江西省棉花科研的回顾与中长期发展展望

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  摘要:为了促进江西省棉花科学研究上新台阶,以科技带动生产力,提高植棉的科技水平和积极性,确保江西省棉花产业的健康持续发展。作者通过对江西省棉花生产和科研情况的调研,概述了江西省棉花产业存在的一些突出问题,从遗传育种、栽培和植保三个方面剖析了江西棉花科研现状与不足之处和产业科技需求,也从遗传育种、栽培和植保三个方面对江西棉花科研中长期研究方向和目标进行了展望,并对实现中长期研究目标需要政府、科研单位、企业三者如何紧密结合进行了讨论。
  关键词:江西省;棉花;科学研究;回顾;展望
  中图分类号:S562 文献标志码: A 文章编号:2095-3143(2014)01-0013-07
  0引言
  江西省的棉花产区主要集中在长江中下游九江段南岸的环鄱阳湖地区,属亚热带湿润气候,光照充足、雨量充沛、无霜期长,十分适宜棉花生长,其彭泽、九江、湖口和都昌等县是全国优质棉优势产区和商品棉生产基地[1-3]。近年来,受国际棉花价格与国内价格倒挂、国内棉花收购形势不稳、生产资料价格和人工成本的不断攀高、自然灾害等因素影响,棉花生产成本逐年增加,棉农植棉收益缺乏保障,棉花生产稳定性较差,棉花产业形势严峻[2-4]。面对当前的形势,江西棉花产业如何走出困局[5],作者认为加强科学研究,提高科技服务生产的水平,促进科技转化为生产力,是发展生产的根本出路。为了促进江西省棉花科学研究上新台阶,以科技带动生产力,提高植棉的科技水平和积极性,达到节本增效、棉农增收,满足江西省纺织工业需求,而促进江西省棉花产业技术体系的健康持续发展[6];因此,作者根据郝良光[1],孙亮庆[2],柯兴盛[4],张允昔[7],唐耕丰[8],高胜[9],刘水仙[10]等人曾对江西省棉花产业发展状况及发展前景都有所研究和探讨的基础上,对江西省近几年的棉花产业和科学研究状况进行回顾,并对江西省棉花科技发展的方向和目标进行了探讨与展望,供同仁参考。
  1 江西棉花产业存在的突出问题
  江西棉花产业存在的突出问题主要表现:一是随着国家对粮食安全的日益重视,粮食政策补贴金额逐渐增多,粮棉收益比逐渐拉大,越来越多的农民开始种植粮食作物,棉花面积将逐渐减小,粮棉争地矛盾日益突出;二是受国内棉花收购形势低迷、自然灾害、生产资料价格和人工成本的不断攀高等因素影响,棉花生产成本逐年增加导致植棉成本增加、效益下降,棉农植棉收益缺乏保障 [10];三是在传统常规育种上下工夫较多,虽然育成多个优质高产新品种,但具有全国影响力的突破性品种不多;四是随着城镇化建设的日益加快,农村青壮年劳动力大量转移至非农领域,导致从事农业生产的劳动者力量薄弱,而粮食生产基本实现了机械化,用工矛盾不突出,因此,棉花生产原有精耕细作的生产方式已不适应新形势的需要,原有种植制度、种植方式和技术急需改进,以缓解用工问题;五是随着转基因抗虫棉大面积普及,棉盲蝽、斜纹夜蛾等次生害虫已上升为主要害虫,防治难度大、成本增加,枯萎病、黄萎病的发生呈逐渐加重趋势;六是江西棉区基础水利设施相对薄弱,容易发生旱涝灾害,且丘陵山地棉田占有一定比例,无灌溉条件。
  2江西棉花科研现状与不足之处
  2.1 棉花遗传育种研究方面
  江西省在“十一五”“十二五”期间棉花遗传育种方面取得了显著成绩,但与发达省份相比,尤其与社会经济发展需求仍存在差距,主要表现在以下几方面。
  2.1.1 育种骨干亲本创新不足 江西省育种材料创新缓慢,综合性状优良的骨干亲本材料较少,自育材料缺少像中棉所12、中棉所41、GK19等全国影响力较大的骨干亲本。现有农作物资源中缺乏抗棉盲蝽、斜纹夜蛾等抗源,高抗棉花黄萎病、耐旱节肥、抗逆境的棉花材料更是缺乏。
  2.1.2生物技术育种创新有待进一步提高 江西省主要采用杂交育种等常规技术选育新品种,选育了赣棉杂1号、赣棉杂109等多个品种。然而分子生物技术在作物遗传改良中应用不足,生物技术育种与常规育种缺乏有机结合,分子标记及其辅助育种(MAS)尚处在初级阶段,杂交优势理论有待深化,高效育种体系尚需进一步完善。
  2.1.3育种单位培育的品种不能适应市场多样化需求 目前江西省主要采用杂交育种、系统选育等常规方式选育新品种,江西省棉花研究所已培育出赣棉5号、赣棉6号、赣棉8号、赣棉11号、赣棉13号、赣棉47系、赣棉杂1号、赣杂棉3号、赣杂106、赣杂108、赣棉杂11、赣棉杂109等多个棉花新品种。由于目前江西省自育品种大部分在农艺性状、产量、品质、抗性等方面的水平相当,缺少专用类型以及抗草甘膦品种。加上经销商采取多种手段推广各自经营品种,造成了品种市场上的“多、乱、杂”现象[2]。
  2.1.4种子经营企业经营规模偏小,抵御风险的能力弱 江西省从事棉花种子的生产经营的企业主要有赣棉科技开发公司、江西省科隆种业有限公司、江西省雅农科技实业有限公司、江西农庄主农业科技开发公司等。省内棉花种子生产经营企业虽然多,但经营规模偏小、市场占有率偏低、抵御风险的能力弱,多数企业研发创新能力不足,缺乏自主知识产权的经营品种,仍停留在简单的种子生产和经营上,难与国内外大型种业集团抗衡。
  2.14杂交制种成本较高 鉴于目前江西省杂交棉种子生产的制种成本大幅增加,急需培育高产优质多抗的常规棉品种或选育可直接利用F2代的杂交新组合。
  2.2 棉花栽培研究方面
  “十一五”期间,江西省棉花栽培研究取得了突出成绩,特别是2009年实施的棉花高产栽培技术集成“千斤棉”展示项目在湖口县武山镇获得“百亩”连片籽棉单产达7605.06 kg/hm2,创下长江、黄河流域单产最高纪录[4,11]。然而在当前棉花生产中,还存在小面积高产与大面积高产、高产与高投入、高产与优质、高产与轻简化、高产与环境生态安全等突出问题,棉花高产理论与技术、高产优质高效技术以及棉花栽培信息化技术均需进一步加强研究,棉田土壤与肥料研究长时间搁置,需要加强。棉花栽培研究与遗传育种以及其他学科结合尚不紧密。   2.2.1 经费少,人才流失严重,创新能力不足 由于国情省情所限和对栽培研究存在认为是科技手段简单研究的误区,以致栽培研究课题难立项,研究投入经费少,致使大批栽培技术人才改行流失,导致作物栽培技术缺乏系统研究,创新能力和水平较低,原始创新不足。近5年来,在国家棉花产业技术体系和国家公益性行业专项—棉花简化种植节本增效生产技术研究与应用(nyhyzx07-005-14)的支持下,江西省科技人才队伍有所加强,科研实力不断增强,但就当前棉花生产和科技发展而言仍显力量不足。
  2.2.2急需轻简化栽培集成技术 江西省现行推广的棉花栽培技术要求精耕细作,程序复杂,费工费时,且机械化程度低。急需一批机械化、轻简化、集约化和规模化技术,减少用工,提高劳动生产效率,增加植棉收益。
  2.2.3良种良法不配套 种植品种的“多、乱、杂”现象导致难以做到区域化种植和良种良法配套,不利于新品种潜能的发挥[4,6]。
  2.2.4棉田耕作制度的变化使地力得不到提升 江西省棉区原有的油菜棉花双套作等种植制度现多改为“瓜菜棉”多熟制种植。同时,棉田普遍使用化学除草以及免耕技术,且普遍使用化肥和秸秆还田较少,使土壤地力得不到提升,导致棉花产量和品质下降。
  2.3 植物保护研究方面
  植物保护在“十一五” 期间取得了不少技术成果及专利,但新成果及专利主要侧重于应用型研究,基础理论性研究显得薄弱,病虫草害综防技术有待提高。
  2.3.1枯萎病、黄萎病呈加重发展态势 江西棉区棉田长期采用连作、免耕等耕作制度,土壤病菌逐渐增多,加上受气候影响,棉花枯萎病和黄萎病的发生呈逐渐加重趋势[6]。
  2.3.2棉田害虫主体发生变化 随着抗虫棉的普及,棉铃虫等鳞翅目害为害较轻,而棉盲椿、斜纹夜蛾等已上升为主要害虫,其为害有逐年加重的趋势,但针对其防治技术的研究和推广相对滞后[3]。同时,由于缺乏既棉铃虫等鳞翅目害,又抗棉盲椿、斜纹夜蛾的双抗性品种可以应用,棉农主要采用化学防治,致使棉田农药用量增加,成本不断加大。
  2.3.3 过多的依赖化学农药 棉田防治病虫害过多依赖化学防治,会增强病、虫、草等的耐药性,影响防治效果,增加植棉成本和棉农的劳动强度,且污染环境,因此,迫切需要创新病虫草害监测预警和综合防治技术[4,6]。
  3 江西省棉花科研的中长期研究方向和目标探讨
  3.1遗传育种研究
  围绕满足江西省纺织工业要求和农民增收等重大需求,针对江西省棉花生产需要解决的重大关键问题,应初步涉猎上游基因工程研究、逐步开展中游生物技术等应用基础研究和强化下游育种过程和育种技术集成,实现上中下游紧密结合,突破作物遗传改良的技术瓶颈,建立高效的育种技术体系,开展种质创新、育种技术创新和新品种培育。
  中长期研究方向:一是棉花基因资源的挖掘和利用研究,挖掘有重要利用价值的特种基因资源如高产、大铃、高衣分、超长超强纤维、种子高蛋白与高油脂、低酚、抗病虫、抗草甘膦、抗逆、抗枯萎病和黄萎病等;二是开展分子标记技术研究,通过大规模标记高产、优质、抗逆、抗病虫等基因,建立分子标记辅助育种技术,通过分子标记聚合育种技术改良、创造优异的新种质和新材料,培育突破性新品种;三是建立高效育种技术体系,研究新型不育系及强优势杂交亲本选配和规模化高效制种等育种技术体系,通过育种技术的创新和集成应用,紧密结合常规育种技术,建立高效育种技术体系,培育高产、优质、多抗和适应性广的新品种。
  3.1.1 建立优异的种质资源体系 种质资源是培育高产优质新品种的基础,种质资源的利用价值取决于所携带的优异基因。近年来,由于杂交棉品种具有产量高、生长势强,育种周期短等优点,育种者把精力放在杂交棉选育上而忽视常规棉育种和种质资源的创新,导致目前江西省棉花种质资源创新不足,因此,加速江西省棉花种质资源创新十分迫切。其研究目标是建立种质资源数据库,构建核心种质;建立不同类型的棉花基因库,选育出具有特异优良基因,综合性状好的常规棉新品种;选育一批具有特异性状且综合性状较好、遗传基础丰富和相对稳定的材料作为杂交棉骨干亲本。其研究内容是从不同生态区大量征集和引进各类种质资源,建立鉴定圃,对种质资源进行综合评价,鉴定出具有不同性状的大铃、抗病、高衣分、高品质、抗旱耐涝等棉花种质;研究种质资源的遗传多样性;利用杂交、回交、分子标记等育种方法,将特异种质资源的特异性状转育到当地综合性状好的品种中[12],通过强迫自交、系统选育、南繁加代,创造出符合要求的亲本材料;将选育出的高世代、综合性状较好、遗传基础稳定的新材料作为亲本配组或作为常规品系。
  3.1.2 建立高效育种体系 国家的经济社会发展和现代农业建设对江西省棉花遗传育种提出了更高要求,必须深化遗传育种基础研究,发掘和鉴定抗病虫、抗逆、抗草甘膦等重要基因,进一步开发分子标记和转基因技术研究,探索三系、二系、化学杀雄的高效制种技术,加强分子育种和常规育种有机结合,形成高效育种体系。
  3.1.3新品种选育的目标与内容 鉴于研究的方向和应用目的不同,而分为常规棉品种、具有新型抗性的强优势杂交棉品种、适宜直播短季棉品种和专用棉花品种四个方面分别阐述。
  3.1.3.1常规棉品种 杂交棉制种成本越来越高,已成为制约杂交棉发展的瓶颈,急需产量水平与杂交棉相当的常规棉品种,降低生产成本[4]。丘陵山地棉区急需耐旱耐瘠、抗病虫、生育期短的常规棉品种,以有效缓解粮棉争地压力。对常规棉品种的研究目标是产量不低于区试杂交组对照品种,高抗棉铃虫等,抗枯耐黄,纤维品质优。
  3.1.3.2具有新型抗性的强优势杂交棉品种 随着斜纹夜蛾、棉盲蝽等已上升为主要害虫,棉花枯萎病和黄萎病的危害加重,除草剂造成棉花药害的现象十分普遍,因此,急需选育出具有抗斜纹夜蛾、抗除草剂、抗枯萎病和黄萎病等新型抗性的多抗杂交棉新组合。其研究目标是选育出高产优质新型抗性转基因品种。其研究内容有以下四个方面:一是通过征集引进、鉴定筛选,创造或择优骨干亲本;二是将抗性基因导入优质、高产的亲本,筛选出优质、高产、稳定的新型转基因抗虫抗除草剂种质资源;三是利用骨干亲本做母本,利用转基因的种质资源做父本,配置新型抗性杂交棉新组合;四是改良棉花胞质不育系的恢复系,提高其恢复能力,选配强优势三系杂交种,解决目前人工制种的杂交种成本昂贵和三系杂交组合产量低的问题。
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