黄河三角洲地区棉花牧草两熟机械化种植模式及配套技术集成

姚远，姚永革，刘锦，王猛，崔景铎，杨向黎*

（1.山东农业工程学院，济南250100；2.青岛农业大学，山东 青岛266109）

1 棉花牧草两熟模式研究的背景及意义

1.1 棉花牧草两熟模式研究的背景

棉花是关系到国计民生的主要经济作物。近年来，由于植棉效益的影响，山东植棉区棉花面积逐年减少。 2019 年山东棉花种植面积16.93 万hm2，单产1 158 kg·hm－2，总产19.6 万t[1]。 植棉面积比2014 年减少42.36 万hm2，减幅71.4%，总产减少70%以上。 棉花种植面积减少除受国家政策调整影响外，棉花用工量大、用工成本高、机械化程度低、投入产出比下降是主要原因。黄河三角洲地区多为盐碱地，棉花种植一年一茬，种植模式单一。棉花平均单产3 000 kg·hm－2左右， 产值只有18 000元·hm－2左右，扣除投资成本和用工，纯收入只有6 000～7 500 元·hm－2。 由于多年使用地膜覆盖棉田，土壤“白色污染”的状况愈来愈重，且无法从根本上治理。另外，早春气候变化剧烈，灾害性天气较多，也给春播棉田丰产稳产带来很大影响。 2019年“达维”台风给黄河三角洲植棉区棉花生产带来严重损失，传统植棉方式面临严重挑战。 如何加快传统棉花产业的转型升级，增加农民收入，提升经济效益，解决地膜覆盖污染问题，促进棉花产业的可持续发展，是当前亟待解决的问题。因此，改革传统种植模式，探索棉花牧草两熟机械化种植模式势在必行。

1.2 棉花牧草两熟模式的重要意义

棉花牧草两熟就是根据牧草和棉花生育特点，充分利用气候和土壤资源，抓住冬闲田和春闲田闲置期，变一年一熟制栽培模式[2]为“牧草＋棉花”一年两熟制栽培模式。 前茬种植牧草，牧草收割后抢茬播种棉花，通过改进耕作方式，达到农艺和农机相融合，实现了耕种管收全程机械化，提高了劳动生产率，增加了综合效益。目前，我们探索了两种棉花牧草两熟的种植模式， 即饲用燕麦＋短季棉、黑麦草＋短季棉模式。 黑麦草一般于上一年10 月下旬播种， 饲用燕麦一般于当年的2 月中下旬播种。棉花选用生育期较短、株型紧凑、开花结铃集中、适合机采的品种， 一般在5 月中下旬牧草收割后，实现无膜抢茬播种，10 月中下旬至11 月上中旬进行机械采收。

（1）棉花牧草两熟具有较好的经济效益。 棉花牧草两熟是继麦棉套种、蒜棉套种、油棉套种后的又一种全新的轮作模式， 不仅提高了土地的利用率，增加了经济效益，有效解决了黄河三角洲盐碱地棉花一熟制模式经济效益低的问题；而且也有效规避了不良天气的影响，最大限度地利用夏季高温雨水充沛、适合棉花生长发育的气候特点，使棉花生长旺盛期集中在6－8 月份，搭好丰产架子。秋季（9－10 月）秋高气爽，雨量减少，阳光充足，正是棉花结铃吐絮的关键期，无论是“黑麦草＋棉花”还是“饲用燕麦＋棉花”模式，经济效益都明显增加。据调查，棉花牧草两熟制栽培模式，可产干草15 t·hm－2左右，牧草产值15 000～20 000 元·hm－2左右，棉花产值15 000 元·hm－2左右。 扣除人工和各项物化投入， 纯收入在21 000 元·hm－2左右，较一熟模式棉花效益接近翻一番[3]。

（2）棉花牧草两熟凸显了生态效益。 棉花牧草两熟栽培方式是传统种植方式的一大变革。牧草＋棉花接茬种植，改善了土壤环境，有效解决了棉花单一种植重茬的问题；牧草收获后留茬秸秆及根系经腐熟后变为有机质，提高了土壤肥力，使土壤理化性状和病虫害发生状况得以改善，肥料用量有所减少。 棉花种植不再需要覆盖地膜，改传统的地膜棉为无膜棉种植，从根本上解决了地膜覆盖造成的土壤“白色污染”的问题；而且由于棉花晚播，减弱了蚜虫和三代棉铃虫危害， 减少了农药施用量，为盐碱地生态植棉闯出了环境生态友好型、可持续发展的路子。

（3）棉花牧草两熟增加了社会效益。 棉花牧草两熟不仅是种植结构和方式的改变，更重要的是由传统思维模式向现代农业思想观念的变革，棉花牧草两熟第一次把牧草种植和棉花种植有机结合，实现了草畜一体化、 种植和养殖产业一体化的结合。该模式对农村饲用燕麦栽培利用与生态植棉模式发展都具有指导和示范作用，对提高农民植棉积极性，有效填补畜牧业饲草缺口，推动农业产业转型升级，实现牧草产业和棉花产业的绿色发展都具有重要意义。

2 棉花牧草两熟需要把握好的几个关键要素

棉花牧草两熟延长了作物生产季节，需要综合考虑无霜期的长短和作物生长发育所需的有效积温，把握好作物生产和温光土肥水之间的关系。

2.1 处理好牧草和棉花两种作物生长期竞争问题

黄河三角洲地区传统的棉花种植是一年一熟，实施棉花牧草两熟模式必须要解决牧草和棉花生长期竞争的问题。 如果实行棉花牧草套种，则全程机械化无法实现。 因此，必须实行牧草和棉花压茬种植。 牧草种植管理要抓住一个 “早”字，以早争主动，以“早”促全苗，要适时早播、促苗早发、提早刈割，早腾茬，给棉花留出足够的生长期。棉花要突出一个“抢”字，即抢茬播种、抢墒播种、抢时播种。 选用生育期为110 d 以内的短季棉品种，加强田间管理，提高霜前花率，提高棉花产量和品质。

2.2 处理好盐碱地土壤墒情与一播全苗的问题

黄河三角洲土壤母质为黄河冲积物发育而成，土壤为滨海盐化、潮化土，草甸演化过程短，土壤板结、结构不良，通透性差[4]。 牧草产量与播种出苗率成正相关，牧草播种必须做到一播全苗。 燕麦草耐盐碱性一般，大水压碱能降低盐碱的危害。 早春气温低，播种时灌水压碱造墒，易造成地温下降，也易形成土壤板结，不利于适期早播和出苗率。因此，提倡上一年冬季来临之前大水漫灌，既解决了春播土壤造墒问题，又进行了大水压碱，解决了土壤盐碱的问题。 5 月中下旬气温稳定，燕麦茬口能避免土壤板结，结合燕麦收割前15～20 d 灌水造墒，有利于无膜棉出苗。

2.3 处理好棉花牧草生长发育与气候的关系

棉花牧草两熟丰产的关键就是棉花牧草生产发育要求的生态环境和当地的气候资源相适应，最大限度地利用好气候资源。黄河三角洲年平均气温12 ℃,平均日照时间2 700 h，大于10 ℃的积温4 730 ℃[4]。 据地处黄河三角洲的无棣县气象资料记载，无棣县气候四季明显，干湿分明，春季（3－5月）少雨干旱多大风，降水量只占全年的13.7%。 因此，早春牧草播种后及时镇压、出苗后及时采取中耕等农技措施可解决春季土壤散墒快的问题，还能有效提高地温，促苗早发。 夏季（6－8 月）高温、多雨，湿度大，降水量占全年的68.7%；秋季（9－11月）光照充足，昼夜温差大，有利于棉花的生长与吐絮。因此，棉花5 月中下旬抢时、抢茬、抢墒播种，充分利用夏季6－9 月多雨高温的气候， 促进棉花的早发，使棉花的生长发育适期和当地气候特点相吻合。 9 月底以后，降雨减少，棉花进入结铃吐絮期，白天光照强，昼夜温差大，有利于养分的积累，结铃集中，烂铃率低，棉花品质好。 11 月中旬前后，根据天气和棉花吐絮情况集中进行机采。

2.4 处理好经济效益和可持续发展的关系

地膜覆盖棉花虽然能够提高棉花产量增加经济效益，但也形成了“白色污染”。 据调查，每年有5%～8%的地膜残留碎片留在土壤中，给农业的可持续发展带来不利影响；但如果早春植棉不覆盖地膜，土壤失墒快，地温回升慢，土壤板结，棉花出苗率低，棉苗生长发育缓慢，投入产出低，经济效益并不理想。 棉花牧草两熟有效地解决了上述问题。 棉花牧草两熟制棉花播种时巧妙利用留存的牧草根茬，土壤不易板结，土质疏松，有利于棉花的顶土出苗，不盖地膜也能做到一播全苗，苗全苗旺。棉花适当晚播有效规避了当地早春气温不稳、干旱等不良气候，而且虫害有所减轻。 据山东绿风农业集团有限公司田间试验，无膜棉在牧草收割后播种，用工量减少33%，用药成本减少40%，植棉投入降低了28%。 和春季地膜棉田相比，植棉效益虽有所降低，但棉花牧草两熟增加一茬牧草收入，单位面积经济效益显著提高[3]。 更重要的是棉花牧草两熟缓解了因棉花多年连作苗期立枯病、猝倒病、黄枯萎病等土传病害不断加重、土壤养分不均衡、土壤退化的问题。

2.5 处理好农民土地承包与土地规模化经营问题

棉花是劳动密集型的大田经济作物，传统一家一户分散植棉，劳动强度大、生产效率低、大型机械难于推行等问题是制约棉花发展的瓶颈。棉花的出路在于机械化。 因此，传统的家庭小规模分散种植向规模化、标准化、农场化经营转变是当前农业发展的趋势。 棉花牧草两熟要推行机械化，棉花必须采用简化栽培技术，培育和选用适合机械采摘的棉花品种。 更重要的是要统筹解决好土地流转的问题，使土地成方连片，形成一定的规模，便于机械化作业，这需要政府引导、企业或农民专业种植合作社积极参与，农户的积极配合，在政策、机制、体制等框架内深化改革，以促进产业更好更快发展[5]。

3 棉花牧草两熟机械化种植配套技术

实施棉花牧草两熟要做到4 个精准，即品种选择要精准、播种适期要精准、播后管理要精准、适期收割要精准。

3.1 品种选择

（1）牧草品种选用饲用燕麦或黑麦草等适于牲畜饲养的优质饲料作物。 目前经试验，饲用燕麦或黑麦草抗逆性强、 适宜黄河三角洲的盐碱地生长。饲用燕麦如冀引一号、 黑麦草冬牧70 等品种较为适宜。

（2）棉花品种要选择生育期较短、早熟丰产、株型紧凑、果枝较短、吐絮集中、抗逆性强、品质好、对落叶剂敏感，适合机采的品种。 目前比较适宜的品种有鲁棉532、鲁棉2387、鲁棉241、中棉425 等。

3.2 播前准备

（1）燕麦播种前要提前整地冬灌。 一般于上一年11 月下旬整地，土地要整平，有条件的要用激光平地机整平，深耕打破犁底层，深度25 cm 以上。冬前大水漫灌，既压碱又可保墒，有利于翌年春天燕麦草播种。

（2）棉花播前要提前备好种子，应选用正规包衣的种子，在燕麦草收获离地后，视墒情用穴播机或条播机压茬直播。

3.3 适期播种

（1）饲用燕麦当年2 月中下旬开始播种，即土壤解冻深度3～5 cm 即可。 尽量早播， 用种量112.5 kg·hm－2，密度达到450 万株·hm－2。黑麦草可在上一年11 月棉花秸秆拔除后播种， 密度以900万株·hm－2为宜， 用小麦精播机或宽幅精播机播种，播种深度3～5 cm。

（2）棉花适宜播种期在5 月中下旬，燕麦草收割后做到抢时播种、抢茬播种，抢墒播种，采取用播种机无膜直播。 播种深度2～3 cm，行距76 cm，用种量30～45 kg·hm－2，密度9 万～10.5 万株·hm－2。肥力较差的地块可适当密植。播种时如果土壤墒情不好，播后可进行浇水。

3.4 播后管理

（1）饲用燕麦播种后及时镇压土地，用带镇压装置的播种机播种时随种随时镇压， 防止土壤散墒；出苗后及时中耕，提温保墒；燕麦起身前喷施除草剂防治麦田杂草；精准施肥，采用测土配方施肥，增施有机肥， 每公顷施肥量为纯氮120 kg、 纯磷120 kg、纯钾120 kg。 及时防治纹枯病、蚜虫、红蜘蛛等病虫害。

（2）棉花播种后及时查苗补苗，苗期用中耕机械中耕松土2～3 次，促苗早发； 进入蕾铃期后，简化整枝，减少用工成本，全程科学化控，根据棉田长势、土壤湿度、降雨多少，用缩节胺精准调控。 精准施肥，根据棉花生育特点进行追肥，花铃肥追施氮肥150～225 kg·hm－2。 适时喷施脱叶剂，提高喷药质量，使脱叶率达到90%以上、吐絮率达到95%以上，采净率达到98%以上。加强病虫害防治，及时防治三代棉铃虫、甜菜夜蛾、棉蚜、红蜘蛛、盲蝽等害虫。

3.5 适时采收

（1） 燕麦草一般5 月15－25 日使用压扁割草机进行机械收割， 为下茬棉花播种做好充分的准备。 收割前做到“三看”，即：看天，要有3～5 d 的晴好天气便于燕麦草的晾嗮，使之含水量降到14%以下；看地，土壤湿度要能达到机械下地采收；看草，要看牧草生长成熟情况， 综合考虑牧草的产量和质量。

（2）棉花适时机采。喷施脱叶剂后，当棉田脱叶率达到90%以上， 棉花吐絮率95%以上可进行机采， 黄河三角洲地区一般分别于10 月中旬、11 月中上旬集中进行机械采收。棉花采收要严防混入化学纤维、 动物和人类毛发及有色纤维等异性纤维，保证棉花加工质量。