长江流域棉花轻简高效种植技术探讨

徐道青，庞兴保，郑曙峰，阚画春，王维，刘小玲，陈敏，李淑英

（1.安徽省农业科学院棉花研究所，合肥230001；2.巢湖市散兵镇农业综合服务站，安徽巢湖238052）

棉花是世界上重要的经济作物，我国是棉花消费大国也是世界产棉大国，棉花产业的发展直接关系着国民经济发展。2011年以来，随着产业结构的调整，由于棉花生产管理复杂、用工繁多及农资成本逐年上涨，植棉收益降低，农户种棉积极性下降；尤其是长江流域和黄河流域与粮争地，以及棉花生产机械化程度低、信息化和智能化不完善等因素的影响，导致棉花种植面积、总产均急剧下降，这2 个区域棉花总产占全国总产的比例由2014年的40.5%下降到2018年的16.2%，5年内占比下降了近25 百分点；中国棉花产区已由“三足鼎立”演变为新疆“一家独大”格局[1]。

《全国种植业结构调整规划 （2016—2020）》强调，要优化经济作物品种品质和区域布局，稳定棉花种植面积，棉花生产向优势区域、盐碱滩涂、沙性旱地、高产高效种植模式区集中。新疆“一家独大”存在较大的种植风险，特别是新疆地区干旱少雨、收获期气温骤变等气候条件制约着棉花产业持续健康安全发展。

因此，应充分考虑生态条件、气候特征及种植模式，合理分散布局棉花优势主产区，平衡发展新疆、黄河流域、长江流域3 大棉区，重塑“三足鼎立”格局。要实现这个转变，长江流域棉区必须改变传统的精耕细作种植模式，减少劳动用工，加大机械化作业比重，完善信息化智能化管理技术，降低棉花种植风险，促进棉花产业持续健康发展。

1 轻简化种植技术下棉花品种的选择

实现棉花轻简化种植，选择适宜的棉花品种是关键。长江流域棉区多为油（麦）棉一年两熟种植方式，若既要降低劳动用工，又要规避棉花与粮油争地，则必须变革种植模式，从原来的“双移栽”转变为“接茬直播”。这会极大缩短棉花生长周期，给育种家带来了更大的挑战：一是须加大优质早熟短季棉品种的培育，二是选育农艺农机配合度高的机采棉品种。刘爱玉等[2]研究表明，棉花短季栽培有利于棉田多熟制生产和减少棉花生产用工，提高经济效益，并为棉花全程机械化生产创造有利条件。

2 棉花绿色节本增效技术

2.1 棉花化肥绿色高效栽培技术

中国是全球最大的化肥生产国和消费国，耕地面积占全球耕地面积总量7%左右，而化肥施用量却达到全球总量的30%左右[3]。尽管肥料的大量使用增加了作物产量，但也带来了温室气体排放、NH3挥发、地下水 NO3-N 超标等环境问题[4]。目前我国氮肥利用率仅为35%左右，远低于发达国家。棉花因其生长周期长，整个生育期施肥次数多，需肥量大，更迫切需要提高化肥利用率，提高其农学效率[5]。

2.1.1增密减氮技术。在传统劳动力密集型的种植模式下，高产栽培主要采用稀植高肥技术，通过提高作物个体生产力来实现高产目标。随着农村劳动力快速转移至非农行业，稀植高肥、精耕细作的高产模式已经难以适应新的形式。棉花高产高效栽培开始转向提高群体生产力，长江流域棉花种植密度已由原来的每公顷 1.8 万～2.4 万株提高到9.0万～12.0 万株；同时，化肥用量减少50%左右。高密度种植模式的棉花成铃、吐絮集中，符合轻简化、机械化生产要求。李鹏程等[6]认为，种植密度和施氮量是棉花轻简化栽培技术中最主要的可控因子，增密减氮可实现棉花轻简化高产高效栽培。

2.1.2化肥减施与有机肥配合技术。根据近几十年数据资料统计，单位肥料对作物的增产率随施肥量增大明显递减。李鹏程等[7]通过15N 技术研究表明，施氮量225 kg·hm－2处理的棉花籽棉产量和氮素回收率均优于施氮量338 kg·hm－2处理，而肥料损失率显著低于施氮量 338 kg·hm－2处理。大量使用化肥，造成土壤有机质含量和肥力下降；因此，对于农业持续发展，保护耕地与地力提升势在必行。

施用有机肥能促进土壤有机质稳步提高，改善土壤理化性状，增加土壤保肥供肥能力，从而达到保护耕地与提升地力的目的。李锐等[8]研究发现，减量施用化肥并配施有机肥，能提高土壤有机碳含量，并对团聚体稳定性和生物学性状有协同改善效应，是维持和改良棉田土壤肥力的有效途径。

2.1.3机采棉专用配方缓释肥研究。控释氮肥能够使养分按一定的模式（释放率和释放时间）释放，使其养分释放与作物吸收养分的规律相一致，从而达到一次施用即可满足棉花整个生长季对于氮素需求的效果[9]。在低密度高施肥量种植模式下，为充分发挥杂交棉个体优势，前人进行了大量研究，结果表明：缓控释肥能增加第1～2 果节铃重[10]，提高棉花产量和肥料利用率[11]；同时，减少N2O 排放，减轻环境污染[12]。在新的种植模式下，应着重考虑高密度棉花群体对大量、 中量及微量营养元素的需求，缓释肥配伍配方，养分释放速率，施肥技术等方面的研究。

2.2 棉田虫草害综合绿色防控技术

转基因抗虫棉的推广种植大大抑制了棉铃虫、红铃虫等靶标害虫的危害，而一些次要害虫如棉蚜、盲蝽和烟粉虱迅速上升为主要害虫。现阶段对这类棉花害虫的防治仍然过分依赖化学农药，造成了农药使用量过大、生产成本上升，棉田生态系统遭到破坏，同时造成了环境的污染。

应充分发挥自然控害作用，科学防治棉花病虫草害。普及棉种药物包衣，施用安全的棉田除草剂，播种后对棉田进行覆盖性除草，能有效控制棉花生长前期病虫草害的发生。同时加大科研投入，借助物联网信息化平台，构建棉花病虫害数据库，对棉花病虫害发生情况进行测报，指导统防统治。综合考虑物理防治、化学防治及生物防治技术，提高防治效率，减少棉田化学杀虫剂的使用，对于棉田生态环境的保护具有积极意义。

3 棉花轻简化栽培技术

棉花生长周期长，从播种、施肥、病虫草害防控、棉花生长调控到籽棉采收，程序繁多、管理复杂、用工较大[13]。卢秀茹等[14]对主要农作物生产用工费研究结果显示，每公顷小麦75 元、玉米75 元、水稻135 元，而棉花达300 元。这就要求棉花生产中必须控制人工成本，减少农田作业次数，增加农机作业比重，促进农机农艺融合，实现棉花生产轻简高效的种植技术。

3.1 机械化精量播种、种肥药一体化

棉花轻简化栽培技术包括精准播种、 简化整枝、轻简施肥、集中收获等一系列轻简化栽培关键措施。棉花精准播种技术是选用优质精加工种子，合理配置株行距，机械定量播种，不间苗、不定苗，保留所有成苗的大田播种技术。代建龙等[15]对黄河流域的棉花播种技术研究表明，精量播种减免间苗、定苗环节，节本省工，达到棉花稳产要求。小麦/油菜收获后，采用棉花免耕精量播种、种肥同播、秸秆覆盖、喷药一体化作业，可提高施肥、播种效率。

3.2 全生育期化学调控，构建棉花集中成铃群体

以高产超高产为主攻目标的精耕细作方式难以适应轻简节本、提质增效的新要求[16]。新的种植模式要充分发挥棉花群体优势，提高群体光合作用，实现棉花高产稳产。在合理密植的条件下，简化整枝或免整枝，可以节省用工，提高效益，推动农艺管理的轻简化[17]。因地制宜，充分考虑长江流域棉区生态条件，利用棉花生长化学调控和适时化学封顶技术，控制棉花株高、果枝顶端生长，塑造适宜机采的棉花群体结构，促进棉花集中成铃，提高纤维品质一致性，实现节本增效、提质增效[18]。

3.3 化学脱叶催熟，促进棉铃集中吐絮

传统棉花生产方式下，人工采收籽棉用工约占总用工的50%。集中成铃、集中吐絮是棉花可持续发展的必然选择，是棉花轻简化机械化生产的重要条件。集中吐絮是在集中成铃的基础上，对棉花施用化学脱叶、催熟药剂，促使棉花青叶脱落、棉铃开裂吐絮。研究表明，脱叶催熟剂的施用必须结合当地的种植制度，选择适宜的药剂药量，研究其施用方法技术，同时要满足棉田自然吐絮率30%以上、喷药7 d 内平均气温保持20 ℃以上等条件[19]。

4 农业现代化

4.1 建立棉花智能化精准定量系统

农业机械化使农业用工减少、成本下降、效率提高，极大地提高了农业生产能力，但目前还是以经验为基础的传统农业机械操作，限制了作业质量和使用范围。信息化、智能化精准农业是从粗放的经验管理走向现代科学技术的精确定量管理模式。利用物联网技术、现代电子技术、计算机技术等高新技术，结合地理信息系统、全球导航定位系统、遥感技术；采集棉田信息资料，并经信息化处理绘制田间（温、光、肥、水、病虫草害、产量）斑块分布图，研究集成模拟程序，搭建专家决策系统平台，对棉花生长进行智能化监测预警，建立精确定量农业系统。

4.2 组建专业化社会化服务团队

以农民专业合作社、专业技术服务公司、龙头企业为依托，提高农业物质和技术装备水平，建立覆盖面广、综合配套高、便捷高效的社会化服务体系，有效地把各种现代化生产要素融入到一家一户的家庭经营之中，不断推动生产服务化、专业化和社会化，提高农业现代化水平。

5 展望

棉花轻简化种植技术是指采用现代农业装备代替人工作业，减轻劳动强度，简化种植管理、减少田间作业次数，农机农艺融合度高，实现棉花生产轻便简捷、节本增效的耕作栽培方式和方法[20-21]。棉花轻简化种植不同于以美国、澳大利亚为代表的从整地、播种、灌溉、施肥、化控、植保到收获均采用大型现代化机具作业的全程机械化模式，而是立足于我国“一家一户”分散经营的国情，采用与区域生态条件、生产水平及经济基础相适应的物质装备和信息技术，对传统精耕细作种植技术创新改造，为我国棉花生产从劳动密集型向轻简快乐型转变提供坚实的支撑。

中国应成立综合性棉花协会，研发适合机采农艺特性的棉花新品种、绿色高效轻简种植技术与产品，构建产、销数据库，研判世界棉花市场供需关系，加强棉花风险评估，提升中国棉花产业竞争力，保障棉农正常利润和劳动报酬。

近年来我国轻简化棉花栽培技术的研究和应用取得了重要进展，目前已逐渐形成了西北内陆[22]、黄河流域[23-24]的棉花轻简化栽培模式。在长江流域棉区坚持创新理念，转变生产发展方式，开展了棉花绿色增效轻简化栽培相关技术研究，并将根据本地区的种植制度，结合区域气候特征，持续开展棉花生产轻简化、智能化研究，从而建立棉花绿色增效轻简化栽培技术体系，实现增产增效、节本增效、提质增效，支撑我国棉花生产安全。