提高育种效率、减少遗传累赘等优点。中国农业科学院棉花研究所和南京农业大学对棉纤维品种的研究中发现了控制纤维比强度的主效基因fs1和其他8个基因，可以解释30％的比强度变异；河北农业大学马峙英等构建了高纤维强力种质系苏远7235的细菌人工染色体（BAC）基因文库，为优质纤维基因克隆奠定了基础；浙江大学祝水金等用扩增片段长度多态性（AFLP）标记进行陆地棉黄萎病抗性基因辅助筛选。
生化辅助育种是中国农业科学院棉花研究所提出并率先采用的棉花辅助育种技术，2005年申报国家发明专利。其核心内容是通过研究各种生化指标包括各种酶系统如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等及氧化产物、生长素、脱落酸等在不同类型品种不同生长发育时期的变化规律和遗传特性，根据不同种类生化物质的变化及其遗传规律，建立起的辅助育种指标体系，确定各种生化物质的相对选择标准、选择范围、选择酶活量和选择时间，以增强育种选择的精确性，加快育种进程的育种方法。应用生化辅助育种技术已成功培育出早熟不早衰的短季棉中棉所20、中棉所24、中棉所27和中棉所36等优良品种。
近几年，全国棉纺业呈快速飞跃发展态势，全国棉纺产量从2001年至2006年连续6年保持两位数增长，2006年纺纱1722万吨，年递增17。8％。按64％用棉计算，纺棉1120万吨，与新品种的培育和大规模产业化有重要关系。
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（一）棉花育苗移栽技术对棉花生产发展的作用（）
棉花育苗移栽技术是延长棉花生长期、实现麦棉双丰收的重要举措，是我国棉花栽培技术突破的重要标志，在我国黄河流域麦棉两熟栽培和长江流域一熟和两熟种植区被广泛应用。
育苗移栽技术形成于20世纪70年代，80年代以后得以广泛应用，该技术主要解决了棉花栽培中的以下问题：
1。 保证苗全苗壮 营养钵育苗一般苗龄30天以上，由于实行带土移栽，栽后及时浇水覆土，成活率一般在95％以上。营养钵的基质比较肥沃，幼苗所需各种营养元素比较齐全，加之水分充足，因此幼苗根系发育良好，生长势强，利于早发稳长。
2。 充分利用生长季节，提高霜前优质棉比例 黄河流域麦棉套种一般在3月底至4月上旬下种育苗，5月上旬移栽，与直播棉花相比，生育期提前20～30天，因此现蕾、开花、吐絮等生育进程相对提前，有效缩短了小麦等前茬作物与棉花的共生期，一般情况下育苗移栽棉花比同期直播棉花的霜前花率可提高15％以上，减少了晚秋桃对产量和纤维品质的不利影响。
3。 确保棉苗稳健生长 由于移栽后部分根系受到抑制，棉花需要有短时间的缓苗期。在此时期内，地上部生长受到抑制，而地下部根系迅速增加，起到控上促下、确保棉苗稳健生长的作用。一般育苗移栽棉花主茎节间较短，第一果枝节位较低，为防止花铃期旺长奠定了良好基础。
4。 确保粮（油）棉双高产 由于减少了棉花与小麦（油菜）的共生期，因此在黄河流域棉区，小麦与棉花套种田，小麦产量可达到单作的80％以上，棉花产量相当于单作田块的90％；在长江流域油棉套种田块，油菜和棉花的产量水平也与麦棉套种相近，从而达到粮（油）棉双高产的目的。
5。 减少苗期自然灾害的影响 在我国黄河流域棉区，尤其是石德线以北地区，5月初常出现霜冻危害，致使刚出土的棉苗感染立枯病、炭疽病等，死苗率高，生长发育迟缓甚至死亡，对棉花生产影响很大。发明育苗移栽技术后，棉花种子萌发、出苗和幼苗期生长处于地膜覆盖条件下，土壤温度比露地直播平均提高5℃以上，有效地躲过低温的影响。有的地区5月份出现冰雹危害，造成棉苗断头、叶片破损甚至死亡，采用营养钵育苗移栽技术后，小面积的苗床容易防护，能有效躲过冰雹危害。
6。 节约用种，减少投入 黄河流域棉区植棉密度较大，一般每公顷密度45000株以上，直播条件下无论采取条播或穴播，用种量都比较大，每公顷用种量脱绒包衣光籽23千克以上；采用营养钵育苗每钵用种仅1～2粒，一般每公顷用种7。5千克，比直播棉田每公顷节约用种量15千克以上。在长江流域棉区，植棉密度较小，一般每公顷20000株以下，直播条件下每公顷用种量脱绒包衣光籽23千克以上，采用育苗移栽技术一般每公顷5千克，比直播棉田每公顷节约用种量18千克以上。按此计算，采用营养钵育苗移栽技术，黄河流域棉区可节省用种投资65％，长江流域棉区可节省用种投资75％。
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（二）育苗移栽技术应用的限制因素（）
营养钵育苗移栽技术也有条件限制，特别是近几年来，农村劳动力进城打工，劳动成本的增加，该技术受到一定影响，主要是：
1。 育苗麻烦 育苗要先制营养钵，配制适当含水量和肥料的钵土，选择地势平坦、背风向阳、排水方便的育苗场地，制营养钵需要技术熟练的壮劳力，一般移栽每公顷棉田需要制作营养钵用工15个，苗床要施肥、浇水、治虫、防病、通风等技术环节，也比较费工。
2。 移栽费工 营养钵育苗移栽需要运苗、开沟、放钵、覆土、浇水等环节，费工多，在劳动力缺乏地区实施有一定困难。
3。 灌溉要求高 移栽棉田需要土地平整，排水和灌溉方便，棉苗移栽后要及时浇水，且不能大水漫灌，在丘陵山区实施也有一定困难。
4。 缓苗期生长受到抑制 营养钵移栽后，部分根系受损，造成吸水、吸肥困难，新根生出需要一周以上，此阶段棉苗出现轻度萎蔫，未浇到水和未合格覆土的棉苗遇到太阳暴晒和低温冷空气后，会感病甚至死苗。
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（一）主要优点（）
1。 增温保墒 我国干旱和半干旱地区占国土的一半左右，这些地区的年降水量少，为200～500毫米，而且分布不均匀，7～9月份降水量占全年的60％～70％，春季气温低，干旱多风，对棉花幼苗生长不利。采用地膜覆盖栽培技术，减少了土壤水分的蒸发，维持棉花播种至出苗阶段土壤水分相对平稳。地膜覆盖后，减少了土壤与大气的热交换，使棉花播种层（5厘米土层）温度提高3。5℃～5。5℃，8天出苗率达85％以上。
2。 延长棉花生育期，促进早发 地膜覆盖棉花播种期比直播棉一般早7～10天，把出苗期控制在终霜期之后，黄河流域以4月20日以后出苗较为安全，采用双膜覆盖技术可使棉苗在膜内生长，有效避免出苗后出现的低温和霜冻危害，因此可有效延长棉花生育期，促进早发。
3。 扩大棉花种植区域 在半干旱和盐碱地区植棉的最大问题是播种后土壤墒情不足，全苗困难。地膜覆盖技术的推广，解决了上述地区的出苗难题，因此有效地利用了土地资源，扩大了植棉区域，缓解了我国粮棉争地的矛盾。
4。 抑制杂草，减少田间作业 地膜植棉在播种前，为了防止马唐、莎草和狗尾草等优势杂草的危害，要选择适宜的除草剂，在覆膜前喷施。此外，如覆膜严实，可抑制杂草的滋生，减少田间作业成本。
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（二）局限性（）
地膜植棉也有其局限性，主要表现在：成本增加，易污染环境，棉株下部烂铃增加。
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四、化学调控技术（）
化学调控是根据棉花的生长发育特点及其在一定环�
