晋南机采高密棉田创新技术可行性研究

杨苏龙，史俊东，席凯鹏，史高川，陶民刚，常铁牛，张卫民，李朋波，石跃进，姚 众

（山西省农业科学院棉花研究所，山西 运城 044000）

近年来，随着农村适龄劳动力的减少和人工成本的增加，人工采棉已经逐渐不能满足棉花规模化发展的需要，迫切需要发展机采棉。因此，大力推广适合机采的种植模式，是减轻劳动强度、降低植棉成本、提高植棉效益的重要途径[1-4]。机采棉由于一次性采收，比常规植棉生育期短，需要高密度栽培，以密补短，提高产量[5-6]。因此，探讨晋南机采棉适宜的种植密度和栽培方式，协调产量与品质之间的关系，是机采棉高产优质的必由之路[7-8]。

晋南位于山西省西南部，属于黄河流域棉区，东有太行山与河北平原阻隔，南有中条山与河南分界，西与陕西隔河相望，西南暖湿气流受两山影响北进路径受阻，春夏两季受西北风影响，春季常出现低温霜冻，干旱少雨，夏季伏旱严重；但该区域地势平坦，土层深厚，光热资源丰富，棉花播种早、发育快，成熟吐絮相对集中。在这种相对封闭的气候条件下，棉花生长发育的外部环境，有别于冀、豫，与陕东地区[9]相似。

本试验旨在明确黄河流域棉区机采棉的适宜播种密度和植株行距配置，为棉花生产全程机械化栽培措施的制定提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2011—2015年在山西省运城市进行，并于2016年进行集成示范。山西省晋南地区，年平均气温12～13℃，6—8月平均气温为25～28℃，年降雨量为500 mm左右，无霜期为200～220 d，≥10℃积温4 000～4 300℃，在4—10月为棉花生长期，期间平均降雨量为400 mm左右，年均日照率达到50%～65%，适于棉花生产[10]。其中，试验2011年在运城市夏县牛家凹试验田进行，2012—2014年在运城市万荣县光华乡黄河滩涂试验田进行，2015—2016年在两地同时进行试验和示范。

1.2 试验材料

供试品种为科能0518，晋棉50，早熟棉（麦茬），冀丰 106、冀丰 107。

1.3 试验设计

1.3.1 初步探索（2011年） 供试品种为科能0518和早熟棉（麦茬），试验于2011年5月14日播种，每个品种在13.5万～28.5万株/hm2设置3个不同的密度水平，小区面积24 m2，试验采用随机区组设计，重复3次。由于初次在晋南试验高密度栽培技术，尚未引入合适的播种机具，采用条播耧2次播种，人工覆膜。分别于6月5日、6月23日、7月3日、7月 21日、8 月 1日喷缩节胺 4.5，15.0，22.5，30.0，30.0 g/hm2，合计喷102.0 g/hm2。试验地在农事操作、田间管理等方面与普通种植方式相同。

1.3.2 高密度不同模式试验（2012年） 供试品种为科能0518，于2012年4月20日播种。调整棉花植株行距配置是实现高密度种植与机采新技术结合的重要手段[11-12]。为了继续探讨高密度条件下的种植模式，2012年进行3种不同株行距的高密度试验：即宽膜等行距（膜宽200 cm，1膜6行，株距10 cm）；宽膜宽窄行（膜宽200 cm，1膜6行，宽窄行种植，行距为20 cm—60 cm—20 cm—60 cm—20cm，株距10cm）；窄膜双行（膜宽80cm，1膜2行，行距35 cm，株距10 cm）。

试验底施汉枫牌氮磷钾缓控释肥600 kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥。从3叶期开始化控，控制6次，分别喷缩节胺7.5，22.5，30.0，30.0，37.5，45 g/hm2，共用 172.5 g/hm2，试验采用随机区组设计，重复3次。

1.3.3 初步成型（2013年） 供试品种为晋棉50和冀丰106，于2013年4月22日播种。在2012年试验的基础上，2013年选取符合晋南地区气候环境的200 cm宽膜宽窄行种植方式。同时，采用80 cm窄膜双行（行距45 cm，株距18 cm）为对照，大区对比，每大区0.667 hm2。

试验施汉枫牌氮磷钾缓释肥600kg/hm2（N∶P∶K＝25∶12∶8），中期不再追肥，从3叶期开始化控6 次，分别为 7.5，22.5，37.5，37.5，45.0，60.0 g/hm2，共用210 g/hm2。

1.3.4 完善技术体系（2014年） 供试品种为冀丰106，于2014年4月23日播种，密度19.5万株/hm2。针对2013年高密度棉田郁闭严重的问题，2014年设置了机采棉不同栽培模式试验，旨在不影响机械化采收的情况下，通过减少播种行数，改善群体的通风透光性能，解决增加群体与脱落和烂铃的矛盾。“222”模式为1膜3垄6行棉花，窄行宽12 cm，宽行宽68 cm；“121”模式为两边各减少1行棉花；“202”模式为中间减少2行棉花。3种模式株距均为10 cm。对照为常规植棉方式，窄行40 cm，宽行60 cm，株距20 cm。试验采用随机区组设计，重复3次。

1.3.5 技术装配及优化（2015年） 供试品种为冀丰106，于2015年4月23日播种。在前期试验的基础上，采取宽膜宽窄行栽培模式，试验通过对不同群体密度棉花生长情况及籽、皮棉产量测定，确定最适宜晋南平原区及黄河流域的生产密度。

万荣县大兴村黄河滩涂地土壤肥力低，为沙壤土，设置5个不同的密度水平（12.75万～21.75万株/hm2）小区面积24 m2；夏县牛家凹农场土壤肥力较高为黏土，设置4个密度水平（9万～20.25万株/hm2），小区面积27 m2。两地试验均为3次重复，随机区组排列。

1.3.6 集成示范（2016年） 供试品种为冀丰107，于2016年4月22日播种。2016年在前几年试验的基础上，在万荣县光华乡黄河滩涂地和夏县牛家凹农场分别进行3.33 hm2试验示范。植棉除采收外全程机械化，主要采取以下新技术：采用大型播种机，膜上打孔，精量穴播，免去放苗、间苗、定苗、围苗工序；药剂包衣，减少苗期用药；调整行距，增加密度，黄河滩涂密度由7.5万株/hm2增加到17.25万株/hm2左右，夏县牛家凹农场密度控制在12.75万株/hm2左右；早控、重控，塑造理想株型与合理群体，保证成铃，减少脱落；缓释肥一次施入，不追肥；适期适量喷施脱叶剂，满足机采要求。

2 结果与分析

2.1 2011年机采高密度棉田试验产量

从表1可以看出，密度在13.5万～28.5万株/hm2范围内，2个品种棉花产量都是随着种植密度的增加而增加。其中，科能0518，留苗270 390株/hm2，产量最高，籽棉产量6 468.0 kg/hm2，皮棉产量为2 523.0 kg/hm2；早熟棉（麦茬）留苗 295 080株 /hm2，产量最高，籽棉产量为5 178.0 kg/hm2，皮棉产量为2 122.5 kg/hm2。

由于播种晚，在本年度秋雨连绵、烂铃严重的形势下，本试验没有烂铃，但成铃较晚，到11月底吐絮才达到40%左右，存在早霜危险。

表1 2011年高密度棉田产量结果

2.2 2012年机采高密度棉田试验产量

从表2可以看出，采用宽膜宽窄行高密度种植方式产量最高，籽棉产量为8 404.5 kg/hm2，皮棉产量为3 193.5 kg/hm2；其次为窄膜双行，籽棉产量为7617.0 kg/hm2，皮棉产量为 2 970.0 kg/hm2；宽膜等行距产量较低，籽棉产量为7 557.0 kg/hm2，皮棉产量为2 871.0 kg/hm2。由于本年度播种较早，霜前花率达85%以上（山西省科技厅田间测产鉴定结果）。

表2 2012年高密度棉田产量结果

2.3 2013年机采高密度棉田试验产量

从表3可以看出，使用宽膜宽窄行高密度机采棉模式比窄膜双行增产；其中，使用冀丰106棉花品种的宽膜宽窄行高密度棉田籽棉产量为7 860.0 kg/hm2，皮棉产量为 3 255.0 kg/hm2，比窄膜双行增产27.5%。

表3 2013年高密度棉田产量结果

2.4 2014年机采高密度棉田试验产量

表4 2014年高密度棉田产量结果

从表4可以看出，从产量上看，“202”模式与对照差异不显著，其他处理均显著低于对照，但是“202”模式烂铃率高达50.5%，比相同密度的“121”模式高19.3%，经田间调查发现，“202”模式靠近宽行一侧的果枝要比窄行一侧更长，结铃更多，但造成重心偏移式倾斜，严重者甚至倒伏在地，致使靠近地面的铃几乎全部烂掉，有产量，但对品质影响较大；另一方面，棉花倒伏后可能会影响到机械采收的采净率，不推荐继续使用“202”模式。2014年后期降雨多，高密度下通风透光差，烂铃增加，造成3个高密度模式的产量均低于对照，“222”模式在其中表现相对较好。如何解决降雨过多造成机采棉田烂铃增加，棉花产量降低、纤维品质下降是当前急需解决的突出问题，仍需继续试验研究。

2.5 2015年机采高密度棉田试验产量

由表5，6可知，不同密度各处理的株高都可以控制在理想高度，单株成铃与铃质量均随着密度的增加而降低，9月22日的吐絮率随着密度的增加而增加。从产量结果看，万荣大兴密度试验17.25万株/hm2籽、皮棉产量最高，虽然9月22日（脱叶剂适宜喷施时期）吐絮率为49.1%，但经过脱叶催熟可达到机采棉指标。夏县牛家凹密度试验在12.75万株/hm2时籽、皮棉产量最高，9月22日吐絮率达到48.6%，符合机采棉要求。综合起来看，在晋南平原区，土壤肥力较好的情况下，密度在12.75万株/hm2左右为宜；在滩涂盐碱地，肥力较差的情况下密度以17.25万株/hm2左右为佳。

表5 2015年万荣大兴黄河滩涂高密度棉田产量结果

表6 2015年夏县牛家凹农场高密度棉田产量结果

2.6 2016年集成示范产量结果

从表7可以看出，2016年机采高密度棉花在万荣县光华乡黄河滩涂和夏县牛家凹农场进行示范，籽棉产量分别达到5 887.5，6 415.5 kg/hm2。

3 机采高密度棉花的几个关键措施

3.1 缩节胺对机采高密度棉花的控制是该技术的核心

植棉密度要从过去的6.0万～10.5万株/hm2提高到12.0万～28.5万株/hm2，必须以多频率高剂量的缩节胺控制为前提；如果控制不好，就会造成田间郁闭、早期蕾铃脱落、中下部蕾铃脱落，形成中上部营养生长茂盛，加剧中下部成铃环境恶化，最后形成中下部空果枝多，只有上部秋桃盖顶，严重影响棉花产量[13-15]。

3.2 提早缩节胺使用时间，增加缩节胺用量

传统植棉，使用缩节胺3～4次，用量52.5～75.0 g/hm2，首次使用在7叶期。机采高密度植棉，缩节胺首次使用可提早至二叶一心期，在5叶期第2次使用，缩节胺用量增加到157.5～360.0 g/hm2。

3.3 每穴一株，出苗整齐一致

在机采高密度条件下，由于苗与苗之间中后期对光、热、肥、水等环境资源竞争激烈，而且缩节胺是用大型机具喷洒，用药一致，所以必须出苗整齐，苗匀。如果苗小、苗弱，在竞争中就会一直处于弱势。同时如果出现一穴多苗，必须在2叶期前定苗。

3.4 初花期浇第一水最关键

机采高密度棉田，在初花期前，晋南的自然降雨和土壤底墒就可以满足棉花的生长需求；底施氮磷钾缓释肥肥效缓慢释放，可以保证初花期的肥水供应；但初花期以后，由于其单位面积承载的蕾、铃要比传统棉田负荷大，所以初花期浇水的目的是开始释放贮存在土壤中的氮磷钾养分，满足棉田对水肥的足额供给。

3.5 适时打顶，控制株高

机采高密度棉田理想的单株，株高75～85 cm，第1果枝着生节位距地面20 cm以上，与主茎夹角65°左右。单株果枝7个，单株成铃8～9个。在高密度的抑制作用下基本没叶枝，所以打顶时间一般在7月15—20日，打顶掌握“枝到不等时，时到不等枝”[17-18]。

4 结论与讨论

通过6 a的试验、示范，机采高密棉田显示出比传统棉田巨大的增产潜力，2011—2016年，把当地传统植棉的群体密度从6.0万～10.5万株/hm2提高到12.0万～28.5万株/hm2，机采高密度棉田比传统棉田增产3%～9%，增产显著。晋南光热资源富裕期在6，7，8这3个月，由于机采高密度植棉技术与传统的植棉技术比较，单株减少果枝6～7个，单株成铃减少6～7个，所以其成铃期在8月底完成，该植棉模式与晋南光热资源高度吻合。晋南虽然春夏两季干旱少雨，但是在个别年份也会出现秋雨连绵，高密度棉花由于个体之间相互交错，在秋季棉花吐絮时容易出现下部烂铃，对棉花品质和产量造成一定的影响，所以，建议合适的种植密度为12.0万～16.5万株 /hm2。2012，2015年，分别由山西省科技厅、运城市科技局组织，邀请全国棉花知名专家2次组成田间鉴定组，对山西省农科院棉花所承担的“机采高密度棉花试验、示范”进行田间测定验收，产量分别达到 6 817.5，6 706.5 kg/hm2，机采高密度棉田得到同行专家与棉农的认同。

从历年的试验结果可以看出，与常规植棉比较，高密度棉田在后期阴雨天气时有一定的减产风险，下部成铃烂铃率较高[19]，除了密度外，如何通过播期和化学控制稳定中部成铃的数量和品质是需要进一步研究的方向。但是，另一方面，生育期短上部成铃较少，因此，主要产量依靠中部成铃，这使得高密度种植模式下棉花品质相对优质稳定，更容易符合纺织企业的标准[20]。

机采棉是一个系统工程，涉及到育种、栽培、植保、土肥、机械等各个方面，下一步我们将继续对机采棉创新技术进行研究探讨，建立和完善一套黄河流域机采棉高产优质综合栽培技术体系。