洞庭湖区全程机械化植棉技术研究进展、问题及对策

郭莉莉，李飞，刘冰蕾，李彩红，何叔军，梅正鼎*，袁国飞

（1.湖南省棉花科学研究所，湖南 常德415101；2.湖南省农作物良种引进示范中心，长沙410000）

洞庭湖是我国重要的优质棉种植区域，棉花是洞庭湖区农村经济的重要支柱。近年来，随着农村劳动力快速转移，传统棉花种植用工多、投入大、效益低的问题凸显，成为影响棉花面积稳定和制约湖南棉花产业可持续发展的重要因素[1-2]。为解决这些问题，国家棉花产业技术体系洞庭湖综合试验站、湖南省现代农业棉花产业技术体系以及湖南省众多棉花科技工作者联系生产实际，以植棉全程机械化为目标，研究建立了机械精准直播、机械施肥、无人机飞防、机械采收、棉秆处理等系列机械化栽培关键技术[3-6]，为湖南省棉花生产从传统劳动密集型向机械化集约型转变打下了坚实的基础。笔者结合自身的研究成果，对洞庭湖区棉花机械化栽培的关键技术作简要总结与梳理，厘清下一步工作思路，以期构建洞庭湖区全程机械化植棉技术体系，形成湖南省棉花生产机械化技术标准，推动洞庭湖区棉花生产实现轻简化、机械化、高效化。

1 棉花机械化生产关键技术研究进展

机械化植棉是以省工、节本、增效为目标，以品种为基础、因地制宜的栽培管理模式为核心，促进农机农艺高度融合，以动力代替人力的机械化作业模式。

1.1 机采棉品种选育

机采棉品种是机械化植棉的基础。在全国范围内征集了113个品种（系），并在湖南主产棉县（区）示范种植，研究形成了湖南省机采棉品种的审定标准。该标准要求：生育期在110 d以内，株型紧凑，抗倒伏，株高约1 m，第一果枝节位高于地面15 cm；抗虫，抗枯萎病，耐黄萎病；成铃、吐絮集中，10月20日基本吐絮完毕；对脱叶剂敏感，喷施15 d后叶片基本完全脱落。截至2020年3月，依据该标准共审定湖南省机采棉品种10个[7]，如湘FZ001、湘棉早1号、湘K25、中棉所94A1822等，并在湖南省各主产棉区进行示范推广种植。

1.2 播种机械化

1.2.1机械精准直播，免间苗免定苗。建立了选用优质精选包衣种子、精细整地、播期适宜、株行距合理、机械定量播种、免间苗免定苗的棉花直播技术。先后开展的播期试验[8]和密度试验[9]的结果表明：对于生育期120 d的品种，5月上中旬播种为宜；对于生育期100 d的品种，5月下旬至6月上旬播种为宜；适宜种植密度为每666.7 m26 000～7 000株。并据此形成油（菜）后棉花直播技术，在常德市鼎城区、澧县和安乡县等地进行示范推广。

1.2.2简化施肥。机械轻简施肥技术是棉花轻简化栽培的一项关键技术。该技术要求：一是以测土配方为基础，根据棉花平衡施肥技术确定推荐施肥量。以各主产棉县（区）土壤肥力情况为基础，依据棉花需肥规律，以籽棉产量不低于每666.7 m2250 kg为目标，制定了土壤养分分级表和各级土壤的推荐施肥量，如中级肥力棉田，666.7 m2推荐施肥量为N 13～17 kg、P2O55～7 kg、K2O 10～15 kg[10-11]。二是应用棉花专用缓释肥（N、P2O5、K2O质量分数分别为18%、9%、18%或19%、8%、18%），减少施肥次数。于棉花播种时，按推荐施肥量一次性施入，施肥深度10～15 cm，距棉籽5～10 cm；到8月上中旬视苗情，根外追施磷酸二氢钾等水溶肥2次[12-13]。将平衡施肥和棉花专用缓释肥使用技术结合，不仅可减少化肥的使用量，也可减少施肥次数和人工投入。

1.3 农艺简化与机械化

1.3.1简化调控，免除整枝。简化调控技术是应用缩节胺或其他生长调节剂塑造高光效群体结构来实现集中成铃、调控熟性的大田栽培技术，是轻简化、机械化植棉的重要技术保障，其技术核心是“少量多次，渐进调控”。化学调控剂的用量与种植密度密切相关[14]，随着密度的增加而增加。缩节胺试验结果表明：蕾期，当密度不超过每666.7 m24 000株时，用量为0.5 g，密度大于每666.7 m24 000株时，每增加1 000株，用量增加0.2 g，但不超过1.0 g；初花期，在密度不超过每666.7 m24 000株时，用量为1.0 g，密度大于每666.7 m24 000株时，每增加1 000株，用量增加0.25 g，但不超过1.5 g；打顶后，密度不超过每666.7 m24 000株时，用量为3.0 g，密度大于每666.7 m24 000株时，每增加1 000株，用量增加0.5 g，但不超过5.0 g。

1.3.2采用机械打顶或化学封顶，免除人工打顶。机械打顶或化学封顶技术是棉花轻简化栽培的另一关键技术，解决了因机采棉增密种植导致打顶工作量倍增的问题。该技术是于棉株高1 m左右时或立秋前后，利用打顶机械去除植株顶端生长点，或用无人机喷施棉花化学封顶剂（每666.7 m270～100 mL，兑水15～20 kg）[15]。在常德鼎城和汉寿等主产棉县（区）的示范结果表明，利用机械打顶或喷施化学封顶剂处理的籽棉产量与人工打顶的差异不显著。

1.4 收获机械化

1.4.1化学脱叶催熟。合理施用脱叶催熟剂[16-17]，不仅能够解决棉花后期贪青晚熟、成熟度不一致的问题，而且能提高机采棉的采净率和作业效率，降低籽棉的含杂率。多年试验结果表明：当棉田自然吐絮棉铃比例达到60%、日平均气温18℃时，每666.7 m2喷施噻苯隆30～40 g和乙烯利水剂60～80 mL（兑水15～20 kg），14 d后脱叶率可达90%。现已形成了适用的棉花化学脱叶催熟技术[18]。

1.4.2集中吐絮与采收。机械采收技术是实现棉花生产全程机械化的最后关键环节，自2012年起，在当地开展机采棉的试验示范，实现了棉花机械采收零的突破。该技术是以机采棉高密度种植为基础，配套适宜的株行距，通过肥水运筹以及适时喷施缩节胺、化学封顶剂等植物生长调节剂调控植株长势，辅以化学脱叶催熟，将棉花吐絮时间集中在20～25 d内，以达成一次性收花目标。当脱叶率达到90%、吐絮率达到95%时，采棉机以4～5 km·h－1的作业速度进行采收，采净率超过90%，比人工采收效率提高近200倍[19]。

2 全程机械化棉花生产中存在的问题

洞庭湖区棉花生产的棉田耕整、播种、植保等环节基本实现了机械化，且针对上述单项技术制定了相应的地方标准或技术规程[20-26]，通过农技推广部门在各主产棉县（区）进行示范推广；但随着植棉机械化的示范推广，也出现了一些亟待解决的新问题。

2.1 棉花直播关键技术待进一步攻关

机械精准直播代替营养钵育苗移栽是该区棉花机械化、轻简化生产的重要举措之一。近年来，虽在棉花直播技术上做了很多研究，明确了适宜的播期、密度和单穴播种粒数等，但是仍然存在一播全苗难的问题。由于洞庭湖区土壤黏性强，易板结，若种子与土壤之间空隙较大或种子播种过深，则会影响种子发芽与出苗，导致出苗不齐，严重影响产量。

2.2 直播棉花病虫草害综合防治技术待进一步研究

棉花直播生育期推迟，改变了病虫发生规律，棉叶蝉、棉盲蝽、蜗牛等已逐渐由次要害虫上升为主要害虫。同时，由于直播棉田，特别是油（菜）后直播棉田大量散落油菜籽，在棉花苗期油菜苗和杂草会消耗大量养分，严重影响棉苗生长；此外，这些杂草也可为病菌和害虫提供滋生场所，加重病虫为害。

2.3 棉花控顶技术有待进一步突破

目前，国内学者针对棉花施用化学封顶剂消除顶端优势的生理效应开展了很多研究[27-28]，结果表明化学封顶可以代替人工打顶，对棉花产量的影响不显著。在美国、澳大利亚等国家，棉花生产中也均是采用化学控顶。可见，要实现棉花全程机械化、轻简化生产，应用化学药剂控顶是趋势。但是棉花品种、气候条件和施药技术等对控顶效果影响较大。洞庭湖区棉花打顶时间一般在8月上旬，此时该区雨水较多，严重影响化学封顶剂的效果。

2.4 机采棉含杂率高，购销成难题

机采籽棉含杂率较高，一般为8%～18%，其主要原因在于以下2点：一是不同棉花品种对脱叶剂敏感程度不同，或喷施脱叶剂时温度较低，导致棉花叶片脱落不完全；二是大型采棉机械损伤部分棉花茎枝，其残渣等混入籽棉中。目前，洞庭湖区并不具备棉花清杂机械，且当前该区棉花加工生产线上使用的轧花机要求籽棉的含杂率通常不大于3%；因此，当地加工企业不收购未清杂的机收籽棉。

3 洞庭湖区植棉轻简化、机械化发展对策

3.1 继续开展机采棉新品种选育

洞庭湖区温光等气候条件适宜发展多熟制种植，目前棉（花）油（菜）两熟是洞庭湖区棉农的主要种植模式，也是棉农增收的主要途径。进一步选育早熟优质、适宜机械采收的棉花品种，可为棉油两熟实现棉花、油菜双轻简化、机械化种植提供更宽裕的茬口时间，也可为棉花实现一次性机械采收打下坚实的基础[29]。

3.2 加大关键栽培管理技术的攻关力度

结合棉花精量播种机和采棉机的技术需求，重点组织开展直播和采收环节的科研攻关，加快农机农艺融合；探索播种深度、播种密度及播种管理技术，进一步完善棉花直播一播全苗技术和棉花促早熟集中开花技术；筛选抗除草剂机采棉品种，或选择对棉花生长无影响或影响较小的除草剂，研究集成油后直播棉田杂草防除技术；建立直播棉田主要病虫害监测预警机制，记录调查数据，进一步研究油后直播棉花病虫害发生规律，构建油后直播棉花病虫害绿色综合防控技术体系，实现化学农药“零增长”。

3.3 强化技术指导与培训

当前，植棉群体年龄大多集中在50～60岁，对新技术的接受和学习能力较差，且当地基层技术人才较少，技术指导力量薄弱，导致棉花种植新技术推广和应用滞后。建立棉花轻简化、机械化生产技术专家团队，积极推进专业技术人才和新型职业农民的培养，深入开展多种形式的技术服务、培训和宣传，提升洞庭湖区植棉队伍的整体素质[30]。

3.4 探索开展社会化服务

依托合作社、企业、协会等，组建农资、农机、农产品购销等社会化服务机构，建立品种、农资供应、机械作业、技术标准、产品销售“五统一”的生产模式，充分发挥示范引领作用，推广规模化连片种植，实现棉花生产规模化经营，建立稳定的棉花生产基地。