新疆“宽早优”植棉模式概述

张西岭，宋美珍，王香茹，庞念厂，张恒恒，贵会平，董强

（中国农业科学院棉花研究所/ 棉花生物学国家重点实验室，河南安阳455000）

1 “宽早优”概念、特点及优势

1.1 概念

“宽早优”植棉模式，是等行距种植、早发早熟、品质优良、节本增效的植棉方式。 具体是76 cm 等行距种植，增强立体采光（株高80～100 cm，株间通风透光）， 促早发 （4 月苗、5 月蕾、6 月花、7 月铃）、早熟（8 月中下旬吐絮，霜前自然吐絮率90%以上，且不早衰），生产优质原棉的植棉方法。

1.2 特点

“宽早优”植棉模式，具有扩行距、减行数，降密度，增株高的特点，利于挖掘光温利用潜力，适应机械化采收。

1.2.1 扩行距、减行数，即改宽窄行为等行，改一膜六行为一膜三行， 以利于均衡发挥个体优势。 以（66＋10）cm 宽窄行种植为代表的“矮密早”植棉模式，播种孔过多，生育前期地膜对地温的提升效果下降，致使棉苗生长发育缓慢；棉花现蕾前后窄行即开始出现不同程度的荫蔽， 使光合效率降低，特别是开花结铃期，行间荫蔽严重，影响开花结铃，导致铃重降低、铃期延长。据田间调查，“矮密早”植棉模式窄行的铃数较“宽早优”植棉模式宽等行减少30%以上，铃重降低0.2～0.8 g，铃期延长2～5 d。以76 cm 等行距为主要特点的“宽早优”植棉模式，通过扩行距、减行数可增加棉株上部采光面积（图1），改善群体中下部光照条件（图2），利于提高优质棉铃比例。

1.2.2 降密度以优化群体结构。随着新疆棉田产量水平的提高，特别是机采技术的大面积推广，“以密取胜”“以密增早”的“矮密早”植棉模式表现出诸多弊端， 甚至已成为棉花品质提高的主要限制因素。突出表现是：（1）虽然适当密植能促进早熟，但密度过高反而不利于早熟，会造成棉株下部棉铃吐絮晚于上部棉铃。 根据试验和实践，当“矮密早”植棉模式密度超过22.5 万株·hm－2以后，棉株中下部因光照条件恶化结铃性受到严重抑制， 烂铃和脱落严重，不少棉田靠上部成铃形成产量，反而晚熟。加之密度越大，要求株高越低，也不利于机械采收[1]。（2）“矮密早” 模式不适应当前生长势较强的优质高产机采棉花品种。 （3）“矮密早”植棉模式由于群体过大，严重影响脱叶效果，导致籽棉含杂率过高，轧花除杂过程中须进行3 次籽棉清理和3 次皮棉清理，从而降低棉花品质。 （4）“矮密早”植棉模式膜上种孔多，会降低地膜增温、保墒、抑草的功效。 （5）“矮密早”的宽窄行种植不便于回收残膜，会降低残膜回收率，导致残膜污染加重。 “宽早优”植棉模式将“矮密早”植棉模式的高密度（一般收获密度18.0 万～21.0 万株·hm－2，甚至24.0 万～27.0 万株·hm－2）降至12.0 万～16.5 万株·hm－2的中等密度，使群体结构得以优化，群体光能利用率进一步提高。

图1 2 种模式下棉花顶部采光和根系分布示意图

图2 2 种模式下棉株枝叶分布和单株占地面积示意图

1.2.3 增株高以提高光能效率。 在扩行距、降密度的基础上增加株高， 为开花结铃创造良好空间环境。 增加株高至80～100 cm，有显著改善群体空间结构的效果：（1）增加采光空间。“宽早优”植棉模式在1 m2的土地上采光空间为0.8～1.0 m3，比“矮密早”植棉模式（株高65 cm）的采光空间0.65 m3增加23.1%～53.8%，可容纳较大的叶面积系数，增加制造有机营养的“工厂”和相应的结铃空间，这是“宽早优”植棉模式优质高产的生理基础。 （2）降低群体荫蔽程度，改善通风透光条件，提高光合效率。以同等叶面积系数3.9～4.1、每10 cm 高度为1 个空间层为例，“宽早优”植棉模式的株高100 cm，平均每个群体空间层的叶面积为0.39～0.41，“矮密早”植棉模式株高65 cm，每个群体空间层的叶面积为0.6～0.63， 前者比后者透光的疏散度提高了35%。 在同等叶面积系数下，“宽早优”植棉模式比“矮密早” 植棉模式群体枝叶间相互遮光的程度降低35%，可改善通风透光条件。 笔者的研究结果显示，花铃期和吐絮期“宽早优”模式的冠层光照整体透过率分别为6.29%和3.64%，较“矮密早”模式的3.05%和2.28%大幅增加；吐絮期“宽早优”植棉模式的上层、 中层、 下层冠层光照强度分别为39.20 μmol·s－1·m－2、40.50 μmol·s－1·m－2和41.14 μmol·s－1·m－2，较“矮密早”模式（上层28.05 μmol·s－1·m－2、中层29.45 μmol·s－1·m－2和下层25.08 μmol·s－1·m－2）均明显增加（未发表的数据）。 可知，改善光照条件是“宽早优”植棉模式下棉花高产优质的保障。

1.3 比较优势

1.3.1 增产。 因减少种植行数50%，减少播种孔数30%左右，“宽早优” 植棉模式增温保墒效果更显著，从播种至初花期可提高地温0.5 ℃左右，利于促进早发，延长开花结铃期；提高结铃空间30%以上，且可改善群体光照条件，从而提高成铃率和铃重。 研究表明，“宽早优”植棉模式较“矮密早”植棉模式籽棉产量增加10.0%～31.2%， 皮棉产量增加8.9%～46.5%[2-4]。 生产实践证明，“宽早优”植棉模式一般较“矮密早”植棉模式增产10%以上，且其增产幅度具有随产量水平升高而加大的趋势。

1.3.2 提质。 “宽早优”植棉模式，因地膜实际覆盖度增加5%～8%，提高地温0.3～0.5 ℃，棉花生育期提前， 吐絮早3～5 d 且更集中； 群体通风透光好， 脱叶催熟时叶片适度衰老且利于施药均匀，提高脱叶催熟效果，降低机采籽棉的含杂率，进而减少籽棉、皮棉清理次数，降低加工环节的品质损失。在新疆生产建设兵团第七师和第八师的研究表明，棉田进行脱叶催熟前，“宽早优”和“矮密早”植棉模式叶片数与棉铃数的比例分别为0.36 ∶1 和1.06∶1；“矮密早” 植棉模式棉花机采加工后纤维长度为28.36 mm，较手摘棉纤维长度29.32 mm 下降1 个品级；而“宽早优”植棉模式棉花机采加工后纤维长度为28.55 mm， 仅较手摘棉纤维长度28.85 mm 稍有下降[5]。

1.3.3 管理省工。由于“宽早优”植棉模式减少50%的播种行数和降低密度， 播种机械阻力明显减小，省力、省工；便于田间管理，利于全程机械化，定苗、中耕、化控、除草和打顶等省工50%左右，特别是可降低除草、打顶人工成本，显著节本增效。

1.3.4 显著节省水肥。由于“宽早优”植棉模式的种孔大幅减少， 地膜保墒效果明显提升而更加节水；降低棉花密度提高了经济系数， 提升了肥料利用率，节省了肥料。 “宽早优”植棉模式节省水分20%左右，省肥10%以上，节约资源、保护生态环境意义更大。

1.3.5 大幅节省棉种和制种面积。“宽早优”用种量为12.0～15.0 kg·hm－2，与传统的“矮密早”植棉模式精量播种用种量27.0～30.0 kg·hm－2相比，用种量和制种面积均大幅减少。 同时， 棉种的加工、包装、运输等费用也相应降低。

1.3.6 绿色增效显著。一是利于地膜和滴灌毛管的回收，一般提高地膜回收率5%～10%；二是通风透光好，植株健壮，可减少病虫害发生，也便于机械喷药防治，可减少用药，降低成本和污染[6]；三是在同等产量水平下，“宽早优”植棉模式的群体结构更合理，利于提高光、温利用率，可节约用肥，提高肥效，减少化肥污染。

2 发展前景分析

“宽早优”植棉模式得以迅速推广，并具有广阔的发展前景，其根本原因是：

2.1 具有科学基础

“宽早优”植棉模式是随着“矮密早”植棉模式中存在的密度过大、群体荫蔽影响棉株结铃，不适应现有高产优质品种的优势发挥， 不适应高产、超高产的现代化配套技术（膜下滴灌的精准水肥一体化、机械化采收等）等问题愈发凸显而产生的，并且该模式是在生产实践中经过不断试验研究，逐步完善创新发展起来的。 白岩等[1]、李建伟等[2]、时增凯等[3]、马奇祥等[4]、廖凯等[5]、余渝等[7]、李富先等[8]、程林等[9]、蔡晓莉等[10]、陈冠文等[11]、尔晨等[12]进行了针对性试验研究，特别是中国农业科学院棉花研究所近几年开展的系统研究[13-21]，为“宽早优”植棉模式提供了科学依据。

2.2 国家政策支持

国家政策的支持有利于“宽早优”植棉模式的推广应用。 2014 年中央一号文件[22]明确提出：在新疆实行棉花目标价格补贴“试点”，并持续享受特殊优惠差价补贴政策；黄河流域棉区、长江流域棉区只实行定额补贴方式，范围涉及9 个省（山东、河南、河北、湖北、湖南、江苏、江西、甘肃、安徽），每年补贴为新疆补贴标准的60%，以每吨2 000 元为上限。

2015 年 《国务院办公厅关于支持新疆纺织服装产业发展促进就业的指导意见》（国办发〔2015〕2号）[23]指出：到2020 年，实现新疆纺织服装产业整体实力和发展水平提升，就业规模显著扩大，基本建成国家重要棉纺产业基地、西北地区和丝绸之路经济带核心区服装服饰生产基地与向西出口集散中心。 其中的一系列支持政策为增强新疆的“桥头堡”功能奠定了坚实基础。

《国务院关于建立粮食生产功能区和重要农产品生产保护区的指导意见》（国发〔2017〕24 号）[24]明确指出：以新疆为重点，黄河流域、长江流域主产区为补充，划定棉花生产保护区233.3 万hm2（3 500万亩），使产业安全显著增强，为推进农业现代化建设、全面建成小康社会奠定坚实基础。该文件强调了新疆棉花的“重点”地位，赋予了产业安全的重任。

综上，国家出台的一系列支持新疆棉花产业发展的举措，为“藏棉于地，藏棉于技”，促进“宽早优”植棉模式推广，维护国家棉花产业安全提供了政策保障。

2.3 巩固新疆棉花优势地位的需要

新疆棉花生产经30 多年的快速发展， 特别是近十多年来的发展， 已成为我国棉花生产的主力军，在经济社会发展、农民增收中发挥了重要作用。同时，新疆棉花生产的基础条件、科技水平、现代化装备水平均得到很大提升。“宽早优”植棉模式的推广应用，有利于扬长避短，实现由“矮密早”植棉模式的“向温要棉”到“宽早优”植棉模式的“向光、温和现代化装备挖潜”的转变，进一步发挥新疆的技术优势、设备优势和环境优势，促进新疆棉花跃上新台阶，巩固新疆棉花优势地位。

2.4 提高新疆棉花国际市场竞争力的需要

近年， 新疆棉花面积占全国的76.1%以上，总产占全国的84.9%左右， 占全球总产的20%左右。在很大程度， 新疆棉花生产决定着国家棉花产业安全和国际竞争力。但是，我国新疆棉花生产与美国、澳大利亚相比，具有明显劣势。 美国90%以上的棉花是由家庭农场生产， 棉花平均种植规模在180 hm2以上；澳大利亚棉花的平均每个单元（农户或农场主）植棉规模不低于1 000 hm2。 据《新疆统计年鉴2019》[25]， 全疆524.2 万hm2耕地承包给275.6 万户，棉农户均耕地为1.9 hm2，按地力等级分散为3～6 块；新疆生产建设兵团户均植棉3.5 hm2左右。 与新疆地方相比，新疆生产建设兵团棉花生产力水平、组织化、规模化程度较高，这是其植棉技术水平、产量、效益显著高于新疆地方的主要原因之一，但仍与美国、澳大利亚差距甚远。

新疆千家万户的小规模植棉，不利于规模化作业，不利于先进植棉技术的推广应用。同时，新疆棉农自由种植多个不同类型且低质的品种，使整体品质下降，特别是纤维整齐度差，致使新疆原棉缺乏国际市场竞争力。 也正是这个原因，我国多年大批进口美棉和澳棉。

生产实践证明，新疆以“宽早优”植棉模式为载体，提高规模化、组织化程度，可显著提高新疆棉花的国际竞争力。 2017—2019 年，新疆“宽早优”植棉模式已推广100 万hm2左右， 皮棉单产在2 236.8 kg·hm－2， 较棉花生产水平高的澳大利亚皮棉单产2 113.4 kg·hm－2、世界平均皮棉单产767.7 kg·hm－2分别高5.82%和191.3%，是植棉技术现代化的美国（995.1 kg·hm－2）及产棉大国印度（540.0 kg·hm－2）的2.25 倍和4.14 倍。

此外，“宽早优”植棉模式对改善原棉品质的意义更大。2017 年和2018 年，“‘中641、中棉所96A’与‘宽早优’相结合的高品质棉生产技术模式”在新疆昌吉、精河、新疆生产建设兵团第七师等地累计示范推广1 000 hm2。 生产的棉花品质优良，纤维长度为33.5 mm，断裂比强度为35.0 cN·tex－1，马克隆值为4.0。经多家纺织企业试纺，各项指标超过美棉和澳棉，可部分替代长绒棉。 因此，“‘中641’与‘宽早优’相结合的高品质棉生产技术模式”入选“中国农业科学院2018 年十大科技进展”[26]。2019 年按照此模式组织订单生产3 200 hm2，实现了优质高产，成效显著。

综上，“宽早优”植棉模式的推广应用为提高新疆棉花品质、增强国际市场竞争力探索了新途径。