山東棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展技術經驗總結與建議

劉樹震， 周勇， 崔正鵬

(1.濟南市農業(yè)農村局，山東 濟南 250100； 2.夏津縣農業(yè)農村局，山東 夏津 253200；3.山東省農業(yè)科學院 經濟作物研究所，山東 濟南 250100)

棉花是山東省傳統(tǒng)經濟作物，歷史上山東棉花種植面積和產量曾長期居全國首位。近些年，山東植棉面積下降較大，但棉花仍是該省重要的經濟作物之一，棉花種植遍及魯西南、魯西北和魯北廣大地區(qū)[1]。因此，維護棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展是貫徹山東省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，打造“三生三美”鄉(xiāng)村振興齊魯樣板，實現(xiàn)2035年全省農村現(xiàn)代化目標的重要環(huán)節(jié)。目前，山東棉區(qū)還普遍存在殘膜污染、化肥農藥施用超標、水資源緊缺等生態(tài)環(huán)境問題，這既制約了棉花生產的可持續(xù)健康發(fā)展，又對棉區(qū)生態(tài)綠色宜居提出了挑戰(zhàn)。本文對解決這些問題的現(xiàn)有技術及治理經驗進行梳理總結，并圍繞棉區(qū)鄉(xiāng)村振興綠色發(fā)展的總目標提出相關技術和政策建議，對保護棉區(qū)生態(tài)、保障棉花產業(yè)良性發(fā)展，最終實現(xiàn)山東省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有重要意義。

1 影響棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展的主要問題及治理經驗

山東棉區(qū)植棉規(guī)模較小、機械化程度低，隨著我國經濟快速發(fā)展，農村勞動力向城鎮(zhèn)轉移，導致農業(yè)勞動力成本不斷增加，與已基本實現(xiàn)全程機械化的小麥、玉米等大宗農作物相比，植棉比較效益差。加之國家糧食安全戰(zhàn)略和糧棉爭地矛盾，山東棉花生產逐漸向干旱、低洼、鹽堿、撂荒等瘠薄地轉移[2]。日趨惡劣的生產環(huán)境導致棉農為保障棉花產量進一步加大地膜、化肥、農藥等的投入，水資源緊缺加地下水過度開采使棉區(qū)水資源狀況更加惡化。

1.1 地膜污染及殘膜治理

地膜具有保溫、保墑、保肥、防草等作用，對棉花生產發(fā)展起到了巨大的推動作用。山東各棉區(qū)植棉規(guī)模小、效益低，棉農從節(jié)省開支角度考慮，多使用0.004 mm傳統(tǒng)超薄地膜，魯西北和魯北棉區(qū)地膜用量30 kg·hm-2左右。傳統(tǒng)農用塑料地膜材料主要是聚乙烯(PE)等，在自然環(huán)境條件下難以降解，加之缺乏有效的治理措施，廢舊地膜在農田土壤中逐年增多，污染持續(xù)加劇。殘膜污染危害主要體現(xiàn)在破壞土壤、影響棉花出苗和正常生長、污染環(huán)境、破壞生態(tài)以及牲畜誤食致死等[3]。

2017年以來，山東加大地膜污染綜合治理力度，殘膜治理取得了初步成效。總結多年殘膜治理經驗可以歸納為：1)提高地膜標準，增加可回收性。國家新農用地膜標準厚度由0.008 mm提高到0.01 mm，增加了拉伸強度、斷裂伸長率，保障了地膜的可回收性。2)減少地膜覆蓋率和使用量。棉花無膜栽培技術和生物降解地膜等新技術、新產品的研發(fā)和推廣在一定程度上減少了地膜使用量；3)機械化地膜回收技術。通過苗期地表殘膜回收、耕前地表殘膜回收和耕后的耕層殘膜回收，配套先進的殘膜回收機械，殘膜回收率能達90%以上。以魯北棉區(qū)夏津縣為例，2019—2020年該縣實施耕地質量提升項目，共推廣國家標準加厚地膜(0.01 mm)0.213 hm2，可降解地膜120 hm2，并建立一處地膜回收站，殘膜治理成效顯著。

1.2 化肥農藥過量施用和減肥減藥技術

我國人口多、耕地少，化肥和農藥是我國農業(yè)發(fā)展的基本投入品。長期過量施用化肥或單純使用化肥會引起水質富營養(yǎng)化、土壤污染等，造成水質惡化、土壤板結，進而影響作物產量和質量以及導致飲用水污染等。不科學施用農藥也會引起土壤結構破壞、環(huán)境和水資源污染、農藥殘留、病蟲產生抗藥性等諸多生態(tài)環(huán)境問題。以魯北棉區(qū)為例，一般棉田化肥農藥施用情況為：化肥總量750～975 kg·hm-2，計1 800～2 250元·hm-2；棉花整個生育期噴施農藥8～12次，合計1 500～1 800元·hm-2，用量大、次數(shù)多，既增加物化支出又耗費人工。

山東棉區(qū)實施的減肥減藥技術和措施主要包括：應用緩(控)釋肥、轉Bt基因抗蟲棉以及推廣棉田主要病蟲害綠色綜合防控技術。緩(控)釋肥能夠提高化肥利用率、減少化肥用量，還有助于減少施肥次數(shù)、節(jié)省勞動力。以魯棉研15號、魯棉研28號、魯棉研37號等為代表的一大批國產轉Bt基因抗蟲棉品種，具有高效抗蟲、省工節(jié)本的優(yōu)勢，為山東乃至全國棉花產業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻。棉田綠色綜合防控技術提倡以保護和利用自然天敵為中心，以生物防治、物理防治等無害化防治為重點，大大降低了農藥施用量，推廣應用也越來越廣泛。2019—2020年，夏津縣建設了千畝太陽能殺蟲燈示范區(qū)，性誘劑和食誘劑殺蟲試驗區(qū)各3.33 hm2，四情(墑情、病情、蟲情、災情等)工作站2處，病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治示范區(qū)373.33 hm2，取得了良好的生態(tài)、經濟和社會效益。

1.3 水資源短缺現(xiàn)狀和節(jié)水灌溉

山東省地處南溫帶的半濕潤季風氣候區(qū)，年降水量500～1 000 mm，但降水分布不均，且年際和年內間的變幅大，其中魯西北、魯北棉區(qū)面臨的水資源短缺狀況尤為嚴峻。魯西北、魯北棉花種植逐漸向旱薄地、鹽堿地轉移，棉田灌溉條件更加惡劣。仍以夏津縣為例，該縣2019年棉花播種面積1.253萬hm2，其中90%位于貧水區(qū)。為遏制地下水位持續(xù)下降，當?shù)卣畬⒚迏^(qū)大部分區(qū)域劃為限采區(qū)，不能打深機井，而淺井水多為咸水，不能用作棉田灌溉。夏津縣以黃河水和長江水為主的外來客水，因供水次數(shù)少、時間短，對農業(yè)灌溉支持十分有限。

棉花對土壤水分要求比較嚴格，因此，面對嚴峻的水資源短缺現(xiàn)狀，要將有限的水資源通過科學的灌溉技術來獲得棉花生產的高效可持續(xù)發(fā)展，山東省棉區(qū)根據(jù)不同種植模式和地域差異，逐漸發(fā)展出地面灌溉技術(畦灌、溝灌等)、噴灌技術(微噴帶灌水)和微灌技術(滴灌)等[4]。近幾年，棉花科技工作者將新疆棉區(qū)廣泛應用的膜下滴灌技術引入山東，但目前仍處于試驗探索階段。膜下滴灌綜合技術是將地膜覆蓋栽培與滴灌技術相結合，利用低壓管道技術供水，將加壓的水經過設施過濾后，與水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，進入輸水干管—支管—毛管，通過毛管上的滴水器，緩慢、均勻且定量的灌溉于棉花根系區(qū)域，使根系周圍土壤始終處于最優(yōu)含水量。與傳統(tǒng)地面灌溉相比，膜下滴灌節(jié)水效果明顯、肥料利用率提高、增產效果明顯[5]，但該技術在山東棉區(qū)大面積推廣還需因地制宜進行完善和配套。

2 保障山東省棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展的技術和政策建議

殘膜污染治理、棉花生產減肥減藥、科學利用水資源是關乎山東棉區(qū)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展的重大問題，為保障棉花產業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)棉區(qū)“生態(tài)宜居”，特提出如下建議。

2.1 開展“無膜棉”等綠色栽培技術研發(fā)并在適宜地區(qū)示范推廣

“無膜棉”是改變棉田地膜污染現(xiàn)狀的根本技術手段，近些年“無膜棉”技術研究取得了重大進展。山東棉花研究中心栽培生理團隊針對黃河三角洲地區(qū)棉花傳統(tǒng)種植技術存在伏前桃多、棉花爛鈴或早衰嚴重、結鈴分散、不利于集中采收等問題，在多年試驗研究的基礎上，建立了以選用短季棉品種、晚春播種、合理密植、無膜栽培、簡化整枝、集中成鈴為核心內容的短季棉無膜栽培技術，不僅較好地解決了傳統(tǒng)栽培技術存在的爛鈴、早衰等問題，還避免了地膜污染，是綠色可持續(xù)發(fā)展的好模式。其栽培技術要點：一是選擇株型緊湊、早熟性好的短季棉品種，如魯棉532、魯棉551等；二是適期晚播，一般在5月15日至6月5日播種；三是采用精量播種機械播種，高質量脫絨包衣種子用種量22.5 kg·hm-2左右；四是合理密植，密度控制在90 000～105 000株·hm-2；五是科學化控，堅持“少量多次”的原則，株高控制在80～90 cm，不再去葉枝；六是集中收花，一般人工收2次花即可，有條件的地方可在脫葉催熟的基礎上采用采棉機采收[6]。

2.2 加強輕簡高效植棉技術的研發(fā)和推廣力度

隨著農村勞動力轉移和用工成本增加，傳統(tǒng)植棉用工多、投入大、效率低、集中(機械)收獲難的問題更加突出。棉花輕簡高效植棉技術就是要簡化管理工序、減少作業(yè)次數(shù)，農機農藝融合、良種良法配套，實現(xiàn)棉花生產的輕便簡捷、節(jié)本增效。其主要技術包括精量播種、免整枝、水肥協(xié)同、高效群體構建、集中成熟等[7]。棉花精量播種就是選用優(yōu)質棉種，精細整地，單粒精播，適當淺播，出苗后不間苗、不定苗。免整枝是在合理密植條件下，采取科學化控配合水肥運籌措施控制葉枝生長，以實現(xiàn)不整枝、不打杈，并適期采用化學封頂代替人工打頂。水肥協(xié)同就是在有條件實行膜下滴灌的棉區(qū)，通過膜下分區(qū)交替滴灌或變量滴灌，合理調減施氮量，施氮量與滴水量協(xié)同并與棉株需肥規(guī)律匹配，提高肥料利用率。高效群體構建是采用群體調控技術，結合不同棉區(qū)自然條件和栽培習慣分別建立魯北和魯西北棉區(qū)“增密壯株型”、魯西南棉區(qū)“直密矮株型”高效群體，并確定各自農藝和生理指標。最終在以上技術措施的基礎上，配合及時催熟脫葉，實現(xiàn)棉田機械收獲[8]。推廣棉花輕簡高效栽培技術能夠大大減少棉花種植的人工投入和物化投入，提高植棉效益。

2.3 加快培育優(yōu)質、抗逆型棉花新品種

種子是農業(yè)的“芯片”，優(yōu)良棉花品種是棉花輕簡、綠色、高效生產的保障和支撐。為加快山東省棉花供給側結構性改革，滿足廣大人民日益提高的衣著舒適度要求，棉花優(yōu)質育種正逐漸成為棉花育種方向的主流。在穩(wěn)產的前提下，應積極選育纖維長度在30 mm以上、比強度在30 cN·tex-1以上、適合紡織40支紗的陸地棉品種；加強比主流品種略減產、比強度大于34 cN·tex-1、纖維長度在32～35 mm、適合紡織50～80支紗的中長絨陸地棉品種；根據(jù)生產需求加強對“無膜棉”品種、機采棉品種、特早熟品種等選育的支持力度；還應根據(jù)棉花種植向瘠薄鹽堿地轉移、生產條件差、難以獲得高產的現(xiàn)狀，加強抗逆性育種，包括抗旱、抗寒、抗病、耐鹽堿育種等。

2.4 加強棉花病蟲害綠色防控綜合技術的研發(fā)推廣

要保障山東棉區(qū)的綠色生態(tài)發(fā)展，就要大力研究和推廣棉花綠色防控技術，從營造良好的棉田生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)，生態(tài)調控和人為干預有機結合，把病蟲危害損失控制在最小范圍內。棉田病蟲害綜合防治要堅持“五項原則”，即：預防為主原則、保益控害原則、動態(tài)監(jiān)測適時決策原則、區(qū)域性綜合治理原則、安全有效合理用藥原則。棉田病蟲害綠色綜合防治就是既要取得良好的經濟效益，又要保障棉區(qū)環(huán)境的綠色生態(tài)和棉花產業(yè)的健康發(fā)展。