晉南機采高密棉田創新技術可行性研究

楊蘇龍，史俊東，席凱鵬，史高川，陶民剛，常鐵牛，張衛民，李朋波，石躍進，姚 眾

（山西省農業科學院棉花研究所，山西 運城 044000）

近年來，隨著農村適齡勞動力的減少和人工成本的增加，人工采棉已經逐漸不能滿足棉花規模化發展的需要，迫切需要發展機采棉。因此，大力推廣適合機采的種植模式，是減輕勞動強度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途徑[1-4]。機采棉由于一次性采收，比常規植棉生育期短，需要高密度栽培，以密補短，提高產量[5-6]。因此，探討晉南機采棉適宜的種植密度和栽培方式，協調產量與品質之間的關系，是機采棉高產優質的必由之路[7-8]。

晉南位于山西省西南部，屬于黃河流域棉區，東有太行山與河北平原阻隔，南有中條山與河南分界，西與陜西隔河相望，西南暖濕氣流受兩山影響北進路徑受阻，春夏兩季受西北風影響，春季常出現低溫霜凍，干旱少雨，夏季伏旱嚴重；但該區域地勢平坦，土層深厚，光熱資源豐富，棉花播種早、發育快，成熟吐絮相對集中。在這種相對封閉的氣候條件下，棉花生長發育的外部環境，有別于冀、豫，與陜東地區[9]相似。

本試驗旨在明確黃河流域棉區機采棉的適宜播種密度和植株行距配置，為棉花生產全程機械化栽培措施的制定提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2011—2015年在山西省運城市進行，并于2016年進行集成示范。山西省晉南地區，年平均氣溫12～13℃，6—8月平均氣溫為25～28℃，年降雨量為500 mm左右，無霜期為200～220 d，≥10℃積溫4 000～4 300℃，在4—10月為棉花生長期，期間平均降雨量為400 mm左右，年均日照率達到50%～65%，適于棉花生產[10]。其中，試驗2011年在運城市夏縣牛家凹試驗田進行，2012—2014年在運城市萬榮縣光華鄉黃河灘涂試驗田進行，2015—2016年在兩地同時進行試驗和示范。

1.2 試驗材料

供試品種為科能0518，晉棉50，早熟棉（麥茬），冀豐 106、冀豐 107。

1.3 試驗設計

1.3.1 初步探索（2011年） 供試品種為科能0518和早熟棉（麥茬），試驗于2011年5月14日播種，每個品種在13.5萬～28.5萬株/hm2設置3個不同的密度水平，小區面積24 m2，試驗采用隨機區組設計，重復3次。由于初次在晉南試驗高密度栽培技術，尚未引入合適的播種機具，采用條播耬2次播種，人工覆膜。分別于6月5日、6月23日、7月3日、7月 21日、8 月 1日噴縮節胺 4.5，15.0，22.5，30.0，30.0 g/hm2，合計噴102.0 g/hm2。試驗地在農事操作、田間管理等方面與普通種植方式相同。

1.3.2 高密度不同模式試驗（2012年） 供試品種為科能0518，于2012年4月20日播種。調整棉花植株行距配置是實現高密度種植與機采新技術結合的重要手段[11-12]。為了繼續探討高密度條件下的種植模式，2012年進行3種不同株行距的高密度試驗：即寬膜等行距（膜寬200 cm，1膜6行，株距10 cm）；寬膜寬窄行（膜寬200 cm，1膜6行，寬窄行種植，行距為20 cm—60 cm—20 cm—60 cm—20cm，株距10cm）；窄膜雙行（膜寬80cm，1膜2行，行距35 cm，株距10 cm）。

試驗底施漢楓牌氮磷鉀緩控釋肥600 kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥。從3葉期開始化控，控制6次，分別噴縮節胺7.5，22.5，30.0，30.0，37.5，45 g/hm2，共用 172.5 g/hm2，試驗采用隨機區組設計，重復3次。

1.3.3 初步成型（2013年） 供試品種為晉棉50和冀豐106，于2013年4月22日播種。在2012年試驗的基礎上，2013年選取符合晉南地區氣候環境的200 cm寬膜寬窄行種植方式。同時，采用80 cm窄膜雙行（行距45 cm，株距18 cm）為對照，大區對比，每大區0.667 hm2。

試驗施漢楓牌氮磷鉀緩釋肥600kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥，從3葉期開始化控6 次，分別為 7.5，22.5，37.5，37.5，45.0，60.0 g/hm2，共用210 g/hm2。

1.3.4 完善技術體系（2014年） 供試品種為冀豐106，于2014年4月23日播種，密度19.5萬株/hm2。針對2013年高密度棉田郁閉嚴重的問題，2014年設置了機采棉不同栽培模式試驗，旨在不影響機械化采收的情況下，通過減少播種行數，改善群體的通風透光性能，解決增加群體與脫落和爛鈴的矛盾。“222”模式為1膜3壟6行棉花，窄行寬12 cm，寬行寬68 cm；“121”模式為兩邊各減少1行棉花；“202”模式為中間減少2行棉花。3種模式株距均為10 cm。對照為常規植棉方式，窄行40 cm，寬行60 cm，株距20 cm。試驗采用隨機區組設計，重復3次。

1.3.5 技術裝配及優化（2015年） 供試品種為冀豐106，于2015年4月23日播種。在前期試驗的基礎上，采取寬膜寬窄行栽培模式，試驗通過對不同群體密度棉花生長情況及籽、皮棉產量測定，確定最適宜晉南平原區及黃河流域的生產密度。

萬榮縣大興村黃河灘涂地土壤肥力低，為沙壤土，設置5個不同的密度水平（12.75萬～21.75萬株/hm2）小區面積24 m2；夏縣牛家凹農場土壤肥力較高為黏土，設置4個密度水平（9萬～20.25萬株/hm2），小區面積27 m2。兩地試驗均為3次重復，隨機區組排列。

1.3.6 集成示范（2016年） 供試品種為冀豐107，于2016年4月22日播種。2016年在前幾年試驗的基礎上，在萬榮縣光華鄉黃河灘涂地和夏縣牛家凹農場分別進行3.33 hm2試驗示范。植棉除采收外全程機械化，主要采取以下新技術：采用大型播種機，膜上打孔，精量穴播，免去放苗、間苗、定苗、圍苗工序；藥劑包衣，減少苗期用藥；調整行距，增加密度，黃河灘涂密度由7.5萬株/hm2增加到17.25萬株/hm2左右，夏縣牛家凹農場密度控制在12.75萬株/hm2左右；早控、重控，塑造理想株型與合理群體，保證成鈴，減少脫落；緩釋肥一次施入，不追肥；適期適量噴施脫葉劑，滿足機采要求。

2 結果與分析

2.1 2011年機采高密度棉田試驗產量

從表1可以看出，密度在13.5萬～28.5萬株/hm2范圍內，2個品種棉花產量都是隨著種植密度的增加而增加。其中，科能0518，留苗270 390株/hm2，產量最高，籽棉產量6 468.0 kg/hm2，皮棉產量為2 523.0 kg/hm2；早熟棉（麥茬）留苗 295 080株 /hm2，產量最高，籽棉產量為5 178.0 kg/hm2，皮棉產量為2 122.5 kg/hm2。

由于播種晚，在本年度秋雨連綿、爛鈴嚴重的形勢下，本試驗沒有爛鈴，但成鈴較晚，到11月底吐絮才達到40%左右，存在早霜危險。

表1 2011年高密度棉田產量結果

2.2 2012年機采高密度棉田試驗產量

從表2可以看出，采用寬膜寬窄行高密度種植方式產量最高，籽棉產量為8 404.5 kg/hm2，皮棉產量為3 193.5 kg/hm2；其次為窄膜雙行，籽棉產量為7617.0 kg/hm2，皮棉產量為 2 970.0 kg/hm2；寬膜等行距產量較低，籽棉產量為7 557.0 kg/hm2，皮棉產量為2 871.0 kg/hm2。由于本年度播種較早，霜前花率達85%以上（山西省科技廳田間測產鑒定結果）。

表2 2012年高密度棉田產量結果

2.3 2013年機采高密度棉田試驗產量

從表3可以看出，使用寬膜寬窄行高密度機采棉模式比窄膜雙行增產；其中，使用冀豐106棉花品種的寬膜寬窄行高密度棉田籽棉產量為7 860.0 kg/hm2，皮棉產量為 3 255.0 kg/hm2，比窄膜雙行增產27.5%。

表3 2013年高密度棉田產量結果

2.4 2014年機采高密度棉田試驗產量

表4 2014年高密度棉田產量結果

從表4可以看出，從產量上看，“202”模式與對照差異不顯著，其他處理均顯著低于對照，但是“202”模式爛鈴率高達50.5%，比相同密度的“121”模式高19.3%，經田間調查發現，“202”模式靠近寬行一側的果枝要比窄行一側更長，結鈴更多，但造成重心偏移式傾斜，嚴重者甚至倒伏在地，致使靠近地面的鈴幾乎全部爛掉，有產量，但對品質影響較大；另一方面，棉花倒伏后可能會影響到機械采收的采凈率，不推薦繼續使用“202”模式。2014年后期降雨多，高密度下通風透光差，爛鈴增加，造成3個高密度模式的產量均低于對照，“222”模式在其中表現相對較好。如何解決降雨過多造成機采棉田爛鈴增加，棉花產量降低、纖維品質下降是當前急需解決的突出問題，仍需繼續試驗研究。

2.5 2015年機采高密度棉田試驗產量

由表5，6可知，不同密度各處理的株高都可以控制在理想高度，單株成鈴與鈴質量均隨著密度的增加而降低，9月22日的吐絮率隨著密度的增加而增加。從產量結果看，萬榮大興密度試驗17.25萬株/hm2籽、皮棉產量最高，雖然9月22日（脫葉劑適宜噴施時期）吐絮率為49.1%，但經過脫葉催熟可達到機采棉指標。夏縣牛家凹密度試驗在12.75萬株/hm2時籽、皮棉產量最高，9月22日吐絮率達到48.6%，符合機采棉要求。綜合起來看，在晉南平原區，土壤肥力較好的情況下，密度在12.75萬株/hm2左右為宜；在灘涂鹽堿地，肥力較差的情況下密度以17.25萬株/hm2左右為佳。

表5 2015年萬榮大興黃河灘涂高密度棉田產量結果

表6 2015年夏縣牛家凹農場高密度棉田產量結果

2.6 2016年集成示范產量結果

從表7可以看出，2016年機采高密度棉花在萬榮縣光華鄉黃河灘涂和夏縣牛家凹農場進行示范，籽棉產量分別達到5 887.5，6 415.5 kg/hm2。

3 機采高密度棉花的幾個關鍵措施

3.1 縮節胺對機采高密度棉花的控制是該技術的核心

植棉密度要從過去的6.0萬～10.5萬株/hm2提高到12.0萬～28.5萬株/hm2，必須以多頻率高劑量的縮節胺控制為前提；如果控制不好，就會造成田間郁閉、早期蕾鈴脫落、中下部蕾鈴脫落，形成中上部營養生長茂盛，加劇中下部成鈴環境惡化，最后形成中下部空果枝多，只有上部秋桃蓋頂，嚴重影響棉花產量[13-15]。

3.2 提早縮節胺使用時間，增加縮節胺用量

傳統植棉，使用縮節胺3～4次，用量52.5～75.0 g/hm2，首次使用在7葉期。機采高密度植棉，縮節胺首次使用可提早至二葉一心期，在5葉期第2次使用，縮節胺用量增加到157.5～360.0 g/hm2。

3.3 每穴一株，出苗整齊一致

在機采高密度條件下，由于苗與苗之間中后期對光、熱、肥、水等環境資源競爭激烈，而且縮節胺是用大型機具噴灑，用藥一致，所以必須出苗整齊，苗勻。如果苗小、苗弱，在競爭中就會一直處于弱勢。同時如果出現一穴多苗，必須在2葉期前定苗。

3.4 初花期澆第一水最關鍵

機采高密度棉田，在初花期前，晉南的自然降雨和土壤底墑就可以滿足棉花的生長需求；底施氮磷鉀緩釋肥肥效緩慢釋放，可以保證初花期的肥水供應；但初花期以后，由于其單位面積承載的蕾、鈴要比傳統棉田負荷大，所以初花期澆水的目的是開始釋放貯存在土壤中的氮磷鉀養分，滿足棉田對水肥的足額供給。

3.5 適時打頂，控制株高

機采高密度棉田理想的單株，株高75～85 cm，第1果枝著生節位距地面20 cm以上，與主莖夾角65°左右。單株果枝7個，單株成鈴8～9個。在高密度的抑制作用下基本沒葉枝，所以打頂時間一般在7月15—20日，打頂掌握“枝到不等時，時到不等枝”[17-18]。

4 結論與討論

通過6 a的試驗、示范，機采高密棉田顯示出比傳統棉田巨大的增產潛力，2011—2016年，把當地傳統植棉的群體密度從6.0萬～10.5萬株/hm2提高到12.0萬～28.5萬株/hm2，機采高密度棉田比傳統棉田增產3%～9%，增產顯著。晉南光熱資源富裕期在6，7，8這3個月，由于機采高密度植棉技術與傳統的植棉技術比較，單株減少果枝6～7個，單株成鈴減少6～7個，所以其成鈴期在8月底完成，該植棉模式與晉南光熱資源高度吻合。晉南雖然春夏兩季干旱少雨，但是在個別年份也會出現秋雨連綿，高密度棉花由于個體之間相互交錯，在秋季棉花吐絮時容易出現下部爛鈴，對棉花品質和產量造成一定的影響，所以，建議合適的種植密度為12.0萬～16.5萬株 /hm2。2012，2015年，分別由山西省科技廳、運城市科技局組織，邀請全國棉花知名專家2次組成田間鑒定組，對山西省農科院棉花所承擔的“機采高密度棉花試驗、示范”進行田間測定驗收，產量分別達到 6 817.5，6 706.5 kg/hm2，機采高密度棉田得到同行專家與棉農的認同。

從歷年的試驗結果可以看出，與常規植棉比較，高密度棉田在后期陰雨天氣時有一定的減產風險，下部成鈴爛鈴率較高[19]，除了密度外，如何通過播期和化學控制穩定中部成鈴的數量和品質是需要進一步研究的方向。但是，另一方面，生育期短上部成鈴較少，因此，主要產量依靠中部成鈴，這使得高密度種植模式下棉花品質相對優質穩定，更容易符合紡織企業的標準[20]。

機采棉是一個系統工程，涉及到育種、栽培、植保、土肥、機械等各個方面，下一步我們將繼續對機采棉創新技術進行研究探討，建立和完善一套黃河流域機采棉高產優質綜合栽培技術體系。