新疆南疆植棉水肥管理現狀與成本效益分析以阿克蘇地區棉花種植戶為例

Current situation and cost-benefit analysis of water and fertilizer management in cotton planting in Southern Xinjiang： A case study of cotton growers in the Aksu Prefecture

YuanQuan，PengYi，Wu Yukun，Wang Dingxia，FengGu

棉花是我國重要的纖維和油料作物，而新疆是我國最大的棉花產區[1。近年來，新疆棉花生產面臨勞動力短缺和生產成本持續攀升的挑戰。根據國家棉花市場監測系統的數據，2021年新疆棉花種植成本普遍上漲，2021年自有土地的植棉總成本較2020年增加了 16.5% ，達到2.13萬元， hm^-2 ；租地種植的機采棉總成本為3.34萬元， ，同比上漲 31.3%^[2] ，面積較2020年有所下降[3]。而2021年新疆棉花生產總體的租地費用、化肥和農藥費用的增長幅度分別為 69.1%.36.7% 和 28.1% ，人工成本、化肥和農藥費用的增長顯著抬高了植棉成本[2]。南疆是新疆重要的植棉區。植棉收人已成為南疆農民的主要收入來源之一，在棉花主產區植棉收入超過棉農總收入的 60%^（4] 。而針對南疆植棉區植棉投入與收益、田間水肥管理措施現狀的調查研究較少。因此，筆者團隊選擇南疆典型的棉花主產區——阿克蘇地區開展調研，深入了解當地棉花種植戶水肥管理習慣（肥料種類及施用量、灌水量等）及植棉成本和收益情況，分析肥料用量及施肥方式，并提出改進水肥管理的對策，以期為推動南疆棉花綠色增產增收提供依據。

1材料與方法

1.1 調研問卷設計

本問卷共分為12部分，分別為：農戶基本信息、農田基本特征、播種出苗情況、天氣災害情況、冬春灌情況等基礎信息，基肥種類及用量、灌溉頭水情況、灌溉水用量情況、追肥情況、收獲群體密度、籽棉單產情況，以及收入和投人情況。

1.2 樣本分布及特征

2023年2一7月，對阿克蘇地區的棉花種植戶開展入戶走訪（包括到田間地頭隨機訪問）調研2022年棉花生產情況，農戶對減本增效增收的調研方向很感興趣，積極配合。整理后得到實際有效調研問卷37份，判定調查表有效的標準為：基本信息完整、相同問題答案前后一致。有效調研對象地域分布如下：沙雅縣23戶，阿克蘇市3戶，新和縣2戶，阿瓦提縣4戶，圖木舒克市2戶，庫車市1戶，輪臺縣2戶。阿克蘇地區棉田主要種植區集中在沙雅縣和阿瓦提縣，且陸地棉主要種植地在沙雅縣，調研樣本也主要分布在沙雅縣；阿瓦提縣所調研的4戶棉田地域（具體為拜什艾日克鎮、三河鎮、阿依巴格鄉和塔木托格拉克鎮）分布均勻，可以作為阿瓦提縣植棉總體情況的代表；阿克蘇市和新和縣調研樣本為農場統一管理，種植面積大，對規模植棉的代表性強：圖木舒克市調研樣本分別為農戶種植棉田和統一管理棉田。因此，本調研結果能夠反映阿克蘇地區主要植棉縣、鎮植棉的基本情況。各縣鄉鎮的受訪對象以男性為主。種植成本包含地租，植棉利潤不包含國家補貼，所有調查農戶均采用冬灌或春灌，無人采用“干播濕出\"種植方式。在調研過程中還了解到，在阿瓦提縣臨近沙漠邊緣的部分棉農由于淡水提供不及時，會采用淺層地下水進行灌溉，即使用微咸水灌溉。

1.3 調查項目與計算方法

每公頃施N量 （每 666.7m² 氮肥施用量 x 氮肥中N含量 + 每 666.7m² 磷肥施用量 x 磷肥中N含量 + 每 666.7m² 復合肥施用量 × 復合肥中 N 含量） ×15 ；每公頃施 P₂O₅ 量 （每 666.7m² 磷肥施用量 x 磷肥中 P₂O₅ 含量 + 每 666.7m² 復合肥施用量 × 復合肥中 P₂O₅ 含量） ×15 ；每公頃施 K₂O 量 （每 666.7m² 鉀肥施用量 × 鉀肥中 K₂O 含量十每 666.7m² 復合肥施用量 x 復合肥中 K₂O 含量） ×15 ；氮/磷/鉀偏生產力 °leddash 每公頃籽棉產量/每公頃施用 N/P₂O₅/K₂O 量；肥料成本 基肥成本 + 滴灌追肥成本；物化成本 °leddash 肥料成本 + 機耕成本 + 種子、農藥和地膜成本；非物化成本 °leddash 水電費十地租成本 + 人工成本；總成本 °leddash 物化成本十非物化成本；總利潤 總收人一總成本。本節所述氮肥是尿素、硫酸銨，磷肥主要是磷酸一銨、磷酸二銨，鉀肥主要是硫酸鉀、氯化鉀，復合肥則是氮磷鉀三元素復合肥

1.4 數據處理

所有數據均采用MicrosoftExcel2016進行整理和算術平均值的計算；圖片采用GraphPadPrism8.0.2進行繪制。

2結果與分析

2.1 皮棉單產

2022年阿克蘇地區被調查農戶的平均皮棉單產為 2.33t?hm^-2 。由按皮棉單產對農戶進行分組的結果（圖1）可知：有2戶皮棉單產低于 1.80t?hm^-2 ·有12戶皮棉單產處于 1.80～lt;2.25t?hm^-2 ；有18戶皮棉單產處于 2.25～lt;2.70t?hm^-2 ，占總調查戶數的 48.65% ;有4戶的皮棉單產在 2.70～lt;3.30t hm^-2 ;僅有1戶皮棉單產超過 3.30t?hm^-2 ，占總調查戶數的 2.70% 。

圖12022年阿克蘇地區皮棉單產情況

2.2 灌溉用水量

阿克蘇地區被調查棉農總灌水量普遍超過6 000m³?hm^-2 ，其中冬灌或春灌 1 050～4 500m³ ·hm^-2 ，棉花生育期灌水 750～2325m³?hm^-2 ，部分地區補灌微咸水2次以上。

2.3 肥料施用量

調研顯示，棉農施用的氮肥主要為尿素和復合肥。按施肥量對調研農戶的分組結果（圖2）顯示，以2024年新疆維吾爾自治區農業農村廳中產棉田（皮棉單產 2.25～lt;2.70t?hm^-2） ）的推薦施肥量（N270～300kg?hm^-2，P₂O₅120～150kg?hm^-2，K₂O 60～90kg?hm^-2 上限為參考標準[5，調研農戶中施N 量小于 300kg?hm^-2 的農戶占總體的 10.81% ，施N量在 gt;300～?390kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例不超過 30% ）的農戶占 10.81% ，施N量在 gt;390～?450kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;30%～50% ）的農戶占 10.81% ，施N量在gt;450～?600kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;50%～100% ）的農戶占 37.84% ，施 N 量超過600kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例 gt;100% ）的農戶占 29.73% 。

調研中所有農戶的施磷量均大于 270kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例高于 80% ），其中，施 P₂O₅ 量在 gt;150～?300kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例不超過 100% ）的農戶占 8.11% ，施 P₂O₅ 量在gt;300～?450kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;100%～200% ）的農戶占 21.62% ，施 P₂O₅ 量在 gt;450～?600kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;200%～300% ）的農戶占 24.32% ，施 P₂O₅ 量在 gt;600～?750kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;300%～400% ）的農戶占 18.92% ，施 P₂O₅ 量在 gt;750～?900kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;400%～500% ）的農戶占 18.92% ，施 P₂O₅ 量在 gt;900～?1050kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;500%～600% ）的農戶占 2.70% ，施 P₂O₅ 量在 gt;1 050～?1 200kg?hm^-2（ 超過推薦施肥量的比例在 gt;600%～700% 的農戶占 2.70% ，施 P₂O₅ 量超過 1200kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例 gt;700% ）的農戶有1戶，磷肥施用嚴重過量。

所有農戶中，僅有2戶選擇過磷酸鈣作為底肥基施，占所有農戶的 5.41% ；僅有3戶選擇酸性肥料磷酸一銨進行滴灌作為追肥，占所有農戶的8.11% ；其余農戶絕大多數選擇用磷酸二銨（堿性肥料）作為底肥和追肥

所有農戶中，施鉀量不超過 90kg?hm^-2 的農戶占總體的 16.22% ，施 K₂O 量 gt;90～?117kg ·hm^-2 （超過推薦施肥量的比例不超過 30% ）的農戶占 2.70% ，施 K₂O 量 gt;117～?135kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;30%～50% 的農戶占 13.51% ，施 K₂O 量 gt;135～?180kg?hm^-2 （超過推薦施肥量的比例在 gt;50%～100% ）的農戶占 5.41% ，施 K₂O 量 180kg?hm^-2 以上（超過推薦施肥量的比例 gt;100% ）的農戶占 62.16% 。

與2024年新疆維吾爾自治區農業農村廳皮棉目標產量 2.70～lt;3.30t?hm^-2 時高產棉田推薦施肥量 （N：300～330kg?hm^-2 ，P₂O₅：150～180kg?hm^-2 ，K₂O：90～120kg?hm^-2） [5]相比，分別有 86.49% 的農戶氮肥施用過量， 100% 的農戶磷肥施用過量，超78.38% 的農戶鉀肥施用過量。綜上，調研樣本的磷肥施用過量現象最為嚴重。

圖22022年阿克蘇地區棉農氮磷鉀肥施用量

2.4肥料種類和施用方法

調研發現，2022年農戶常用的氮磷鉀肥品種主要為尿素、磷酸二銨、硫酸鉀和不同養分含量的復合肥，這些肥料通常用于基施和滴施。調研結果顯示，農戶施 N，P₂O₅ 和 K₂O 總量平均值分別為 541kg ：

hm^-2 （最低值為 199kg?hm^-2 ，最高值為 1278kg hm^-2 ，中位數為 538kg?hm^-2 ） ，583kg?hm^-2 （最低值為 288kg?hm^-2 ，最高值為 1 161kg?hm^-2 ，中位數為 509kg?hm^-2 和 224kg?hm^-2 （最低值為 23kg hm^-2 ，最高值為 773kg?hm^-2 ，中位數為 218kg hm^-2 ），其中底肥平均施 N 量為 263kg?hm^-2 ，施P₂O₅ 量為 268kg?hm^-2 K₂O 施用量為 144kg?hm^-2 分別占施肥總量的 49% 46% 和 64% 。氮磷肥的基施量幾乎占施肥總量的一半，鉀肥基施量則超過施肥總量的一半，而2024年新疆維吾爾自治區農業農村廳發布的《2024年春季主要農作物科學施肥指導意見》中， N，P₂O₅ 和 K₂O 的基施量占總施用量的 15%.30% 和 20%^[5] 。棉農習慣將一半以上的氮肥作為基肥施用的部分原因可能是南疆棉花需冬春灌，土壤中殘留的硝態氮隨冬灌或者春灌水淋洗到深層土壤，導致播種時耕層土壤無機氮含量較低，需大量基施氮肥維持氮素供應。

2.5棉花氮磷鉀肥料的利用效率

調研農戶中，氮肥、磷肥、鉀肥的偏生產力平均值分別為 12.47kg?kg^-1 （最低值為 4.11kg?kg^-1 ，最高值為 32.18kg?kg^-1 ，中位數為 11.29kg?kg^-1 ）10.98kg?kg^-1 （最低值為 4.90kg?kg^-1 ，最高值為15.79kg?kg^-1 ，中位數為 9.75kg?kg^-1 和 42.71kg kg^-1 （最低值為 6.93kg?kg^-1 ，最高值為 285.33kg kg^-1 ，中位數為 29.66kg?kg^-1 ），相比新疆其他研究得到的氮肥、磷肥的偏生產力平均值 19.26kg?kg^-1 和 46.64kg?kg^-1[6-7] ，本調研的肥料利用效率普遍偏低。

2.6物化成本和非物化成本分析

所有農戶中，有6戶出現總成本高于產出的情況（凈虧損），其中3戶肥料成本占物化成本一半以上，施肥量過高導致肥料成本增加，而單產并沒有顯著增加（皮棉單產分別為 2.56t?hm^-2，2.46t?hm^-2 和 2.52t?hm^-2 ），從而造成了虧損；其余約 84% 的農戶實現了盈利（表1）。調研農戶中，種植棉花肥料成本占物化成本一半及以上的戶數高達 62% ，其中肥料成本占物化成本的比例 ≥60% 的農戶占 24% 而肥料成本占物化成本的比例小于 40% 的農戶僅占 16% 。肥料成本占物化成本的比例最高達 75% ○將虧損的6戶數據剔除后，植棉的平均利潤為0.85萬元 hm^-2 ，其中植棉收益超過平均利潤的農戶占總數的 46% （共有17戶），最低利潤為0.08萬元 ?hm^-2 最高利潤為1.86萬元 hm^-2 ，最高利潤農戶的肥料成本占物化成本的 40% 。

3討論

調研中了解到阿克蘇地區植棉普遍存在生產成本高、收益率相對較低的問題。過量施肥不僅會造成植棉成本攀升，還會抑制棉花根系、菌根真菌和解磷細菌活化周轉土壤磷的能力[89]，對土壤健康造成不利影響。

3.1提高水肥利用效率的有效途徑

調研發現磷肥用量普遍過高，遠遠超過棉花需求，磷肥品種的選擇也存在問題。阿克蘇等南疆植棉區大部分土壤偏堿性[，磷酸一銨為酸性肥料，在土壤中溶解后呈酸性，能維持更高、更長時間的肥效。磷酸一銨與尿素混合，能減少氨揮發，提高肥料利用率。磷酸二銨與過磷酸鈣混合時會生成磷酸二鈣從而結塊，降低磷肥利用率，而磷酸一銨與過磷酸鈣混合的肥料退化程度相對較輕[12]。因此，在南疆棉花種植過程中選擇磷酸一銨效果優于磷酸二銨。過磷酸鈣也屬于酸性肥料，作底肥施用可以提高磷肥利用率，降低土壤磷盈余[13]。在鹽堿土上條施過磷酸鈣和硫酸銨作種肥還可以促進根系發育，降低棉花苗期根際 pH ，促進棉花生長[1415]

在庫爾勒市植棉區研究發現，施氮量在312.34～336.15kg?hm^-2 時，施氮量越低 （312.34kg hm^-2 ），氮肥偏生產力越高 （19.81kg?kg^-1 ，施氮量為 336.15kg?hm^-2 時，氮肥偏生產力最低，為 18.44kg kg^-1[16] ;在石河子、昌吉等6個試驗點研究發現，施P₂O₅ 量為 280.0kg?hm^-2 時，磷肥偏生產力為 35.1kg kg^-1 ，施磷量降低到 121.4kg?hm^-2 時，磷肥偏生產力則提高到 63.7kg?kg^-1 [17]，說明氮、磷肥利用效率均隨施用量的增大而減小[18]。而本研究發現阿克蘇地區棉田施磷量普遍過高。調研還發現當地農戶選擇的氮肥種類單一，肥料品種與種植土壤類型不匹配導致肥料利用率低，需要政府相關部門聯合專業技術人員和農資銷售人員加強對農戶的培訓和宣傳，引導農戶選擇合適的肥料品種。建議在花鈴期滴施酸性肥料硫酸銨，以降低棉花根際pH，提高棉花生長后期對土壤磷的吸收利用，促進棉花增產和磷肥增效[]。

在走訪過程中還了解到，處于沙漠邊緣的部分棉田灌溉水嚴重短缺，農戶選擇用淺層地下水進行灌溉，而淺層地下水大多是微咸水，導致棉花產量低，平均皮棉單產僅為 1.2t?hm^-2 。處于平原水庫周邊的棉田灌溉水充足，在進行大水冬春灌壓堿洗鹽時，會將土壤氮淋洗至深層，導致棉花播種前需要大量基施尿素。

在《中國水資源公報：2023》[1中，我國農業用水總量達到了 3.6724×10¹¹m³ 的驚人規模，其中約 86.053% 的農業用水用于灌溉。新疆作為我國農業用水總量最大的省區，其農業用水總量達到了5.636×10¹⁰m³ 的規模。然而，新疆農田灌溉水有效利用系數僅為0.581，這表明新疆農業水資源利用效率較低，同時存在水資源嚴重匱乏的問題[20。走訪調研表明，南疆咸水補灌區棉花整個生長過程中每 666.7m² 灌水總量超過 400m³ ，其中冬春灌平均需要 185m³ ，生育期需灌溉 220m³ ，灌溉用水量巨大。而如此大的灌溉水量不僅難以實現，還未能產生相應的效益。根據新疆維吾爾自治區統計局數據，2020年阿克蘇地區農業用水為104.41億 m^3[21] 農業灌溉用水執行新疆維吾爾自治區地方標準《農業用水定額》 （DB65/T3611-2023）^[22] ，并依據《中華人民共和國水法》第四十九條“用水應當計量，并按照批準的用水計劃用水，用水實行計量收費和超定額累進加價制度”。阿克蘇地區政府要求各縣市各灌區嚴格確定年度額定用水計劃，但仍有部分農戶將本應用于灌溉糧食作物的水用來灌棉花的頭水，以緩解棉花用水供應不及時的問題。由于此種情況出現頻繁，當地政府加強了對用于灌溉糧食作物的水源監管，這意味著這部分棉田的頭水灌溉將難以保證。

表1樣本調查數據收支情況

注：序號 1～23 為沙雅縣調查點， 24～26 為阿克蘇市喀拉塔鎮調查點， 27～28 為新和縣調查點， 29～32 為阿瓦提縣調查 點， 33～34 為圖木舒克市調查點，35為庫車市調查點， 36～37 為輪臺縣調查點；總收入為農戶在調研表中填寫的數據。

南疆地區通過產業結構調整擴大糧油作物種植規模，這一舉措在保障糧食安全的同時顯著增加了農業需水量。為應對由此產生的水資源壓力，地方政府近年來提出“開源節流并重、短期長期兼顧”的綜合治理方針，重點推進調蓄能力建設與節水技術創新。在此背景下，“干播濕出\"節水技術得到政府部門大規模推廣應用。該技術創新性地采用播種后直接滴水出苗的作業模式，相較傳統方式具有顯著節水優勢：首先，通過取消冬春灌溉環節，每公頃棉花全生育期可節約用水 1500m³ ；其次，有效緩解區域水資源短缺問題。但是，當灌滴水量不足時，耕作層易出現鹽分積聚現象[23]，若水量過大，則可能引發地表覆土板結等次生問題[24]。

針對南疆微咸水資源豐富的地下水環境，可以在棉花關鍵需水期采用微咸水替代淡水補灌，并通過優化肥料配比實施根際調控以減輕鹽分對棉花的脅迫；并重點探究冬灌、春灌與干播濕出3種模式下土壤剖面無機氮含量與施氮參數（施用量及時期）的動態關系，進而構建科學施肥指標體系。這2條技術路徑的協同推進，可為區域農業水資源高效利用提供系統化解決方案。

3.2棉花增產增收的科學措施

肥料用量過高，不僅導致肥料利用率降低，還會增加植棉成本。從調研數據可以看出，南疆棉花生產中存在氮肥、鉀肥施用量過高或過低的問題，過量施用磷肥最為普遍，甚至有農戶的施肥量高于推薦施肥量6倍。在調研的37戶中，平均 N，P₂O₅ ）K₂O 用量為 541kg?hm^-2，583kg?hm^-2，224kg? hm^-2 ，肥料成本平均占物化成本的 51% ，占總成本的 36% 。磷酸一銨的 P₂O₅ 含量高于磷酸二銨，同等P₂O₅ 含量下，施用磷酸二銨成本普遍高于施用磷酸一銨（平均高1459.2元 hm^-2 ）。按照目標皮棉單產2700～3300kg?hm^-2 時的推薦施肥量計算，磷酸二銨施用量為 293.5kg?hm^-2 ，磷酸一銨施用量僅為 221.3kg?hm^-2 ，施用成本相比于磷酸二銨低138.76元 hm^-2 。

此外，土地租賃費逐年增長也是影響農戶植棉收入的重要因素。調研中了解到，2021年棉花售價較高，導致2022年地租增加，達到每 666.7m² 700～1300 元（每 666.7m² 平均地租為1000元）。37戶中有9戶為承包土地，其中6戶虧損（本次調研中虧損的農戶均為租賃土地種植棉花），說明高地租加上過量投入肥料在很大程度上降低了農戶的植棉效益。若能在棉田合理減量施肥，并將磷酸二銨替換為磷酸一銨，可以節省部分肥料投入，促進棉花增產增收和磷肥增效。

4結論

2022年阿克蘇主要植棉區平均皮棉單產為2.33t?hm^-2 5 48.65% 的農戶皮棉單產在 2.25～ lt;2.70t?hm^-2 ，僅 2.70% 的農戶皮棉單產超過 3.3t hm^-2 ；平均植棉成本為3.22萬元， tan^-2 ，其中肥料成本占物化成本的 51% ，占總成本的 36%;84% 的農戶實現了盈利，平均植棉凈收益為0.85萬元·hm^-2 16% 的農戶出現虧損，原因是肥料投入成本和土地承包費過高。

阿克蘇主要植棉區平均 N，P₂O₅ 和 K₂O 用量分別為 541kg?hm^-2，583kg?hm^-2，224kg?hm^-2 遠高于推薦施肥量 （N270～300kg?hm^-2 P₂O₅120～ 150kg?hm^-2 K₂O 60～90kg?hm^-2） ，僅 8.11% 的農戶選擇施用磷酸一銨。氮肥、磷肥、鉀肥偏生產力分別為 12.47kg?kg^-1，10.98kg?kg^-1 和 42.71kg?kg^-1 ○綜上，進一步普及肥料品種選擇、施肥方法和用量等科學施肥知識，將氮磷化肥用量減少 30%～50% 以減少化肥投入成本，是幫助當地植棉農戶實現綠色增產增收的有效途徑。

本調研的不足之處在于調研樣本數量不足，調查年限僅為1年，且調研方式僅采用線下走訪。今后應繼續走訪追蹤所調研農戶的植棉收支情況等，并結合線上問卷調查等方式擴大調研樣本范圍和數量，從而更真實地反映南疆棉農植棉的水肥管理現狀與成本效益。

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（責任編輯：秦凡責任校對：楊子山）