新疆兵团机采棉发展现状与建议

余 渝 孔宪辉 刘 丽 王旭文 韩焕勇 王方永 陈 兵 刘景德

(新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室/棉花遗传改良与高产栽培兵团重点实验室， 新疆 石河子 832000)

新疆地处亚欧大陆腹地，是我国重要的优质棉生产基地，属典型的大陆性干旱气候，干燥少雨，光照充足，热量丰富，为棉花的生产提供了优越的自然生态条件。2015年全国棉花播种面积3 799. 0 khm2，棉花单产1 475. 3 kg/hm2，棉花总产量560. 5万吨。新疆棉花面积2 273. 1khm2，棉花总产429. 8万吨，单产1 891. 0 kg/hm2。兵团棉花面积629. 5 khm2，棉花总产146. 53万吨，单产2 328. 0 kg/hm2，皮棉年产量占全国的四分之一以上，兵团已成为我国最主要的棉花生产区之一。近年来，兵团机采棉种植面积有了迅猛的发展，采收机械化率已达到70%以上，机械采收虽然棉花生产成本下降，但棉花质量下降严重，兵团棉花已从享誉国内的优质棉花陷入到质量较差的境地。由于拾花劳动力价格居高不下，也无法返回到手采棉时代。因此，兵团棉花必须依靠质量优势来提高自身的市场竞争力。提升机采棉质量已成为当前兵团棉花产业生死攸关的重大课题，针对棉花质量下降的问题，新疆科技和生产人员正在进行系统研究与技术组装示范。

1 新疆机采棉发展与研究现状

1.1 机采棉种质资源与品种选育状况

为适应棉花机械化采收的需要，需要适宜机采棉花新品种，“九五”期间，兵团开始了机采棉种质资源收集、评价及机采棉的育种工作。适宜机采的棉花品种应具备早熟、纤维品质优良、吐絮集中、始果枝高度适中、株型较紧凑、对脱叶剂敏感的特性，但是目前兵团还没有培育出既优质丰产又适宜机械采收的专用机采棉品种，也没有制定出统一的机采棉品种标准。近年来，随着拾花劳动力紧缺和拾花费用提高，兵团不得不选择比较适宜机采的常规品种替代机采棉品种，加快推进棉花机械化收获步伐。关于棉花性状分子育种方面，大多集中在产量、纤维品质性状QTLs定位及关联分析方面的研究，与籽棉产量、皮棉产量、铃重、籽指、衣指、纤维强度、纤维长度、纤维细度有关的QTL研究报道较多，有关与适宜机采性状研究较少。 从1996年开始，兵团加大了对机采棉技术的试验力度，经过多年的试验，现阶段已进入到生产实用阶段。各地筛选出了多个比较适宜机采的棉花新品种，如新陆早25号、新陆早33号、新陆早36号、新陆早45号等品种，同时探索适合当地机采棉的种植栽培模式，指导棉农通过适时早播、适期打顶、水肥控制、株行距配置，使棉花株高适中、结铃性好、成熟一致、吐絮集中、提高了机采棉采净率。在脱叶剂的使用上进行统一规范，保证机采棉的脱叶效果，达到减少杂质含量和清理加工环节，降低对棉花纤维的损伤度，提高机采棉品级和效益的最终目标。但是由于棉花品种更新较快，不同生态区种植品种较多，即使在同一生态区也没有统一的主栽品种；这给机采棉的脱叶催熟、采收时间等生产环节带来了诸多问题。而且，棉花加工厂收购的籽棉是多个不同的品种，势必对原棉加工品质产生较大的影响。

目前需明确种质资源在生育期缩短之后品质和抗性下降的规律和关系，为选育早熟、优质、高产、对脱叶剂敏感、适宜机采的棉花品种提供种质资源保障。

1.2 机采棉高产优质高效栽培配套技术研究状况

植棉业是兵团的支柱产业，兵团历来重视棉花新技术的研究与推广工作。兵团棉花产业的迅速发展，在很大程度上得益于包括科学施肥、良种良法、地膜覆盖、模式化栽培、节水灌溉、综合植保、人工影响天气、培肥地力、标准化条田建设、土地深松等农业十大主体技术的应用普及。自2000年以来，兵团全面推行精准种子、精准播种、精准施肥、精准灌溉、精准收获、精准监测等六大精准农业技术，至2006年底，精准农业六项核心技术的推广应用获得突破，综合精准技术得到了大面积推广应用。兵团不断推广种植业新技术，不仅促进了棉花生产的快速发展，而且带动兵团现代农业的迅猛发展；兵团植棉业显示出强大的规模优势和产业优势。全兵团拥有大型采棉机1 500余台，机械采收率达到70%以上。兵团农业产业化程度高，具有组织化、集团化、集约化的特点，劳动者素质相对较高，能够集中力量办大事。实施产业化工作具有特别突出的优势，现代农业发展处于全国领先水平，产业化前景广阔。

在棉花超高产高效栽培技术方面，兵团科研人员结合新疆绿洲农业生态特点，提出了具有区域特色的棉花“矮、密、早、膜”高产栽培技术体系及其理论基础，形成了以促早栽培为目标，合理密植为核心，矮化植株为保障，充分利用光热资源为条件，地膜覆盖为手段的棉花优质高产高效栽培技术体系。该技术在南北疆植棉区大面积推广，不仅成为我国干旱区绿洲棉花高产高效栽培的主体技术，而且在中亚各国绿洲植棉区得到应用。在国内外首次阐明了4 500 kg/hm2皮棉超高产形成的生理机制，提出了以培育高质量群体为基础、协调源库关系为中心、化学调控为手段，增加生育后期群体光合速率为目标的棉花超高产栽培理论。先进适用的植棉新技术对促进棉花增产的作用显著，围绕棉花优良品种实现技术配套，特别是围绕棉花高效利用水肥资源，发展节水技术方面做了大量工作，开发出膜下滴灌等先进节水灌溉技术。

1.3 机采棉配套装备关键技术的研究状况

农机和农艺融合方面，随着采棉机的应用，科研人员加大了对机采棉农艺配套技术的研究与试验力度。经过多年的研究，筛选出68+8 cm和66+10 cm的带状留苗配置方式，解决了高密度条件下既保证种植密度又可以实现机械采收的问题。美国采用的栽培模式以效益第一为核心，该模式下籽棉含杂率较低，加工工艺简单，加工设备对棉花质量的负面作用较小。兵团在引入和推广机采棉技术之后，形成了本地化的种植模式，但还是以产量第一为生产目标，该模式下籽棉含杂较多，清理加工环节相应增多，对棉花质量影响较大。因此，兵团需要通过不同机采棉种植模式的对比研究，树立质量和效益第一、产量次之的发展理念，为优化机采棉的清理加工工艺提供良好的条件。

在机采棉清理加工设备方面，目前国外先进的机采棉清理加工设备生产公司有美国拉玛斯公司和大陆鹰公司。拉玛斯公司机采棉清理加工工艺流程分7个系统：籽棉喂入系统、一级籽棉烘干清理系统、二级籽棉烘干清理系统、输棉及轧花系统、原棉清理系统、集棉和加湿系统、打包和棉包输送系统。大陆鹰公司机采棉清理加工工艺流程与拉玛斯公司基本相同。

针对我国棉花加工技术的发展需求，国内棉机生产企业在引进消化吸收的基础上，把提高棉花加工设备的自动化和智能化程度、对现有设备结构优化和技术升级、以及对棉花加工中各个环节设备的节能、降耗、高效作为主要研究方向。其中山东天鹅棉机股份有限公司和邯郸金狮棉机有限公司分别研制开发了各具特色的机采棉清理加工工艺和设备。这些棉花清理及加工设备的应用，为我国推广机械化采棉和提高棉花加工能力、缩短棉花加工周期发挥了很大作用。但是在大面积推广使用过程中，出现了一些难以解决的问题。主要体现在不同的棉花加工企业使用相同设备却加工质量不同，同一厂家、同一设备、加工质量也出现波动。经过相关技术人员深入分析，发现籽棉的各项指标对机械加工设备有着很大影响。我国的籽棉收购、存放一直存在着粗放式管理，相同级别的籽棉水分、杂质、成熟度都有很大差异，这就造成棉花在加工过程中的不稳定性。而机械设备转速、锯片间隙调整是依靠操作人员的经验来完成，在加工过程中不能根据实际情况变动，从而导致加工出的原棉降级降价，造成资源浪费，给棉花加工企业带来经济损失。

多年来，相关科技人员和企业技术人员不断探索研究，采用机械设备多模式设计等方法，但是一直没有取得预期效果。可见，当前兵团棉花加工总体水平仍然是一种“粗放型”加工过程，使得棉花加工的品级受损严重，造成严重浪费。因此，为了提升兵团棉花的市场竞争力，亟需对机采棉加工工艺进行系统研究与优化，达到自动调控棉花加工过程。

2 新疆机采棉生产存在的问题

棉花机械采收是一项科技含量高的系统工程，涉及适宜机采的棉花品种、栽培模式、田间管理、化学脱叶催熟、机械采收、加工清理、原棉质量标准等诸多环节。存在的主要问题有：

2.1 适宜机采棉花种质资源匮乏，创新能力不足，突破性品种少。

适宜机械化采收的棉花品种除了应具备丰产、抗病、早熟的特性外，还要株型紧凑，茎秆坚硬，吐絮集中，含絮适中，对脱叶剂敏感。在棉花内在品质上，纤维上半部平均长度≥30 mm，比强≥30 cN/tex，整齐度≥85%。目前兵团还没有培育出既优质丰产又完全适宜机械采收的棉花品种。截止2016年新疆已审定命名新陆早、新陆中系列品种分别已达76个和82个，但自育品种遗传系谱中涉及不同生态型、不同遗传组分的亲本数较少，遗传系谱简单，品种间亲缘关系较近，遗传基础明显狭窄。种质资源的不丰富导致了自育品种遗传基础狭窄，从而使得选育的品种遗传组分差异较小，品种相似度较高，突破性品种较少。过去新疆对棉花种质资源基础研究工作较薄弱、资源鉴定相对滞后，特别是对机采相关性状的鉴定研究更少；因此，适宜机采种质资源创新与新品种选育已经成为提高棉花综合竞争力的重大关键科技问题。

2.2 适宜机采棉的种植技术有待于进一步研究完善

兵团机采棉技术主体引进于美国。美国机采棉种植历经80余年的历史逐渐完善，围绕着质量和效益第一、产量次之的生产目标，形成了等行距的种植模式。而兵团为了提高种植密度和实现高产，形成并推广了66+10 cm的宽窄行高密度种植模式，该模式采取的是“小个体、大群体”的栽培策略，实践证明，此种植模式对于手采棉大面积实现高产稳产具有重要作用。然而，高密度种植模式不利于机采棉质量的提升。一方面随着种植密度增大，棉纤维长度、比强度等品质指标呈现降低趋势；另一方面由于群体过大，会导致脱叶剂喷施效果不佳，也会导致脱落后落不到地面的叶片增加(挂枝叶增加)，致使机械采收的籽棉杂质含量较高，进而加大了籽棉清理加工过程对棉花质量的影响。由此可见，机采棉种植模式需要按照质量效益优先、兼顾单产的原则进行调整和优化。

虽然兵团植棉业取得了一定成绩，但机采棉研究与示范工作起步较晚，还存在诸多问题。①棉花纤维发育过程研究方面。在新疆特别是北疆的早熟棉区，棉纤维突起期、伸长期、加厚期、脱水成熟期的时间、温度、天数缺乏系统的观察、调查和研究，这对机采棉栽培技术规程制定和棉花提质增效措施的优化具有重要的理论指导意义。②现行的兵团棉花播期制定及苗期管理技术，是上世纪八九十年代逐渐发展形成的，在高新节水技术，滴水出苗技术，机播装备水平提高、能力增强和机采棉技术推广之后，以促壮苗早发为基础，促进整个棉花生育进程提前的要求下，需要对棉花的种子发育、种子营养的作用、壮苗的早期形成继续深入研究，为壮苗早发提供依据。③美国棉花施用的是液体肥料，其肥效快且利用率高，对棉花早发有积极作用，在兵团需要进行系统的研究。④打顶时间和保留果台数对于争取早脱叶意义重大，其对产量和效益的影响需要找到最佳的管理方案。⑤根据前些年兵团部分师团的实践结果，在热量条件相对较好的地区，大幅降低密度，提高单株铃数，对于棉花品质和脱叶效果都有显著的积极作用，需要进一步试验、研究和规范。

2.3 脱叶催熟剂的使用亟待规范

兵团机采棉由于热量条件不足，机采棉在采收前要喷施催熟剂和脱叶剂，按过去模式，北疆的最佳施用时间一般在9月5日前后，而药效作用的时间需要15天左右，此时棉花正处于上部铃成熟的关键时期。据观察，在高温条件下脱叶效果较好，如在施用时间和剂量上操作不当，则会对纤维质量影响较大。以往对脱叶剂作用机制的研究并不完善，需要对不同模式的落叶效果与机理开展研究，使得技术参数系统化，为制定脱叶剂使用规程奠定理论基础。

2.4 清理加工技术还需进一步优化

美国棉花机械采收时由于采用较低采净率，籽棉杂质含量低，通常只需要采用一道籽清和一道皮清的加工生产线即可完成加工清理工作。目前，兵团机采棉加工环节清理一般为六道以上，每经过一道清花环节，纤维长度、长度整齐度、断裂比强度都会有不同程度的降低，而索丝、短绒率也会升高，直接降低棉花加工质量。因此，一方面需要借鉴美国经验，尽量使机采棉籽棉含杂少，从而减少加工环节；另一方面，需要明确并优化电机速度、锯齿拉力、锯齿间隙等一系列影响棉花品质的参数，为制定适宜的机采棉加工工艺奠定理论基础。

2.5 残膜污染急需治理

地膜是新疆棉区促早熟不可替代的技术之一，对棉花增产的效果十分明显，但同时也带来了日益严重的地膜污染问题。一方面，职工交售籽棉给加工厂，残膜污染未与职工效益挂钩，植棉职工不重视；另一方面，残膜是机采棉异性纤维的主要组分，对机采棉质量危害极大。因此，要对残膜混进棉花的全过程进行监测，从残膜混入籽棉的源头抓起，从管理角度制定减少残膜污染棉花的工作规范，对残膜控制技术进行规范集成，为残膜的治理提供基础性研究工作。

3 解决的技术措施与建议

3.1 加快机采棉棉花种质资源创新与新品种选育

早熟优质多抗适宜机采棉花种质资源创新与新品种选育意义重大，广泛引进和多区域协同创新棉花种质，重点突破棉花的黄萎病、耐干旱、耐盐碱抗性、对脱叶剂敏感的品种，建立良繁体系与种子产业化生产、配套良种良法技术。选育机采棉品种要求：早熟棉生育期≤122天，早中熟生育期≤132天左右；皮棉产量较对照持平；上半部平均长度≥30 mm，比强≥30 cN/tex，马值3. 7～4. 9，整齐度≥85%；抗枯萎病，耐黄萎病；始果节位20 cm以上，株型较紧凑，抗倒伏，吐絮集中，含絮适中，对脱叶剂敏感。

3.2 完善机采棉配套栽培技术体系

完善机采棉种植模式和化学打顶技术研究。主要是研究76 cm等行距种植密植模式下的施肥技术、灌水技术、调控技术、化学打顶技术和化学落叶技术，为机采棉籽棉收获前杂质降低提供技术支撑。

3.3 系统研究机采棉脱叶技术

由于所使用脱叶剂产品、地区、品种的差异，落叶剂使用技术还很不完善。新疆一般在棉花吐絮率达到30～40%开始喷施脱叶剂。在施用脱叶剂的时候，脱叶剂的选择和用量受到后期温度、脱叶剂种类、棉田群体影响较大。需要研究棉花脱叶剂的作用机理、选育对脱叶剂敏感品种、开发低温高效新型脱叶剂。

3.4 完善配套棉花生产机具、加工装备

主要研制机采棉脱叶剂喷施机具，残膜回收新机具关键技术研究与装备开发，机采棉清理加工设备优化升级与自动化改造，加厚膜等行密植模式下新型播种机开发等。

3.5 残膜污染治理技术

提高地膜厚度标准，加强可降解地膜研究。目前生产使用地膜厚度薄，导致地膜强度低、易破碎、难回收。因此应参照国际地膜厚度的标准，强制使用地膜厚度标准提高到0. 010～0. 012 mm，建议棉农覆膜所增成本由国家财政补贴，同时加强可降解地膜研究、高分子强筋地膜的研究与试验示范。研究地膜回收机械，提高残膜回收率。加快研制适宜棉花不同生育时期地膜回收机具，提高残膜回收率，加强研究残膜回收再利用途径。