黃河三角洲地區(qū)棉花牧草兩熟機(jī)械化種植模式及配套技術(shù)集成

姚遠(yuǎn)，姚永革，劉錦，王猛，崔景鐸，楊向黎*

（1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，濟(jì)南250100；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 青島266109）

1 棉花牧草兩熟模式研究的背景及意義

1.1 棉花牧草兩熟模式研究的背景

棉花是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的主要經(jīng)濟(jì)作物。近年來(lái)，由于植棉效益的影響，山東植棉區(qū)棉花面積逐年減少。 2019 年山東棉花種植面積16.93 萬(wàn)hm2，單產(chǎn)1 158 kg·hm－2，總產(chǎn)19.6 萬(wàn)t[1]。 植棉面積比2014 年減少42.36 萬(wàn)hm2，減幅71.4%，總產(chǎn)減少70%以上。 棉花種植面積減少除受國(guó)家政策調(diào)整影響外，棉花用工量大、用工成本高、機(jī)械化程度低、投入產(chǎn)出比下降是主要原因。黃河三角洲地區(qū)多為鹽堿地，棉花種植一年一茬，種植模式單一。棉花平均單產(chǎn)3 000 kg·hm－2左右， 產(chǎn)值只有18 000元·hm－2左右，扣除投資成本和用工，純收入只有6 000～7 500 元·hm－2。 由于多年使用地膜覆蓋棉田，土壤“白色污染”的狀況愈來(lái)愈重，且無(wú)法從根本上治理。另外，早春氣候變化劇烈，災(zāi)害性天氣較多，也給春播棉田豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)很大影響。 2019年“達(dá)維”臺(tái)風(fēng)給黃河三角洲植棉區(qū)棉花生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，傳統(tǒng)植棉方式面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 如何加快傳統(tǒng)棉花產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，增加農(nóng)民收入，提升經(jīng)濟(jì)效益，解決地膜覆蓋污染問(wèn)題，促進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。因此，改革傳統(tǒng)種植模式，探索棉花牧草兩熟機(jī)械化種植模式勢(shì)在必行。

1.2 棉花牧草兩熟模式的重要意義

棉花牧草兩熟就是根據(jù)牧草和棉花生育特點(diǎn)，充分利用氣候和土壤資源，抓住冬閑田和春閑田閑置期，變一年一熟制栽培模式[2]為“牧草＋棉花”一年兩熟制栽培模式。 前茬種植牧草，牧草收割后搶茬播種棉花，通過(guò)改進(jìn)耕作方式，達(dá)到農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)相融合，實(shí)現(xiàn)了耕種管收全程機(jī)械化，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加了綜合效益。目前，我們探索了兩種棉花牧草兩熟的種植模式， 即飼用燕麥＋短季棉、黑麥草＋短季棉模式。 黑麥草一般于上一年10 月下旬播種， 飼用燕麥一般于當(dāng)年的2 月中下旬播種。棉花選用生育期較短、株型緊湊、開(kāi)花結(jié)鈴集中、適合機(jī)采的品種， 一般在5 月中下旬牧草收割后，實(shí)現(xiàn)無(wú)膜搶茬播種，10 月中下旬至11 月上中旬進(jìn)行機(jī)械采收。

（1）棉花牧草兩熟具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 棉花牧草兩熟是繼麥棉套種、蒜棉套種、油棉套種后的又一種全新的輪作模式， 不僅提高了土地的利用率，增加了經(jīng)濟(jì)效益，有效解決了黃河三角洲鹽堿地棉花一熟制模式經(jīng)濟(jì)效益低的問(wèn)題；而且也有效規(guī)避了不良天氣的影響，最大限度地利用夏季高溫雨水充沛、適合棉花生長(zhǎng)發(fā)育的氣候特點(diǎn)，使棉花生長(zhǎng)旺盛期集中在6－8 月份，搭好豐產(chǎn)架子。秋季（9－10 月）秋高氣爽，雨量減少，陽(yáng)光充足，正是棉花結(jié)鈴?fù)滦醯年P(guān)鍵期，無(wú)論是“黑麥草＋棉花”還是“飼用燕麥＋棉花”模式，經(jīng)濟(jì)效益都明顯增加。據(jù)調(diào)查，棉花牧草兩熟制栽培模式，可產(chǎn)干草15 t·hm－2左右，牧草產(chǎn)值15 000～20 000 元·hm－2左右，棉花產(chǎn)值15 000 元·hm－2左右。 扣除人工和各項(xiàng)物化投入， 純收入在21 000 元·hm－2左右，較一熟模式棉花效益接近翻一番[3]。

（2）棉花牧草兩熟凸顯了生態(tài)效益。 棉花牧草兩熟栽培方式是傳統(tǒng)種植方式的一大變革。牧草＋棉花接茬種植，改善了土壤環(huán)境，有效解決了棉花單一種植重茬的問(wèn)題；牧草收獲后留茬秸稈及根系經(jīng)腐熟后變?yōu)橛袡C(jī)質(zhì)，提高了土壤肥力，使土壤理化性狀和病蟲害發(fā)生狀況得以改善，肥料用量有所減少。 棉花種植不再需要覆蓋地膜，改傳統(tǒng)的地膜棉為無(wú)膜棉種植，從根本上解決了地膜覆蓋造成的土壤“白色污染”的問(wèn)題；而且由于棉花晚播，減弱了蚜蟲和三代棉鈴蟲危害， 減少了農(nóng)藥施用量，為鹽堿地生態(tài)植棉闖出了環(huán)境生態(tài)友好型、可持續(xù)發(fā)展的路子。

（3）棉花牧草兩熟增加了社會(huì)效益。 棉花牧草兩熟不僅是種植結(jié)構(gòu)和方式的改變，更重要的是由傳統(tǒng)思維模式向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)思想觀念的變革，棉花牧草兩熟第一次把牧草種植和棉花種植有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了草畜一體化、 種植和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)一體化的結(jié)合。該模式對(duì)農(nóng)村飼用燕麥栽培利用與生態(tài)植棉模式發(fā)展都具有指導(dǎo)和示范作用，對(duì)提高農(nóng)民植棉積極性，有效填補(bǔ)畜牧業(yè)飼草缺口，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)牧草產(chǎn)業(yè)和棉花產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展都具有重要意義。

2 棉花牧草兩熟需要把握好的幾個(gè)關(guān)鍵要素

棉花牧草兩熟延長(zhǎng)了作物生產(chǎn)季節(jié)，需要綜合考慮無(wú)霜期的長(zhǎng)短和作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的有效積溫，把握好作物生產(chǎn)和溫光土肥水之間的關(guān)系。

2.1 處理好牧草和棉花兩種作物生長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題

黃河三角洲地區(qū)傳統(tǒng)的棉花種植是一年一熟，實(shí)施棉花牧草兩熟模式必須要解決牧草和棉花生長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。 如果實(shí)行棉花牧草套種，則全程機(jī)械化無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 因此，必須實(shí)行牧草和棉花壓茬種植。 牧草種植管理要抓住一個(gè) “早”字，以早爭(zhēng)主動(dòng)，以“早”促全苗，要適時(shí)早播、促苗早發(fā)、提早刈割，早騰茬，給棉花留出足夠的生長(zhǎng)期。棉花要突出一個(gè)“搶”字，即搶茬播種、搶墑播種、搶時(shí)播種。 選用生育期為110 d 以內(nèi)的短季棉品種，加強(qiáng)田間管理，提高霜前花率，提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.2 處理好鹽堿地土壤墑情與一播全苗的問(wèn)題

黃河三角洲土壤母質(zhì)為黃河沖積物發(fā)育而成，土壤為濱海鹽化、潮化土，草甸演化過(guò)程短，土壤板結(jié)、結(jié)構(gòu)不良，通透性差[4]。 牧草產(chǎn)量與播種出苗率成正相關(guān)，牧草播種必須做到一播全苗。 燕麥草耐鹽堿性一般，大水壓堿能降低鹽堿的危害。 早春氣溫低，播種時(shí)灌水壓堿造墑，易造成地溫下降，也易形成土壤板結(jié)，不利于適期早播和出苗率。因此，提倡上一年冬季來(lái)臨之前大水漫灌，既解決了春播土壤造墑問(wèn)題，又進(jìn)行了大水壓堿，解決了土壤鹽堿的問(wèn)題。 5 月中下旬氣溫穩(wěn)定，燕麥茬口能避免土壤板結(jié)，結(jié)合燕麥?zhǔn)崭钋?5～20 d 灌水造墑，有利于無(wú)膜棉出苗。

2.3 處理好棉花牧草生長(zhǎng)發(fā)育與氣候的關(guān)系

棉花牧草兩熟豐產(chǎn)的關(guān)鍵就是棉花牧草生產(chǎn)發(fā)育要求的生態(tài)環(huán)境和當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源相適應(yīng)，最大限度地利用好氣候資源。黃河三角洲年平均氣溫12 ℃,平均日照時(shí)間2 700 h，大于10 ℃的積溫4 730 ℃[4]。 據(jù)地處黃河三角洲的無(wú)棣縣氣象資料記載，無(wú)棣縣氣候四季明顯，干濕分明，春季（3－5月）少雨干旱多大風(fēng)，降水量只占全年的13.7%。 因此，早春牧草播種后及時(shí)鎮(zhèn)壓、出苗后及時(shí)采取中耕等農(nóng)技措施可解決春季土壤散墑快的問(wèn)題，還能有效提高地溫，促苗早發(fā)。 夏季（6－8 月）高溫、多雨，濕度大，降水量占全年的68.7%；秋季（9－11月）光照充足，晝夜溫差大，有利于棉花的生長(zhǎng)與吐絮。因此，棉花5 月中下旬搶時(shí)、搶茬、搶墑播種，充分利用夏季6－9 月多雨高溫的氣候， 促進(jìn)棉花的早發(fā)，使棉花的生長(zhǎng)發(fā)育適期和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)相吻合。 9 月底以后，降雨減少，棉花進(jìn)入結(jié)鈴?fù)滦跗?，白天光照?qiáng)，晝夜溫差大，有利于養(yǎng)分的積累，結(jié)鈴集中，爛鈴率低，棉花品質(zhì)好。 11 月中旬前后，根據(jù)天氣和棉花吐絮情況集中進(jìn)行機(jī)采。

2.4 處理好經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系

地膜覆蓋棉花雖然能夠提高棉花產(chǎn)量增加經(jīng)濟(jì)效益，但也形成了“白色污染”。 據(jù)調(diào)查，每年有5%～8%的地膜殘留碎片留在土壤中，給農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)不利影響；但如果早春植棉不覆蓋地膜，土壤失墑快，地溫回升慢，土壤板結(jié)，棉花出苗率低，棉苗生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，投入產(chǎn)出低，經(jīng)濟(jì)效益并不理想。 棉花牧草兩熟有效地解決了上述問(wèn)題。 棉花牧草兩熟制棉花播種時(shí)巧妙利用留存的牧草根茬，土壤不易板結(jié)，土質(zhì)疏松，有利于棉花的頂土出苗，不蓋地膜也能做到一播全苗，苗全苗旺。棉花適當(dāng)晚播有效規(guī)避了當(dāng)?shù)卦绱簹鉁夭环€(wěn)、干旱等不良?xì)夂?，而且蟲害有所減輕。 據(jù)山東綠風(fēng)農(nóng)業(yè)集團(tuán)有限公司田間試驗(yàn)，無(wú)膜棉在牧草收割后播種，用工量減少33%，用藥成本減少40%，植棉投入降低了28%。 和春季地膜棉田相比，植棉效益雖有所降低，但棉花牧草兩熟增加一茬牧草收入，單位面積經(jīng)濟(jì)效益顯著提高[3]。 更重要的是棉花牧草兩熟緩解了因棉花多年連作苗期立枯病、猝倒病、黃枯萎病等土傳病害不斷加重、土壤養(yǎng)分不均衡、土壤退化的問(wèn)題。

2.5 處理好農(nóng)民土地承包與土地規(guī)?；?jīng)營(yíng)問(wèn)題

棉花是勞動(dòng)密集型的大田經(jīng)濟(jì)作物，傳統(tǒng)一家一戶分散植棉，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、大型機(jī)械難于推行等問(wèn)題是制約棉花發(fā)展的瓶頸。棉花的出路在于機(jī)械化。 因此，傳統(tǒng)的家庭小規(guī)模分散種植向規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、農(nóng)場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 棉花牧草兩熟要推行機(jī)械化，棉花必須采用簡(jiǎn)化栽培技術(shù)，培育和選用適合機(jī)械采摘的棉花品種。 更重要的是要統(tǒng)籌解決好土地流轉(zhuǎn)的問(wèn)題，使土地成方連片，形成一定的規(guī)模，便于機(jī)械化作業(yè)，這需要政府引導(dǎo)、企業(yè)或農(nóng)民專業(yè)種植合作社積極參與，農(nóng)戶的積極配合，在政策、機(jī)制、體制等框架內(nèi)深化改革，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展[5]。

3 棉花牧草兩熟機(jī)械化種植配套技術(shù)

實(shí)施棉花牧草兩熟要做到4 個(gè)精準(zhǔn)，即品種選擇要精準(zhǔn)、播種適期要精準(zhǔn)、播后管理要精準(zhǔn)、適期收割要精準(zhǔn)。

3.1 品種選擇

（1）牧草品種選用飼用燕麥或黑麥草等適于牲畜飼養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)飼料作物。 目前經(jīng)試驗(yàn)，飼用燕麥或黑麥草抗逆性強(qiáng)、 適宜黃河三角洲的鹽堿地生長(zhǎng)。飼用燕麥如冀引一號(hào)、 黑麥草冬牧70 等品種較為適宜。

（2）棉花品種要選擇生育期較短、早熟豐產(chǎn)、株型緊湊、果枝較短、吐絮集中、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)好、對(duì)落葉劑敏感，適合機(jī)采的品種。 目前比較適宜的品種有魯棉532、魯棉2387、魯棉241、中棉425 等。

3.2 播前準(zhǔn)備

（1）燕麥播種前要提前整地冬灌。 一般于上一年11 月下旬整地，土地要整平，有條件的要用激光平地機(jī)整平，深耕打破犁底層，深度25 cm 以上。冬前大水漫灌，既壓堿又可保墑，有利于翌年春天燕麥草播種。

（2）棉花播前要提前備好種子，應(yīng)選用正規(guī)包衣的種子，在燕麥草收獲離地后，視墑情用穴播機(jī)或條播機(jī)壓茬直播。

3.3 適期播種

（1）飼用燕麥當(dāng)年2 月中下旬開(kāi)始播種，即土壤解凍深度3～5 cm 即可。 盡量早播， 用種量112.5 kg·hm－2，密度達(dá)到450 萬(wàn)株·hm－2。黑麥草可在上一年11 月棉花秸稈拔除后播種， 密度以900萬(wàn)株·hm－2為宜， 用小麥精播機(jī)或?qū)挿C(jī)播種，播種深度3～5 cm。

（2）棉花適宜播種期在5 月中下旬，燕麥草收割后做到搶時(shí)播種、搶茬播種，搶墑播種，采取用播種機(jī)無(wú)膜直播。 播種深度2～3 cm，行距76 cm，用種量30～45 kg·hm－2，密度9 萬(wàn)～10.5 萬(wàn)株·hm－2。肥力較差的地塊可適當(dāng)密植。播種時(shí)如果土壤墑情不好，播后可進(jìn)行澆水。

3.4 播后管理

（1）飼用燕麥播種后及時(shí)鎮(zhèn)壓土地，用帶鎮(zhèn)壓裝置的播種機(jī)播種時(shí)隨種隨時(shí)鎮(zhèn)壓， 防止土壤散墑；出苗后及時(shí)中耕，提溫保墑；燕麥起身前噴施除草劑防治麥田雜草；精準(zhǔn)施肥，采用測(cè)土配方施肥，增施有機(jī)肥， 每公頃施肥量為純氮120 kg、 純磷120 kg、純鉀120 kg。 及時(shí)防治紋枯病、蚜蟲、紅蜘蛛等病蟲害。

（2）棉花播種后及時(shí)查苗補(bǔ)苗，苗期用中耕機(jī)械中耕松土2～3 次，促苗早發(fā)； 進(jìn)入蕾鈴期后，簡(jiǎn)化整枝，減少用工成本，全程科學(xué)化控，根據(jù)棉田長(zhǎng)勢(shì)、土壤濕度、降雨多少，用縮節(jié)胺精準(zhǔn)調(diào)控。 精準(zhǔn)施肥，根據(jù)棉花生育特點(diǎn)進(jìn)行追肥，花鈴肥追施氮肥150～225 kg·hm－2。 適時(shí)噴施脫葉劑，提高噴藥質(zhì)量，使脫葉率達(dá)到90%以上、吐絮率達(dá)到95%以上，采凈率達(dá)到98%以上。加強(qiáng)病蟲害防治，及時(shí)防治三代棉鈴蟲、甜菜夜蛾、棉蚜、紅蜘蛛、盲蝽等害蟲。

3.5 適時(shí)采收

（1） 燕麥草一般5 月15－25 日使用壓扁割草機(jī)進(jìn)行機(jī)械收割， 為下茬棉花播種做好充分的準(zhǔn)備。 收割前做到“三看”，即：看天，要有3～5 d 的晴好天氣便于燕麥草的晾嗮，使之含水量降到14%以下；看地，土壤濕度要能達(dá)到機(jī)械下地采收；看草，要看牧草生長(zhǎng)成熟情況， 綜合考慮牧草的產(chǎn)量和質(zhì)量。

（2）棉花適時(shí)機(jī)采。噴施脫葉劑后，當(dāng)棉田脫葉率達(dá)到90%以上， 棉花吐絮率95%以上可進(jìn)行機(jī)采， 黃河三角洲地區(qū)一般分別于10 月中旬、11 月中上旬集中進(jìn)行機(jī)械采收。棉花采收要嚴(yán)防混入化學(xué)纖維、 動(dòng)物和人類毛發(fā)及有色纖維等異性纖維，保證棉花加工質(zhì)量。