摘要：中国农业科学院棉花研究所海南三亚大茅基地的屏障式调控大棚应用实践表明，它既可确保南繁棉花顺利播种、保苗，加快棉花生育进程及生物建成，达到早熟、增产，又能有效保障南繁棉花生物安全、田间精准作业和土壤培肥。屏障式调控大棚可为棉花和其他农作物南繁的现代化提供有益“模块”。
关键词：海南；棉花；南繁；有效积温；生物安全
农作物南繁是利用热带气候条件，于每年秋季至来年春季在南方（主要指海南岛南部）开展农作物种子繁殖、加代、杂交、鉴定等科研生产活动[1]。我国海南棉花冬季南繁经历了50多年的发展历程，为棉花新品种选育和棉花种业发展做出了重要贡献[2-3]。而今我国农业逐步走上规模化、精准化等现代化的发展道路，棉花南繁的设施、内涵也逐步发展，而位于海南三亚的中国农业科学院棉花研究所大茅基地屏障式调控大棚的建成与应用也是农作物南繁创新的新形式。
1海南棉花南繁区域
海南适于棉花南繁的区域主要指五指山以南的三亚及陵水、乐东的部分乡镇，大体上位于北纬18°09′～18°37′，东经108°56′～109°48′[4]。这里气候条件较好，适于棉花和其他作物进行冬季南繁。
1.1对棉花南繁的有利气候条件
适于棉花南繁的区域冬季气温较高，10月至下年4月的月均温在20.7～26.4℃，1月平均温度为20.7℃；且光照充足，年日照时间为2590h。尽管年均降水量达1400～1500mm，但冬季雨水较少，绝无霜害。总体看，这有利于棉花正常生育和结铃吐絮。
1.2对棉花南繁不利的自然与气候因子
最大的不利因子是台风、暴雨影响棉花适期播种或造成棉花苗期受损[4]。此外，还有前期高温烧苗情况；有些年份或某些区域12月或1月气温偏低，引起棉花雄性不孕（无花粉），推迟棉花生育和减少成铃；昆虫繁多，棉花异交率高，品种保纯不易，转基因材料可能扩散；病虫草害种类种群很多，世代重叠，治虫、除草难度大；由于年降水量大、温度高、淋溶强烈，土壤有机质及N素含量低，土壤肥力差。
2屏障式调控大棚及其主要功能
2011年大茅基地建成屏障式调控大棚（简称“调控大棚”）4座，每座面积1200m2，共4800m2；大棚主体采用钢架结构，棚顶离地面最低高度为3m，最高处为4.5m，表面采用中空阳光板覆盖；四周全部安装铝合金推拉窗，棚顶留有换气天窗，装有双层遮阳网。拖拉机等大型农用机具可以进出。调控大棚可以调节温度、光照、湿度、太阳辐射等。在调节温度方面，冬季可增温保温，增加棉花所需有效积温；夏季可一定程度上降温，以防酷暑伤苗（表1）。
3调控大棚对棉花南繁的实际效用
3.1确保南繁棉花顺利播种保苗，促进早熟增产
确保按时播种是调控大棚主要的功能。3.1.1确保棉花播种、保苗。鉴于10月甚至11月初，海南常有台风暴雨，也偶有极高温、强辐射，对南繁棉花播种保苗十分不利。而调控大棚具有调温、防雨、防风暴、防强辐射等作用，可确保棉花及时播种和幼苗生长。即使因故延误了播种，利用调控大棚仍可播种，加快生育进程，一定程度上赶上正常播种时的大田棉花生长发育进程。2013年11月初强台风“海燕”掠过三亚，大田棉花遭受毁灭性灾害，而在调控大棚种植的棉花（简称“调控大棚棉花”）基本无恙。3.1.2促进棉花早发早熟、提高产量。2013/2014年度进行调控大棚和大田种植棉花对比试验，各播种1200m2，播种期、种植密度和田间管理都相同。结果表明，调控大棚棉花生育进程快，物质积累优，籽棉产量高。1）调控大棚棉花生育进程快。调控大棚棉花与大田棉花相比，除了现蕾至开花所需时间相同外，其余各生育时期调控大棚棉花均较大田棉花提前（表2）。调控大棚棉花全生育期为123d，而大田棉花为137d，调控大棚棉花成熟吐絮提前14d，这对南繁棉花种子收获后保证其到北方适期播种甚为重要。2）调控大棚棉花物质积累更为优化。从表3可以看出，调控大棚棉花物质积累明显优于大田棉花。尤其是调控大棚棉花单株蕾铃脱落数较低，为21.4个，而大田棉花为27.5个；调控大棚棉花单株总成铃数（单株成铃数与吐絮铃数之和）明显较高，为21.5个，而大田棉花为17.7个。因此，调控大棚棉花籽棉产量为每666.7m2326.80kg[按密度（每666.7m23800株）、单株成铃数、铃重（5g）与折算系数（0.8）的乘积测算，下同]，明显优于大田棉花的籽棉单产（每666.7m2269.04kg）。对气象资料分析表明，在棉花开花至吐絮期间（2013年12月7日至2014年2月28日），调控大棚日平均气温低于20℃的只有3d，而大田却有10d；同期调控大棚内≥20℃有效积温为1885.01℃（日均22.71℃），较大田的1638.17℃（日均19.74℃）高246.84℃（日均2.97℃），提高15.1%。表明调控大棚的温度，尤其是有效积温，促进了棉花发育、早熟和高产。
3.2调控大棚确保南繁棉花安全
3.2.1调控大棚棉花可确保生物安全。《农业转基因生物安全管理条例》（国务院第304号令）和《农业转基因生物安全评价管理办法》（农业部第8号令）明确规定南繁农作物必须确保生物安全，即严防基因的遗传漂移和环境污染。棉花是我国广泛运用转基因技术的唯一大田作物，南繁棉花中绝大多数为转基因材料，确保其生物安全尤为重要。而南繁区域土地资源紧缺，且传粉昆虫很多，更易造成异交，很难做到远距离隔离（500m以上）。因此，在调控大棚严格遵照国家有关转基因生物安全及本所的专项管理制度进行管控和操作对确保生物安全有重要意义。由于与外界基本隔绝，调控大棚棉花几乎无昆虫传媒，即使有少许昆虫，也易防治消除，还可以避免基因的遗传漂移。如有少许重要材料繁育，还可再加网箱予以管控。且调控大棚棉花的残茬易于集中焚毁灭活。同理，调控大棚棉花可避免或大幅度降低异交率，对试验材料遗传保纯有良好作用。3.2.2调控大棚棉花易于防范病、虫、草、兽的为害。鉴于海南生物资源丰富，棉花病、虫、草、兽为害严重。在调控大棚相对封闭环境中的虫害、草害大为减少，即使发生也易于治理；且没有牛、羊、野兔、鼠类侵入为害。此外，以往在大田种植南繁棉花时常有人为因素造成的材料丢失和损毁，而在调控大棚的棉花可以通过加装门锁阻止其他人员进入，防止材料丢失和损毁。
3.3调控大棚有助于棉花一年多代连续繁育
一年多代连续繁育是棉花南繁的新思路、新途径，值得探索研究。鉴于调控大棚对不同季节气候特点发挥不同调控功能，如冬季增温防寒、夏日减温防晒等，也可针对棉花不同生育阶段对环境不同要求进行调节。因此，在海南自然气候下于调控大棚种棉可以实现一年4代连续繁育。这对加速新品种基因纯合，加快育种和种子扩繁进程等可能有良好效能。2012年秋开始进行调控大棚棉花一年多代连续繁育试验，采用冀棉95于11月9日播种，在吐絮成熟后收取种子立即播种，如此连续种、收。2013年11月25日第4代吐絮成熟。4个世代生育期合计为381d（表4）。如果采用早熟品种，在种植过程中再采取促早（熟）措施，则1a（365d）之内可以繁育4代。
3.4调控大棚便于田间精准管理和土壤培肥
由于在屏障封闭条件下，调控大棚棉花田间管理基本不受风雨阴晴等限制，可按棉花生育需要及时进行精准管理。由于调控大棚空间较大，所以拖拉机等多种农机具都能进入棚内进行作业。鉴于调控大棚内土壤不受雨水淋溶，保肥力强，增施有机肥和化肥，对培肥土壤作用明显。事实表明，调控大棚棉花（1200m2）施用腐熟鸡粪750kg，对增强土壤肥力，促进棉花生育效果很好。
4讨论
4.1调控大棚对南繁棉花的多重效果
用调控大棚种植南繁棉花，既利用了海南的有利自然气候条件，又避免或减轻了一些不利的因素造成的影响，从而实现南繁棉花早熟增产等效果；运用调控大棚以确保南繁转基因棉花材料的生物安全，行之有效，效果可靠，已走在其他南繁作物生物安全保障的前列；运用调控大棚开创了一年多代连续繁育的新路子，提升棉花南繁的技术水平；调控大棚内可实施棉花精准耕作管理，而在一般大田难以做到。
4.2调控大棚棉花的经验借鉴意义
屏障式调控大棚具有一般温室不具备的多种调控功能，且仍在逐步改进、完善。因此，棉花南繁的效率和科技水平也在不断提升。目前，类似的屏障式调控大棚正在海南逐步兴建。调控大棚对南繁棉花的多重良好效果，有可能对水稻、玉米等南繁作物起到借鉴作用，值得探讨。可以认为，调控大棚的建成和运用，为逐步实现棉花南繁乃至农作物南繁的现代化建设提供了可行的途径和良好的模块。设施农业的运用将是农作物南繁的方向。
4.3调控大棚利于土地和时空的集约利用
海南土地资源有限，三亚作为国际旅游胜地更难有大量农田用于南繁。为此，有人提出，走出国门到东南亚国家，到澳大利亚去南繁。此议问题甚多，近期内难以实现。运用调控大棚可以节约啶磺隆+精喹禾灵茎叶处理除草剂组合与草甘膦+精喹禾灵茎叶处理除草剂组合的防效差异不明显，但好于三氟啶磺隆+精喹禾灵茎叶处理的组合。随着生育期推进，单位面积杂草株数减少，鲜物质质量增加，即杂草个体增大，优势杂草对非优势杂草竞争增强，可能导致非优势杂草数量减少，鲜物质质量减少（表2），从而增加了优势杂草的防治难度。因此，蕾期的杂草防除效果低于苗期的。安徽省沿江植棉区春季直播棉花生育期从4月底到11月底，4月底至7月初的苗、蕾期是棉田杂草多发期，也是棉田杂草防治的关键时期[11]。结合本次试验结果，推荐下列除草措施用于该地区春季直医学论文代发播棉田的国际经济杂志杂草防治，即播后芽前喷施土壤处理除草剂，此后结合施肥中耕除草1次，然后在蕾期根据草情喷施茎叶处理除草剂。这样既较好地防除杂草，又可减少除草剂的使用次数及用量。
作者：刘平 陈弟 张海棠 张西岭 单位：中国农业科学院棉花研究所海南科研中心
