棉花优质高产协同理论与高效栽培技术

获 奖 者：周治国 陈德华 张志刚 郑曙峰 杨长琴 刘瑞显 陈兵林 李  蔚 雷昌云 潘宁松 王宣山 张  祥 王友华 李  飞 朱烨倩 赵文青 陈  源 郭利双 罗  真 张国伟

完成团队：南京农业大学，扬州大学，湖南省棉花科学研究所，安徽省农业科学院棉花研究所，江苏省农业科学院，黄冈市农业科学院，江苏金色农业股份有限公司

成果简介：

棉花是我国仅次于粮食的大宗农产品，在国民经济中具有重要的地位和作用。目前我国棉花生产效益不高，主要存在2个问题：一是长期重产量轻品质、产量品质难以协同提高的世界性难题，二是生产成本高、化学品投入多等导致的高产不高效和生产不可持续问题。针对上述问题，课题组自2002年起历经16年，采用理论与技术创新并重的研究思路，围绕棉花量质协同理论与优质高产高效栽培技术创新，开展联合攻关与集成应用，取得如下成果：

1、揭示了棉花优质高产纤维形成的基本规律及温光水肥作用机理，为棉花量质协同提高奠定了理论基础。

研究明确了棉花量质协同提高的机理是品种具有“纤维素累积平缓、稳定、持续时间长”的生理特性，并且要满足适宜的温光水生态需求；量化确立了棉花量质协同提高的最适温光水调控指标体系，为优质高产的品种选用及定向调控提供了依据。进一步揭示了优质高产棉纤维形成的养分需求规律及养分-群体耦合效应，明确了基于秸秆还田钾补偿的化学钾替代效应与棉花养分调控的生理基础，确定了量质协同的临界施氮施钾量，为棉花量质协同的养分调控奠定了重要基础。

2、创立了常规移栽棉（常规棉）“健壮个体+温光高能群体”的指标体系和麦（油）后棉现蕾-成铃-吐絮三集中的“紧凑个体+高光效群体”指标体系，为实现棉花量质协同调控提供了关键技术路径。

阐明了常规棉应主攻健壮的个体，调节生育进程形成温光高能群体，挖掘量质协同品种的个体增产提质潜力，实现优质高产高效；麦（油）后棉应主攻高光效的群体，通过加快生育进程，形成三集中的紧凑个体和高光效群体，解决因群体光能截获量低所导致的量低质劣问题，实现优质轻简高效。据此，量化创立了常规棉以“健壮个体+温光高能群体”为目标和麦（油）后棉以“紧凑个体+高光效群体”为目标的个体与群体质量指标体系，明确了棉花个体与群体协同调控的关键技术路径。

3、创建了棉花量质协同提高的养分调控、化学调控、生育调控新模式，有助于构建优质高产高效栽培技术体系。

通过调播期、增密度、减肥料、调（生育）进程、优（个体和群体）结构和秸秆还田等关键技术突破，创新形成了基于棉花量质协同临界施氮施钾量和秸秆还田化学钾替代的养分调控新模式，优化形成了基于棉花养分-群体耦合效应、个体与群体结构协同的化学调控新模式；以常规棉优质高产高效和麦（油）后棉优质轻简高效为目标，研究提出了生育进程与温光同步的棉花生育调控新模式，分别构建了常规棉以“健壮个体、增铃重”为调控核心、籽棉6000kg·hm^-2以上的温光高能群体和麦(油)后棉以“增密减肥”或“高密低肥”为核心技术、籽棉4500kg·hm^-2以上的三集中紧凑个体与高光效群体。

4.建立了棉花优质高产高效栽培技术体系4套，在长江流域棉区江苏、湖北、湖南、安徽等地大面积应用，取得了显著的经济、生态和社会效益，引领了棉花优质高产高效和绿色可持续生产。

通过对上述关键技术的凝炼和集成，着力于协调个体与群体的生长矛盾，建立了非盐碱地、滨海盐碱地常规棉优质高产高效栽培技术体系2套，充分挖掘了个体的增产提质潜力；建立了麦(油)后轻简育苗移栽棉增密减肥、机直播棉高密低肥优质轻简高效栽培技术体系2套，显著提高了群体光能截获量，实现了群体增产。同时，以国家棉花产业体系“岗-站”结合为纽带，采用“农业技术推广主管部门+公司(基地)+农户”的模式推广应用，提质增产增效和肥药双减效果显著。常规棉高产高效技术在不增加投入的基础上稳定获得籽棉6000kg·hm^-2以上，品质提高一级；麦(油)后棉轻简高效技术在保证品质基础上稳定获得籽棉4500kg·hm^-2以上，达到机械收获标准，且避开了棉田主要害虫和枯黄萎病的爆发期，实现减肥20%~40%、减药20%~30%，减轻了棉田肥药面源污染。

2008-2017年累计推广322.0万公顷，新增总利润196.43亿元；其中，2016-2017年累计推广45.0万公顷，新增总利润32.29亿元。授权国家发明专利8项、登记计算机软件著作权3项，制定地方标准13项，形成部省级主推技术5项；出版著作3部，发表论文266篇，其中SCI收录论文92篇；培养研究生208名。