新疆阿拉尔植棉垦区棉花品质的变化与分析

戴 伟 张纯宇 袁少琦 何 情 徐 红

（新疆大学，新疆乌鲁木齐，830046）

棉花是重要的纺织原材料，其纤维品质的优劣对于纺织企业用棉非常关键。作为我国产棉最大的地区新疆，2019年新疆棉花年产量达到500.2万t，占全国棉花总产量的84.9%［1⁃2］。在棉花产量飞速增长的趋势下，研究棉花纤维品质的变化是至关重要的。新疆生产建设兵团第1师阿拉尔植棉垦区，位于天山山脉的南面、塔里木盆地的北缘，与塔克拉玛干沙漠相邻，平均海拔在1 000 m左右［3］。阿拉尔植棉垦区境内光照充足，为棉花生长季提供了有利的热量条件，是典型的暖温带大陆性气候；垦区水资源主要来自于阿克苏河及其支流昆马力克河、塔里木河等，属于灌溉农业区［4］。该自然条件适合棉花这种耐旱、喜光热的作物生长。阿拉尔植棉垦区是新疆产棉的主要地区之一，其棉花产量一直位居新疆生产建设兵团前列。因此以新疆阿拉尔地区为例，研究新疆棉花是非常有意义的。围绕阿拉尔植棉垦区2015年—2019年棉花公检的颜色、长度、马克隆值、断裂比强度、长度整齐度等5个指标，通过对比不同年份间棉花品质，分析棉花纤维品质的变化规律，为我国主要产棉区育种及相关决策提供理论支持。

1 棉花种植面积与产量分析

图1是阿拉尔植棉垦区2015年—2019年各年份棉花种植面积和棉花年产量情况。2015年—2019年该垦区棉花的种植面积和年产总量总体都呈上升趋势，其中棉花种植面积由2015年1.41×105hm2增 至2019年1.55×105hm2，增 加了1.40×103hm2；棉花年产量由2015年32.99万t增至2019年36.34万t，增加了3.35万t。2016年棉花种植面积较2015年有所下降，但2016年棉花总产量较2015年增长了1.34万t；2017年棉花种植面积较2016年提高了2.83×103hm2，但2017年棉花总产量比2016年棉花总产量降低了。

图1 阿拉尔植棉垦区棉花种植面积和年产量

棉花生长过程中开花授粉阶段对环境温度要求非常严苛，温度偏高或持续高温会阻碍开花授粉，影响蕾、花粉等发育，而且气温过高也会使得水分蒸发加快，抑制棉花的生长，产量下降［5］。2015年7月-8月阿拉尔植棉垦区出现了极端高温天气，且持续时间长，棉花因此受到高温天气的危害，使得产量降低［6］。2017年棉花在发育期间由于日照不足以及持续降雨等多因素影响，棉铃出现了大量未熟早裂的情况，也导致年产量略低［7］。

2 细绒棉质量情况

2.1 颜色级分布

棉花的颜色级是评价棉花质量的关键指标之一，棉花的颜色级不仅仅是棉纤维表观物理现象的反应，而且与纤维的内在质量有着很大的关联，通过颜色级可以判断棉花的类型以及级别［8］。锯齿细绒棉的颜色级一般划分成4个类型（白棉、黄染棉、淡黄染棉以及淡污点棉）。

手摘细绒棉和机采细绒棉颜色级分布见图2、图3。从图2、图3中可以看到，阿拉尔植棉垦区2015年—2019年手摘棉颜色级主要以白棉二级和白棉三级为主，白棉二级平均占比57%，白棉三级平均占比38%。阿拉尔植棉垦区2015年—2019年机采棉的颜色级以白棉三级为主，平均所占比例为86%。对比阿拉尔植棉垦区5年的细绒棉颜色级数据可以看出，手摘棉白棉二级和白棉三级相差不大。2018年手摘棉的白棉二级高达69.9%，比前3年有所提高。机采棉分布在白棉三级（标准级）的比例较高，均在83%以上，由此看出机采棉的颜色级比较集中，颜色级波动小，较为稳定。

图2 手摘细绒棉颜色级分布

图3 机采细绒棉颜色级分布

2.2 长度级分布

纤维长度是原棉内在质量的重要物理参数之一。棉纤维长度不仅会影响加工工艺和使用价值，还会影响纺纱的落棉率，这和企业的生产成本紧密关联。细绒棉的长度一般是指上半部平均长度，从25 mm到32 mm分为8个长度级别，28 mm为棉花长度级的标准级［9］。纤维长度越长，可纺纱线等级越高。

手摘细绒棉和机采细绒棉长度级分布见图4、图5。从图4、图5中细绒棉长度级的分布可以看到，2015年、2016年和2019年细绒棉主体长度级均在28 mm级，其中在手摘棉中占比分别为40.8%、60.9%、49.8%，在机采棉中占比分别为52.0%、59.8%、55.5%；而2017年和2018年细绒棉主体长度分布在29 mm级，其中在手摘棉中占比分别为51.3%、49.8%，在机采棉中占比分别为51.8%、50.6%。总体上来看，机采棉的长度级比手摘棉的变化小，更为平稳，且2017年、2018年长度较前两年提高了一个长度级。

图4 手摘细绒棉长度级分布

图5 机采细绒棉长度级分布

2.3 马克隆值分布

马克隆值是对棉花成熟度和细度的综合反映，是判定棉纤维质量好坏的一项重要参数指标。马克隆值高的棉纤维，在纺纱中容易清除纤维中杂质，且能够承受较高的机械打击，使得成纱条干均匀，但是马克隆值过高的棉纤维会由于自身内部结构中天然转曲少，使得纤维间抱合力减弱，纤维较粗，成纱强力会变得较低；马克隆值过低，棉纤维在纺纱过程容易形成棉结，会造成染色性能变差，短绒率变高［10］。

手摘细绒棉和机采细绒棉马克隆值分布见图6、图7。通过图6、图7可以看到，2015年—2019年阿拉尔植棉垦区细绒棉的马克隆值主要以B级为主。5年中手摘棉马克隆值A级平均占比为8%，机采棉马克隆值A级平均占比为12.7%。2017年和2019年手摘棉马克隆值A级占比为13.3%和10.6%，2017年机采棉马克隆值A级占比为31.3%，均比其他年份高得多。而2015年和2019年手摘棉马克隆值C级占比为29.7%和46.8%，2019年机采棉马克隆值C级占比为13%，比其他年份马克隆值C级占比高很多。

图6 手摘细绒棉马克隆值分布

图7 机采细绒棉马克隆值分布

2.4 断裂比强度分布

棉纤维断裂比强度是指棉纤维受到拉伸至断裂时，每单位线密度可以承受的断裂负荷，是反映棉纤维拉伸强力的重要参数，对棉花的品质有着很大影响。断裂比强度高的棉纤维，纤维在纺纱过程中不易断裂，成纱质量越好［11］。一般将细绒棉断裂比强度分为5档：S1（≥31.0 cN/tex）、S2（29.0 cN/tex～30.9 cN/tex）、S3（26.0 cN/tex～28.9 cN/tex）、S4（24.0 cN/tex～25.9 cN/tex）、S5（≤24.0 cN/tex）。

手摘细绒棉和机采细绒棉的断裂比强度分布见图8、图9。通过图8、图9可以看到，2015年—2019年手摘棉S1级都占有一定的比例，且2018年手摘棉断裂比强度S1级占比达到6.9%，而近5年机采棉的断裂比强度S1级占比极低，甚至在2016年、2018年、2019年这3年公检数据显示S1级所占比例为0；2017年—2019年这3年，不论是机采棉还是手摘棉，其断裂比强度S2级都比2015年—2016年有了显著提高；2017年、2019年手摘棉断裂比强度S2级都在20%以上，机采棉断裂比强度S2级都在5%以上，2018年手摘棉、机采棉其断裂比强度S2级所占比例较2017年、2019年有大幅度增加，分别达到39.9%和28.0%，说明2018年阿拉尔植棉垦区棉花质量较其他年份好。

图8 手摘细绒棉断裂比强度分布

图9 机采细绒棉断裂比强度分布

2.5 长度整齐度指数分布

细绒棉的长度整齐度指数是指纤维平均长度和上半部平均长度之比［12］。细绒棉的纤维长度整齐度指数越高，表明纤维的长度分布均匀集中，对成纱质量、强力、纺纱技术都有影响。

手摘细绒棉和机采细绒棉的长度整齐度指数分布见图10、图11。

图10 手摘细绒棉长度整齐度指数分布

图11 机采细绒棉长度整齐度指数分布

从图10、图11中可以看到，近5年机采棉的U3级（80.0%～82.9%）平均占比在70%以上，U2级（83.0%～85.9%）平均占比在20%左右；而近5年手摘棉的U3级（80.0%～82.9%）平均占比在55%以上，U 2级（83.0%～85.9%）平均占比在40%左右。手摘棉U 2级（83.0%～85.9%）占比远高于机采棉的U2级（83.0%～85.9%），说明手摘棉的棉花品质高于机采棉。2016年与2018年手摘棉的U 2级占比分别为45.9%、49.0%，2017年和2019年机采棉与手摘棉纤维长度整齐度指数U2级较其他年份占比都偏低，2017年和2019年机采棉与手摘棉纤维长度整齐度指数U3级较其他年份占比都偏高。

3 细绒棉品质的影响因素分析

3.1 棉花品种的影响

棉花品种对棉花品质起着根本性的影响。阿拉尔垦区前些年种植的大多是从黄河流域引进的棉花品种，但是由于品种适应性的差异、气候环境的不同，使得阿拉尔植棉垦区中的棉花品质不高，且参差不齐［13］。随着在试验田中对棉花小规模试验研究，培育了一些优良的棉花新品种，随着新品种的试种推广，棉花品质也得到了提升。不同品种的棉花成熟时间存在差异，而霜冻对棉花的颜色有着非常大的影响，加之品种太多，且棉花在基因遗传方面复杂易变，对棉花颜色级、马克隆值等指标有着很大影响。

3.2 自然环境的影响

细绒棉良好的生长离不开适宜的温度、充足的光照、充沛的水分、优质的土壤等条件，而旱灾、霜冻、寒潮、雪灾、冰雹等突如其来的灾害也会对棉花产量和品质造成很大的影响。阿拉尔植棉垦区光热充足，光照时间长，水源主要来自于阿克苏河的灌溉。阿拉尔植棉垦区盐碱地占比超过了1/3，需要春、冬季灌溉水来控制盐碱，同时也可以减少黄萎病等危害。2017年冬季灌水和2019年春季灌水时期的水量较其他年份少得多，对棉花产量和品质有着很大影响。气温光照对细绒棉生长及品质也非常重要，2016年阿拉尔植棉垦区开春提前，且春季总体气温偏高，有足够的热量有利于棉花的生长发育［14］。而2019年5月份平均气温较往年低得多，且4月—6月、8月—9月光照严重短缺，这对棉花的马克隆值、长度、断裂比强度等指标非常不利［15］。

3.3 采摘方式的影响

阿拉尔植棉垦区棉花的采摘方式有人工采摘和机器采摘两种，不同的采摘方式对细绒棉的品质存在着不同的影响。机采棉在一定程度上降低了采摘成本，但是机器在采摘过程中把一些杂质如棉叶、地膜等混入进去，这对棉花的颜色有一定的影响。机采棉是一次性进行采摘，而不同的棉花成熟时间存在着差异，这样会使得一些不够成熟的棉花被采摘，对棉纤维的马克隆值、长度指标影响很大［16］。同时，机采棉加工过程的工序比手摘棉更加繁琐，由于采摘过程中掺入了杂质，需要增加清理力度来确保皮棉的外观，加工过程中棉花受到机械不断打击，纤维的强力和长度会在一定程度上有所下降。

3.4 栽培管理的影响

细绒棉的栽培也是影响棉花产量和品质优劣的重要方面之一。棉花播种的时间要适宜，播种期过早，不利于棉花生长，会导致产量降低；播种期过晚，棉纤维的成熟度不高，也会降低棉花的品质［17］。阿拉尔植棉垦区采用膜下滴水蓄墒脱盐播种技术，利用很少的水资源便可以完成植棉土壤的蓄墒脱盐，可以达到增产提质的效果［18］。棉花生长的花铃期是十分重要的阶段，花铃期棉花的好坏会直接影响棉花的强力，要注意进行滴水施肥，适量的硼锌可以让棉花生长得更加稳健；要精细棉枝，适时进行打顶，可以促进棉花体内营养物质的运输，可以有效提前棉花的成熟期；同时也要预防病虫害，如常见的黄萎病等，对棉花的影响都是非常大的［19］。

4 结束语

阿拉尔植棉垦区是新疆棉区重要的组成部分。从5年来细绒棉检验数据看，2016年和2018年这两年棉花的总体品质要好于其他年份，数据结果可以客观地反映出阿拉尔植棉垦区细绒棉的内在质量。目前，新疆机采棉技术发展如火如荼，从数据指标来看，机采细绒棉的各项参数并不比手摘细绒棉差，甚至机采细绒棉的部分质量参数比手摘细绒棉要好。培育优质机采棉品种并适时推进大面积种植对机采棉发展至关重要。此外，也要制定应对自然灾害的有效对策，提高机械化水平，积极引导棉花产业。通过5年棉花质量数据对比，要查找以往在棉花选种、种植、采摘等方面的不足，采取切实可行的应对措施，以提高棉花品质，增强阿拉尔植棉垦区棉花在国内的竞争力。