新疆雜交棉育種及推廣示范的研究進展與展望

王志軍　董永梅　李有忠　趙曾強　孫國清　謝宗銘

摘要：新疆棉區目前已成為我國最重要的產棉區，近年來，該棉區選育的60多個常規品種的產量遺傳改良不顯著，出現徘徊現象，常規品種的增產幅度已經進入瓶頸期，利用常規種進一步提高單產的難度越來越大。雜交棉能夠集中2親本的優勢，可將高產、優質和抗病三者結合，且組合選配周期短，能較快地提高棉花產量和品質，對于新疆棉花提質增效具有重要意義，因此，在新疆棉區開展雜交棉的育種、栽培示范以及推廣應用研究對于提高新疆乃至全國棉花產量和改善纖維品質均具有重要戰略意義。鑒于此，本文參考近年來國內外公開發表的文獻資料以及深入新疆地方和團場連隊調研數據，歸納總結新疆雜交棉育種、推廣應用的發展現狀，分析存在的問題，并對其發展趨勢進行展望，以期為新疆雜交棉的發展提供理論參考資料。

關鍵詞：新疆棉區;雜交棉;推廣示范;雜種優勢;發展現狀;問題分析;發展趨勢

中圖分類號： S334;S562.035.1? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）04-0001-04

2015年，新疆維吾爾自治區（含兵團）棉花栽培面積和產量分別占全國的50.0%和62.5%，植棉面積、總產、單產均居全國首位[1]。產量的提升與棉花遺傳性狀改良密不可分，然而，近年來，新疆棉區選育的60多個常規品種的產量增幅不顯著，利用常規種進一步提高單產的難度越來越大[2]。雜交棉能夠集中2親本的優勢，可將高產、優質和抗病三者結合，且組合選配周期短，能較快地提高棉花產量和品質，滿足各方面的實際需要，因此，應用雜交棉，充分發揮其雜種增產優勢對于新疆棉花的可持續發展具有重要意義。

關于棉花雜種優勢的研究國內外已有廣泛報道，大多結論認為，雜交棉普遍具有一定優勢。汪若海等報道，20世紀90年代育成的許多雜交棉，增產幅度超過15%[3-4]。中國農業科學院棉花研究所統計了1976—1980年主要產棉省（區）15個科研教學單位的1 885個陸地棉品種間雜交組合，其中F1減產組合占29.2%，增產0～10%的組合占22.1%，增產11%～20%的組合占18.5%，增產21%～30%的組合占 13.5%，增產30%以上的組合占16.8%，研究結果表明，雜種1代普遍具有增產優勢[5]。Khan采用雙列雜交試驗設計對纖維品質性狀雜種優勢進行研究，結果表明，在纖維品質方面多數雜交種具有正向優勢和超親優勢[6]。

西北內陸棉區目前是我國最大的產棉區，尤其是新疆棉區在我國棉花產業鏈中具有重要戰略地位[7]，因此，在新疆棉區開展雜交棉的育種、栽培示范以及推廣應用研究對于提高我國棉花產量及改善纖維品質均具有重要戰略意義，因此，有必要對國內外公開發表的文獻資料以及深入新疆地方和團場調研采集的數據進行歸納總結，綜述新疆雜交棉的發展現狀，分析存在的問題，并對其發展前景進行展望。

1 新疆雜交棉栽培示范研究現狀

新疆是全國棉花主產區之一，大力發展雜交棉是農業現代化發展的戰略性選擇。研究證明，棉花的雜種優勢很強，雜交種F1代可比常規種增產20%以上，某些組合的雜種2代較常規種的增產幅度可達10%左右[8]。新疆天山北坡地區最早引入雜交種，如河南省農業科學院植物保護研究所培育的標雜A1雜交棉，2004—2005年在新疆生產建設兵團第五師連續2年創造平均產皮棉3 255 kg/hm2的北疆棉花高產記錄，比當地主推品種增產30%以上[9]。進入“十一五”后，新疆雜交棉的研究及推廣種植發展速度加快，2007—2009年新疆生產建設兵團種植雜交棉F1代6.7余萬hm2，平均皮棉產量為2 636 kg/hm2，比常規棉增產371 kg/hm2，增產16.4%，表現較優的雜交種能夠在提高棉花產量、改善纖維品質和增強抗逆性方面起到顯著作用。新疆奎屯墾區2007年開始從山東引進示范種植雜交棉魯棉研24號，3年來共引進種植面積為2 130 hm2，主要種植方式有大棚溫室育苗移栽和大田直播稀植，獲得了較高的產量[10]。2008年，新疆生產建設兵團種植雜交棉10萬hm2，在石河子墾區表現出超高產、優質、多抗等特點，新疆自育雜交棉石雜2號也大面積示范成功，受到了棉農及植棉單位的歡迎。2008年新疆沙灣縣農業局種子管理站試驗基地種植雜交棉1.63 hm2，平均產籽棉 8 724.13 kg/hm2，2009年種植雜交棉3.4 hm2，平均產籽、皮棉分別為10 241.33、4 096.53 kg/hm2，充分顯示了雜交棉在北疆的巨大增產潛力[11]。

2008—2009年石雜2號和新陸早43號在第八師示范制種100 hm2，截至2010年推廣面積達1.03萬hm2，2010年雜交棉新陸早43號分別在第八師142團、149團、134團示范制種133.3 hm2，同年，石河子市政府將新陸早43號列為石河子墾區“十二五”重點推廣棉花品種。新陸早44號在第十三師制種3.3 hm2，2011年推廣自育雜交種達2.67萬hm2。2011年第八師農林牧局組織有關專家對新陸早43號高產田進行測產，149團18連121號條田測產鑒定籽棉單產 8 931 kg/hm2，折合皮棉單產3 625.5 kg/hm2;142團13連507號條田 10.1 hm2，經實際測產鑒定籽棉單產8 517 kg/hm2，折合皮棉單產3 457.5 kg/hm2;142團13連2011年種植新陸早43號F2代1 733.3 hm2，全連籽棉平均單產6 750 kg/hm2[12]。

2009年，第五師農業科學研究所承試的新疆自治區雜交棉區試結果表明，與同在一塊試驗田所有的早熟常規棉產量平均值相比，2組雜交棉皮棉產量增幅顯著，平均增幅分別為36.0%、30.4%，2組雜交棉參試材料最高產量與常規棉最高產量相比，分別增產22.7%、30.0%，充分表明培育雜交棉是提高產量的一個重要途徑[13]。同時，新疆本土棉花育種單位也開展了大量的雜交棉品種對比試驗，孫勇以瑞雜816、天雜18號、新陸中31號、豫雜37號、兆豐1號共5個雜交棉品種為材料，以常規陸地棉中棉所49為對照，于2009、2010年連續2年在新疆生產建設兵團第八師進行比較試驗，結果表明，其中3個材料比對照增產10%以上，1個差異不顯著，1個減產5%[14]。2010年后新疆生產建設兵團雜交棉推廣面積日趨增大，2010年棉花種植面積49.8萬hm2，其中雜交棉 3.8萬hm2;2011年棉花種植面積53.5萬hm2，其中雜交棉面積3.7萬hm2;2012年棉花種植面積55.8萬hm2，其中雜交棉面積5.6萬hm2，可見發展雜交棉是在新形勢下新疆植棉業持續發展的必然選擇[15]。金字棉9號是由河北省邯鄲市農業科學院棉花研究所選育的抗蟲雜交棉，2014年在新疆生產建設兵團第七師種植面積為1 400 hm2。時增凱等以雜交棉中棉所1206為材料進行試驗示范 33.3 hm2，經專家鑒定，籽棉產量高達7 324.5 kg/hm2[16]。

對于雜交棉的增產機制也有較多報道，李紅等研究認為，強優勢的陸地棉品種間雜交種F1代可比推廣品種增產 10%～30%[17]。羅宏海等在北疆研究發現，標雜A1在收獲株數為21萬～23萬株/hm2條件下，單株鈴數和鈴質量較低，但有一定群體優勢[18]。韓煥勇等在北疆兵團早熟棉區調研發現，雜交棉均具有一定優勢[19-20]。但也有不同的報道，許健通過對推廣的雜交棉進行研究認為，在高密度植棉模式下，雜交棉的競爭優勢不突出[21]。曹陽等通過研究雜交棉F1性狀與親本的關系發現，雜種1代與2親本相比，株高、果枝數超過高值親本，生育期與早熟親本一致，果枝始節位、第1果枝高度接近2親本均值，抗病能力超過病重親本，但低于病輕親本，鈴質量極顯著高于雙親，籽、皮棉產量均表現出明顯的正向中親優勢和超親優勢，優勢分別達到76.6%、25.4%[13]。許永剛研究表明，與常規棉相比，雜交棉具有較強的雜交優勢，且具有結鈴性強、產量高、品質好、抗逆性強等特點，從管理上還具有節本增效等優勢，在新疆生產建設兵團第七師被廣泛種植，且雜交棉種植面積逐年擴大，尤其是2016年雜交棉種植面積達到該師總面積的80%以上[22]。

2 新疆雜交棉育種研究進展

自2002年新疆開始審定雜交棉以來，13年間共審定適合北疆栽培的新陸早系列早熟雜交棉品種10個，適合南疆栽培的新陸中系列早中熟雜交棉品種6個，平均每年審定1個品種（表1），2006、2009、2015年審定的品種最多，雜交棉優勢育種單位有新疆農墾科學院棉花研究所，育成品種4個，新疆石河子農業科學研究院和新疆石河子農業科技開發研究中心育種品種各2個，新疆康地種業育成品種2個，其他育種單位各育成品種1個。從雜交棉的審定速度來看，北疆有10個，南疆有6個，南疆棉區雜交棉審定速度遠遠落后于北疆，筆者認為造成該結果的主要原因有3個，（1）南疆無霜期長，光熱資源比北疆豐富，從黃河流域棉區引進的雜交棉能適應當地的生態條件，因此外地雜交棉品種在當地有較大的推廣面積;（2）來自內地較大的棉花科研育種單位均在南疆設有試驗站或有合作單位，引進的雜交棉品種，經過本地馴化可適合南疆栽培，如兆豐一號F1，2008、2009年連續2年為新疆兵團第一師雜交棉主栽品種[23];（3）南疆雜交棉育種單位少，投入資源較少，育種基礎相對薄弱。南疆棉區植棉面積占新疆總植棉面積的60%[24]，更適合雜交棉生長，因此，南疆地區更應該大力發展雜交棉育種及推廣工作。

新陸早14號由新疆石河子農業科學研究院培育，是新疆自主培育的第1個雜交棉品種，2002年通過新疆品種審定委員會審定，該品種早熟性好、豐產性強，2002—2004年在北疆棉區推廣種植0.8萬hm2，表現優異[25]。姚炎帝等研究表明，2010—2012年連續3年新陸早43號在新疆生產建設兵團第八師、第六師、第七師部分團場推廣F1代1.37萬hm2，F2代2.73萬hm2[26]。2012—2013連續2年新陸早56號在第八師、瑪納斯、沙灣、烏蘇等地區推廣F1代0.84萬hm2，F2代1.37萬hm2;2012—2014年新陸早56號的推廣面積已達9.9萬hm2，其中F1代0.57萬hm2，F2代9.33萬hm2，新增效益3億元。新陸早44號在第十三師制種3.3 hm2，2011年推廣自育雜交種達2.67萬hm2。劉金山等選擇12個北疆審定品種（新陸早36號、45號、46號、50號、52號、53號、55號、56號、59號、61號、62號及新陸中50號）進行示范種植，結果表明，新陸早55號籽棉和皮棉產量均最高[27]。

蔡素珍等通過對比新陸中31號、兆豐1號、魯棉研15號等11個雜交棉品種在南疆棉區的農藝性狀及產量認為，新陸中31號的生長勢和抗枯萎性強，產量居第2位，該研究確定魯棉研15號、新陸中31號和魯棉研25號是較適宜南疆棉區的3個雜交棉品種[28]。買買提·莫明等研究認為，新陸中31號為2009年南疆棉區大面積推廣的9大主栽培品種之一，其在生育期、農藝性狀、經濟性狀、產量、纖維品質、抗病性等方面均優于對照中棉所49[29]。新陸早67號、68號、69號、70號由于審定時間較晚，目前沒有推廣應用情況的相關報道，關于新陸中24號、25號、29號、43號、49號的品種介紹和栽培措施有文獻報道，但對于具體推廣種植面積的統計仍沒有可供參考的詳細資料，須要作進一步研究。

3 新疆雜交棉栽培技術研究進展

新疆棉區的常規陸地棉栽培技術已達到很高水平， 精量播種、超寬膜植棉、滴水灌溉和施肥以及全程機械化、化學調節、葉面施肥、防治害蟲、機械采摘等技術體系已得到廣泛推廣，使得新疆棉花單產達到較高水平。目前新疆雜交棉栽培普遍采用寬膜（2.05 m）1膜6行和窄膜（1.45 m）1膜4行的常規陸地棉栽培方式[30-31]，然而采用高密度種植方式可限制雜交棉雜種增產優勢的發揮，同時造成用種量較大、種子成本過高等問題，制約雜交棉在新疆棉區的推廣。近年來，為了發展雜交棉機械化采收技術，降低籽棉含雜量，新疆生產建設兵團第七師通過增大行距，減少行數，探索適宜機采的雜交棉等行距低密度栽培模式，高產優質成效顯著[32]。

經過2007—2013年連續7年的研究和示范，機采雜交棉等行距種植高產高效技術逐步成為一項成熟的優質高效生產技術，在新疆生產建設兵團第七師7年累計推廣應用面積 9.93萬hm2[33]。李建峰等采用棉花雜交種魯棉研24號和常規品種新陸早60號為供試材料，設置適宜機采的1膜3行等行距低密度、1膜6行寬窄行高密度及1膜3行等行距雙株高密度3種株行配置方式，研究不同株行距配置模式對棉花生育進程、果枝始節高度、脫葉率、吐絮率及產量的影響，結果表明，在等行距低密度條件下，棉花主要農藝性狀更符合機械化采收要求，雜交棉魯棉研24號能充分發揮單株結鈴數多及鈴質量較高的優勢而獲得高產[34]。棉花機械化采收是減輕勞動強度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途徑，也是實現棉花生產全程機械化與規模化的重要保證[35]。

4 新疆雜交棉推廣應用存在的問題

4.1 雜交棉制種成本高

新疆特有的矮密早栽培模式用種量大，而雜交棉的制種成本較高，使疆內育種界普遍認為雜交棉不適宜在新疆種植。目前，兩系和三系沒有可供生產的強優勢組合，新疆棉區推廣的雜交棉品種多為陸陸雜交種，通過人工去雄授粉雜交獲得F1代種子。鄒家驥等研究發現，本地制種的種子發芽率、地域適應性較內地引進的種子強，且具有田間出苗率高、苗齊苗勻、抗逆性好、人工補種量小等優點，但制種過程操作比較繁瑣，人工成本較高，以致F1代種子價格髙[36]。近年來，隨著勞動力成本的大幅上漲，新疆雜交棉本地制種受制種期短、人工費高、制種產量低等限制，成本高出內地近1倍。另外，新疆用種量大，即使是采用精量播種的植棉技術，播種量也在15～30 kg/hm2之間，加上播種前選種損耗，實際需種量約為25～30 kg/hm2。種子成本較高，已成為目前制約新疆推廣雜交棉的最主要因素，該因素在很大程度上制約了雜交棉在生產上的大規模種植[37]。

4.2 缺少廣適應性雜交棉品種

與長江流域和黃河流域棉區相比，新疆棉區光照資源充足，但熱資源相對不足。內地棉區引進的雜交棉品種在當地大多表現為個體生長勢強、營養生長旺、生育期偏長、種植區域受限制、纖維品質下降、豐產性不穩定等先天不足，直接引進難以篩選出適合新疆本地種植的優勢組合。另外，引進的雜交棉種子價格高，種子純度及發芽率難以保證，許多1代種子摻有2代種子，有相當數量的種子純度不及85%、發芽率不足80%，雜交棉的產量優勢難以全面發揮[38]。新疆本地審定品種，例如，新陸早14號因抗病性較差，種植面積逐漸萎縮，而其他自育雜交棉品種的產量和品質與常規棉相比沒有明顯優勢，且種子成本高，限制了雜交棉的發展，新審定的雜交棉品種也未見大規模推廣，南疆棉區審定的雜交棉品種主要是陸海雜交種，例如新陸中24號（新雜棉2號）、新陸中31號，田間表現為果枝長、松散、纖維品質好，但鈴小、豐產性一般且不易拾花，很難在生產中推廣應用。因此，雜交棉大面積種植的相關報道很少，這與新疆高密度植棉模式下常規棉總體產量水平高，陸陸雜交棉競爭優勢不突出有關[24]。

4.3 缺少適合雜交棉生產的成熟配套技術

雜交棉雖然增產潛力大，但制種成本高，新疆現有的栽培模式主要適用于常規棉栽培，如果仍以“矮密早”方式種植，用種量大就成為雜交棉在西北棉區大面積推廣的首要限制因素。魏玉強等通過雜交棉適宜密度及配套栽培技術試驗研究認為，與常規棉相比，雜交棉種植密度應適當降低，有利于充分發揮雜交棉生長勢旺、結鈴性強、增產潛力大的優勢;適當稀植，不僅可以促進雜交棉向高空延伸，增大結鈴空間，而且可以減少用種量，降低用種成本，提高植棉效益;另外，根據試驗收獲株數和結果數，結合生產實際，雜交棉種植密度不宜過大，一般在高水肥條件下，種植密度應控制在9萬～12萬株/hm2，中等水肥條件下，種植密度不宜超過 15萬株/hm2;同時，棉花生長受氣候、土壤及栽培管理水平等諸多因素影響，在生產實踐中應根據生產條件和技術水平的不同進行種植密度的調整[30]。時增凱等以雜交棉中棉所1206為試驗材料，采用1膜3行76 cm等行距栽培模式，設置6個密度處理試驗，分別為6萬、9萬、12萬、15萬、18萬、21萬株/hm2，結果表明，隨種植密度的增加，中棉所1206的果枝數、伏前桃、伏桃數和單株結鈴數均降低，單株果枝結鈴數逐漸增加，單株葉枝結鈴數不斷下降，各處理總鈴數呈下降趨勢[39]。因此，雜交棉栽培密度沒有統一的定論，有人認為105萬～12.0萬株/hm2最為適宜，有人認為10萬株/hm2左右最為適宜，并沒有針對性地開展不同雜交棉品種、不同棉區、不同類型棉田的配套技術研究，形成共性和特殊性技術來指導雜交棉的推廣應用。新疆氣候生態類型獨特多樣，外引雜交棉在當地種植時，多存在貪青晚熟，纖維品質下降難以滿足現代紡紗要求，不適宜機采等多方面的問題，因此，新疆雜交棉的發展必須堅持品種自育，以適應新疆獨特的生態條件。

5 新疆雜交棉的發展前景展望

2015年西北內陸棉區植棉230萬hm2、總產量428萬t，分別占全國的58%、69%，單產1 900 kg/hm2，比全國平均水平高33%，其中新疆、新疆生產建設兵團棉花單產分別為 1 676、2 381 kg/hm2，高于全國平均水平的18%、67%[40]。新疆作為國家最重要的產棉區，隨著棉花高產育種難度的不斷增加，利用雜種優勢成為提高該地區棉花單位面積產量的一種最有效途徑之一。利用棉花種內、種間、亞種間、生態遠緣雜交，發掘和創制遺傳差異大、遺傳基礎廣泛的優良新種質，創造新型綜合農藝性狀優良、高配合力、廣適應性的強優勢雜交種勢在必行[41]。

可喜的是，雜交棉已得到農民普遍認可，它集中了高產、優質、抗蟲、抗病等優良農藝性狀，在生產上表現優良，適應稀植、簡化栽培和高效套作模式的發展趨勢[42]，尤其是其較強的增產優勢，使新疆棉花單產不斷邁上新臺階。“十一五”期間，新疆雜交棉發展迅速，種植面積逐年擴大，2007年種植面積為3.3萬hm2，2008年種植面積為6.7萬hm2[43]，據不完全統計2012年新疆雜交棉種植面積已接近10萬hm2[44]。

新疆棉區在雜交棉優勢進一步利用方面，應繼續堅持開展具有突破性雜交種的研究開發力度，強化對不育系的利用，棉花雄性不育系制種可以免除人工去雄，節約制種成本，提高制種效率，有利于雜交棉大規模的推廣利用[45]，加之新疆特有的“矮、密、早”栽培模式，單位面積用種量是內地的5～9倍，因此有必要降低栽培密度，提高植棉效益，解決種子來源問題，實現自給自足的供需平衡。應進一步探尋降低雜交棉種植風險和制種成本的途徑，充分挖掘雜交棉的生長優勢[46]。選育生育期較短的雜交棉品種，以適應新疆特殊的生態環境，已成為新疆雜交棉廣適應性研究的關鍵所在，根據不同區域熱量條件，確定不同品種適宜的種植區域，進行密度調配和水肥管理等研究，使雜交種競爭優勢得以有效發揮。

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