棉花种植技术论文范文

　　中国是棉花（GossypiumhirsutumL.）生产大国，全国有2/3的省（市、区）生产棉花，2009～2010年全世界棉花种植面积达3040万hm2，皮棉产量达2356万t，其中，中国棉花生产的种植面积占19.8%。近年来，中国棉花生产中不仅广泛采用如光子和包衣子等先进的栽培技术，并且还普遍使用化学调控、平衡施肥和病虫害综合防治等新技术。这些技术的应用无疑在棉花生产中起到了举足轻重的作用。但是，由于多数棉田种植棉花都是连作制，加上这些技术实施中如化肥、农药等物质的施用，给棉田土壤生态系统造成了破坏，使得棉田土壤长期处于亚健康状态，以致棉花土传性病害时有严重发生，且其难以根治。因此，需要从棉田土壤微生态系统恢复的角度进行调控和预防研究。

　　摘要：综述了棉花（GossypiumhirsutumL.）连作土壤发生的障碍和化肥、农药施用状况，连作棉花土壤生物退化及其防治的技术手段和方法，并展望了未来的研究重点与技术发展方向。

　　关键词：棉花（GossypiumhirsutumL.）；连作障碍；调理技术

　　1棉花连作土壤发生障碍性病害的根本原因

　　棉花连作土壤障碍的具体表现为土传性病害频发、棉苗早衰、土壤生态环境恶化等现象。产生的根本原因除与棉花长期连作自身产生自毒物质外，还主要与长期大量单一使用化肥和农药等有着密切的关系。棉花连作障碍已经严重制约着中国棉花的产量和质量。2010年3月湖北省农业科学院专门针对长江流域江汉平原棉区潜江市120户棉农进行了调查，结果表明，90%以上农户的棉田耕作制为小麦-棉花和油菜-棉花，连年种植棉花面积占当年棉花种植面积的95%以上，其中2007年大面积棉花发生枯黄萎病造成的产量和经济损失达15%～35%，严重田块超过50%。

　　在棉花生产过程中农药的使用是非常普遍的，但大量使用农药，既增加了棉花生产成本，也给棉田土壤环境造成严重污染，同时，它可能也是棉田土壤发生障碍性病害的重要原因之一。棉花生产中防治病虫害使用的农药种类繁多。一类是各种杀虫剂和杀菌剂，达10余种，如多菌灵、百菌清、阿维菌素、立枯灵、枯萎灭、枯萎灵、黄腐酸盐等用来防治棉花立枯病和枯黄萎病。另一类是不同化调剂、除草剂和催熟剂，如化调剂有缩节胺和助壮素，除草剂有氟乐灵、百草枯、盖草能、草甘膦、乙草胺等，催熟剂有乙烯利和农丰宝等。有关资料和实地调查结果表明，在棉花生产过程中农药的使用量基本上没有上限。如此大量地使用农药，不仅使棉花产品上带有农药残留，而且与棉花间套作种植的粮食、蔬菜、水果以及生态环境也会受到不同程度的污染[1]。

　　随着中国棉花单产水平的逐渐提高，棉花上氮肥的用量也在不断增加。据有关研究报道[2]，20世纪90年代末和21世纪初，黄淮海棉区华北平原亚区，皮棉单产为1500kg/hm2时，棉花纯氮施用量一般为187.5～225kg/hm2，皮棉产量以施用纯氮195kg/hm2左右为最高，棉花纯氮施用量超过225kg/hm2，产量反而降低；黄淮亚区，皮棉产量1500kg/hm2左右时，棉花纯氮施用量一般在225kg/hm2左右；长江中下游棉区皮棉产量一般在1500kg/hm2左右时，棉花纯氮施用量一般在225～300kg/hm2。近年来，长江中下游棉区和黄淮棉区普遍采用移栽地膜覆盖栽培模式，棉花的单产水平大幅度提高，施氮水平进一步增加，氮肥使用量在适量基施的基础上，一般追施2～3次，可以有效地增加棉花伏桃和早秋桃，从而充分发挥棉花单株生产潜力。2008年湖北省农业科学院对长江中游地区的湖北江陵、鄂州、仙桃和浠水的棉花施肥状况进行了调查，结果表明，大面积棉花施肥量为N225～315kg/hm2、P2O537.5～90.0kg/hm2、K2O81～135kg/hm2。2009年3月对长江流域湖北省潜江市棉区120余户棉农的调查结果表明，棉花全生育期平均每公顷施肥量为氮（N）315.0kg、磷（P2O5）187.5kg、钾（K2O）267.0kg，其说明当地棉农氮肥施用量明显偏高，氮磷钾肥料养分三元素比例不合理，调查数据表明，大面积棉田土壤养分不平衡现象确实存在，而且是越来越严重，这样势必给棉花土壤健康生产带来极为不利的影响。

　　2棉花连作土壤障碍的发生机制及其修复

　　棉花连作土壤障碍是由连茬种植的棉花作物和土壤微生物共同产生的一种土壤生物障碍，即表现在同一田块连续多年种植棉花会出现棉花产量和品质下降，棉花病虫害加重，甚至造成绝收，而改种其他作物却能够正常生长。所以，棉花土壤障碍是土壤的相对退化。棉花连作土壤发生生物学障碍的主导因素是生物，包括连茬种植的棉花和在棉花根区、棉花根表土壤中生长的大量土壤微生物。该障碍也被称作棉花土壤的连茬病害。其实质是棉花连茬种植引起的土壤微观生态系统即棉花根区微观土壤生态系统出现了微生物区系异常和化学物质异常[3]。棉花连作土壤微生物区系的异常表现是：棉花根区或根表土壤中病原菌数量大幅度增加，达到或超过棉花发病阈值，有益微生物的数量明显下降，棉花土壤原有的微生物生态平衡遭到破坏，导致棉花土传病害发生，直接影响棉花根系分泌物和根系的生理生化活动。棉花连作土壤中化学物质异常表现是：首先，棉花在生长过程中通过根系、叶片等器官将其产生的某些代谢产物释放到土壤中，主要是棉花根系分泌物；其次，土壤中的有害微生物向土壤中分泌有害代谢产物；还有棉花在生长过程中对某种营养元素的偏好吸收，导致棉花土壤系统中营养元素的不平衡及某种元素的亏缺；此外，棉花残体腐解后向土壤中释放对棉花本身有害的化学成分也有影响。

　　目前，国内外学者对不同农作物连作障碍的现象和机理做了大量研究。刘素萍等[4]研究了棉花根系分泌物中糖和氨基酸对棉花枯萎菌的影响，结果表明，棉花感病品种的根系分泌物中葡萄糖和蔗糖含量是抗病品种的2～3倍，在检测的6个棉花品种中都含有12种氨基酸，其种类和含量因棉花品种不同而有异，在检测的12种氨基酸中丙氨酸、组氨酸、天门冬氨酸、异亮氨酸和脯氨酸对棉花枯萎菌生长略有刺激作用，丝氨酸、精氨酸、赖氨酸和谷氨酸则有抑制作用。有学者研究表明[5-15]，常发生连作障碍的大豆、棉花和草莓等作物，其根系分泌物中的糖和氨基酸等组分在低浓度下对多种病原菌生长有促进作用，在高浓度下有抑制作用。大量试验研究结果表明[16-22]，在相同地块连续种植棉花时，由于棉花对氮磷钾和硼营养元素的偏好吸收会导致土壤中这些元素缺乏，即使通过施肥补充，也难使棉花土壤中的营养达到真正意义上的平衡，它会影响棉花的正常生长发育。棉花全生育期吸收的氮磷钾等养分量较大，其亏缺造成的营养胁迫会诱导棉花产生更多的特定根系分泌物，这些棉花根系分泌物中有些属于棉花自毒物质。即养分的亏缺促进了棉花某些自毒物质的大量分泌，从而加重了自毒物质对棉花正常生长和发育的影响。棉花连作土壤障碍的主要问题是棉花土壤微生态系统发生了生物退化，棉花根区土壤病原菌数量增加，有益菌数量下降，棉花根系分泌、残体腐解向土壤中释放自毒物质，营养元素因棉花连作对某些元素的偏好吸收而失去平衡等。因此，其修复主要是让棉花土壤微生态系统得以恢复。由于过去对棉花连作障碍的克服主要从土传性病害防治角度考虑，并提出了许多技术措施，但仍未从根本上得到解决。特别是有时棉花并不发病，但生长较差，通过采取施肥或灌溉措施，效果仍然不明显。因此，只有恢复或改善棉花根区微观土壤生态系统的健康状况，才能从根本上解决棉花连作土壤的障碍问题。

　　从生态恢复的角度，棉花土壤微生态系统的恢复较传统的宏观尺度的生态系统恢复相对更容易。首先，通过特定程序筛选出能在棉花根区土壤中定殖、对病原菌具有较强抑制作用、对人类健康无害、对棉花生长有促进作用、对土壤中棉花产生的自毒物质有降解作用的有益微生物；然后，通过工业发酵制成活菌制剂，再利用棉花苗床育苗接种、移栽蘸根接种或拌种等方式，将这些有益菌引入棉花根区微观土壤生态系统，改变棉花根区系统的生物组成，分解该系统中棉花释放的自毒物质；另外，注重棉花的平衡施肥和有机肥的施用，供给土壤有益菌营养物质等，可以使发生过生物障碍的棉花根区微观土壤生态系统得到恢复或改善到健康状态[23]。其次，控制棉花连作土壤中病原菌增殖，必须减少棉花根区微观土壤生态环境中病原菌数量，从而提高棉花植株抗病性。通常采用的主要技术有：①通过棉花轮作减少病原菌。棉花轮作是解决棉花连作障碍最为简单而有效的方法。通过轮作改种其他作物，使前茬作物根区土壤中的大量病原菌失去寄主棉花和适宜的微观土壤环境，减少棉花连作土壤中的病原菌数量。②采用土壤化学物理消毒法消灭棉花土壤中的病原菌[24]。但是，这些方法在生产中难以应用，而且还会带来新的土壤环境污染问题，同时也会杀死土壤中的有益生物，破坏棉花根区微生态平衡。③增加棉花根区拮抗性微生物的数量，以抑制棉花土壤中病原菌数量。向棉花连作土壤中接种棉花生防菌活菌制剂，使拮抗菌在棉花土壤微生态系统中大量繁殖，成为棉花土壤中优势微生物种群，并利用这些菌产生的抗性物质或重寄生等作用抑制土壤中特定病原菌生长。④利用营养和空间竞争等途径减少棉田土壤中病原菌数量，使棉花土壤微生物区系保持在正常状态下。从已发生棉花连作障碍的土壤或其他类似生态区的土壤中筛选能产生抗生素、并在棉花根区或棉花根表土壤中定殖的有益菌，通过工业发酵，人工大量繁殖有益菌，制备成棉花土壤微生态修复剂，将其接种到棉花根区土壤中，抑制棉花病原菌生长繁殖，调整失衡的棉田土壤微生物生态，将病害降低到不影响棉花生产的程度。

　　3未来研究重点及技术发展方向

　　1）未来应从宏观和微观两个层面开展棉花连作障碍方面的研究。在宏观层面上，应着重研究解决棉花连作土壤障碍造成棉花产量损失的综合应对技术；微观层面着力研究连作土壤发生障碍的机理，揭示障碍因子与环境因素的关系，为减少和防控棉花土壤障碍的发生，提出棉花连作土壤健康调理技术的理论依据。

　　2）重点研究棉花连作土壤发生障碍的生物学和化学致毒机理。研究棉花连作土壤微生物变化与土壤-棉花病害抑制的相关性。因为土壤-作物自身病害抑制性是土壤健康的重要表征，所以，具体应从土壤微生物数量、生物量、多样性及活性等多层面揭示棉花连作土壤微生物与土壤-作物病害的抑制性相关参数。

　　3）技术发展方向。对现行传统技术的总结、筛选、验证和集成，利用现代分子生物技术和方法、地理信息系统，开展不同区域或棉花品种内生菌快速分离、鉴别（益生菌和病原菌共生条件等）的技术研究，形成技术（微生态制剂）产品是未来解决棉花土传性病害技术的发展方向。棉花连作障碍因子评价指标的确定及其体系构建，是未来棉花连作土壤健康调控的重要基础[25]。以长江流域、西北内陆和黄河流域三大棉区棉花长期连作土壤障碍因子筛查及评价为基础，重点研究棉花连作土壤障碍生物修复技术、营养调控技术、化学自毒物质消减技术对棉花生长发育影响的作用机理，构建其主产棉区棉花连作土壤障碍因子动态监测和地理信息系统数据库，明确棉花长期连作土壤的主要障碍因子，形成棉花连作土壤障碍生物修复、营养调控和间套作栽培技术体系，并集成棉花连作土壤健康调控技术体系。

　　参考文献：

　　[1]许红霞，杨伟华，王延琴，等.棉花生产中农药使用情况调查与分析[J].中国棉花，2008（12）：38-39.

　　[2]董合林.我国棉花施肥研究进展[J].棉花学报，2007，19（5）：378-384.

　　[3]薛泉宏，同延安.土壤生物退化及其修复技术研究进展[J].中国农业科技导报，2008，10（4）：28-35.

　　[4]刘素萍，王汝贤，张荣，等.根系分泌物中糖和氨基酸对棉花枯萎菌的影响[J].西北农业大学学报，1998，26（6）：30-35.

　　[5]单鸿宾，梁智，王纯利，等.棉田连作对土壤微生物及酶活性的影响[J].中国农业科技导报，2009，11（1）：113-117.

　　[6]范君华，龚明福，刘明，等.棉花连作对土壤养分、微生物及酶活性的影响[J].塔里木大学学报，2008，20（3）：72-76.

　　[7]龚明福，贺江舟，孙晓棠，等.土壤微生物与土壤抑病性形成关系的研究进展[J].新疆农业科学，2007，44（6）：814-820.

　　[8]李彦斌，刘建国，程相儒，等.秸秆还田对棉花生长的化感效应[J].生态学报，2009，29（9）：4942-4948.

　　[9]高志华，张学英，葛会波，等.草莓根系分泌物障碍效应的模拟研究[J].植物营养与肥料学报，2008，14（1）：189-193.

　　[10]傅慧兰，杨振明，邹永久，等.大豆连作对土壤酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报，1996，2（4）：374-376.[11]李洪连，袁红霞，王烨，等.根际微生物多样性与棉花品种对黄萎病抗性关系研究——Ⅰ.根际微生物数量与棉花品种对黄萎病抗性的关系[J].植物病理学报，1998，28（4）：341-345.

　　[12]顾美英，徐万里，峁军，等.新疆棉花黄萎病发病株根际土壤微生物生态特征[J].西北农业学报，2009，18（2）：276-279.

　　[13]高锋，刘培源，马江峰，等.土壤中棉花黄萎病菌快速检测技术研究[J].植物病理学报，2009，39（3）：310-313.

　　[14]赵小亮，刘新虎，贺江舟，等.棉花根系分泌物对土壤速效养分和酶活性及微生物数量的影响[J].西北植物学报，2009，29（7）：1426-1431.

　　[15]马琳乔，王静芳，马金萍，等.棉花根际解磷菌的解磷能力和分泌有机酸的初步测定[J].微生物学杂志，2007，27（5）：70-75.