晉南機采高密棉田創(chuàng)新技術(shù)可行性研究

楊蘇龍，史俊東，席凱鵬，史高川，陶民剛，常鐵牛，張衛(wèi)民，李朋波，石躍進，姚 眾

（山西省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，山西 運城 044000）

近年來，隨著農(nóng)村適齡勞動力的減少和人工成本的增加，人工采棉已經(jīng)逐漸不能滿足棉花規(guī)?；l(fā)展的需要，迫切需要發(fā)展機采棉。因此，大力推廣適合機采的種植模式，是減輕勞動強度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途徑[1-4]。機采棉由于一次性采收，比常規(guī)植棉生育期短，需要高密度栽培，以密補短，提高產(chǎn)量[5-6]。因此，探討晉南機采棉適宜的種植密度和栽培方式，協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)之間的關(guān)系，是機采棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的必由之路[7-8]。

晉南位于山西省西南部，屬于黃河流域棉區(qū)，東有太行山與河北平原阻隔，南有中條山與河南分界，西與陜西隔河相望，西南暖濕氣流受兩山影響北進路徑受阻，春夏兩季受西北風影響，春季常出現(xiàn)低溫霜凍，干旱少雨，夏季伏旱嚴重；但該區(qū)域地勢平坦，土層深厚，光熱資源豐富，棉花播種早、發(fā)育快，成熟吐絮相對集中。在這種相對封閉的氣候條件下，棉花生長發(fā)育的外部環(huán)境，有別于冀、豫，與陜東地區(qū)[9]相似。

本試驗旨在明確黃河流域棉區(qū)機采棉的適宜播種密度和植株行距配置，為棉花生產(chǎn)全程機械化栽培措施的制定提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2011—2015年在山西省運城市進行，并于2016年進行集成示范。山西省晉南地區(qū)，年平均氣溫12～13℃，6—8月平均氣溫為25～28℃，年降雨量為500 mm左右，無霜期為200～220 d，≥10℃積溫4 000～4 300℃，在4—10月為棉花生長期，期間平均降雨量為400 mm左右，年均日照率達到50%～65%，適于棉花生產(chǎn)[10]。其中，試驗2011年在運城市夏縣牛家凹試驗田進行，2012—2014年在運城市萬榮縣光華鄉(xiāng)黃河灘涂試驗田進行，2015—2016年在兩地同時進行試驗和示范。

1.2 試驗材料

供試品種為科能0518，晉棉50，早熟棉（麥茬），冀豐 106、冀豐 107。

1.3 試驗設計

1.3.1 初步探索（2011年） 供試品種為科能0518和早熟棉（麥茬），試驗于2011年5月14日播種，每個品種在13.5萬～28.5萬株/hm2設置3個不同的密度水平，小區(qū)面積24 m2，試驗采用隨機區(qū)組設計，重復3次。由于初次在晉南試驗高密度栽培技術(shù)，尚未引入合適的播種機具，采用條播耬2次播種，人工覆膜。分別于6月5日、6月23日、7月3日、7月 21日、8 月 1日噴縮節(jié)胺 4.5，15.0，22.5，30.0，30.0 g/hm2，合計噴102.0 g/hm2。試驗地在農(nóng)事操作、田間管理等方面與普通種植方式相同。

1.3.2 高密度不同模式試驗（2012年） 供試品種為科能0518，于2012年4月20日播種。調(diào)整棉花植株行距配置是實現(xiàn)高密度種植與機采新技術(shù)結(jié)合的重要手段[11-12]。為了繼續(xù)探討高密度條件下的種植模式，2012年進行3種不同株行距的高密度試驗：即寬膜等行距（膜寬200 cm，1膜6行，株距10 cm）；寬膜寬窄行（膜寬200 cm，1膜6行，寬窄行種植，行距為20 cm—60 cm—20 cm—60 cm—20cm，株距10cm）；窄膜雙行（膜寬80cm，1膜2行，行距35 cm，株距10 cm）。

試驗底施漢楓牌氮磷鉀緩控釋肥600 kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥。從3葉期開始化控，控制6次，分別噴縮節(jié)胺7.5，22.5，30.0，30.0，37.5，45 g/hm2，共用 172.5 g/hm2，試驗采用隨機區(qū)組設計，重復3次。

1.3.3 初步成型（2013年） 供試品種為晉棉50和冀豐106，于2013年4月22日播種。在2012年試驗的基礎上，2013年選取符合晉南地區(qū)氣候環(huán)境的200 cm寬膜寬窄行種植方式。同時，采用80 cm窄膜雙行（行距45 cm，株距18 cm）為對照，大區(qū)對比，每大區(qū)0.667 hm2。

試驗施漢楓牌氮磷鉀緩釋肥600kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥，從3葉期開始化控6 次，分別為 7.5，22.5，37.5，37.5，45.0，60.0 g/hm2，共用210 g/hm2。

1.3.4 完善技術(shù)體系（2014年） 供試品種為冀豐106，于2014年4月23日播種，密度19.5萬株/hm2。針對2013年高密度棉田郁閉嚴重的問題，2014年設置了機采棉不同栽培模式試驗，旨在不影響機械化采收的情況下，通過減少播種行數(shù)，改善群體的通風透光性能，解決增加群體與脫落和爛鈴的矛盾?！?22”模式為1膜3壟6行棉花，窄行寬12 cm，寬行寬68 cm；“121”模式為兩邊各減少1行棉花；“202”模式為中間減少2行棉花。3種模式株距均為10 cm。對照為常規(guī)植棉方式，窄行40 cm，寬行60 cm，株距20 cm。試驗采用隨機區(qū)組設計，重復3次。

1.3.5 技術(shù)裝配及優(yōu)化（2015年） 供試品種為冀豐106，于2015年4月23日播種。在前期試驗的基礎上，采取寬膜寬窄行栽培模式，試驗通過對不同群體密度棉花生長情況及籽、皮棉產(chǎn)量測定，確定最適宜晉南平原區(qū)及黃河流域的生產(chǎn)密度。

萬榮縣大興村黃河灘涂地土壤肥力低，為沙壤土，設置5個不同的密度水平（12.75萬～21.75萬株/hm2）小區(qū)面積24 m2；夏縣牛家凹農(nóng)場土壤肥力較高為黏土，設置4個密度水平（9萬～20.25萬株/hm2），小區(qū)面積27 m2。兩地試驗均為3次重復，隨機區(qū)組排列。

1.3.6 集成示范（2016年） 供試品種為冀豐107，于2016年4月22日播種。2016年在前幾年試驗的基礎上，在萬榮縣光華鄉(xiāng)黃河灘涂地和夏縣牛家凹農(nóng)場分別進行3.33 hm2試驗示范。植棉除采收外全程機械化，主要采取以下新技術(shù)：采用大型播種機，膜上打孔，精量穴播，免去放苗、間苗、定苗、圍苗工序；藥劑包衣，減少苗期用藥；調(diào)整行距，增加密度，黃河灘涂密度由7.5萬株/hm2增加到17.25萬株/hm2左右，夏縣牛家凹農(nóng)場密度控制在12.75萬株/hm2左右；早控、重控，塑造理想株型與合理群體，保證成鈴，減少脫落；緩釋肥一次施入，不追肥；適期適量噴施脫葉劑，滿足機采要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 2011年機采高密度棉田試驗產(chǎn)量

從表1可以看出，密度在13.5萬～28.5萬株/hm2范圍內(nèi)，2個品種棉花產(chǎn)量都是隨著種植密度的增加而增加。其中，科能0518，留苗270 390株/hm2，產(chǎn)量最高，籽棉產(chǎn)量6 468.0 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為2 523.0 kg/hm2；早熟棉（麥茬）留苗 295 080株 /hm2，產(chǎn)量最高，籽棉產(chǎn)量為5 178.0 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為2 122.5 kg/hm2。

由于播種晚，在本年度秋雨連綿、爛鈴嚴重的形勢下，本試驗沒有爛鈴，但成鈴較晚，到11月底吐絮才達到40%左右，存在早霜危險。

表1 2011年高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

2.2 2012年機采高密度棉田試驗產(chǎn)量

從表2可以看出，采用寬膜寬窄行高密度種植方式產(chǎn)量最高，籽棉產(chǎn)量為8 404.5 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為3 193.5 kg/hm2；其次為窄膜雙行，籽棉產(chǎn)量為7617.0 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為 2 970.0 kg/hm2；寬膜等行距產(chǎn)量較低，籽棉產(chǎn)量為7 557.0 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為2 871.0 kg/hm2。由于本年度播種較早，霜前花率達85%以上（山西省科技廳田間測產(chǎn)鑒定結(jié)果）。

表2 2012年高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

2.3 2013年機采高密度棉田試驗產(chǎn)量

從表3可以看出，使用寬膜寬窄行高密度機采棉模式比窄膜雙行增產(chǎn)；其中，使用冀豐106棉花品種的寬膜寬窄行高密度棉田籽棉產(chǎn)量為7 860.0 kg/hm2，皮棉產(chǎn)量為 3 255.0 kg/hm2，比窄膜雙行增產(chǎn)27.5%。

表3 2013年高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

2.4 2014年機采高密度棉田試驗產(chǎn)量

表4 2014年高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

從表4可以看出，從產(chǎn)量上看，“202”模式與對照差異不顯著，其他處理均顯著低于對照，但是“202”模式爛鈴率高達50.5%，比相同密度的“121”模式高19.3%，經(jīng)田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，“202”模式靠近寬行一側(cè)的果枝要比窄行一側(cè)更長，結(jié)鈴更多，但造成重心偏移式傾斜，嚴重者甚至倒伏在地，致使靠近地面的鈴幾乎全部爛掉，有產(chǎn)量，但對品質(zhì)影響較大；另一方面，棉花倒伏后可能會影響到機械采收的采凈率，不推薦繼續(xù)使用“202”模式。2014年后期降雨多，高密度下通風透光差，爛鈴增加，造成3個高密度模式的產(chǎn)量均低于對照，“222”模式在其中表現(xiàn)相對較好。如何解決降雨過多造成機采棉田爛鈴增加，棉花產(chǎn)量降低、纖維品質(zhì)下降是當前急需解決的突出問題，仍需繼續(xù)試驗研究。

2.5 2015年機采高密度棉田試驗產(chǎn)量

由表5，6可知，不同密度各處理的株高都可以控制在理想高度，單株成鈴與鈴質(zhì)量均隨著密度的增加而降低，9月22日的吐絮率隨著密度的增加而增加。從產(chǎn)量結(jié)果看，萬榮大興密度試驗17.25萬株/hm2籽、皮棉產(chǎn)量最高，雖然9月22日（脫葉劑適宜噴施時期）吐絮率為49.1%，但經(jīng)過脫葉催熟可達到機采棉指標。夏縣牛家凹密度試驗在12.75萬株/hm2時籽、皮棉產(chǎn)量最高，9月22日吐絮率達到48.6%，符合機采棉要求。綜合起來看，在晉南平原區(qū)，土壤肥力較好的情況下，密度在12.75萬株/hm2左右為宜；在灘涂鹽堿地，肥力較差的情況下密度以17.25萬株/hm2左右為佳。

表5 2015年萬榮大興黃河灘涂高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

表6 2015年夏縣牛家凹農(nóng)場高密度棉田產(chǎn)量結(jié)果

2.6 2016年集成示范產(chǎn)量結(jié)果

從表7可以看出，2016年機采高密度棉花在萬榮縣光華鄉(xiāng)黃河灘涂和夏縣牛家凹農(nóng)場進行示范，籽棉產(chǎn)量分別達到5 887.5，6 415.5 kg/hm2。

3 機采高密度棉花的幾個關(guān)鍵措施

3.1 縮節(jié)胺對機采高密度棉花的控制是該技術(shù)的核心

植棉密度要從過去的6.0萬～10.5萬株/hm2提高到12.0萬～28.5萬株/hm2，必須以多頻率高劑量的縮節(jié)胺控制為前提；如果控制不好，就會造成田間郁閉、早期蕾鈴脫落、中下部蕾鈴脫落，形成中上部營養(yǎng)生長茂盛，加劇中下部成鈴環(huán)境惡化，最后形成中下部空果枝多，只有上部秋桃蓋頂，嚴重影響棉花產(chǎn)量[13-15]。

3.2 提早縮節(jié)胺使用時間，增加縮節(jié)胺用量

傳統(tǒng)植棉，使用縮節(jié)胺3～4次，用量52.5～75.0 g/hm2，首次使用在7葉期。機采高密度植棉，縮節(jié)胺首次使用可提早至二葉一心期，在5葉期第2次使用，縮節(jié)胺用量增加到157.5～360.0 g/hm2。

3.3 每穴一株，出苗整齊一致

在機采高密度條件下，由于苗與苗之間中后期對光、熱、肥、水等環(huán)境資源競爭激烈，而且縮節(jié)胺是用大型機具噴灑，用藥一致，所以必須出苗整齊，苗勻。如果苗小、苗弱，在競爭中就會一直處于弱勢。同時如果出現(xiàn)一穴多苗，必須在2葉期前定苗。

3.4 初花期澆第一水最關(guān)鍵

機采高密度棉田，在初花期前，晉南的自然降雨和土壤底墑就可以滿足棉花的生長需求；底施氮磷鉀緩釋肥肥效緩慢釋放，可以保證初花期的肥水供應；但初花期以后，由于其單位面積承載的蕾、鈴要比傳統(tǒng)棉田負荷大，所以初花期澆水的目的是開始釋放貯存在土壤中的氮磷鉀養(yǎng)分，滿足棉田對水肥的足額供給。

3.5 適時打頂，控制株高

機采高密度棉田理想的單株，株高75～85 cm，第1果枝著生節(jié)位距地面20 cm以上，與主莖夾角65°左右。單株果枝7個，單株成鈴8～9個。在高密度的抑制作用下基本沒葉枝，所以打頂時間一般在7月15—20日，打頂掌握“枝到不等時，時到不等枝”[17-18]。

4 結(jié)論與討論

通過6 a的試驗、示范，機采高密棉田顯示出比傳統(tǒng)棉田巨大的增產(chǎn)潛力，2011—2016年，把當?shù)貍鹘y(tǒng)植棉的群體密度從6.0萬～10.5萬株/hm2提高到12.0萬～28.5萬株/hm2，機采高密度棉田比傳統(tǒng)棉田增產(chǎn)3%～9%，增產(chǎn)顯著。晉南光熱資源富裕期在6，7，8這3個月，由于機采高密度植棉技術(shù)與傳統(tǒng)的植棉技術(shù)比較，單株減少果枝6～7個，單株成鈴減少6～7個，所以其成鈴期在8月底完成，該植棉模式與晉南光熱資源高度吻合。晉南雖然春夏兩季干旱少雨，但是在個別年份也會出現(xiàn)秋雨連綿，高密度棉花由于個體之間相互交錯，在秋季棉花吐絮時容易出現(xiàn)下部爛鈴，對棉花品質(zhì)和產(chǎn)量造成一定的影響，所以，建議合適的種植密度為12.0萬～16.5萬株 /hm2。2012，2015年，分別由山西省科技廳、運城市科技局組織，邀請全國棉花知名專家2次組成田間鑒定組，對山西省農(nóng)科院棉花所承擔的“機采高密度棉花試驗、示范”進行田間測定驗收，產(chǎn)量分別達到 6 817.5，6 706.5 kg/hm2，機采高密度棉田得到同行專家與棉農(nóng)的認同。

從歷年的試驗結(jié)果可以看出，與常規(guī)植棉比較，高密度棉田在后期陰雨天氣時有一定的減產(chǎn)風險，下部成鈴爛鈴率較高[19]，除了密度外，如何通過播期和化學控制穩(wěn)定中部成鈴的數(shù)量和品質(zhì)是需要進一步研究的方向。但是，另一方面，生育期短上部成鈴較少，因此，主要產(chǎn)量依靠中部成鈴，這使得高密度種植模式下棉花品質(zhì)相對優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，更容易符合紡織企業(yè)的標準[20]。

機采棉是一個系統(tǒng)工程，涉及到育種、栽培、植保、土肥、機械等各個方面，下一步我們將繼續(xù)對機采棉創(chuàng)新技術(shù)進行研究探討，建立和完善一套黃河流域機采棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綜合栽培技術(shù)體系。