論棉花輕簡化栽培

張冬梅，張艷軍，李存東，董合忠*

（1.山東棉花研究中心/ 農業部黃淮海棉花遺傳改良與栽培生理重點實驗室，濟南250100；2.河北農業大學農學院，河北保定071000）

我國傳統植棉主要依賴于勞動密集型的精耕細作，這一方面是基于過去人多地少、農村勞動力資源豐富的國情，另一方面與棉花喜溫好光、無限生長等生物學特性有關[1]。近十多年來，隨著農村勞動力轉移和農業生產用工成本不斷攀升，基于精耕細作的傳統植棉技術難以為繼，并成為棉花生產持續發展的障礙。因此，必須徹底改革傳統植棉技術，建立輕簡化栽培技術，實現棉花生產的輕便簡捷、節本增效[2]。由精耕細作到輕簡化栽培，是我國棉花栽培技術的重大跨越。

1 棉花輕簡化栽培技術的特點

棉花輕簡化栽培既是與以手工勞動為主的傳統精耕細作植棉相對的概念，更是對傳統植棉技術的改革、創新和發展，是基于中國國情創立的現代化植棉新技術[2-3]。它通過農機農藝融合、良種良法配套保持棉花產量不減、 品質不降，解決簡化與高產優質的矛盾。

1.1 棉花輕簡化栽培的特點

第一，棉花輕簡化栽培是全程簡化，它體現在棉花栽培管理的每一個環節、 每一道工序，而不側重于或局限于某個環節、某個時段、某個方面，這是輕簡化栽培技術與過去提出和采用的一些簡化栽培措施的重要區別[3-4]。

第二，棉花輕簡化栽培不但要因地制宜，更要與時俱進。一方面它是動態發展的，其具體的管理技術、農業裝備、保障措施等是在不斷提升、更替和發展之中的，其重要特征是改革創新、與時俱進；另一方面，棉花輕簡化栽培要符合當地生產和生態條件的要求，不顧條件、不因地制宜，盲目追求規模化、機械化等不可取。

第三，棉花輕簡化栽培的目標是豐產優質、節本增效，在不斷減少用工的前提下，減少水、肥、膜、藥等生產資料的投入，保護棉田生態環境，實現綠色生產、可持續生產，經濟效益、社會效益和生態效益相統一，這也是輕簡化栽培的重要內容和目標。

第四，棉花輕簡化栽培最難、最核心的環節是“收”的輕簡化，也就是集中收獲或機械采收。但是要實現棉花輕簡化收獲必須從“種”開始，實行與機械化管理和收獲相配套的標準化種植；在此基礎上，根據當地的生態條件和生產條件，綜合運用水、肥、藥調控棉花個體和群體，構建合理群體結構，優化成鈴、集中吐絮，為集中收獲或機械采摘奠定基礎[1-2]。

第五，總體來看，棉花輕簡化栽培的實施沒有嚴格的條件要求，但努力提高棉花種植的適度規模化、標準化，提高社會化服務水平，是其重要保障[5]。當前條件下，依靠農民專業合作社等新型農業經營主體是推行棉花輕簡化栽培的重要途徑。

1.2 輕簡化栽培與機械化的關系和區別

棉花輕簡化栽培是對傳統精耕細作技術的創新改造，與精耕細作、全程機械化等既有必然的聯系又有本質的區別[6-7]。原有中國特色的作物栽培技術是基于我國人多地少、經濟欠發達的基本國情發展起來的高產栽培技術，其基本原理、方式和方法仍具有一定的生命力和先進性。棉花輕簡化栽培既不能全盤否定精耕細作，更不能走粗放耕作、廣種薄收的老路子，而是吸收繼承和創新改造傳統精耕細作的栽培技術[1-2]。

機械化是輕簡化的重要手段和保障。包括播種、施肥、中耕、植保、收獲在內的農業機械，以及新型棉花專用肥、植物生長調節劑、配套棉花品種等，都是棉花輕簡化栽培所依賴的，是重要的物質保障。但是，農業機械化不是輕簡化的全部，這包含2 個層面的含義：一是輕簡化要求以機械代替人工，但不是單純要求以機械代替人工，而是強調農機農藝融合、良種良法配套；二是輕簡化栽培還包括簡化管理工序、 減少作業次數，這也是與機械化的顯著不同[2]。

棉花輕簡化栽培強調量力而行、 因地制宜、與時俱進，這也與全程機械化不同。棉花生產全程機械化涉及諸多環節，要求適度規模化種植、標準化管理、化學脫葉催熟、大型采棉機械采收、成套清理加工線清理[1]。其要求如此嚴格甚至苛刻，在我國大部分產棉區目前尚難以做到，無法開展。但是，棉花輕簡化栽培則不同，其內涵在不同時期、不同地區有不同的約定，采用的物質裝備和農藝技術與當地經濟水平、 經營模式相匹配。可見，輕簡化栽培更適合中國國情。

2 棉花輕簡化栽培的關鍵技術

棉花具有多年生植物的無限生長習性，整枝打頂、多次施肥、分次采摘等傳統植棉技術則較好地迎合了這一生物學習性[2]。棉花地理分布范圍廣，所處氣候條件復雜多變，鍛煉出很強的抗旱、耐鹽能力和環境適應性，對播種期、不同種植密度、株行距搭配、一穴多株、整枝、灌溉、施肥等技術措施有較好的適應性，則決定了簡化管理程序、減少作業次數，實現輕簡植棉的可行性[8]。

2.1 單粒精播壯苗技術

單粒精播、適當淺播的棉花種子在頂土出苗過程中受到的頂土壓力適宜，產生的乙烯含量較高，增強了彎鉤形成關鍵基因表達，促進彎鉤快速形成，頂土出苗。與之相反，多粒穴播種子頂土力量大，一方面單株棉苗受到的壓力小，乙烯生產少；另一方面會使表層土提前裂開，棉苗未完全出土就受到光線照射，彎鉤形成關鍵基因表達受抑制，彎鉤提前展開，帶殼出苗。單粒精播種子出苗后皆有獨立的生長空間，互相影響小，易形成壯苗；多粒穴播種子出苗后擁擠在一起，相互影響大，下胚軸伸長基因過量表達，易形成高腳苗[9]。

基于此，對棉花傳統播種技術實行“三改”，建立單粒精播技術：一改多粒穴播為單粒精播；二改深播（3 cm）為淺播（1.5～2.5 cm）或深播淺蓋；三改稀植為適當密植，增加30%～50%的播種穴數，適當縮小穴距。這一技術不僅保障了全苗壯苗，降低發病死苗率36%，減少帶殼出苗率90%；而且節約種子50%以上，省去了間苗定苗工序，每公頃省工15 個以上[10]。為適應棉田兩熟制精量播種的要求，可改春棉套種為早熟棉直播，采用蒜（小麥、油菜）后早熟棉機械精量直播技術，實現兩熟制棉花的精量播種。為應對西北內陸春季低溫干旱，可采用“寬膜覆蓋邊行內移增溫、膜下適時適量滴水調墑”的保苗技術，即改窄膜覆蓋為寬膜覆蓋、將邊行棉花適當內移，以保障種子發芽出苗所需的地溫；改冬前或春季造墑為干籽干土播種，適時適量滴水調控土壤墑情促進種子出苗，保障低溫干旱條件下單粒精播棉花的全苗壯苗[6]。

2.2 免整枝技術

棉花具有無限生長習性，棉株主莖基部著生葉枝，葉枝不能直接結鈴；因此，去葉枝是重要的傳統植棉措施。為保證在有限生長期內開花結鈴和吐絮，傳統植棉要求適時打頂。大田試驗發現，通過密植和人工遮陰改變光照強度和光譜特性可改變棉花的株型，誘發大量株型調控基因和激素相關基因差異表達，特別是提高生長素合成基因和生長素極性運輸基因PIN1 的表達，促進獨腳金內脂合成基因MAX3 和GhD14 等表達，從而抑制葉枝生長發育。縮節胺通過對赤霉素生物合成的抑制，促進光合產物向根、莖和生殖器官（蕾、花、鈴）的運輸，減少了向主莖頂端運輸，從而抑制了頂端生長[10]。

根據上述研究，各棉區根據生態條件和生產條件適當增加密度，高密度條件下利用小個體、大群體抑制葉枝生長，并配合化學調控、水肥調控等減免去葉枝和打頂環節，可以實現免整枝[11]。其中，西北內陸棉區的技術要求如下：種植密度為150 000～225 000 株·hm－2，在前期縮節胺化控2～3 次的基礎上，棉花正常打頂前5 d（達到預定果枝數前5 d） 用縮節胺120～220 g·hm－2（新疆），10 d 后再次葉面噴施縮節胺120～220 g·hm－2（新疆）；同時，采取部分根區滴灌、水肥協同管理、最后一水適當提前等措施。

其他棉區實現免整枝打頂的技術要求：黃河流域棉區春棉種植密度為75 000～90 000株·hm－2，黃河和長江流域棉區晚播早熟棉種植密度為90 000～120 000 株·hm－2。應提早化控，春棉首次化控由盛蕾期提前到3～4 葉期，然后在盛蕾期和初花期時根據長勢各化控1 次，3 次用量分別為15、22.5～30 和37.5～45 g·hm－2，正常打頂前5 d（達到預定果枝數前5 d），用縮節胺75～105 g·hm－2葉面噴施，10 d 后再次葉面噴施縮節胺105～120 g·hm－2。晚播早熟棉根據情況于盛蕾期化控1 次；棉花正常打頂前5 d（達到預定果枝數前5 d），用縮節胺75～105 g·hm－2葉面噴施1 次[1-2]。

2.3 一次性施肥技術

Yang 等[12]研究發現，棉花花鈴期累積的氮占一生總量的67%，其中累積的肥料氮占總肥料氮的79%；棉花對底肥氮吸收比例最小，對初花肥氮利用率最高；減施底肥氮、增施初花肥氮顯著提高棉花經濟系數和氮肥利用率，一次性基施緩控釋氮肥也可達到基本相同效果，肥料利用率比傳統施肥提高14%～30%。根據棉花需肥規律合理施肥，特別是速效肥和控釋肥配合使用，不僅能夠提高肥料利用率，還能控制營養枝和贅芽的發育，協調營養生長和生殖生長的關系，促進棉花產量和品質的形成[2]。

基于輕簡化施肥和提高肥料利用率的需要，建立速效肥與緩（控）釋肥相配合的一次性施肥技術。該技術的基本要求：一是以產定量，黃河流域棉區高產田單產籽棉3 750 kg·hm－2以上，適宜施N 量226～240 kg·hm－2, N、P2O5、K2O 用量比為1.0∶0.5∶（0.7～0.9）；長江流域棉區單產籽棉3 600～4 500 kg·hm－2，適宜施N 量為240～270 kg·hm－2，N、P2O5、K2O 用量比為1.0∶0.6∶0.8；西北內陸棉區單產籽棉4 500～5 250 kg·hm－2，適宜施N 量為300～335 kg·hm－2，N、P2O5、K2O 用量比例大致為1.0∶0.5∶（0～0.3）[8]。二是應用棉花專用緩控釋肥減少施肥次數。以上推薦施肥量是采用速效肥和傳統施肥方法通過多年聯合試驗獲得的結果，速效肥改為緩（控）釋肥、傳統施肥方法改為滴灌施肥時相應的施肥量可以進一步減少。長江流域和黃河流域棉區套種春棉采用一次性基施緩（控）釋肥，緩（控）釋肥用量可較傳統施肥量減少10%～20%；晚播早熟棉在施足基肥的基礎上于初花期一次性追施速效肥，施肥量較傳統春棉施肥量減少15%～20%。黃河流域棉區純作春棉采用種肥同播、一次性基施緩（控）釋肥，可比傳統施肥量減少10%左右；西北內陸棉區采用水肥一體化技術，施肥量可減少15%左右[2-3]。

2.4 節水灌溉和水肥協同管理技術

發現部分根區灌溉條件下，干旱區一方面通過脫落酸信號調控氣孔開度，減少水分蒸騰；另一方面誘導葉片合成大量茉莉酸，作為信號分子經韌皮部運輸到灌水區根系，促進灌水區根系RBOHC基因表達，增加該側根系H2O2含量，提高根系中PIP 蛋白含量，增強PIP 蛋白的活性，從而提高灌水區根系吸水能力。西北內陸棉區在傳統膜下滴灌技術的基礎上，一方面通過調整滴灌帶布局、灌水量和灌水頻次，將傳統灌溉改為部分根區灌溉[2,13-14]，即由過去6 行（棉花）2 帶（滴灌帶）改為1 行1 帶或2 行1 帶，灌水量次數由5～6 次改為8～10 次，每次灌水量減少30%以上，灌水終止期比過去提前7～10 d；另一方面，按照棉花生長發育和產量品質形成的需要，利用滴灌施肥裝置，將基于棉花產量目標和土壤肥力狀況設計的棉花專用水溶性肥料融入灌溉水中，隨滴灌水定時、定量定向供給棉花，實現了節水、減肥不減產的目標。根據大田試驗和生產實踐[2]，新疆水肥協同管理技術的施肥量和使用技術為：N 270～300 kg·hm－2，P2O5120～180 kg·hm－2，K2O 50～100 kg·hm－2。對于高產棉田，適當加入水溶性好的硼肥15～30 kg·hm－2、硫酸鋅20～30 kg·hm－2。通常20%～30%氮肥、50%左右的磷鉀肥基施，其余作為追肥在現蕾期、花鈴期追施。黃河流域棉區則在淘汰漫灌的基礎上，改長畦為短畦，改寬畦為窄畦，改大畦為小畦，改大定額灌水為小定額灌水，整平畦面，保證灌水均勻[2,15]。同時，灌水與一次性施用控釋肥結合，也可在一定程度上實現水肥協同管理。

2.5 基于集中吐絮的群體調控技術

調控優化棉花群體結構是改善棉田環境、實現集中收獲或機械采收的重要途徑。三大棉區應改傳統的“高密小株型”、“中密中株型”和“稀植大株型” 群體結構為 “降密健株型”、“增密壯株型”和“直密矮株型”群體結構[16]。

西北內陸棉區以“調冠養根”為主線構建“降密健株型”群體：建立穩健基礎群體、合理株行距搭配，滴灌調控溫墑環境、結合化學調控和適時打頂（封頂）等措施調節棉株地上部生長、優化冠層結構，優化成鈴、集中吐絮；通過棉田深耕和深松、水肥協同管理養根、護根，保障并延長根系活力，協調根冠關系[17]。重點是改一膜六行的大小行種植為一膜三行的等行距76 cm 種植，種植密度由225 000 株·hm－2降為150 000 株·hm－2，株高由60～70 cm 提高到80～90 cm，構建優化成鈴、集中吐絮、脫葉徹底的“降密健株型”群體[16-17]。

黃河流域棉區以“控冠壯根”為主線構建“增密壯株型”群體。一方面以促為主、促控結合并適時打頂（封頂），調控棉株地上部生長，實現適時適度封行；另一方面棉田深耕或深松、控釋肥深施、適時揭膜或破膜促成發達根系，延緩早衰，實現正常熟相[17]。重點是改窄膜大小行種植為中膜等行距76 cm 種植，種植密度由60 000 株·hm－2以下提高到75 000 株·hm－2以上，株高由120～150 cm 降低到90～100 cm，構建優化成鈴、集中吐絮的“增密壯株型”群體[16,18]。

長江流域棉區以麥（油、蒜）后直播增密爭早為主線構建“直密矮株型”群體結構。采用早熟棉品種，改套種為麥（油、蒜）后機械直播；密植控高，種植密度90 000 株·hm－2以上；系統化控，將株高控制在80～90 cm；在施足基肥的基礎上，于盛蕾期一次性追肥，實現晚播早熟，集中收獲[19-20]。

3 棉花輕簡化栽培展望

棉花輕簡化栽培是立足中國國情，以輕簡省工、節本增效、可持續發展為目標建立起來的新型栽培技術體系，因地制宜、與時俱進是該技術的重要特征。基于此，一方面要大力推廣應用該技術，為新舊動能轉換和提質增效做出貢獻；另一方面要在推廣應用的過程中不斷完善和發展該技術。

一是進一步優化種植模式。在熱量和灌溉條件較好的兩熟制或多熟制棉區，棉田套種仍是主導模式，但這種模式難以實行輕簡化栽培，因此要逐步改套種為（小）麥后、油（菜）后或（大）蒜后早熟棉機械直播，構建“直密矮株型”群體結構，為全面推行兩熟制棉田輕簡化栽培提供便利條件。

二是要更加環保和可持續。綠色環保是輕簡化栽培的重要內容，要通過提高水肥藥的利用效率減少投入和控制面源污染；要研發塑料地膜的替代品和替代技術，從根本上解決殘膜污染問題。

三是立足國情、因地制宜、與時俱進，隨時把相關先進技術、手段和裝備集成進來，但不是照搬國外的技術和方法，不能一味地強調全程機械化。

四是繼續推進農機農藝融合、 良種良法配套。目前我國各棉區的種植模式繁雜，株距、行距配置不統一，套作、平作、壟作等種植模式復雜多樣。要研究探索與機械收獲相配套的栽培技術，通過良種良法配套、 農機農藝結合進一步輕簡化，省工節本、提質增效，而不是單純依靠品種、依靠機械。

五是輕簡化栽培技術的推廣應用要因地制宜、循序漸進。今后一個時期是傳統栽培技術向輕簡化栽培技術轉變的重要時期，但這種轉變不可能一蹴而就，而是一個長期的過程。因此，要通過先試驗示范、再輻射推廣的模式，因地制宜、循序漸進地推廣應用棉花輕簡化栽培技術。在推廣和應用過程中要注意發揮農民專業合作社等新型農業經營主體的帶頭帶動作用，要通過推進適度規模化生產推動新技術的推廣普及。

綜上所述，種植模式的優化，管理程序的簡化和多程序合并作業，農機農藝融合、良種良法配套，建立和應用具有中國特色的棉花輕簡化栽培技術是我國棉花生產持續發展的必然要求。毋庸置疑，輕簡化栽培技術的推廣普及，必將加快我國棉花生產“輕簡節本、提質增效、綠色生態”目標的實現。