山西省縣域棉花種植格局與施肥技術分析

陳夢妮 李永山 王慧 范巧蘭

摘要：通過剖析山西省縣域棉花種植格局，探討棉花生產施肥技術，旨在為山西棉花高產栽培研究提供一些借鑒和參考。以《中國統計年鑒》和《山西統計年鑒》數據庫為依據，結合中國知網歷年發表論文，分析山西縣域棉花種植現狀。研究表明：山西省耕地面積在2010年以后基本穩定，但棉花種植面積整體呈大幅下降趨勢，到2017年僅有2.87×103hm2的種植面積，果園種植面積逐年增加取代棉花種植。山西省縣域主產區在運城和臨汾地區，且在運城各縣市的單產較高，絕大部分縣域高于1 t/hm2。基于知網2010—2019年山西棉花種植的408篇論文分析發現，棉花增產基礎技術的施肥研究鮮有報道。因此，建議加強山西棉花科學施肥技術體系研究，建立棉花養分專家系統，指導棉花生產，促進棉花可持續健康發展。

關鍵詞：棉花；產量；種植格局；施肥技術；山西省；縣域

中圖分類號：S562文獻標志碼：A論文編號：cjas20200300079

County-level Cotton Planting Patterns and Fertilization Techniques in Shanxi

Chen Mengni， Li Yongshan， Wang Hui， Fan Qiaolan

（Cotton Research Institute， Shanxi Agricultural University （Shanxi Academy of Agricultural Sciences）， Yuncheng 044000， Shanxi， China）

Abstract： To explore the high yield cultivation of cotton in Shanxi Province， we analyzed the county-level planting patterns in Shanxi and discussed the fertilization techniques of cotton production. Based on China Statistical Yearbook， Shanxi Statistical Yearbook， and the publications on CNKI over the years， the current situation of county-level cotton planting in Shanxi was analyzed. The research showed that the cultivated area in Shanxi had been basically stable since 2010， but the cotton planting area has a significant decrease， the area was only 2870 hm2， in 2017. Cotton planting has been replaced gradually by the orchard year by year. The main cotton planting areas in Shanxi are distributed in Linfen and Yuncheng， the yield per unit in Yuncheng is relatively high， which is more than 1 t/hm2in most counties. Based on the publications of CNKI， we summarized 408 papers on cotton planting in Shanxi from 2010 to 2019， and found few reports on the fertilization research of cotton yield increase techniques. Thus， it is suggested to enhance cotton fertilization technique system and establish cotton nutrient expert system to promote a healthy and sustainable development of cotton industry.

Keywords： Cotton； Yield； Planting Pattern； Fertilization Techniques； Shanxi Province； County Level

0引言

2019年10月國際棉花咨詢委員會（ICAC）發布全球棉花產需預測，2019—2020年度全球棉花產量預計為2.68×107t，消費量為2.65×107t，其中中國消費量預計為8.25×106t[1]。根據2019年中國統計年鑒統計，2013—2018年中國每年棉花總產量在6×106t附近波動，所以中國既是棉花生產大國也是消費大國。棉花除了在紡織工業生產中作為主要的原材料外，也在汽車工程、醫藥、國防等方面被廣泛應用，因而棉花生產在國民經濟中具有不可取代的地位，保持中國棉花生產的持續發展具有重要意義[2]。

近年來中國棉花凈收益下降趨勢顯著，農民積極性大減，尤其是長江流域棉區和黃河流域棉區的種植規模萎縮最為明顯，這對中國棉花種植的健康穩定發展提出了新挑戰[3]。農作物增產最有效的基礎措施是施用化肥，據統計化肥的增產作用占到農作物產量的30%～50%[4]。陳靜等[5]研究表明施氮240 kg/hm2與不施氮肥相比，棉花上部果枝長度和葉面積顯著增加，果枝的葉綠素含量和可溶性蛋白也顯著增加，促進光合作用，提高鈴重，所以適量的施氮肥能增強棉花果枝的“源—庫”協調性。磷是構成細胞的主要成分，施磷肥對棉花生長發育至關重要。王剛等[6]在盆栽條件下配比不同濃度梯度的有效磷土壤，發現隨有效磷含量增加，幼苗干物質增加，但根冠比逐漸降低；土壤有效磷較低時棉花葉綠素含量、氨基酸總量和糖含量均相對較低，棉花生長發育受到抑制，但磷素營養過高在干物質質量的積累方面沒有顯著促進作用。適量的施鉀肥可增加棉花的纖維長度、伸長率、強度以及可紡系數；隨著鉀肥施用量的增加棉花的整齊度、馬克隆值也隨之增加[7]。緩釋肥的應用可提高氮素利用率，增產的同時還可提高棉纖維長度和強度，較普通鉀肥基施加追施，顯著提高了棉花的鉀肥利用率、產量和品質[8-10]。有機物與化肥的配施可以增加土壤有機質含量，提高土壤微生物活動，有效改善土壤理化性質，是提高產量和肥料利用效率的有效手段[11-14]。因此，科學施肥可以改善棉花栽培的土壤養分，從分子水平調整細胞內部葉綠素、可溶性蛋白等，增加棉花對養分的吸收和利用，優化棉花冠層結構，提高其光合效率，并從而奠定高產基礎。

然而，2017年《中央一號文件》指出科學合理劃定經濟作物棉花生產的區域布局，中國棉花主產區已經從“三足鼎立”長江流域、黃河流域、新疆三大主產區演變為“一家獨大”的新疆棉花主產區。山西省位于三大棉花主產區的黃河流域，近年來山西縣域棉花生產的現狀如何，棉花種植基礎增產技術方面有無科學的施肥技術。本文通過剖析山西省縣域棉花種植格局，探討棉花生產施肥技術，總結棉花施肥的主要研究進展，旨為山西棉花高產栽培研究提供一些借鑒和參考。

1材料與方法

1.1數據來源

本研究的數據來源于《中國統計年鑒》、《山西統計年鑒》和中國知網數據庫，包括文獻（期刊、雜志和碩博士學位論文）和國家農業統計數據。為保證檢索文獻的查全率與查準率，棉花施肥相關論文篇數選擇以“主題”進行檢索，檢索標準：主題=“棉花”和“肥料”/“肥”，時間跨度=“1951-06-18”至“2019-12-15”；山西近年來棉花相關論文篇數選擇以“主題”和“單位”進行檢索，主題=“棉花”，單位=“山西”，時間跨度=“2010-01-15”至“2019-12-23”，并進行逐個檢查，排除非棉花種植研究類論文數量。

1.2數據分析

所有數據采用Excel 2016進行統計并作圖。

2結果與分析

2.1山西棉花種植現狀

山西省土地種植面積相對全國而言種植面積相比較小。從圖1可知最新統計2017年山西省種植面積為3568.28×103hm2，僅占全國種植面積的5.23%。山西的耕地面積，從1978年到2017年耕地面積整體呈遞減趨勢，從4389.25×103hm2減少到3568.28×103hm2，在2010年后耕地面積相對趨于穩定。而棉花種植面積整體呈大幅下降趨勢，1978年至2010年種植面積呈“M”型大幅下調，2010年以來棉花種植面積直線下調，到2017年僅有2.87×103hm2的種植面積。總種植面積相對比較變化幅度不大，則是其他作物種植取代棉花種植（見圖2）。

從表1山西省主要種植農產品面積來看，糧食和蔬菜的種植面積基本平穩，油料和棉花種植都在逐年減少，而果園面積在逐年增加，棉花種植面積與果園面積變化呈負相關，果園種植在逐步取代棉花的種植。截止2017年統計主要作物棉花、糧食、油料、蔬菜和果園的面積依次是2.87×103hm2、3171.59×103hm2、114.08×103hm2、169.85×103hm2、359.53×103hm2。

2.2山西省縣域主產區棉花種植格局變化情況

表2和表3反映的是2013—2017年各地級市棉花種植面積和產量的變化，所有地級市種植規模和產量均在減少，產棉主要集中的運城、臨汾等地，其減幅更為明顯。到2017年主產棉花的地級市面積在2.5～ 5773.30 hm2，從高到低依次為運城市、臨汾市、晉城市、呂梁市、晉中市、長治市和太原，與2013年相比分別降低73.07%、90.10%、67.16%、77.43%、94.16%、80.93%和93.71%。除太原和運城地區外，其他地區棉花單產在逐年下降，運城和太原地區單產略有提高（表4），2017年單產依次是1.44 t/hm2和2.24 t/hm2。

山西省縣域棉花種植面積和產量層次不齊（表5），種植面積超過50 hm2的縣市從高到低依次是臨猗縣、永濟市、萬榮縣、鹽湖區、沁水縣、垣曲縣、芮城縣和永和縣。各縣域棉花單產間差異顯著，太原市最高可達2.24 t/hm2，石樓縣最低僅為0.36 t/hm2。每公頃平均產量超過1 t的縣域從高到低依次是：太原市、浮山縣、垣曲縣、臨猗縣、聞喜縣、芮城縣、鹽湖區、曲沃縣、夏縣、平遙縣、永和縣、永濟市、絳縣、平陸縣、潞城縣和太谷縣，單產高的縣市和種植面積大的縣市不完全一致，運城大部分縣域棉花單產較高。

2.3山西棉花種植的研究發表論文趨勢

在文獻計量學中，關鍵詞共現常用來確定所選文獻集所代表學科中各主題之間的關系。以“棉花”和“肥料”/“肥”為主題文獻集的關鍵詞共現情況如圖3所示，肥料相關研究在100篇以上，新型的棉花專用肥應用也相繼出現。而基于知網發表論文，匯總2010—2019年如圖4所示山西棉花種植相關研究論文，每年發表論文平均在40篇左右，2012年中國棉花學會年會暨第八次代表大會論文匯編提高了論文收錄量，近5年來相關研究論文呈下降趨勢。在匯總近10年的408篇論文里幾乎查閱不到山西棉花肥料相關的研究，山西在棉花肥料研究上存在很明顯的缺口。

3討論與結論

3.1山西省縣域棉花種植格局分析

農業部“十三五”種植業結構調整規劃，到2020年中國棉花種植規模要穩定在3330×103hm2，向優勢區域集中、向高效種植模式區集中，從而形成黃河流域、長江流域和西北內陸三大棉區的格局[15]。然而山西省位于主產于黃河流域，棉花種植面積卻在大幅下調（見圖2）。崔江輝等[16]針對2006—2013年間山西省棉花生產成本收益變動分析結果表明，產量總體保持不變，總成本投資增大，凈利潤和成本利潤率顯著降低，棉花生產整體處于嚴重虧損狀態。棉花種植相比較小麥、玉米而言生產田間管理較為麻煩，且近年來國家政策補貼增加，果蔬等農產品價格上調，使得棉農傾向于種植收益較好的糧食或果蔬產品。從表1山西省主要農產品歷年種植面積來看，果園面積在逐年增加，棉花種植面積與果園面積變化呈負相關，果園種植在逐步取代棉花的種植，截止2017年統計主要作物棉花種植面積減少到2.87×103hm2，蔬菜和果園的種植面積擴大到169.85×103hm2和359.53×103hm2。有研究表明在常年生長且具有顯著高矮位差異的農林間作系統研究中，生產中采用冠層較小的樹種或者適度修剪營養枝，能夠提高棉花產量和改善纖維品質，因而發展果棉間作可以顯著提高土地利用的集約化程度[17-18]。棉花在蔬菜、瓜果套種優勢也十分顯著，可利用棉花間套作優勢提高山西棉花種植收益。

根據山西縣域棉花種植情況，結合全國棉花種植格局調整進行綜合分析。中國棉花產業呈現出新疆產區“一家獨大”的局面，不利于分散種植風險，尤其新疆產區時常會面臨倒春寒、成熟期突然降溫的現象，對棉花種植造成很大危害，阻礙棉花種植業持續健康發展，因此，中國應在原有資源稟賦和國家政策基礎上打造“三足鼎立”的格局[3]。從長遠來看，應當穩定山西省棉花生產，而穩定的關鍵在于棉花布局區域化。在對山西省種植業基于比較優勢分析，運城地區棉花規模優勢指數為4.46，遠高于其他地區，棉花種植的效率優勢指數排名前三的是太原市、運城市和臨汾市，綜合兩種優勢適合規模種植的首選運城市，其次臨汾市[19]。本研究表明產棉主要集中的運城、臨汾等地，單產高的縣市和種植面積大的縣市不完全一致，運城大部分縣域棉花單產較高，與前人研究一致。對山西省適應時代發展而言，抓好植棉大縣，也就是優勢棉區的棉花生產，就抓住了山西省棉花生產的大頭。山西省運城和臨汾是兩大優勢棉區，特別是運城地區，只有使棉花品質和單產逐步提高，棉農增收，才能保持棉花種植的可持續發展，且積極發展棉花種植的輕簡化生產，才能成為山西省棉花優勢區域規劃實施的。堅決穩定高產棉區和優勢棉區，壓縮分散和風險棉區，改造中低產棉區，加強基礎設施建設，提升棉花生產能力[20]。

3.2棉花施肥技術分析

國家實行了產業結構調整，山西棉花種植面積逐年萎縮，種植優勢下降，相關研究也受到波及隨之減少，近5年發表論文數量可見研究團隊、人員的縮減。品種資源專業研究人員也出現脫離隊伍或兼項工作，據了解，目前山西省從事棉花資源研究的專業技術人員僅有2人[21]，從事棉花研究的其他方向科研工作也在緩慢離隊轉型。在山西省棉花優勢區域發展棉花種植存在相當大的阻力，要穩定山西棉花產值，一方面要穩定棉花種植面積，另一方面要棉花增產基礎的施肥技術必須跟得上。

農作物增產最有效的基礎措施是施用化肥，針對山西棉花種植施肥而言，山西從南到北跨越緯度大，氣候特點復雜，各縣域呈現不同的生產方式，在棉花種植上可以以其他類似地區施肥技術研究為基礎。李鵬程等[22]研究黃河流域中等肥力棉田，在氮肥基施和初花期追施各50%，而磷（P2O5）、鉀（K2O）全部施基施，結果表明棉田施N量超過270 kg/hm2時，棉花氮素內在利用率、農學利用率、生理利用率和氮肥回收率開始下降。施N量270 kg/hm2、360 kg/hm2處理棉花在盛鈴期群體LAI較適宜，在吐絮期功能葉能夠維持較高的生理活性，為棉花高產提供了保障，棉花籽棉產量、氮素積累量與一定范圍內施氮量間均呈二次曲線關系[23]。董合林等[24]研究了華北平原棉花干物質積累及氮、磷、鉀吸收特性，花鈴期是養分積累最旺盛的時期，其次為蕾期；而吐絮期氮素積累速率低于苗期，磷、鉀積累速率高于苗期。辛承松等[25，26]在對濱海鹽堿地棉花研究中表明，應依據土壤地力水平、產量目標和鹽分含量分類施肥。像山西運城等地存在鹽堿土壤，種植糧食作物難以見收益，而棉花耐逆性較強可以調整種植棉花，依據土壤鹽分含量、地理水平合理施肥達到預期產值。

肥料在市場供應上有無機肥料和有機肥料，且有棉花專用肥，肥料種類多，棉農在選擇肥料上眼花繚亂，農資供應商傾向于售賣利潤高的肥料。眾多肥料中緩控釋肥是可以作為基肥，且一次性施用，很大程度減少人工成本，但因其價格偏高并未廣泛使用[27]。相關報道有使用普通尿素添加質量比為25%的脲酶抑制劑（NBPT），能促進氮素的吸收，并提高棉花產量和氮利用效率[28]。備受青睞的當屬有機肥，單施有機肥利用率低，增產效果不明顯，有機物與化肥的配施可以增加土壤有機質含量，提高土壤微生物活動，有效改善土壤理化性質，是提高產量和肥料利用效率的有效手段[11-14]。農機發展實現了棉花秸稈還田，適量的秸稈還田，作為低成本的天然肥料，可顯著提高土壤磷素含量及其有效性，加棉花養分吸收量，提高棉花產量。對于干旱地區采用膜下滴灌[29]，控制施肥量，從而提高產量，新疆地區應用較多。山西省“十年九旱”，加之山地較多，水資源匱乏，發展種植業嚴重受限，較多首選種植棉花，可考慮像新疆地區一樣采取膜下滴灌。

棉花相關施肥技術研究可大致分為兩類：一是依據棉花生長生理特性設計不同時期、不同肥量梯度，研究棉花生長需肥規律；二是結合栽培模式以秸稈還田與不還田為主，配施有機肥、緩釋肥和化肥及不同的施肥方式，從而研究合理的有機無機配施比例。目前因山西縣域無成體系化的施肥技術指導，縣域地形氣候的多樣化特點，各地農技師可依據現已有其他地區施肥技術，指導各縣域棉花科學施肥。

棉花生育期長，田間管理復雜，在山西機械化程度低，生產用工較多，技術要求含量高。也需健全棉花生產管理社會化服務體系，大力發展棉花機械化生產，依靠科技力量形成縣域獨特的棉花栽培輕簡化生產模式。山西耕地面積少，也應提高土地利用的集約化程度，推進棉花果蔬間套作發展，既可穩定棉花產量和果蔬供給，又可提高棉農收益，同時對棉花進行價格補貼，充分調動棉農積極性。山西南北狹長，地形復雜耕地類型多樣化，為了山西棉花生產向著良性穩定的方向發展，應在棉花主產縣域開展施肥技術實地考察。基于各縣域土壤養分測試和地上部作物反應，研究作物推薦施肥方法，并建立完善科學施肥體系[30]，結合現在公眾號的發展做推廣，便于農民生產查閱棉花施肥資料。

3.3結論

近年來山西種植的耕地面積基本穩定，棉花種植面積卻在大幅減少，到2017年僅有2.87×103hm2的種植面積，果園種植在逐步取代棉花種植。由于種植業結構調整規劃，棉農單種棉花收益偏低，種植積極性下降。從長遠來看，應當穩定山西省棉花生產，穩定的關鍵在于棉花布局區域化。依據各縣域種植格局來看，山西棉花主產區在運城臨汾地區，且棉花在運城各縣市的單產較高，絕大部分縣域高于1 t/hm2。因而，抓好植棉大縣，山西省運城和臨汾是兩大優勢棉區的縣市，特別是運城地區，解決好農民收益問題，需提高棉花種植產量和品質，最基礎的生產技術是科學施肥。但在匯總近10年的408篇論文里棉花基礎施肥技術研究卻鮮有報道，因此要加強山西棉花施肥技術體系的研究，建立棉花養分專家系統，指導農民科學施肥，促進棉花可持續健康發展。

參考文獻

[1]中國棉花網.ICAC10月份月報：需求前景低迷棉價將保持低位[EB/OL].http：//www.cncotton.com/，2019-10-08.

[2]喻樹迅，范術麗，王寒濤，等.中國棉花高產育種研究進展[J].中國農業科學，2016，49（18）：3465-3476.

[3]盧秀茹，賈肖月，牛佳慧.中國棉花產業發展現狀及展望[J].中國農業科學，2018，51（1）：26-36.

[4]李真興，楊紹群，張允昔，等.江西九江棉區棉花生產的問題與建議[J].棉花科學，2014，36（1）：39-41.

[5]陳靜，劉連濤，王亞菲，等.氮素對棉株上部果枝鈴——葉系統生長及生理特性的影響[J].棉花學報，2015，27（5）：408-416.

[6]王剛，鄭蒼松，李鵬程，等.土壤有效磷含量對棉花幼苗干物質積累和碳氮代謝的影響[J].棉花學報，2016，28（6）：609-618.

[7]高媛.施鉀對棉花養分吸收及產量品質影響的研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2008.

[8]Geng J B， Ma Q， Zhang M， et al. Synchronized relationships between nitrogen release of controlled release nitrogen fertilizers and nitrogen requirements of cotton[J]. Field Crops Research，2015， 184： 9-16.

[9]Geng J B， Ma Q， Chen J， et al. Effects of polymer coated urea and sulfur fertilization on yield， nitrogen use efficiency and leaf senescence of cotton[J]. Field Crops Research， 2016， 187：87-95.

[10]耿計彪，馬強，張民，等.包膜氯化鉀一次基施對棉花生長周期鉀素供應、產量及品質的影響[J].植物營養與肥料學報，2016，22（4）： 1064-1070.

[11]羅佳，陳波浪，向光榮，等.有機肥對鹽漬化耕地棉花干物質積累、養分吸收及產量的影響[J].中國土壤與肥料，2017（2）：107-113.

[12]張國娟，濮曉珍，張鵬鵬，等.干旱區棉花秸稈還田和施肥對土壤氮素有效性及根系生物量的影響[J].中國農業科學，2017，50（13）： 2624-2634.

[13]蘇倩，侯振安，趙靚，等.生物碳對土壤磷素和棉花養分吸收的影響[J].植物營養與肥料學報，2014，20（3）：642-650.

[14]白玲.有機無機肥配施對滴灌棉田氮素轉化生物學過程的影響研究[D].石河子：石河子大學，2014.

[15]王偉妮，魯劍巍，李銀水，等.當前生產條件下不同作物施肥效果和肥料貢獻率研究[J].中國農業科學，2010，43（19）：3997-4007.

[16]崔江輝，崔福柱，段永紅，等.山西省棉花生產成本收益變動分析[J].山西農業科學，2017，45（2）：292-296.

[17]Lin T， Tian L W， Guo R S， et al. Influence of Fruit Tree Types and Their Structure Configuration on the Yield， Quality and Economic ReturnsofIntercroppingCottoninSouthernXinjiang[J]. Agricultural Science & Technology， 2013，14（9）：1244-1248，1262.

[18]林濤，田立文，郭仁松，等.果樹類型及配置方式對南疆間作棉花產量、品質及經濟效益的影響研究[J].新疆農業科學，2013，50（3）： 393-400.

[19]荊君.山西省種植業發展現狀及對策研究[D].太谷：山西農業大學，2016.

[20]楊芬，蔚富生，屈非，等.山西省棉花生產存在的問題及對策[J].山西農業科學，2011，39（9）：1032-1034.

[21]孫振綱，陳耕，王嬌娟，等.山西省棉花品種資源現狀、問題及對策[J].山西農業科學，2012，40（9）：1020-1022.

[22]李鵬程，董合林，劉愛忠，等.施氮量對棉花功能葉片生理特性、氮素利用效率及產量的影響[J].植物營養與肥料學報，2015，26（1）： 81-91.

[23]Li P C， Dong H L， Liu A Z， et al. Effects of nitro-gen rate and split application ratio on nitrogen use and soil nitrogen balance in cotton field[J]. Pedosphere， 2017， 27（4）：769-777.

[24]董合林，李鵬程，劉愛忠，等.華北平原一熟春棉干物質積累與養分吸收特性[J].中國棉花，2012，39（12）：19-22.

[25]辛承松，董合忠.濱海鹽堿地棉花施肥的原理與技術[J].中國棉花， 2012，39（2）：6-11.

[26]辛承松，董合忠，羅振，等.黃河三角洲鹽漬土棉花施用氮、磷、鉀肥的效應研究[J].作物學報，2010，36（10）：1698-1706.

[27]李鵬程，鄭蒼松，孫淼，等.棉花施肥技術與營養機理研究進展[J].棉花學報，2017，29（增刊）：118-130.

[28]Eduardo M K， Derrick M O， John L S， et al. Physiological and yield responses of field- grown cotton to application of urea with the urease inhibitor NBPT and the nitrification inhibitor DCD[J]. Europe Journal ofAgronomy， 2012， 43：147-154.

[29]張國娟，濮曉珍，張鵬鵬，等.干旱區棉花秸稈還田和施肥對土壤氮素有效性及根系生物量的影響[J].中國農業科學，2017，50（13）： 2624-2634.

[30]何萍，徐新朋，周衛，等.基于產量反應和農學效率的作物推薦施肥方法[M].北京：科學教育出版社.