新疆阿拉爾植棉墾區(qū)棉花品質(zhì)的變化與分析

戴 偉 張純宇 袁少琦 何 情 徐 紅

（新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊，830046）

棉花是重要的紡織原材料，其纖維品質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)于紡織企業(yè)用棉非常關(guān)鍵。作為我國(guó)產(chǎn)棉最大的地區(qū)新疆，2019年新疆棉花年產(chǎn)量達(dá)到500.2萬(wàn)t，占全國(guó)棉花總產(chǎn)量的84.9%［1?2］。在棉花產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)的趨勢(shì)下，研究棉花纖維品質(zhì)的變化是至關(guān)重要的。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第1師阿拉爾植棉墾區(qū)，位于天山山脈的南面、塔里木盆地的北緣，與塔克拉瑪干沙漠相鄰，平均海拔在1 000 m左右［3］。阿拉爾植棉墾區(qū)境內(nèi)光照充足，為棉花生長(zhǎng)季提供了有利的熱量條件，是典型的暖溫帶大陸性氣候；墾區(qū)水資源主要來(lái)自于阿克蘇河及其支流昆馬力克河、塔里木河等，屬于灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)［4］。該自然條件適合棉花這種耐旱、喜光熱的作物生長(zhǎng)。阿拉爾植棉墾區(qū)是新疆產(chǎn)棉的主要地區(qū)之一，其棉花產(chǎn)量一直位居新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)前列。因此以新疆阿拉爾地區(qū)為例，研究新疆棉花是非常有意義的。圍繞阿拉爾植棉墾區(qū)2015年—2019年棉花公檢的顏色、長(zhǎng)度、馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度、長(zhǎng)度整齊度等5個(gè)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)比不同年份間棉花品質(zhì)，分析棉花纖維品質(zhì)的變化規(guī)律，為我國(guó)主要產(chǎn)棉區(qū)育種及相關(guān)決策提供理論支持。

1 棉花種植面積與產(chǎn)量分析

圖1是阿拉爾植棉墾區(qū)2015年—2019年各年份棉花種植面積和棉花年產(chǎn)量情況。2015年—2019年該墾區(qū)棉花的種植面積和年產(chǎn)總量總體都呈上升趨勢(shì)，其中棉花種植面積由2015年1.41×105hm2增 至2019年1.55×105hm2，增 加了1.40×103hm2；棉花年產(chǎn)量由2015年32.99萬(wàn)t增至2019年36.34萬(wàn)t，增加了3.35萬(wàn)t。2016年棉花種植面積較2015年有所下降，但2016年棉花總產(chǎn)量較2015年增長(zhǎng)了1.34萬(wàn)t；2017年棉花種植面積較2016年提高了2.83×103hm2，但2017年棉花總產(chǎn)量比2016年棉花總產(chǎn)量降低了。

圖1 阿拉爾植棉墾區(qū)棉花種植面積和年產(chǎn)量

棉花生長(zhǎng)過(guò)程中開(kāi)花授粉階段對(duì)環(huán)境溫度要求非常嚴(yán)苛，溫度偏高或持續(xù)高溫會(huì)阻礙開(kāi)花授粉，影響蕾、花粉等發(fā)育，而且氣溫過(guò)高也會(huì)使得水分蒸發(fā)加快，抑制棉花的生長(zhǎng)，產(chǎn)量下降［5］。2015年7月-8月阿拉爾植棉墾區(qū)出現(xiàn)了極端高溫天氣，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，棉花因此受到高溫天氣的危害，使得產(chǎn)量降低［6］。2017年棉花在發(fā)育期間由于日照不足以及持續(xù)降雨等多因素影響，棉鈴出現(xiàn)了大量未熟早裂的情況，也導(dǎo)致年產(chǎn)量略低［7］。

2 細(xì)絨棉質(zhì)量情況

2.1 顏色級(jí)分布

棉花的顏色級(jí)是評(píng)價(jià)棉花質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，棉花的顏色級(jí)不僅僅是棉纖維表觀物理現(xiàn)象的反應(yīng)，而且與纖維的內(nèi)在質(zhì)量有著很大的關(guān)聯(lián)，通過(guò)顏色級(jí)可以判斷棉花的類(lèi)型以及級(jí)別［8］。鋸齒細(xì)絨棉的顏色級(jí)一般劃分成4個(gè)類(lèi)型（白棉、黃染棉、淡黃染棉以及淡污點(diǎn)棉）。

手摘細(xì)絨棉和機(jī)采細(xì)絨棉顏色級(jí)分布見(jiàn)圖2、圖3。從圖2、圖3中可以看到，阿拉爾植棉墾區(qū)2015年—2019年手摘棉顏色級(jí)主要以白棉二級(jí)和白棉三級(jí)為主，白棉二級(jí)平均占比57%，白棉三級(jí)平均占比38%。阿拉爾植棉墾區(qū)2015年—2019年機(jī)采棉的顏色級(jí)以白棉三級(jí)為主，平均所占比例為86%。對(duì)比阿拉爾植棉墾區(qū)5年的細(xì)絨棉顏色級(jí)數(shù)據(jù)可以看出，手摘棉白棉二級(jí)和白棉三級(jí)相差不大。2018年手摘棉的白棉二級(jí)高達(dá)69.9%，比前3年有所提高。機(jī)采棉分布在白棉三級(jí)（標(biāo)準(zhǔn)級(jí)）的比例較高，均在83%以上，由此看出機(jī)采棉的顏色級(jí)比較集中，顏色級(jí)波動(dòng)小，較為穩(wěn)定。

圖2 手摘細(xì)絨棉顏色級(jí)分布

圖3 機(jī)采細(xì)絨棉顏色級(jí)分布

2.2 長(zhǎng)度級(jí)分布

纖維長(zhǎng)度是原棉內(nèi)在質(zhì)量的重要物理參數(shù)之一。棉纖維長(zhǎng)度不僅會(huì)影響加工工藝和使用價(jià)值，還會(huì)影響紡紗的落棉率，這和企業(yè)的生產(chǎn)成本緊密關(guān)聯(lián)。細(xì)絨棉的長(zhǎng)度一般是指上半部平均長(zhǎng)度，從25 mm到32 mm分為8個(gè)長(zhǎng)度級(jí)別，28 mm為棉花長(zhǎng)度級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)［9］。纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)，可紡紗線等級(jí)越高。

手摘細(xì)絨棉和機(jī)采細(xì)絨棉長(zhǎng)度級(jí)分布見(jiàn)圖4、圖5。從圖4、圖5中細(xì)絨棉長(zhǎng)度級(jí)的分布可以看到，2015年、2016年和2019年細(xì)絨棉主體長(zhǎng)度級(jí)均在28 mm級(jí)，其中在手摘棉中占比分別為40.8%、60.9%、49.8%，在機(jī)采棉中占比分別為52.0%、59.8%、55.5%；而2017年和2018年細(xì)絨棉主體長(zhǎng)度分布在29 mm級(jí)，其中在手摘棉中占比分別為51.3%、49.8%，在機(jī)采棉中占比分別為51.8%、50.6%?？傮w上來(lái)看，機(jī)采棉的長(zhǎng)度級(jí)比手摘棉的變化小，更為平穩(wěn)，且2017年、2018年長(zhǎng)度較前兩年提高了一個(gè)長(zhǎng)度級(jí)。

圖4 手摘細(xì)絨棉長(zhǎng)度級(jí)分布

圖5 機(jī)采細(xì)絨棉長(zhǎng)度級(jí)分布

2.3 馬克隆值分布

馬克隆值是對(duì)棉花成熟度和細(xì)度的綜合反映，是判定棉纖維質(zhì)量好壞的一項(xiàng)重要參數(shù)指標(biāo)。馬克隆值高的棉纖維，在紡紗中容易清除纖維中雜質(zhì)，且能夠承受較高的機(jī)械打擊，使得成紗條干均勻，但是馬克隆值過(guò)高的棉纖維會(huì)由于自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)中天然轉(zhuǎn)曲少，使得纖維間抱合力減弱，纖維較粗，成紗強(qiáng)力會(huì)變得較低；馬克隆值過(guò)低，棉纖維在紡紗過(guò)程容易形成棉結(jié)，會(huì)造成染色性能變差，短絨率變高［10］。

手摘細(xì)絨棉和機(jī)采細(xì)絨棉馬克隆值分布見(jiàn)圖6、圖7。通過(guò)圖6、圖7可以看到，2015年—2019年阿拉爾植棉墾區(qū)細(xì)絨棉的馬克隆值主要以B級(jí)為主。5年中手摘棉馬克隆值A(chǔ)級(jí)平均占比為8%，機(jī)采棉馬克隆值A(chǔ)級(jí)平均占比為12.7%。2017年和2019年手摘棉馬克隆值A(chǔ)級(jí)占比為13.3%和10.6%，2017年機(jī)采棉馬克隆值A(chǔ)級(jí)占比為31.3%，均比其他年份高得多。而2015年和2019年手摘棉馬克隆值C級(jí)占比為29.7%和46.8%，2019年機(jī)采棉馬克隆值C級(jí)占比為13%，比其他年份馬克隆值C級(jí)占比高很多。

圖6 手摘細(xì)絨棉馬克隆值分布

圖7 機(jī)采細(xì)絨棉馬克隆值分布

2.4 斷裂比強(qiáng)度分布

棉纖維斷裂比強(qiáng)度是指棉纖維受到拉伸至斷裂時(shí)，每單位線密度可以承受的斷裂負(fù)荷，是反映棉纖維拉伸強(qiáng)力的重要參數(shù)，對(duì)棉花的品質(zhì)有著很大影響。斷裂比強(qiáng)度高的棉纖維，纖維在紡紗過(guò)程中不易斷裂，成紗質(zhì)量越好［11］。一般將細(xì)絨棉斷裂比強(qiáng)度分為5檔：S1（≥31.0 cN/tex）、S2（29.0 cN/tex～30.9 cN/tex）、S3（26.0 cN/tex～28.9 cN/tex）、S4（24.0 cN/tex～25.9 cN/tex）、S5（≤24.0 cN/tex）。

手摘細(xì)絨棉和機(jī)采細(xì)絨棉的斷裂比強(qiáng)度分布見(jiàn)圖8、圖9。通過(guò)圖8、圖9可以看到，2015年—2019年手摘棉S1級(jí)都占有一定的比例，且2018年手摘棉斷裂比強(qiáng)度S1級(jí)占比達(dá)到6.9%，而近5年機(jī)采棉的斷裂比強(qiáng)度S1級(jí)占比極低，甚至在2016年、2018年、2019年這3年公檢數(shù)據(jù)顯示S1級(jí)所占比例為0；2017年—2019年這3年，不論是機(jī)采棉還是手摘棉，其斷裂比強(qiáng)度S2級(jí)都比2015年—2016年有了顯著提高；2017年、2019年手摘棉斷裂比強(qiáng)度S2級(jí)都在20%以上，機(jī)采棉斷裂比強(qiáng)度S2級(jí)都在5%以上，2018年手摘棉、機(jī)采棉其斷裂比強(qiáng)度S2級(jí)所占比例較2017年、2019年有大幅度增加，分別達(dá)到39.9%和28.0%，說(shuō)明2018年阿拉爾植棉墾區(qū)棉花質(zhì)量較其他年份好。

圖8 手摘細(xì)絨棉斷裂比強(qiáng)度分布

圖9 機(jī)采細(xì)絨棉斷裂比強(qiáng)度分布

2.5 長(zhǎng)度整齊度指數(shù)分布

細(xì)絨棉的長(zhǎng)度整齊度指數(shù)是指纖維平均長(zhǎng)度和上半部平均長(zhǎng)度之比［12］。細(xì)絨棉的纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)越高，表明纖維的長(zhǎng)度分布均勻集中，對(duì)成紗質(zhì)量、強(qiáng)力、紡紗技術(shù)都有影響。

手摘細(xì)絨棉和機(jī)采細(xì)絨棉的長(zhǎng)度整齊度指數(shù)分布見(jiàn)圖10、圖11。

圖10 手摘細(xì)絨棉長(zhǎng)度整齊度指數(shù)分布

圖11 機(jī)采細(xì)絨棉長(zhǎng)度整齊度指數(shù)分布

從圖10、圖11中可以看到，近5年機(jī)采棉的U3級(jí)（80.0%～82.9%）平均占比在70%以上，U2級(jí)（83.0%～85.9%）平均占比在20%左右；而近5年手摘棉的U3級(jí)（80.0%～82.9%）平均占比在55%以上，U 2級(jí)（83.0%～85.9%）平均占比在40%左右。手摘棉U 2級(jí)（83.0%～85.9%）占比遠(yuǎn)高于機(jī)采棉的U2級(jí)（83.0%～85.9%），說(shuō)明手摘棉的棉花品質(zhì)高于機(jī)采棉。2016年與2018年手摘棉的U 2級(jí)占比分別為45.9%、49.0%，2017年和2019年機(jī)采棉與手摘棉纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)U2級(jí)較其他年份占比都偏低，2017年和2019年機(jī)采棉與手摘棉纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)U3級(jí)較其他年份占比都偏高。

3 細(xì)絨棉品質(zhì)的影響因素分析

3.1 棉花品種的影響

棉花品種對(duì)棉花品質(zhì)起著根本性的影響。阿拉爾墾區(qū)前些年種植的大多是從黃河流域引進(jìn)的棉花品種，但是由于品種適應(yīng)性的差異、氣候環(huán)境的不同，使得阿拉爾植棉墾區(qū)中的棉花品質(zhì)不高，且參差不齊［13］。隨著在試驗(yàn)田中對(duì)棉花小規(guī)模試驗(yàn)研究，培育了一些優(yōu)良的棉花新品種，隨著新品種的試種推廣，棉花品質(zhì)也得到了提升。不同品種的棉花成熟時(shí)間存在差異，而霜凍對(duì)棉花的顏色有著非常大的影響，加之品種太多，且棉花在基因遺傳方面復(fù)雜易變，對(duì)棉花顏色級(jí)、馬克隆值等指標(biāo)有著很大影響。

3.2 自然環(huán)境的影響

細(xì)絨棉良好的生長(zhǎng)離不開(kāi)適宜的溫度、充足的光照、充沛的水分、優(yōu)質(zhì)的土壤等條件，而旱災(zāi)、霜凍、寒潮、雪災(zāi)、冰雹等突如其來(lái)的災(zāi)害也會(huì)對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)造成很大的影響。阿拉爾植棉墾區(qū)光熱充足，光照時(shí)間長(zhǎng)，水源主要來(lái)自于阿克蘇河的灌溉。阿拉爾植棉墾區(qū)鹽堿地占比超過(guò)了1/3，需要春、冬季灌溉水來(lái)控制鹽堿，同時(shí)也可以減少黃萎病等危害。2017年冬季灌水和2019年春季灌水時(shí)期的水量較其他年份少得多，對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)有著很大影響。氣溫光照對(duì)細(xì)絨棉生長(zhǎng)及品質(zhì)也非常重要，2016年阿拉爾植棉墾區(qū)開(kāi)春提前，且春季總體氣溫偏高，有足夠的熱量有利于棉花的生長(zhǎng)發(fā)育［14］。而2019年5月份平均氣溫較往年低得多，且4月—6月、8月—9月光照嚴(yán)重短缺，這對(duì)棉花的馬克隆值、長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度等指標(biāo)非常不利［15］。

3.3 采摘方式的影響

阿拉爾植棉墾區(qū)棉花的采摘方式有人工采摘和機(jī)器采摘兩種，不同的采摘方式對(duì)細(xì)絨棉的品質(zhì)存在著不同的影響。機(jī)采棉在一定程度上降低了采摘成本，但是機(jī)器在采摘過(guò)程中把一些雜質(zhì)如棉葉、地膜等混入進(jìn)去，這對(duì)棉花的顏色有一定的影響。機(jī)采棉是一次性進(jìn)行采摘，而不同的棉花成熟時(shí)間存在著差異，這樣會(huì)使得一些不夠成熟的棉花被采摘，對(duì)棉纖維的馬克隆值、長(zhǎng)度指標(biāo)影響很大［16］。同時(shí)，機(jī)采棉加工過(guò)程的工序比手摘棉更加繁瑣，由于采摘過(guò)程中摻入了雜質(zhì)，需要增加清理力度來(lái)確保皮棉的外觀，加工過(guò)程中棉花受到機(jī)械不斷打擊，纖維的強(qiáng)力和長(zhǎng)度會(huì)在一定程度上有所下降。

3.4 栽培管理的影響

細(xì)絨棉的栽培也是影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)劣的重要方面之一。棉花播種的時(shí)間要適宜，播種期過(guò)早，不利于棉花生長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低；播種期過(guò)晚，棉纖維的成熟度不高，也會(huì)降低棉花的品質(zhì)［17］。阿拉爾植棉墾區(qū)采用膜下滴水蓄墑脫鹽播種技術(shù)，利用很少的水資源便可以完成植棉土壤的蓄墑脫鹽，可以達(dá)到增產(chǎn)提質(zhì)的效果［18］。棉花生長(zhǎng)的花鈴期是十分重要的階段，花鈴期棉花的好壞會(huì)直接影響棉花的強(qiáng)力，要注意進(jìn)行滴水施肥，適量的硼鋅可以讓棉花生長(zhǎng)得更加穩(wěn)?。灰?xì)棉枝，適時(shí)進(jìn)行打頂，可以促進(jìn)棉花體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，可以有效提前棉花的成熟期；同時(shí)也要預(yù)防病蟲(chóng)害，如常見(jiàn)的黃萎病等，對(duì)棉花的影響都是非常大的［19］。

4 結(jié)束語(yǔ)

阿拉爾植棉墾區(qū)是新疆棉區(qū)重要的組成部分。從5年來(lái)細(xì)絨棉檢驗(yàn)數(shù)據(jù)看，2016年和2018年這兩年棉花的總體品質(zhì)要好于其他年份，數(shù)據(jù)結(jié)果可以客觀地反映出阿拉爾植棉墾區(qū)細(xì)絨棉的內(nèi)在質(zhì)量。目前，新疆機(jī)采棉技術(shù)發(fā)展如火如荼，從數(shù)據(jù)指標(biāo)來(lái)看，機(jī)采細(xì)絨棉的各項(xiàng)參數(shù)并不比手摘細(xì)絨棉差，甚至機(jī)采細(xì)絨棉的部分質(zhì)量參數(shù)比手摘細(xì)絨棉要好。培育優(yōu)質(zhì)機(jī)采棉品種并適時(shí)推進(jìn)大面積種植對(duì)機(jī)采棉發(fā)展至關(guān)重要。此外，也要制定應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的有效對(duì)策，提高機(jī)械化水平，積極引導(dǎo)棉花產(chǎn)業(yè)。通過(guò)5年棉花質(zhì)量數(shù)據(jù)對(duì)比，要查找以往在棉花選種、種植、采摘等方面的不足，采取切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施，以提高棉花品質(zhì)，增強(qiáng)阿拉爾植棉墾區(qū)棉花在國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。