棉花连作高产栽培方法

专利名称：：棉花连作高产栽培方法
技术领域：
：本发明涉及棉花栽培领域，尤其涉及一种可克服连作障碍的棉花高产栽培方法。
背景技术：
：随着我国种植业向商品化、区域化、专业化的迅速发展，农作物连续复种、重茬，导致棉花、烟草、花卉等作物重茬连作障碍发生越来越重，使之作物生长势衰弱、抗性降低、产量下降，品质变劣。导致连作障碍的原因可以归纳为以下几个方面①土壤中有害生物增加，土传病虫害严重，有调查结果表明，引起作物连作障碍的70%左右的地块是由土壤传染性病虫害引起的，特别是一些有害真菌数目和种类的增加，相应的一些拮抗菌减少，导致病害的严重发生；②土壤微生物发生变化，长期连作打破了土壤生物(真菌、细菌和放线菌)的平衡，比如细菌和放线菌的数量减少，真菌的数量增加；③土壤养分不均衡，比例失调，比如长期连作，导致土壤中某种或几种矿物质元素的匮缺；④土壤物理性状恶化，比如土壤板结，盐化等。我国棉花常年种植面积在8，000万亩左右，其中有相当面积的棉田为连作棉田。连作棉田的棉花主要表现病害严重(主要为黄萎病和枯萎病)、早衰、产量低、品质差、肥料利用率低、施肥量大等，其中最主要的原因是病害严重，造成减产、效益差；重茬地的棉花病害发生最为严重的为土传病害_黄萎病，是棉花病害中发生最为普遍、造成损失最为严重、且最难防治，是棉花生长过程中最具破坏力的病害之一，在世界范围内流行。国内外目前虽然对连作障碍的研究较多，并提出了如轮作倒茬、应用抗性品种、土壤消毒、合理施肥等措施，但都有一定的局限性，比如倒茬、轮作(比如稻旱轮作)、多施有机肥等，尽管有一定的效果，但在我国特有的农业环境条件和耕作模式下，人多地少，粮棉争地严重，难以推广应用；在国内目前几乎没有真正表现稳定抗性的优良品种，而理想的棉花品种既要高产、优质，又要抗逆性强，但高产、优质、抗逆性强等优良性状往往呈负相关，常规育种要将以上性状结合在一起存在一定难度，且耗时长、制种成本高的常规的品种选育方法也越来越难以满足当前棉花生产的需要。本发明人应用嫁接的方法成功培育出了对微管束病害黄萎病和枯萎病表现免疫或高抗的嫁接棉苗，其是以对棉花主要微管束病害黄萎病和枯萎病高抗或免疫的海岛棉或陆海杂交棉作为砧木，以常规陆地棉品种或品系作为接穗，在苗期进行嫁接而成(详见申请号200910065924.9，名称为"培育抗微管束病害棉花的方法的中国发明专利申请")，利用此方法培育的嫁接棉花虽然可有效彻底防治连作棉田的主要病害，但并非所有的嫁接棉花均能获得比非嫁接棉花高的产量，有的甚至比非嫁接的低。因此，有必要进一步筛选出高产的嫁接组合及其连作的高产栽培方法。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种通过亲和性嫁接来克服连作障碍并达到高产的棉花栽培方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是—种棉花连作高产栽培方法，包括以下步骤，(1)育砧木苗鉴定并选取对棉花主要微管束病害黄萎病和枯萎病表现高抗或免疫的海岛棉或陆海杂交棉作为砧木，播种于苗床或营养钵中，育成砧木苗；海岛棉原产于南美洲、中美洲及加勒比海诸岛。秘鲁是海岛棉的起源中心，有悠久的海岛棉种植历史(距今约有4500多年)。原始的海岛棉均为多年生，大约在18世纪中叶引进西印度群岛，经过栽培驯化，出现了一年生类型。多年生的海岛棉在中国的华南地区也早已种植，当地普遍称之为"木棉"。生产上种植的一年生海岛棉主要有美洲型海岛棉、埃及型海岛棉和中亚型海岛棉三大类型。棉花品种/系对黄萎病和枯萎病的抗性划分标准采用国际上通用的方法，根据棉花黄萎病和枯萎病发病严重度统计而来，抗性类型可分为5级免疫、高抗、抗病、耐病、感病(喻树迅等，中国棉花遗传育种学，山东科学技术出版社，2003，p477-478)。(2)育接穗苗选择与所述砧木嫁接亲和性(graftcompatibility)好的优良陆地棉品种/系作为接穗(根据当地生态环境、种植习惯，选择种植面积广，且产量高、纤维品质好的)，晚于砧木08天播种于苗床或营养钵中，育成接穗苗，所述嫁接亲和性好系指该砧木、接穗嫁接而成的棉苗成活率^90%，且比其对照即其相应的接穗品种/系籽棉或皮棉增产量^20%;(3)嫁接培养当砧木苗和接穗苗具有12片真叶时，进行嫁接，将嫁接苗置于温度为2535t:、相对湿度为8595%、避免光照直射的环境中培养510天后，再透光、通风、降湿炼苗58天；(4)大田移栽将炼苗后的嫁接苗按1200020000株/hm2的密度移栽于大田；高产嫁接棉花的生长势强，根系强健，吸收能力强，植株长势较旺，应适当稀植，其种植密度应遵循瘦地宜密、肥地宜稀的原则。移栽前先完成地膜覆盖，一般在每年的5月1日前后移栽，根据土壤墒情可适当深栽，但土壤不宜覆盖到接口；采取打穴移栽均可，深度要求，能使棉苗根系直立放下即可，大致15cm的深度；栽后及时浇团结水，縮短缓苗期。如果利用棉花无土育苗技术，移栽时沾施快速生根剂，使棉花栽后能够快速生发新根。(5)田间管理移栽成活后及时去除子叶节位置上长出的赘芽；其它田间管理还可有简化整枝由于嫁接棉花长势旺，株型大，密度不宜过大，因此可不进行整枝或只进行简单整枝。一般只在7月中旬打去叶枝顶，7月25日打去主茎顶即可。利用叶枝为嫁接棉充分生长发育发挥其增产优势。施肥由于高产的嫁接棉花营养体大，相对需肥量也多，为了充分发挥其增产优势和潜力，宜采取"大肥大水，多促少控"的施肥原则，总施肥量明显比非嫁接棉增加2030%左右。化学调控由于嫁接棉花一般保留有23个营养枝，相对不易引起棉花的疯长，总的要求是嫁接棉花一般不用化控，或少量少次使用，但必须看天、看棉苗的生长势态，因地制宜的灵活使用调节剂时间与用量，使用时间一般7月15日前后，一般使用縮节胺1.5g/亩左右，打顶后57天，縮节胺3g/亩左右，使用调节剂可结合治虫打药进行，要求上下内外全面喷施。既要控制棉株纵向生长(高度)，又要抑制果枝横向生长，使棉田不形成阴蔽，有利于通风透光。虫害防治要加强对蚜虫、红蜘蛛、盲蝽蟓等害虫的防治，8月中下旬和9月上旬，要根据田间虫情特点防治棉铃虫害12次。培育所述砧木株和/或接穗株时，环境温度最好控制为2535°C，培养基质的相对湿度保持为5565%，长出真叶后，每57天喷施一次常规浓度的N、P、K营养液，当棉苗长势较旺时，叶面喷施常规浓度的縮节胺或矮壮素溶液，以控制其长势。上述砧木可为PimaS_7，其对应接穗可为湘杂棉21、瑞杂816中的任意一种。上述砧木可为海7124，其对应接穗可以是湘杂棉21、中棉所63、瑞杂816中的任意一种。上述砧木可以是陆海杂交棉豫保棉40X海7124，其对应接穗为湘杂棉21、中棉所63中的任意一种。在上述步骤(3)中，可采用劈接法嫁接先以锋利的刀片去除砧木株子叶上面的顶芽，保留主茎上的子叶，沿砧木的主茎纵向由上到下纵向垂直劈开l1.5cm深的切口；随后去除接穗株下部根及茎上的子叶，保留12个真叶的生长点及34cm长的主茎，再将接穗下端削成楔形，刀口深度约11.5cm，然后将接穗垂直插入上述砧木切口中，至少保证砧木和接穗一侧的韧皮部密切结合，最后以嫁接夹或石蜡封口膜包裹固定嫁接结合部，710天后去除嫁接夹或石蜡封口膜，接穗开始长出新叶和/或新芽，即表明嫁接成活。在上述步骤(1)或/和(2)中，播种之前对棉种进行消毒处理以75%的酒精中浸泡棉种13分钟，随后以灭菌双重水洗涤棉种23次，再以0.5%的HgCl2溶液浸泡棉种46分钟后，用灭菌双重水洗涤57次。本发明具有积极有益的效果1.可克服棉田连作障碍选用对棉花土传病害高抗或免疫的海岛棉或陆海杂交棉作砧木，即使感病的棉花品种作接穗，嫁接在这种表现免疫或高抗的砧木上，其嫁接棉花也对这两种病害也表现出免疫或高抗的特征。而化学防治、生物防治、施肥措施的改良等方法在一定程度上可以降低棉花病害的发生，但不能根除；而且我国人多地少，存在着粮棉争地的突出问题，有相当比例的棉田为连作棉田，这就使得倒茬、轮作之类的农业防治措施难以实施。而本发明以嫁接的方式培育出的棉株对黄萎病和/或枯萎病达到高抗或免疫的级别，可彻底防治此类病害发生，进而克服连作障碍，保障连作棉花获得高产，增加棉农收益，维护农田生态环境的健康发展。2.亲和性好，嫁接成活率高，成本低在栽培过程中选择亲和性好的砧木、接穗，嫁接成活率高，栽培及改良品种的成本低，易于推广普及。3.本发明通过嫁接形成的棉株抗逆性强，在连作棉田中长势强、产量高、品质优嫁接棉花在连作棉田中生长势强，其株高高于非嫁接的接穗，其果枝数也多于非嫁接的接穗，与砧木长势强的特征相似；嫁接棉花的生育期与接穗相似，比砧木开花、吐絮均早，霜前花率和对照相比差别不大，均在90%以上，在完全符合生产上的要求，表明嫁接棉花的生育期和早熟性不受砧木的影响，主要取决于接穗的特性，而海岛棉类砧木的缺点(铃小、衣分低、结铃性差、晚熟等)和优点(纤维为优质棉)对接穗没有负面影响；因嫁接棉花不受土壤中病原菌的影响，其接穗的结铃性较强，蕾铃脱落率低，因此，产量高。具体实施例方式实施例连作棉田高产棉花嫁接组合的筛选(1)育砧木苗分别选择海岛棉品系海7124、PimaS-7、陆海杂交棉豫保棉40X海7124(前者为母本，后者为父本，下同)的巳代为砧木，对其棉种进行消毒后于2008年3月25日播种于装有基质的营养钵中，每钵播种棉花种子2粒，放在温室中育成砧木苗；(2)育接穗苗分别选择国欣棉11、鲁研棉28、鲁研棉21、中植棉8号、湘杂棉21、冀棉11(感病对照)、郑杂棉2号、金杂棉116、中棉所63、瑞杂816作为接穗，对所选棉种进行消毒后于4月1日分别播种于装有基质的营养钵中，每钵播种棉花种子3粒，放在温室中育成接穗苗；棉种消毒处理方法将在75%的酒精中浸泡1分钟后，用灭菌双重水洗4次，接着浸泡在0.5%的HgCl2中5分钟后，用灭菌双重水洗7次；所用营养钵制备蛭石和沙子按6:4混合作为基质，装在8X8cm的圆形营养钵中或育苗盘中，浇足水以供播种。在接穗和砧木之间存在亲和性，是指砧木和接穗在嫁接后能正常的愈合、生长发育、开花结果的能力；嫁接亲和与否受砧木、接穗的遗传特性、生理机能、生化反应及内部组织结构等的相似性和相互适应能力的影响；嫁接亲和力的大小直接影响嫁接成活，嫁接体的长势、抗性和寿命，以及产量和品质等。嫁接不亲和的主要原因①亲缘关系若亲缘相近，嫁接后砧穗互相适应，亲和良好；②组织结构的差异主要是砧木和接穗双方的输导组织，形成层及薄壁细胞大小等组织结构的相似程度，凡是砧木和接穗双方在组织结构上相近的能相互适应，各个组织之间连接密贴、水分、养分和同化产物的运输通畅，亲和性较好；③生理机能和生化反应的差异砧木和接穗双方韧皮部中的蛋白质和酶相似的组合，亲和力就强；反之，如果砧穗双方对营养物质的吸收、制造、代谢以及酶活性原在着差异，就会造成双方的不亲和；④其他影响因素砧穗相互关系还受多方面的影响，例如嫁接方式、苗木生势强弱以及管理措施等。因此，要确定适合连作棉田种植的高产嫁接苗组合，就需要在连作棉田对不同砧木和接穗组合进行筛选和鉴定。(3)嫁接培养砧木和接穗同时播种后30天左右，即棉苗长至两片真叶时以劈接法嫁接嫁接前，操作人员的手、工具均先用75%酒精消毒，以锋利的手术刀片或剃须刀片去除砧木子叶上面的顶芽，但保留主茎上的子叶，在砧木的主茎纵向中间，由上到下纵向垂直劈开1.5cm深的切口；同时去除接穗的下部根及茎上的子叶，保留12个真叶的生长点及34cm长的主茎，沿子叶节下lcm处将接穗削成'V'字形(楔形)的两个斜面，刀口深度约11.5cm，然后将接穗垂直插入11.5cm深的砧木中，要求砧木和接穗结合部位要尽可能平滑，至少保证砧木和接穗一侧的韧皮部要完全密合，上述工作完成后，用平口嫁接夹或石蜡封口膜(Parafilm，USA)包裹固定嫁接结合部。将嫁接苗置于温度2535°C、相对湿度8595%、避免直射光照的环境中培养57天后，再透光、通风、降湿炼苗58天；(4)大田移栽5月12日，将嫁接成活的棉花及非嫁接的砧木和接穗移栽(密度1200015000株/hm、行距100130cm，株距4560cm)在重茬7年的棉田里(郑州市农科所试验地)，田间按完全随机区组设计，3次重复，每行种植15株。移栽时浇足坐窝水，缓苗一周后棉花开始正常生长；(5)田间管理移栽时浇足坐窝水，缓苗一周后棉花开始正常生长，移栽成活20天左右，在子叶节位置一般会长出两个5cm左右的赘芽，及时去除，以免影响接穗的生长；诱导棉花土传病害发生的一个重要外部环境是土壤中有较高的含水量，为了促使棉花土传病害的发生，以鉴定棉苗的抗病性效果，干旱时及时浇水，以利于发病其它田间管理同常规棉田。根据棉花枯萎病和黄萎病的发病高峰，分别于2008年6月15日调查各试验小区的枯萎病发病情况，2008年7月28日和8月20日分两次调查调查各试验小区黄萎病发病情况。田间棉花主要土传病害枯萎病、黄萎病的调查结果见表2，就枯萎病来说，上述嫁接棉花和砧木的反应型均为高抗或免疫，非嫁接接穗均发生黄萎病，而砧木和嫁接棉花均没有发生黄萎病，说明在连作多年的棉田中，选择的砧木以及用此砧木所培育的嫁接棉花均对棉花的主要土传病害表现高抗或免疫。试验中调查了各嫁接组合的嫁接成活率、田间移栽成活率，以及在田间的生长发育特性、产量、品质等指标。就嫁接棉花的成活率来说，由于不同砧木和接穗组合间的亲和性不同，在嫁接14天后调查的成活率变幅在80100%，详见表l，如接穗湘杂棉21、中棉所63与对应的砧木嫁接成活率大都达到100%;每个嫁接组合移栽到连作棉田45株，20天后的嫁接成活率多数在95%以上，说明嫁接棉花的成活率和田间移栽成活率均于砧木和接穗之间的亲和性有关。利用不同砧木和接穗培育的嫁接棉花，在连作棉田均对土传病害表现高抗以上的效果，有的达到免疫的级别(见表2)。但不同组合间长势、产量差别也较大(见表4)，长势强的砧木和接穗组合与砧木长势旺的特征相似。田间试验的结果表明(参见表4)不同嫁接组合的生育期、霜前花率与各自的非嫁接对照相比变化不大，大多在90%左右。在田间管理时，考虑到可能个别组合的长势旺、株型大，嫁接的棉花每亩种植1200株，每株保留23个营养枝；非嫁接的对照每亩按2300株(黄河流域习惯的种植密度)种植，田间管理时不留营养枝，试验结果表明对长势旺的嫁接组合，留营养枝对产量的补偿左右明显，一般每个营养枝结铃815左右。就每平方结铃数来说，并不是每一嫁接组合的结铃数均比各自的非嫁接对照多，相反，只有个别嫁接组合的每平方结铃数高于各自的对照；嫁接棉花铃重的变化和各自的对照相比差别不大，但衣分均高于各自的非嫁接对照，详见表4。对于连作棉田的种植户来讲，最关心的是棉花的产量，对于衡量嫁接棉花的增产效果，参考衡量杂种优势的指标竞争优势和超亲优势来进行统计(喻树迅等，中国棉花遗传育种学，山东科学技术出版社，2003，p293)，在嫁接棉花的试验中，竞争优势就是嫁接棉花的产量和非嫁接对照中产量最高品种相比的增产比例，在本试验中产量最高的非嫁接品种为中棉所63(见表4);超亲优势就是和各自非嫁接对照的产量相比的增产比例。就嫁接棉花的超亲优势来说，大多组合高出其各自的非嫁接棉花，但也有部分比其产量低(表4)，但衡量籽棉增产效果更有价值的竞争优势的数据表明只有个别嫁接组合的产量高于非嫁接对照中棉所63的产量，其中嫁接棉花的皮棉或籽棉总产比中棉所63的皮棉或籽棉总产增产比例超过20%的嫁接组合有(+号前面的为砧木，+后面的为接穗)(表4):PimaS-7+湘杂棉21、海7124+湘杂棉21、海7124+中棉所63、(豫保棉40X海7124)+湘杂棉21、(豫保棉40X海7124)+中棉所63。如果这些嫁接组合应用到连作棉田的生产上，势必产生可观的经济和生态效益。对于棉花收购和加工企业来讲最关心棉花的皮棉品质，经纤维品质分析表明，嫁接棉花的纤维品质和各自的对照相比变化不明显。针对连作棉田的特点，可以通过嫁接的栽培方式来提高连作棉田的产量，但由于亲和性的原因，并不是每一个嫁接组合均适合连作棉田，且能获得较高的产量，在本实施例中通过对不同砧木和接穗嫁接组合的嫁接成活率、抗病效果以及最重要的增产比例数据进行比较，根据嫁接组合的籽棉/皮棉如果超亲优势^20%，且竞争优势^10%的指标，可筛选确定PimaS-7+湘杂棉21、PimaS-7+瑞杂816、海7124+湘杂棉21、海7124+瑞杂816、海7124+中棉所63、(豫保棉40X海7124)+湘杂棉21、(豫保棉40X海7124)+中棉所63这几个嫁接组合更适合连作棉田的种植。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>〔0050〕<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>权利要求一种棉花连作高产栽培方法，包括以下步骤(1)育砧木苗鉴定并选取对棉花主要微管束病害黄萎病和枯萎病表现高抗或免疫的海岛棉或陆海杂交棉作为砧木，播种于苗床或营养钵中，育成砧木苗；(2)育接穗苗选择与所述砧木嫁接亲和性好的优良陆地棉品种/系作为接穗，晚于砧木0～8天播种于苗床或营养钵中，育成接穗苗，所述嫁接亲和性好系指砧木、接穗嫁接成的棉苗成活率≥90％，且比其对照即其相应的接穗品种/系籽棉或皮棉增产量≥20％；(3)嫁接培养当砧木苗和接穗苗具有1～2片真叶时，进行嫁接，将嫁接苗置于温度为25～35℃、相对湿度为85～95％、避免光照直射的环境中培养5～10天后，再透光、通风、降湿炼苗5～8天；(4)大田移栽将炼苗后的嫁接苗按12000～20000株/hm2的密度移栽于大田；(5)田间管理移栽成活后及时去除子叶节位置上长出的赘芽；其它田间管理同常规棉田。2.根据权利要求l所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，所述砧木为PimaS-7，所述接穗为湘杂棉21、瑞杂816中的任意一种。3.根据权利要求1所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，所述砧木为海7124，所述接穗为湘杂棉21、中棉所63、瑞杂816中的任意一种。4.根据权利要求1所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，所述砧木为陆海杂交棉豫保棉40X海7124，所述接穗为湘杂棉21、中棉所63中的任意一种。5.根据权利要求14任意一项权利要求所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，培育所述砧木株和/或接穗株时，环境温度最好控制为2535t:，培养基质的相对湿度保持为5565%，长出真叶后，每57天喷施一次常规浓度的N、P、K营养液，当棉苗长势较旺时，叶面喷施常规浓度的縮节胺或矮壮素溶液，以控制其长势。6.根据权利要求5所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，可采用劈接法嫁接先以锋利的刀片去除砧木株子叶上面的顶芽，保留主茎上的子叶，沿砧木的主茎纵向由上到下纵向垂直劈开11.5cm深的切口；随后去除接穗株下部根及茎上的子叶，保留12个真叶的生长点及34cm长的主茎，再将接穗下端削成楔形，刀口深度约11.5cm，然后将接穗垂直插入上述砧木切口中，至少保证砧木和接穗一侧的韧皮部密切结合，最后以嫁接夹或石蜡封口膜包裹固定嫁接结合部，7IO天后去除嫁接夹或石蜡封口膜，接穗开始长出新叶和/或新芽，即表明嫁接成活。7.根据权利要求6所述棉花连作高产栽培方法，其特征在于，在上述步骤(1)或/和(2)中，播种之前对棉种进行消毒处理以75%的酒精中浸泡棉种13分钟，随后以灭菌双重水洗涤棉种23次，再以0.5%的HgCl2溶液浸泡棉种46分钟后，用灭菌双重水洗涤57次。全文摘要本发明涉及一种棉花连作高产栽培方法。旨在解决克服连作障碍以获得棉花高产的技术问题。本发明中以对棉花主要微管束病害黄萎病和枯萎病高抗或免疫的海岛棉或陆海杂交棉作为砧木，以与砧木亲和性好的常规陆地棉品种/系作为接穗，在苗期进行嫁接，将嫁接苗置于温度为25～35℃、相对湿度85～95％、避免光照直射的环境中培养5～10天后按12000～18000株/hm2的密度移栽于大田；去除子叶节位赘芽后进行常规田间管理。本发明通过嫁接形成的棉株抗逆性强，在连作棉田中长势强、产量高、品质优，且在栽培中选择亲和性好的砧木、接穗，嫁接成活率高，栽培及改良品种的成本低，易于推广普及。文档编号A01G1/00GK101707960SQ20091017255公开日2010年5月19日申请日期2009年11月13日优先权日2009年11月13日发明者刘桂珍,刘淑梅,崔小伟,徐志森,曹宗鹏,朱和琴,李社增,贾新合,郝俊杰,高俊山申请人:河南省农业科学院