论棉花轻简化栽培

张冬梅，张艳军，李存东，董合忠*

（1.山东棉花研究中心/ 农业部黄淮海棉花遗传改良与栽培生理重点实验室，济南250100；2.河北农业大学农学院，河北保定071000）

我国传统植棉主要依赖于劳动密集型的精耕细作，这一方面是基于过去人多地少、农村劳动力资源丰富的国情，另一方面与棉花喜温好光、无限生长等生物学特性有关[1]。近十多年来，随着农村劳动力转移和农业生产用工成本不断攀升，基于精耕细作的传统植棉技术难以为继，并成为棉花生产持续发展的障碍。因此，必须彻底改革传统植棉技术，建立轻简化栽培技术，实现棉花生产的轻便简捷、节本增效[2]。由精耕细作到轻简化栽培，是我国棉花栽培技术的重大跨越。

1 棉花轻简化栽培技术的特点

棉花轻简化栽培既是与以手工劳动为主的传统精耕细作植棉相对的概念，更是对传统植棉技术的改革、创新和发展，是基于中国国情创立的现代化植棉新技术[2-3]。它通过农机农艺融合、良种良法配套保持棉花产量不减、 品质不降，解决简化与高产优质的矛盾。

1.1 棉花轻简化栽培的特点

第一，棉花轻简化栽培是全程简化，它体现在棉花栽培管理的每一个环节、 每一道工序，而不侧重于或局限于某个环节、某个时段、某个方面，这是轻简化栽培技术与过去提出和采用的一些简化栽培措施的重要区别[3-4]。

第二，棉花轻简化栽培不但要因地制宜，更要与时俱进。一方面它是动态发展的，其具体的管理技术、农业装备、保障措施等是在不断提升、更替和发展之中的，其重要特征是改革创新、与时俱进；另一方面，棉花轻简化栽培要符合当地生产和生态条件的要求，不顾条件、不因地制宜，盲目追求规模化、机械化等不可取。

第三，棉花轻简化栽培的目标是丰产优质、节本增效，在不断减少用工的前提下，减少水、肥、膜、药等生产资料的投入，保护棉田生态环境，实现绿色生产、可持续生产，经济效益、社会效益和生态效益相统一，这也是轻简化栽培的重要内容和目标。

第四，棉花轻简化栽培最难、最核心的环节是“收”的轻简化，也就是集中收获或机械采收。但是要实现棉花轻简化收获必须从“种”开始，实行与机械化管理和收获相配套的标准化种植；在此基础上，根据当地的生态条件和生产条件，综合运用水、肥、药调控棉花个体和群体，构建合理群体结构，优化成铃、集中吐絮，为集中收获或机械采摘奠定基础[1-2]。

第五，总体来看，棉花轻简化栽培的实施没有严格的条件要求，但努力提高棉花种植的适度规模化、标准化，提高社会化服务水平，是其重要保障[5]。当前条件下，依靠农民专业合作社等新型农业经营主体是推行棉花轻简化栽培的重要途径。

1.2 轻简化栽培与机械化的关系和区别

棉花轻简化栽培是对传统精耕细作技术的创新改造，与精耕细作、全程机械化等既有必然的联系又有本质的区别[6-7]。原有中国特色的作物栽培技术是基于我国人多地少、经济欠发达的基本国情发展起来的高产栽培技术，其基本原理、方式和方法仍具有一定的生命力和先进性。棉花轻简化栽培既不能全盘否定精耕细作，更不能走粗放耕作、广种薄收的老路子，而是吸收继承和创新改造传统精耕细作的栽培技术[1-2]。

机械化是轻简化的重要手段和保障。包括播种、施肥、中耕、植保、收获在内的农业机械，以及新型棉花专用肥、植物生长调节剂、配套棉花品种等，都是棉花轻简化栽培所依赖的，是重要的物质保障。但是，农业机械化不是轻简化的全部，这包含2 个层面的含义：一是轻简化要求以机械代替人工，但不是单纯要求以机械代替人工，而是强调农机农艺融合、良种良法配套；二是轻简化栽培还包括简化管理工序、 减少作业次数，这也是与机械化的显著不同[2]。

棉花轻简化栽培强调量力而行、 因地制宜、与时俱进，这也与全程机械化不同。棉花生产全程机械化涉及诸多环节，要求适度规模化种植、标准化管理、化学脱叶催熟、大型采棉机械采收、成套清理加工线清理[1]。其要求如此严格甚至苛刻，在我国大部分产棉区目前尚难以做到，无法开展。但是，棉花轻简化栽培则不同，其内涵在不同时期、不同地区有不同的约定，采用的物质装备和农艺技术与当地经济水平、 经营模式相匹配。可见，轻简化栽培更适合中国国情。

2 棉花轻简化栽培的关键技术

棉花具有多年生植物的无限生长习性，整枝打顶、多次施肥、分次采摘等传统植棉技术则较好地迎合了这一生物学习性[2]。棉花地理分布范围广，所处气候条件复杂多变，锻炼出很强的抗旱、耐盐能力和环境适应性，对播种期、不同种植密度、株行距搭配、一穴多株、整枝、灌溉、施肥等技术措施有较好的适应性，则决定了简化管理程序、减少作业次数，实现轻简植棉的可行性[8]。

2.1 单粒精播壮苗技术

单粒精播、适当浅播的棉花种子在顶土出苗过程中受到的顶土压力适宜，产生的乙烯含量较高，增强了弯钩形成关键基因表达，促进弯钩快速形成，顶土出苗。与之相反，多粒穴播种子顶土力量大，一方面单株棉苗受到的压力小，乙烯生产少；另一方面会使表层土提前裂开，棉苗未完全出土就受到光线照射，弯钩形成关键基因表达受抑制，弯钩提前展开，带壳出苗。单粒精播种子出苗后皆有独立的生长空间，互相影响小，易形成壮苗；多粒穴播种子出苗后拥挤在一起，相互影响大，下胚轴伸长基因过量表达，易形成高脚苗[9]。

基于此，对棉花传统播种技术实行“三改”，建立单粒精播技术：一改多粒穴播为单粒精播；二改深播（3 cm）为浅播（1.5～2.5 cm）或深播浅盖；三改稀植为适当密植，增加30%～50%的播种穴数，适当缩小穴距。这一技术不仅保障了全苗壮苗，降低发病死苗率36%，减少带壳出苗率90%；而且节约种子50%以上，省去了间苗定苗工序，每公顷省工15 个以上[10]。为适应棉田两熟制精量播种的要求，可改春棉套种为早熟棉直播，采用蒜（小麦、油菜）后早熟棉机械精量直播技术，实现两熟制棉花的精量播种。为应对西北内陆春季低温干旱，可采用“宽膜覆盖边行内移增温、膜下适时适量滴水调墒”的保苗技术，即改窄膜覆盖为宽膜覆盖、将边行棉花适当内移，以保障种子发芽出苗所需的地温；改冬前或春季造墒为干籽干土播种，适时适量滴水调控土壤墒情促进种子出苗，保障低温干旱条件下单粒精播棉花的全苗壮苗[6]。

2.2 免整枝技术

棉花具有无限生长习性，棉株主茎基部着生叶枝，叶枝不能直接结铃；因此，去叶枝是重要的传统植棉措施。为保证在有限生长期内开花结铃和吐絮，传统植棉要求适时打顶。大田试验发现，通过密植和人工遮阴改变光照强度和光谱特性可改变棉花的株型，诱发大量株型调控基因和激素相关基因差异表达，特别是提高生长素合成基因和生长素极性运输基因PIN1 的表达，促进独脚金内脂合成基因MAX3 和GhD14 等表达，从而抑制叶枝生长发育。缩节胺通过对赤霉素生物合成的抑制，促进光合产物向根、茎和生殖器官（蕾、花、铃）的运输，减少了向主茎顶端运输，从而抑制了顶端生长[10]。

根据上述研究，各棉区根据生态条件和生产条件适当增加密度，高密度条件下利用小个体、大群体抑制叶枝生长，并配合化学调控、水肥调控等减免去叶枝和打顶环节，可以实现免整枝[11]。其中，西北内陆棉区的技术要求如下：种植密度为150 000～225 000 株·hm－2，在前期缩节胺化控2～3 次的基础上，棉花正常打顶前5 d（达到预定果枝数前5 d） 用缩节胺120～220 g·hm－2（新疆），10 d 后再次叶面喷施缩节胺120～220 g·hm－2（新疆）；同时，采取部分根区滴灌、水肥协同管理、最后一水适当提前等措施。

其他棉区实现免整枝打顶的技术要求：黄河流域棉区春棉种植密度为75 000～90 000株·hm－2，黄河和长江流域棉区晚播早熟棉种植密度为90 000～120 000 株·hm－2。应提早化控，春棉首次化控由盛蕾期提前到3～4 叶期，然后在盛蕾期和初花期时根据长势各化控1 次，3 次用量分别为15、22.5～30 和37.5～45 g·hm－2，正常打顶前5 d（达到预定果枝数前5 d），用缩节胺75～105 g·hm－2叶面喷施，10 d 后再次叶面喷施缩节胺105～120 g·hm－2。晚播早熟棉根据情况于盛蕾期化控1 次；棉花正常打顶前5 d（达到预定果枝数前5 d），用缩节胺75～105 g·hm－2叶面喷施1 次[1-2]。

2.3 一次性施肥技术

Yang 等[12]研究发现，棉花花铃期累积的氮占一生总量的67%，其中累积的肥料氮占总肥料氮的79%；棉花对底肥氮吸收比例最小，对初花肥氮利用率最高；减施底肥氮、增施初花肥氮显著提高棉花经济系数和氮肥利用率，一次性基施缓控释氮肥也可达到基本相同效果，肥料利用率比传统施肥提高14%～30%。根据棉花需肥规律合理施肥，特别是速效肥和控释肥配合使用，不仅能够提高肥料利用率，还能控制营养枝和赘芽的发育，协调营养生长和生殖生长的关系，促进棉花产量和品质的形成[2]。

基于轻简化施肥和提高肥料利用率的需要，建立速效肥与缓（控）释肥相配合的一次性施肥技术。该技术的基本要求：一是以产定量，黄河流域棉区高产田单产籽棉3 750 kg·hm－2以上，适宜施N 量226～240 kg·hm－2, N、P2O5、K2O 用量比为1.0∶0.5∶（0.7～0.9）；长江流域棉区单产籽棉3 600～4 500 kg·hm－2，适宜施N 量为240～270 kg·hm－2，N、P2O5、K2O 用量比为1.0∶0.6∶0.8；西北内陆棉区单产籽棉4 500～5 250 kg·hm－2，适宜施N 量为300～335 kg·hm－2，N、P2O5、K2O 用量比例大致为1.0∶0.5∶（0～0.3）[8]。二是应用棉花专用缓控释肥减少施肥次数。以上推荐施肥量是采用速效肥和传统施肥方法通过多年联合试验获得的结果，速效肥改为缓（控）释肥、传统施肥方法改为滴灌施肥时相应的施肥量可以进一步减少。长江流域和黄河流域棉区套种春棉采用一次性基施缓（控）释肥，缓（控）释肥用量可较传统施肥量减少10%～20%；晚播早熟棉在施足基肥的基础上于初花期一次性追施速效肥，施肥量较传统春棉施肥量减少15%～20%。黄河流域棉区纯作春棉采用种肥同播、一次性基施缓（控）释肥，可比传统施肥量减少10%左右；西北内陆棉区采用水肥一体化技术，施肥量可减少15%左右[2-3]。

2.4 节水灌溉和水肥协同管理技术

发现部分根区灌溉条件下，干旱区一方面通过脱落酸信号调控气孔开度，减少水分蒸腾；另一方面诱导叶片合成大量茉莉酸，作为信号分子经韧皮部运输到灌水区根系，促进灌水区根系RBOHC基因表达，增加该侧根系H2O2含量，提高根系中PIP 蛋白含量，增强PIP 蛋白的活性，从而提高灌水区根系吸水能力。西北内陆棉区在传统膜下滴灌技术的基础上，一方面通过调整滴灌带布局、灌水量和灌水频次，将传统灌溉改为部分根区灌溉[2,13-14]，即由过去6 行（棉花）2 带（滴灌带）改为1 行1 带或2 行1 带，灌水量次数由5～6 次改为8～10 次，每次灌水量减少30%以上，灌水终止期比过去提前7～10 d；另一方面，按照棉花生长发育和产量品质形成的需要，利用滴灌施肥装置，将基于棉花产量目标和土壤肥力状况设计的棉花专用水溶性肥料融入灌溉水中，随滴灌水定时、定量定向供给棉花，实现了节水、减肥不减产的目标。根据大田试验和生产实践[2]，新疆水肥协同管理技术的施肥量和使用技术为：N 270～300 kg·hm－2，P2O5120～180 kg·hm－2，K2O 50～100 kg·hm－2。对于高产棉田，适当加入水溶性好的硼肥15～30 kg·hm－2、硫酸锌20～30 kg·hm－2。通常20%～30%氮肥、50%左右的磷钾肥基施，其余作为追肥在现蕾期、花铃期追施。黄河流域棉区则在淘汰漫灌的基础上，改长畦为短畦，改宽畦为窄畦，改大畦为小畦，改大定额灌水为小定额灌水，整平畦面，保证灌水均匀[2,15]。同时，灌水与一次性施用控释肥结合，也可在一定程度上实现水肥协同管理。

2.5 基于集中吐絮的群体调控技术

调控优化棉花群体结构是改善棉田环境、实现集中收获或机械采收的重要途径。三大棉区应改传统的“高密小株型”、“中密中株型”和“稀植大株型” 群体结构为 “降密健株型”、“增密壮株型”和“直密矮株型”群体结构[16]。

西北内陆棉区以“调冠养根”为主线构建“降密健株型”群体：建立稳健基础群体、合理株行距搭配，滴灌调控温墒环境、结合化学调控和适时打顶（封顶）等措施调节棉株地上部生长、优化冠层结构，优化成铃、集中吐絮；通过棉田深耕和深松、水肥协同管理养根、护根，保障并延长根系活力，协调根冠关系[17]。重点是改一膜六行的大小行种植为一膜三行的等行距76 cm 种植，种植密度由225 000 株·hm－2降为150 000 株·hm－2，株高由60～70 cm 提高到80～90 cm，构建优化成铃、集中吐絮、脱叶彻底的“降密健株型”群体[16-17]。

黄河流域棉区以“控冠壮根”为主线构建“增密壮株型”群体。一方面以促为主、促控结合并适时打顶（封顶），调控棉株地上部生长，实现适时适度封行；另一方面棉田深耕或深松、控释肥深施、适时揭膜或破膜促成发达根系，延缓早衰，实现正常熟相[17]。重点是改窄膜大小行种植为中膜等行距76 cm 种植，种植密度由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，构建优化成铃、集中吐絮的“增密壮株型”群体[16,18]。

长江流域棉区以麦（油、蒜）后直播增密争早为主线构建“直密矮株型”群体结构。采用早熟棉品种，改套种为麦（油、蒜）后机械直播；密植控高，种植密度90 000 株·hm－2以上；系统化控，将株高控制在80～90 cm；在施足基肥的基础上，于盛蕾期一次性追肥，实现晚播早熟，集中收获[19-20]。

3 棉花轻简化栽培展望

棉花轻简化栽培是立足中国国情，以轻简省工、节本增效、可持续发展为目标建立起来的新型栽培技术体系，因地制宜、与时俱进是该技术的重要特征。基于此，一方面要大力推广应用该技术，为新旧动能转换和提质增效做出贡献；另一方面要在推广应用的过程中不断完善和发展该技术。

一是进一步优化种植模式。在热量和灌溉条件较好的两熟制或多熟制棉区，棉田套种仍是主导模式，但这种模式难以实行轻简化栽培，因此要逐步改套种为（小）麦后、油（菜）后或（大）蒜后早熟棉机械直播，构建“直密矮株型”群体结构，为全面推行两熟制棉田轻简化栽培提供便利条件。

二是要更加环保和可持续。绿色环保是轻简化栽培的重要内容，要通过提高水肥药的利用效率减少投入和控制面源污染；要研发塑料地膜的替代品和替代技术，从根本上解决残膜污染问题。

三是立足国情、因地制宜、与时俱进，随时把相关先进技术、手段和装备集成进来，但不是照搬国外的技术和方法，不能一味地强调全程机械化。

四是继续推进农机农艺融合、 良种良法配套。目前我国各棉区的种植模式繁杂，株距、行距配置不统一，套作、平作、垄作等种植模式复杂多样。要研究探索与机械收获相配套的栽培技术，通过良种良法配套、 农机农艺结合进一步轻简化，省工节本、提质增效，而不是单纯依靠品种、依靠机械。

五是轻简化栽培技术的推广应用要因地制宜、循序渐进。今后一个时期是传统栽培技术向轻简化栽培技术转变的重要时期，但这种转变不可能一蹴而就，而是一个长期的过程。因此，要通过先试验示范、再辐射推广的模式，因地制宜、循序渐进地推广应用棉花轻简化栽培技术。在推广和应用过程中要注意发挥农民专业合作社等新型农业经营主体的带头带动作用，要通过推进适度规模化生产推动新技术的推广普及。

综上所述，种植模式的优化，管理程序的简化和多程序合并作业，农机农艺融合、良种良法配套，建立和应用具有中国特色的棉花轻简化栽培技术是我国棉花生产持续发展的必然要求。毋庸置疑，轻简化栽培技术的推广普及，必将加快我国棉花生产“轻简节本、提质增效、绿色生态”目标的实现。