長江流域棉花輕簡高效種植技術(shù)探討

徐道青，龐興保，鄭曙峰，闞畫春，王維，劉小玲，陳敏，李淑英

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，合肥230001；2.巢湖市散兵鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)站，安徽巢湖238052）

棉花是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物，我國是棉花消費大國也是世界產(chǎn)棉大國，棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2011年以來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，由于棉花生產(chǎn)管理復(fù)雜、用工繁多及農(nóng)資成本逐年上漲，植棉收益降低，農(nóng)戶種棉積極性下降；尤其是長江流域和黃河流域與糧爭地，以及棉花生產(chǎn)機(jī)械化程度低、信息化和智能化不完善等因素的影響，導(dǎo)致棉花種植面積、總產(chǎn)均急劇下降，這2 個區(qū)域棉花總產(chǎn)占全國總產(chǎn)的比例由2014年的40.5%下降到2018年的16.2%，5年內(nèi)占比下降了近25 百分點；中國棉花產(chǎn)區(qū)已由“三足鼎立”演變?yōu)樾陆耙患要毚蟆备窬諿1]。

《全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃 （2016—2020）》強(qiáng)調(diào)，要優(yōu)化經(jīng)濟(jì)作物品種品質(zhì)和區(qū)域布局，穩(wěn)定棉花種植面積，棉花生產(chǎn)向優(yōu)勢區(qū)域、鹽堿灘涂、沙性旱地、高產(chǎn)高效種植模式區(qū)集中。新疆“一家獨大”存在較大的種植風(fēng)險，特別是新疆地區(qū)干旱少雨、收獲期氣溫驟變等氣候條件制約著棉花產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康安全發(fā)展。

因此，應(yīng)充分考慮生態(tài)條件、氣候特征及種植模式，合理分散布局棉花優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)，平衡發(fā)展新疆、黃河流域、長江流域3 大棉區(qū)，重塑“三足鼎立”格局。要實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)變，長江流域棉區(qū)必須改變傳統(tǒng)的精耕細(xì)作種植模式，減少勞動用工，加大機(jī)械化作業(yè)比重，完善信息化智能化管理技術(shù)，降低棉花種植風(fēng)險，促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

1 輕簡化種植技術(shù)下棉花品種的選擇

實現(xiàn)棉花輕簡化種植，選擇適宜的棉花品種是關(guān)鍵。長江流域棉區(qū)多為油（麥）棉一年兩熟種植方式，若既要降低勞動用工，又要規(guī)避棉花與糧油爭地，則必須變革種植模式，從原來的“雙移栽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖硬缰辈ァ薄＿@會極大縮短棉花生長周期，給育種家?guī)砹烁蟮奶魬?zhàn)：一是須加大優(yōu)質(zhì)早熟短季棉品種的培育，二是選育農(nóng)藝農(nóng)機(jī)配合度高的機(jī)采棉品種。劉愛玉等[2]研究表明，棉花短季栽培有利于棉田多熟制生產(chǎn)和減少棉花生產(chǎn)用工，提高經(jīng)濟(jì)效益，并為棉花全程機(jī)械化生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

2 棉花綠色節(jié)本增效技術(shù)

2.1 棉花化肥綠色高效栽培技術(shù)

中國是全球最大的化肥生產(chǎn)國和消費國，耕地面積占全球耕地面積總量7%左右，而化肥施用量卻達(dá)到全球總量的30%左右[3]。盡管肥料的大量使用增加了作物產(chǎn)量，但也帶來了溫室氣體排放、NH3揮發(fā)、地下水 NO3-N 超標(biāo)等環(huán)境問題[4]。目前我國氮肥利用率僅為35%左右，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。棉花因其生長周期長，整個生育期施肥次數(shù)多，需肥量大，更迫切需要提高化肥利用率，提高其農(nóng)學(xué)效率[5]。

2.1.1增密減氮技術(shù)。在傳統(tǒng)勞動力密集型的種植模式下，高產(chǎn)栽培主要采用稀植高肥技術(shù)，通過提高作物個體生產(chǎn)力來實現(xiàn)高產(chǎn)目標(biāo)。隨著農(nóng)村勞動力快速轉(zhuǎn)移至非農(nóng)行業(yè)，稀植高肥、精耕細(xì)作的高產(chǎn)模式已經(jīng)難以適應(yīng)新的形式。棉花高產(chǎn)高效栽培開始轉(zhuǎn)向提高群體生產(chǎn)力，長江流域棉花種植密度已由原來的每公頃 1.8 萬～2.4 萬株提高到9.0萬～12.0 萬株；同時，化肥用量減少50%左右。高密度種植模式的棉花成鈴、吐絮集中，符合輕簡化、機(jī)械化生產(chǎn)要求。李鵬程等[6]認(rèn)為，種植密度和施氮量是棉花輕簡化栽培技術(shù)中最主要的可控因子，增密減氮可實現(xiàn)棉花輕簡化高產(chǎn)高效栽培。

2.1.2化肥減施與有機(jī)肥配合技術(shù)。根據(jù)近幾十年數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計，單位肥料對作物的增產(chǎn)率隨施肥量增大明顯遞減。李鵬程等[7]通過15N 技術(shù)研究表明，施氮量225 kg·hm－2處理的棉花籽棉產(chǎn)量和氮素回收率均優(yōu)于施氮量338 kg·hm－2處理，而肥料損失率顯著低于施氮量 338 kg·hm－2處理。大量使用化肥，造成土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力下降；因此，對于農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展，保護(hù)耕地與地力提升勢在必行。

施用有機(jī)肥能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)步提高，改善土壤理化性狀，增加土壤保肥供肥能力，從而達(dá)到保護(hù)耕地與提升地力的目的。李銳等[8]研究發(fā)現(xiàn)，減量施用化肥并配施有機(jī)肥，能提高土壤有機(jī)碳含量，并對團(tuán)聚體穩(wěn)定性和生物學(xué)性狀有協(xié)同改善效應(yīng)，是維持和改良棉田土壤肥力的有效途徑。

2.1.3機(jī)采棉專用配方緩釋肥研究?？蒯尩誓軌蚴桂B(yǎng)分按一定的模式（釋放率和釋放時間）釋放，使其養(yǎng)分釋放與作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律相一致，從而達(dá)到一次施用即可滿足棉花整個生長季對于氮素需求的效果[9]。在低密度高施肥量種植模式下，為充分發(fā)揮雜交棉個體優(yōu)勢，前人進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明：緩控釋肥能增加第1～2 果節(jié)鈴重[10]，提高棉花產(chǎn)量和肥料利用率[11]；同時，減少N2O 排放，減輕環(huán)境污染[12]。在新的種植模式下，應(yīng)著重考慮高密度棉花群體對大量、 中量及微量營養(yǎng)元素的需求，緩釋肥配伍配方，養(yǎng)分釋放速率，施肥技術(shù)等方面的研究。

2.2 棉田蟲草害綜合綠色防控技術(shù)

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣種植大大抑制了棉鈴蟲、紅鈴蟲等靶標(biāo)害蟲的危害，而一些次要害蟲如棉蚜、盲蝽和煙粉虱迅速上升為主要害蟲?，F(xiàn)階段對這類棉花害蟲的防治仍然過分依賴化學(xué)農(nóng)藥，造成了農(nóng)藥使用量過大、生產(chǎn)成本上升，棉田生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，同時造成了環(huán)境的污染。

應(yīng)充分發(fā)揮自然控害作用，科學(xué)防治棉花病蟲草害。普及棉種藥物包衣，施用安全的棉田除草劑，播種后對棉田進(jìn)行覆蓋性除草，能有效控制棉花生長前期病蟲草害的發(fā)生。同時加大科研投入，借助物聯(lián)網(wǎng)信息化平臺，構(gòu)建棉花病蟲害數(shù)據(jù)庫，對棉花病蟲害發(fā)生情況進(jìn)行測報，指導(dǎo)統(tǒng)防統(tǒng)治。綜合考慮物理防治、化學(xué)防治及生物防治技術(shù)，提高防治效率，減少棉田化學(xué)殺蟲劑的使用，對于棉田生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有積極意義。

3 棉花輕簡化栽培技術(shù)

棉花生長周期長，從播種、施肥、病蟲草害防控、棉花生長調(diào)控到籽棉采收，程序繁多、管理復(fù)雜、用工較大[13]。盧秀茹等[14]對主要農(nóng)作物生產(chǎn)用工費研究結(jié)果顯示，每公頃小麥75 元、玉米75 元、水稻135 元，而棉花達(dá)300 元。這就要求棉花生產(chǎn)中必須控制人工成本，減少農(nóng)田作業(yè)次數(shù)，增加農(nóng)機(jī)作業(yè)比重，促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)輕簡高效的種植技術(shù)。

3.1 機(jī)械化精量播種、種肥藥一體化

棉花輕簡化栽培技術(shù)包括精準(zhǔn)播種、 簡化整枝、輕簡施肥、集中收獲等一系列輕簡化栽培關(guān)鍵措施。棉花精準(zhǔn)播種技術(shù)是選用優(yōu)質(zhì)精加工種子，合理配置株行距，機(jī)械定量播種，不間苗、不定苗，保留所有成苗的大田播種技術(shù)。代建龍等[15]對黃河流域的棉花播種技術(shù)研究表明，精量播種減免間苗、定苗環(huán)節(jié)，節(jié)本省工，達(dá)到棉花穩(wěn)產(chǎn)要求。小麥/油菜收獲后，采用棉花免耕精量播種、種肥同播、秸稈覆蓋、噴藥一體化作業(yè)，可提高施肥、播種效率。

3.2 全生育期化學(xué)調(diào)控，構(gòu)建棉花集中成鈴群體

以高產(chǎn)超高產(chǎn)為主攻目標(biāo)的精耕細(xì)作方式難以適應(yīng)輕簡節(jié)本、提質(zhì)增效的新要求[16]。新的種植模式要充分發(fā)揮棉花群體優(yōu)勢，提高群體光合作用，實現(xiàn)棉花高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在合理密植的條件下，簡化整枝或免整枝，可以節(jié)省用工，提高效益，推動農(nóng)藝管理的輕簡化[17]。因地制宜，充分考慮長江流域棉區(qū)生態(tài)條件，利用棉花生長化學(xué)調(diào)控和適時化學(xué)封頂技術(shù)，控制棉花株高、果枝頂端生長，塑造適宜機(jī)采的棉花群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)棉花集中成鈴，提高纖維品質(zhì)一致性，實現(xiàn)節(jié)本增效、提質(zhì)增效[18]。

3.3 化學(xué)脫葉催熟，促進(jìn)棉鈴集中吐絮

傳統(tǒng)棉花生產(chǎn)方式下，人工采收籽棉用工約占總用工的50%。集中成鈴、集中吐絮是棉花可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是棉花輕簡化機(jī)械化生產(chǎn)的重要條件。集中吐絮是在集中成鈴的基礎(chǔ)上，對棉花施用化學(xué)脫葉、催熟藥劑，促使棉花青葉脫落、棉鈴開裂吐絮。研究表明，脫葉催熟劑的施用必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐姆N植制度，選擇適宜的藥劑藥量，研究其施用方法技術(shù)，同時要滿足棉田自然吐絮率30%以上、噴藥7 d 內(nèi)平均氣溫保持20 ℃以上等條件[19]。

4 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

4.1 建立棉花智能化精準(zhǔn)定量系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)機(jī)械化使農(nóng)業(yè)用工減少、成本下降、效率提高，極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，但目前還是以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械操作，限制了作業(yè)質(zhì)量和使用范圍。信息化、智能化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是從粗放的經(jīng)驗管理走向現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精確定量管理模式。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、遙感技術(shù)；采集棉田信息資料，并經(jīng)信息化處理繪制田間（溫、光、肥、水、病蟲草害、產(chǎn)量）斑塊分布圖，研究集成模擬程序，搭建專家決策系統(tǒng)平臺，對棉花生長進(jìn)行智能化監(jiān)測預(yù)警，建立精確定量農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

4.2 組建專業(yè)化社會化服務(wù)團(tuán)隊

以農(nóng)民專業(yè)合作社、專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司、龍頭企業(yè)為依托，提高農(nóng)業(yè)物質(zhì)和技術(shù)裝備水平，建立覆蓋面廣、綜合配套高、便捷高效的社會化服務(wù)體系，有效地把各種現(xiàn)代化生產(chǎn)要素融入到一家一戶的家庭經(jīng)營之中，不斷推動生產(chǎn)服務(wù)化、專業(yè)化和社會化，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。

5 展望

棉花輕簡化種植技術(shù)是指采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備代替人工作業(yè)，減輕勞動強(qiáng)度，簡化種植管理、減少田間作業(yè)次數(shù)，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合度高，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)輕便簡捷、節(jié)本增效的耕作栽培方式和方法[20-21]。棉花輕簡化種植不同于以美國、澳大利亞為代表的從整地、播種、灌溉、施肥、化控、植保到收獲均采用大型現(xiàn)代化機(jī)具作業(yè)的全程機(jī)械化模式，而是立足于我國“一家一戶”分散經(jīng)營的國情，采用與區(qū)域生態(tài)條件、生產(chǎn)水平及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相適應(yīng)的物質(zhì)裝備和信息技術(shù)，對傳統(tǒng)精耕細(xì)作種植技術(shù)創(chuàng)新改造，為我國棉花生產(chǎn)從勞動密集型向輕簡快樂型轉(zhuǎn)變提供堅實的支撐。

中國應(yīng)成立綜合性棉花協(xié)會，研發(fā)適合機(jī)采農(nóng)藝特性的棉花新品種、綠色高效輕簡種植技術(shù)與產(chǎn)品，構(gòu)建產(chǎn)、銷數(shù)據(jù)庫，研判世界棉花市場供需關(guān)系，加強(qiáng)棉花風(fēng)險評估，提升中國棉花產(chǎn)業(yè)競爭力，保障棉農(nóng)正常利潤和勞動報酬。

近年來我國輕簡化棉花栽培技術(shù)的研究和應(yīng)用取得了重要進(jìn)展，目前已逐漸形成了西北內(nèi)陸[22]、黃河流域[23-24]的棉花輕簡化栽培模式。在長江流域棉區(qū)堅持創(chuàng)新理念，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)發(fā)展方式，開展了棉花綠色增效輕簡化栽培相關(guān)技術(shù)研究，并將根據(jù)本地區(qū)的種植制度，結(jié)合區(qū)域氣候特征，持續(xù)開展棉花生產(chǎn)輕簡化、智能化研究，從而建立棉花綠色增效輕簡化栽培技術(shù)體系，實現(xiàn)增產(chǎn)增效、節(jié)本增效、提質(zhì)增效，支撐我國棉花生產(chǎn)安全。