洞庭湖區(qū)全程機械化植棉技術研究進展、問題及對策

郭莉莉，李飛，劉冰蕾，李彩紅，何叔軍，梅正鼎*，袁國飛

（1.湖南省棉花科學研究所，湖南 常德415101；2.湖南省農(nóng)作物良種引進示范中心，長沙410000）

洞庭湖是我國重要的優(yōu)質(zhì)棉種植區(qū)域，棉花是洞庭湖區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟的重要支柱。近年來，隨著農(nóng)村勞動力快速轉移，傳統(tǒng)棉花種植用工多、投入大、效益低的問題凸顯，成為影響棉花面積穩(wěn)定和制約湖南棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[1-2]。為解決這些問題，國家棉花產(chǎn)業(yè)技術體系洞庭湖綜合試驗站、湖南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)棉花產(chǎn)業(yè)技術體系以及湖南省眾多棉花科技工作者聯(lián)系生產(chǎn)實際，以植棉全程機械化為目標，研究建立了機械精準直播、機械施肥、無人機飛防、機械采收、棉稈處理等系列機械化栽培關鍵技術[3-6]，為湖南省棉花生產(chǎn)從傳統(tǒng)勞動密集型向機械化集約型轉變打下了堅實的基礎。筆者結合自身的研究成果，對洞庭湖區(qū)棉花機械化栽培的關鍵技術作簡要總結與梳理，厘清下一步工作思路，以期構建洞庭湖區(qū)全程機械化植棉技術體系，形成湖南省棉花生產(chǎn)機械化技術標準，推動洞庭湖區(qū)棉花生產(chǎn)實現(xiàn)輕簡化、機械化、高效化。

1 棉花機械化生產(chǎn)關鍵技術研究進展

機械化植棉是以省工、節(jié)本、增效為目標，以品種為基礎、因地制宜的栽培管理模式為核心，促進農(nóng)機農(nóng)藝高度融合，以動力代替人力的機械化作業(yè)模式。

1.1 機采棉品種選育

機采棉品種是機械化植棉的基礎。在全國范圍內(nèi)征集了113個品種（系），并在湖南主產(chǎn)棉縣（區(qū)）示范種植，研究形成了湖南省機采棉品種的審定標準。該標準要求：生育期在110 d以內(nèi)，株型緊湊，抗倒伏，株高約1 m，第一果枝節(jié)位高于地面15 cm；抗蟲，抗枯萎病，耐黃萎病；成鈴、吐絮集中，10月20日基本吐絮完畢；對脫葉劑敏感，噴施15 d后葉片基本完全脫落。截至2020年3月，依據(jù)該標準共審定湖南省機采棉品種10個[7]，如湘FZ001、湘棉早1號、湘K25、中棉所94A1822等，并在湖南省各主產(chǎn)棉區(qū)進行示范推廣種植。

1.2 播種機械化

1.2.1機械精準直播，免間苗免定苗。建立了選用優(yōu)質(zhì)精選包衣種子、精細整地、播期適宜、株行距合理、機械定量播種、免間苗免定苗的棉花直播技術。先后開展的播期試驗[8]和密度試驗[9]的結果表明：對于生育期120 d的品種，5月上中旬播種為宜；對于生育期100 d的品種，5月下旬至6月上旬播種為宜；適宜種植密度為每666.7 m26 000～7 000株。并據(jù)此形成油（菜）后棉花直播技術，在常德市鼎城區(qū)、澧縣和安鄉(xiāng)縣等地進行示范推廣。

1.2.2簡化施肥。機械輕簡施肥技術是棉花輕簡化栽培的一項關鍵技術。該技術要求：一是以測土配方為基礎，根據(jù)棉花平衡施肥技術確定推薦施肥量。以各主產(chǎn)棉縣（區(qū)）土壤肥力情況為基礎，依據(jù)棉花需肥規(guī)律，以籽棉產(chǎn)量不低于每666.7 m2250 kg為目標，制定了土壤養(yǎng)分分級表和各級土壤的推薦施肥量，如中級肥力棉田，666.7 m2推薦施肥量為N 13～17 kg、P2O55～7 kg、K2O 10～15 kg[10-11]。二是應用棉花專用緩釋肥（N、P2O5、K2O質(zhì)量分數(shù)分別為18%、9%、18%或19%、8%、18%），減少施肥次數(shù)。于棉花播種時，按推薦施肥量一次性施入，施肥深度10～15 cm，距棉籽5～10 cm；到8月上中旬視苗情，根外追施磷酸二氫鉀等水溶肥2次[12-13]。將平衡施肥和棉花專用緩釋肥使用技術結合，不僅可減少化肥的使用量，也可減少施肥次數(shù)和人工投入。

1.3 農(nóng)藝簡化與機械化

1.3.1簡化調(diào)控，免除整枝。簡化調(diào)控技術是應用縮節(jié)胺或其他生長調(diào)節(jié)劑塑造高光效群體結構來實現(xiàn)集中成鈴、調(diào)控熟性的大田栽培技術，是輕簡化、機械化植棉的重要技術保障，其技術核心是“少量多次，漸進調(diào)控”?；瘜W調(diào)控劑的用量與種植密度密切相關[14]，隨著密度的增加而增加?？s節(jié)胺試驗結果表明：蕾期，當密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為0.5 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.2 g，但不超過1.0 g；初花期，在密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為1.0 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.25 g，但不超過1.5 g；打頂后，密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為3.0 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.5 g，但不超過5.0 g。

1.3.2采用機械打頂或化學封頂，免除人工打頂。機械打頂或化學封頂技術是棉花輕簡化栽培的另一關鍵技術，解決了因機采棉增密種植導致打頂工作量倍增的問題。該技術是于棉株高1 m左右時或立秋前后，利用打頂機械去除植株頂端生長點，或用無人機噴施棉花化學封頂劑（每666.7 m270～100 mL，兌水15～20 kg）[15]。在常德鼎城和漢壽等主產(chǎn)棉縣（區(qū)）的示范結果表明，利用機械打頂或噴施化學封頂劑處理的籽棉產(chǎn)量與人工打頂?shù)牟町惒伙@著。

1.4 收獲機械化

1.4.1化學脫葉催熟。合理施用脫葉催熟劑[16-17]，不僅能夠解決棉花后期貪青晚熟、成熟度不一致的問題，而且能提高機采棉的采凈率和作業(yè)效率，降低籽棉的含雜率。多年試驗結果表明：當棉田自然吐絮棉鈴比例達到60%、日平均氣溫18℃時，每666.7 m2噴施噻苯隆30～40 g和乙烯利水劑60～80 mL（兌水15～20 kg），14 d后脫葉率可達90%?，F(xiàn)已形成了適用的棉花化學脫葉催熟技術[18]。

1.4.2集中吐絮與采收。機械采收技術是實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化的最后關鍵環(huán)節(jié)，自2012年起，在當?shù)亻_展機采棉的試驗示范，實現(xiàn)了棉花機械采收零的突破。該技術是以機采棉高密度種植為基礎，配套適宜的株行距，通過肥水運籌以及適時噴施縮節(jié)胺、化學封頂劑等植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控植株長勢，輔以化學脫葉催熟，將棉花吐絮時間集中在20～25 d內(nèi)，以達成一次性收花目標。當脫葉率達到90%、吐絮率達到95%時，采棉機以4～5 km·h－1的作業(yè)速度進行采收，采凈率超過90%，比人工采收效率提高近200倍[19]。

2 全程機械化棉花生產(chǎn)中存在的問題

洞庭湖區(qū)棉花生產(chǎn)的棉田耕整、播種、植保等環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)了機械化，且針對上述單項技術制定了相應的地方標準或技術規(guī)程[20-26]，通過農(nóng)技推廣部門在各主產(chǎn)棉縣（區(qū)）進行示范推廣；但隨著植棉機械化的示范推廣，也出現(xiàn)了一些亟待解決的新問題。

2.1 棉花直播關鍵技術待進一步攻關

機械精準直播代替營養(yǎng)缽育苗移栽是該區(qū)棉花機械化、輕簡化生產(chǎn)的重要舉措之一。近年來，雖在棉花直播技術上做了很多研究，明確了適宜的播期、密度和單穴播種粒數(shù)等，但是仍然存在一播全苗難的問題。由于洞庭湖區(qū)土壤黏性強，易板結，若種子與土壤之間空隙較大或種子播種過深，則會影響種子發(fā)芽與出苗，導致出苗不齊，嚴重影響產(chǎn)量。

2.2 直播棉花病蟲草害綜合防治技術待進一步研究

棉花直播生育期推遲，改變了病蟲發(fā)生規(guī)律，棉葉蟬、棉盲蝽、蝸牛等已逐漸由次要害蟲上升為主要害蟲。同時，由于直播棉田，特別是油（菜）后直播棉田大量散落油菜籽，在棉花苗期油菜苗和雜草會消耗大量養(yǎng)分，嚴重影響棉苗生長；此外，這些雜草也可為病菌和害蟲提供滋生場所，加重病蟲為害。

2.3 棉花控頂技術有待進一步突破

目前，國內(nèi)學者針對棉花施用化學封頂劑消除頂端優(yōu)勢的生理效應開展了很多研究[27-28]，結果表明化學封頂可以代替人工打頂，對棉花產(chǎn)量的影響不顯著。在美國、澳大利亞等國家，棉花生產(chǎn)中也均是采用化學控頂?？梢姡獙崿F(xiàn)棉花全程機械化、輕簡化生產(chǎn)，應用化學藥劑控頂是趨勢。但是棉花品種、氣候條件和施藥技術等對控頂效果影響較大。洞庭湖區(qū)棉花打頂時間一般在8月上旬，此時該區(qū)雨水較多，嚴重影響化學封頂劑的效果。

2.4 機采棉含雜率高，購銷成難題

機采籽棉含雜率較高，一般為8%～18%，其主要原因在于以下2點：一是不同棉花品種對脫葉劑敏感程度不同，或噴施脫葉劑時溫度較低，導致棉花葉片脫落不完全；二是大型采棉機械損傷部分棉花莖枝，其殘渣等混入籽棉中。目前，洞庭湖區(qū)并不具備棉花清雜機械，且當前該區(qū)棉花加工生產(chǎn)線上使用的軋花機要求籽棉的含雜率通常不大于3%；因此，當?shù)丶庸て髽I(yè)不收購未清雜的機收籽棉。

3 洞庭湖區(qū)植棉輕簡化、機械化發(fā)展對策

3.1 繼續(xù)開展機采棉新品種選育

洞庭湖區(qū)溫光等氣候條件適宜發(fā)展多熟制種植，目前棉（花）油（菜）兩熟是洞庭湖區(qū)棉農(nóng)的主要種植模式，也是棉農(nóng)增收的主要途徑。進一步選育早熟優(yōu)質(zhì)、適宜機械采收的棉花品種，可為棉油兩熟實現(xiàn)棉花、油菜雙輕簡化、機械化種植提供更寬裕的茬口時間，也可為棉花實現(xiàn)一次性機械采收打下堅實的基礎[29]。

3.2 加大關鍵栽培管理技術的攻關力度

結合棉花精量播種機和采棉機的技術需求，重點組織開展直播和采收環(huán)節(jié)的科研攻關，加快農(nóng)機農(nóng)藝融合；探索播種深度、播種密度及播種管理技術，進一步完善棉花直播一播全苗技術和棉花促早熟集中開花技術；篩選抗除草劑機采棉品種，或選擇對棉花生長無影響或影響較小的除草劑，研究集成油后直播棉田雜草防除技術；建立直播棉田主要病蟲害監(jiān)測預警機制，記錄調(diào)查數(shù)據(jù)，進一步研究油后直播棉花病蟲害發(fā)生規(guī)律，構建油后直播棉花病蟲害綠色綜合防控技術體系，實現(xiàn)化學農(nóng)藥“零增長”。

3.3 強化技術指導與培訓

當前，植棉群體年齡大多集中在50～60歲，對新技術的接受和學習能力較差，且當?shù)鼗鶎蛹夹g人才較少，技術指導力量薄弱，導致棉花種植新技術推廣和應用滯后。建立棉花輕簡化、機械化生產(chǎn)技術專家團隊，積極推進專業(yè)技術人才和新型職業(yè)農(nóng)民的培養(yǎng)，深入開展多種形式的技術服務、培訓和宣傳，提升洞庭湖區(qū)植棉隊伍的整體素質(zhì)[30]。

3.4 探索開展社會化服務

依托合作社、企業(yè)、協(xié)會等，組建農(nóng)資、農(nóng)機、農(nóng)產(chǎn)品購銷等社會化服務機構，建立品種、農(nóng)資供應、機械作業(yè)、技術標準、產(chǎn)品銷售“五統(tǒng)一”的生產(chǎn)模式，充分發(fā)揮示范引領作用，推廣規(guī)模化連片種植，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)規(guī)模化經(jīng)營，建立穩(wěn)定的棉花生產(chǎn)基地。