山西省县域棉花种植格局与施肥技术分析

陈梦妮 李永山 王慧 范巧兰

摘要：通过剖析山西省县域棉花种植格局，探讨棉花生产施肥技术，旨在为山西棉花高产栽培研究提供一些借鉴和参考。以《中国统计年鉴》和《山西统计年鉴》数据库为依据，结合中国知网历年发表论文，分析山西县域棉花种植现状。研究表明：山西省耕地面积在2010年以后基本稳定，但棉花种植面积整体呈大幅下降趋势，到2017年仅有2.87×103hm2的种植面积，果园种植面积逐年增加取代棉花种植。山西省县域主产区在运城和临汾地区，且在运城各县市的单产较高，绝大部分县域高于1 t/hm2。基于知网2010—2019年山西棉花种植的408篇论文分析发现，棉花增产基础技术的施肥研究鲜有报道。因此，建议加强山西棉花科学施肥技术体系研究，建立棉花养分专家系统，指导棉花生产，促进棉花可持续健康发展。

关键词：棉花；产量；种植格局；施肥技术；山西省；县域

中图分类号：S562文献标志码：A论文编号：cjas20200300079

County-level Cotton Planting Patterns and Fertilization Techniques in Shanxi

Chen Mengni， Li Yongshan， Wang Hui， Fan Qiaolan

（Cotton Research Institute， Shanxi Agricultural University （Shanxi Academy of Agricultural Sciences）， Yuncheng 044000， Shanxi， China）

Abstract： To explore the high yield cultivation of cotton in Shanxi Province， we analyzed the county-level planting patterns in Shanxi and discussed the fertilization techniques of cotton production. Based on China Statistical Yearbook， Shanxi Statistical Yearbook， and the publications on CNKI over the years， the current situation of county-level cotton planting in Shanxi was analyzed. The research showed that the cultivated area in Shanxi had been basically stable since 2010， but the cotton planting area has a significant decrease， the area was only 2870 hm2， in 2017. Cotton planting has been replaced gradually by the orchard year by year. The main cotton planting areas in Shanxi are distributed in Linfen and Yuncheng， the yield per unit in Yuncheng is relatively high， which is more than 1 t/hm2in most counties. Based on the publications of CNKI， we summarized 408 papers on cotton planting in Shanxi from 2010 to 2019， and found few reports on the fertilization research of cotton yield increase techniques. Thus， it is suggested to enhance cotton fertilization technique system and establish cotton nutrient expert system to promote a healthy and sustainable development of cotton industry.

Keywords： Cotton； Yield； Planting Pattern； Fertilization Techniques； Shanxi Province； County Level

0引言

2019年10月國际棉花咨询委员会（ICAC）发布全球棉花产需预测，2019—2020年度全球棉花产量预计为2.68×107t，消费量为2.65×107t，其中中国消费量预计为8.25×106t[1]。根据2019年中国统计年鉴统计，2013—2018年中国每年棉花总产量在6×106t附近波动，所以中国既是棉花生产大国也是消费大国。棉花除了在纺织工业生产中作为主要的原材料外，也在汽车工程、医药、国防等方面被广泛应用，因而棉花生产在国民经济中具有不可取代的地位，保持中国棉花生产的持续发展具有重要意义[2]。

近年来中国棉花净收益下降趋势显著，农民积极性大减，尤其是长江流域棉区和黄河流域棉区的种植规模萎缩最为明显，这对中国棉花种植的健康稳定发展提出了新挑战[3]。农作物增产最有效的基础措施是施用化肥，据统计化肥的增产作用占到农作物产量的30%～50%[4]。陈静等[5]研究表明施氮240 kg/hm2与不施氮肥相比，棉花上部果枝长度和叶面积显著增加，果枝的叶绿素含量和可溶性蛋白也显著增加，促进光合作用，提高铃重，所以适量的施氮肥能增强棉花果枝的“源—库”协调性。磷是构成细胞的主要成分，施磷肥对棉花生长发育至关重要。王刚等[6]在盆栽条件下配比不同浓度梯度的有效磷土壤，发现随有效磷含量增加，幼苗干物质增加，但根冠比逐渐降低；土壤有效磷较低时棉花叶绿素含量、氨基酸总量和糖含量均相对较低，棉花生长发育受到抑制，但磷素营养过高在干物质质量的积累方面没有显著促进作用。适量的施钾肥可增加棉花的纤维长度、伸长率、强度以及可纺系数；随着钾肥施用量的增加棉花的整齐度、马克隆值也随之增加[7]。缓释肥的应用可提高氮素利用率，增产的同时还可提高棉纤维长度和强度，较普通钾肥基施加追施，显著提高了棉花的钾肥利用率、产量和品质[8-10]。有机物与化肥的配施可以增加土壤有机质含量，提高土壤微生物活动，有效改善土壤理化性质，是提高产量和肥料利用效率的有效手段[11-14]。因此，科学施肥可以改善棉花栽培的土壤养分，从分子水平调整细胞内部叶绿素、可溶性蛋白等，增加棉花对养分的吸收和利用，优化棉花冠层结构，提高其光合效率，并从而奠定高产基础。

然而，2017年《中央一号文件》指出科学合理划定经济作物棉花生产的区域布局，中国棉花主产区已经从“三足鼎立”长江流域、黄河流域、新疆三大主产区演变为“一家独大”的新疆棉花主产区。山西省位于三大棉花主产区的黄河流域，近年来山西县域棉花生产的现状如何，棉花种植基础增产技术方面有无科学的施肥技术。本文通过剖析山西省县域棉花种植格局，探讨棉花生产施肥技术，总结棉花施肥的主要研究进展，旨为山西棉花高产栽培研究提供一些借鉴和参考。

1材料与方法

1.1数据来源

本研究的数据来源于《中国统计年鉴》、《山西统计年鉴》和中国知网数据库，包括文献（期刊、杂志和硕博士学位论文）和国家农业统计数据。为保证检索文献的查全率与查准率，棉花施肥相关论文篇数选择以“主题”进行检索，检索标准：主题=“棉花”和“肥料”/“肥”，时间跨度=“1951-06-18”至“2019-12-15”；山西近年来棉花相关论文篇数选择以“主题”和“单位”进行检索，主题=“棉花”，单位=“山西”，时间跨度=“2010-01-15”至“2019-12-23”，并进行逐个检查，排除非棉花种植研究类论文数量。

1.2数据分析

所有数据采用Excel 2016进行统计并作图。

2结果与分析

2.1山西棉花种植现状

山西省土地种植面积相对全国而言种植面积相比较小。从图1可知最新统计2017年山西省种植面积为3568.28×103hm2，仅占全国种植面积的5.23%。山西的耕地面积，从1978年到2017年耕地面积整体呈递减趋势，从4389.25×103hm2减少到3568.28×103hm2，在2010年后耕地面积相对趋于稳定。而棉花种植面积整体呈大幅下降趋势，1978年至2010年种植面积呈“M”型大幅下调，2010年以来棉花种植面积直线下调，到2017年仅有2.87×103hm2的种植面积。总种植面积相对比较变化幅度不大，则是其他作物种植取代棉花种植（见图2）。

从表1山西省主要种植农产品面积来看，粮食和蔬菜的种植面积基本平稳，油料和棉花种植都在逐年减少，而果园面积在逐年增加，棉花种植面积与果园面积变化呈负相关，果园种植在逐步取代棉花的种植。截止2017年统计主要作物棉花、粮食、油料、蔬菜和果园的面积依次是2.87×103hm2、3171.59×103hm2、114.08×103hm2、169.85×103hm2、359.53×103hm2。

2.2山西省县域主产区棉花种植格局变化情况

表2和表3反映的是2013—2017年各地级市棉花种植面积和产量的变化，所有地级市种植规模和产量均在减少，产棉主要集中的运城、临汾等地，其减幅更为明显。到2017年主产棉花的地级市面积在2.5～ 5773.30 hm2，从高到低依次为运城市、临汾市、晋城市、吕梁市、晋中市、长治市和太原，与2013年相比分别降低73.07%、90.10%、67.16%、77.43%、94.16%、80.93%和93.71%。除太原和運城地区外，其他地区棉花单产在逐年下降，运城和太原地区单产略有提高（表4），2017年单产依次是1.44 t/hm2和2.24 t/hm2。

山西省县域棉花种植面积和产量层次不齐（表5），种植面积超过50 hm2的县市从高到低依次是临猗县、永济市、万荣县、盐湖区、沁水县、垣曲县、芮城县和永和县。各县域棉花单产间差异显著，太原市最高可达2.24 t/hm2，石楼县最低仅为0.36 t/hm2。每公顷平均产量超过1 t的县域从高到低依次是：太原市、浮山县、垣曲县、临猗县、闻喜县、芮城县、盐湖区、曲沃县、夏县、平遥县、永和县、永济市、绛县、平陆县、潞城县和太谷县，单产高的县市和种植面积大的县市不完全一致，运城大部分县域棉花单产较高。

2.3山西棉花种植的研究发表论文趋势

在文献计量学中，关键词共现常用来确定所选文献集所代表学科中各主题之间的关系。以“棉花”和“肥料”/“肥”为主题文献集的关键词共现情况如图3所示，肥料相关研究在100篇以上，新型的棉花专用肥应用也相继出现。而基于知网发表论文，汇总2010—2019年如图4所示山西棉花种植相关研究论文，每年发表论文平均在40篇左右，2012年中国棉花学会年会暨第八次代表大会论文汇编提高了论文收录量，近5年来相关研究论文呈下降趋势。在汇总近10年的408篇论文里几乎查阅不到山西棉花肥料相关的研究，山西在棉花肥料研究上存在很明显的缺口。

3讨论与结论

3.1山西省县域棉花种植格局分析

农业部“十三五”种植业结构调整规划，到2020年中国棉花种植规模要稳定在3330×103hm2，向优势区域集中、向高效种植模式区集中，从而形成黄河流域、长江流域和西北内陆三大棉区的格局[15]。然而山西省位于主产于黄河流域，棉花种植面积却在大幅下调（见图2）。崔江辉等[16]针对2006—2013年间山西省棉花生产成本收益变动分析结果表明，产量总体保持不变，总成本投资增大，净利润和成本利润率显著降低，棉花生产整体处于严重亏损状态。棉花种植相比较小麦、玉米而言生产田间管理较为麻烦，且近年来国家政策补贴增加，果蔬等农产品价格上调，使得棉农倾向于种植收益较好的粮食或果蔬产品。从表1山西省主要农产品历年种植面积来看，果园面积在逐年增加，棉花种植面积与果园面积变化呈负相关，果园种植在逐步取代棉花的种植，截止2017年统计主要作物棉花种植面积减少到2.87×103hm2，蔬菜和果园的种植面积扩大到169.85×103hm2和359.53×103hm2。有研究表明在常年生长且具有显著高矮位差异的农林间作系统研究中，生产中采用冠层较小的树种或者适度修剪营养枝，能够提高棉花产量和改善纤维品质，因而发展果棉间作可以显著提高土地利用的集约化程度[17-18]。棉花在蔬菜、瓜果套种优势也十分显著，可利用棉花间套作优势提高山西棉花种植收益。

根据山西县域棉花种植情况，结合全国棉花种植格局调整进行综合分析。中国棉花产业呈现出新疆产区“一家独大”的局面，不利于分散种植风险，尤其新疆产区时常会面临倒春寒、成熟期突然降温的现象，对棉花种植造成很大危害，阻碍棉花种植业持续健康发展，因此，中国应在原有资源禀赋和国家政策基础上打造“三足鼎立”的格局[3]。从长远来看，应当稳定山西省棉花生产，而稳定的关键在于棉花布局区域化。在对山西省种植业基于比较优势分析，运城地区棉花规模优势指数为4.46，远高于其他地区，棉花种植的效率优势指数排名前三的是太原市、运城市和临汾市，综合两种优势适合规模种植的首选运城市，其次临汾市[19]。本研究表明产棉主要集中的运城、临汾等地，单产高的县市和种植面积大的县市不完全一致，运城大部分县域棉花单产较高，与前人研究一致。对山西省适应时代发展而言，抓好植棉大县，也就是优势棉区的棉花生产，就抓住了山西省棉花生产的大头。山西省运城和临汾是两大优势棉区，特别是运城地区，只有使棉花品质和单产逐步提高，棉农增收，才能保持棉花种植的可持续发展，且积极发展棉花种植的轻简化生产，才能成为山西省棉花优势区域规划实施的。坚决稳定高产棉区和优势棉区，压缩分散和风险棉区，改造中低产棉区，加强基础设施建设，提升棉花生产能力[20]。

3.2棉花施肥技术分析

国家实行了产业结构调整，山西棉花种植面积逐年萎缩，种植优势下降，相关研究也受到波及随之减少，近5年发表论文数量可见研究团队、人员的缩减。品种资源专业研究人员也出现脱离队伍或兼项工作，据了解，目前山西省从事棉花资源研究的专业技术人员仅有2人[21]，从事棉花研究的其他方向科研工作也在缓慢离队转型。在山西省棉花优势区域发展棉花种植存在相当大的阻力，要稳定山西棉花产值，一方面要稳定棉花种植面积，另一方面要棉花增产基础的施肥技术必须跟得上。

农作物增产最有效的基础措施是施用化肥，针对山西棉花种植施肥而言，山西从南到北跨越纬度大，气候特点复杂，各县域呈现不同的生产方式，在棉花种植上可以以其他类似地区施肥技术研究为基础。李鹏程等[22]研究黄河流域中等肥力棉田，在氮肥基施和初花期追施各50%，而磷（P2O5）、钾（K2O）全部施基施，结果表明棉田施N量超过270 kg/hm2时，棉花氮素内在利用率、农学利用率、生理利用率和氮肥回收率开始下降。施N量270 kg/hm2、360 kg/hm2处理棉花在盛铃期群体LAI较适宜，在吐絮期功能叶能够维持较高的生理活性，为棉花高产提供了保障，棉花籽棉产量、氮素积累量与一定范围内施氮量间均呈二次曲线关系[23]。董合林等[24]研究了华北平原棉花干物质积累及氮、磷、钾吸收特性，花铃期是养分积累最旺盛的时期，其次为蕾期；而吐絮期氮素积累速率低于苗期，磷、钾积累速率高于苗期。辛承松等[25，26]在对滨海盐碱地棉花研究中表明，应依据土壤地力水平、产量目标和盐分含量分类施肥。像山西运城等地存在盐碱土壤，种植粮食作物难以见收益，而棉花耐逆性较强可以调整种植棉花，依据土壤盐分含量、地理水平合理施肥达到预期产值。

肥料在市场供应上有无机肥料和有机肥料，且有棉花专用肥，肥料种类多，棉农在选择肥料上眼花缭乱，农资供应商倾向于售卖利润高的肥料。众多肥料中缓控释肥是可以作为基肥，且一次性施用，很大程度减少人工成本，但因其价格偏高并未广泛使用[27]。相关报道有使用普通尿素添加质量比为25%的脲酶抑制剂（NBPT），能促进氮素的吸收，并提高棉花产量和氮利用效率[28]。备受青睐的当属有机肥，单施有机肥利用率低，增产效果不明显，有机物与化肥的配施可以增加土壤有机质含量，提高土壤微生物活动，有效改善土壤理化性质，是提高产量和肥料利用效率的有效手段[11-14]。农机发展实现了棉花秸秆还田，适量的秸秆还田，作为低成本的天然肥料，可显著提高土壤磷素含量及其有效性，加棉花养分吸收量，提高棉花产量。对于干旱地区采用膜下滴灌[29]，控制施肥量，从而提高产量，新疆地区应用较多。山西省“十年九旱”，加之山地较多，水资源匮乏，发展种植业严重受限，较多首选种植棉花，可考虑像新疆地区一样采取膜下滴灌。

棉花相关施肥技术研究可大致分为两类：一是依据棉花生长生理特性设计不同时期、不同肥量梯度，研究棉花生长需肥规律；二是结合栽培模式以秸秆还田与不还田为主，配施有机肥、缓释肥和化肥及不同的施肥方式，从而研究合理的有机无机配施比例。目前因山西县域无成体系化的施肥技术指导，县域地形气候的多样化特点，各地农技师可依据现已有其他地区施肥技术，指导各县域棉花科学施肥。

棉花生育期长，田间管理复杂，在山西机械化程度低，生产用工较多，技术要求含量高。也需健全棉花生产管理社会化服务体系，大力发展棉花机械化生产，依靠科技力量形成县域独特的棉花栽培轻简化生产模式。山西耕地面积少，也应提高土地利用的集约化程度，推进棉花果蔬间套作发展，既可稳定棉花产量和果蔬供给，又可提高棉农收益，同时对棉花进行价格补贴，充分调动棉农积极性。山西南北狭长，地形复杂耕地类型多样化，为了山西棉花生产向着良性稳定的方向发展，应在棉花主产县域开展施肥技术实地考察。基于各县域土壤养分测试和地上部作物反应，研究作物推荐施肥方法，并建立完善科学施肥体系[30]，结合现在公众号的发展做推广，便于农民生产查阅棉花施肥资料。

3.3结论

近年来山西种植的耕地面积基本稳定，棉花種植面积却在大幅减少，到2017年仅有2.87×103hm2的种植面积，果园种植在逐步取代棉花种植。由于种植业结构调整规划，棉农单种棉花收益偏低，种植积极性下降。从长远来看，应当稳定山西省棉花生产，稳定的关键在于棉花布局区域化。依据各县域种植格局来看，山西棉花主产区在运城临汾地区，且棉花在运城各县市的单产较高，绝大部分县域高于1 t/hm2。因而，抓好植棉大县，山西省运城和临汾是两大优势棉区的县市，特别是运城地区，解决好农民收益问题，需提高棉花种植产量和品质，最基础的生产技术是科学施肥。但在汇总近10年的408篇论文里棉花基础施肥技术研究却鲜有报道，因此要加强山西棉花施肥技术体系的研究，建立棉花养分专家系统，指导农民科学施肥，促进棉花可持续健康发展。

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