创新南疆地区“两年三熟”种植制度，挖掘棉花冬闲田粮食生产能力

马雄风，王占彪，郑苍松，王文魁，郭志刚，孔德培，代帅，张先亮，冯文娟，李伟，徐开杰，李彤，刘胜利，李付广*

（1. 中国农业科学院棉花研究所/ 棉花生物育种及产业技术国家工程研究中心，河南 安阳 455000；2. 中国农业科学院西部农业研究中心，新疆 昌吉 831100；3. 郑州大学农学院，郑州 450001）

党的十八大以来，习近平总书记多次强调在国际形势深刻复杂变化、国内改革发展稳定任务艰巨的大背景下，牢守国家粮食安全底线具有十分重要的意义。保障我国粮食安全，关键在于落实“藏粮于地、藏粮于技”战略。 基于新疆南疆地区光、温、水、土等资源状况，结合品种和技术创新，提出在南疆地区改棉花单作的“一年一熟” 种植制度为棉花-小麦- 棉花轮作的“两年三熟”种植制度的建议，以挖掘棉花冬闲田生产冬小麦的潜力，这将是南疆地区在保障棉花供给的同时发展粮食生产的重要技术创新。

1 南疆“两年三熟”种植制度创新意义重大

一是对于保障国家粮食安全、推动南疆农业高质高效发展、 丰富新疆农业生产技术储备意义重大。 值此百年变局、大国博弈、俄乌冲突、新冠肺炎疫情、气候变化相互交织之际[1-6]，防范化解粮食安全风险成为维护国家安全最现实的挑战之一。如何在现有耕地面积下实现粮食生产能力提升成为应对这一挑战的关键[7-9]。南疆是我国重要的农产品生产基地， 拥有耕地面积约293.33 万hm2（约4 400万亩）， 其中棉花种植面积约为146.67 万hm2（2 200 万亩），约占全国棉花种植面积的50%[10-11]。通过创新“两年三熟”种植制度，挖掘南疆棉花冬闲田年增种66.67 万hm2（1 000 万亩）冬小麦的潜力，对增加粮食供给、缓解棉田土壤连作障碍、改善生态环境、增加农民收入等具有重要意义，有利于破解美国等西方国家对我国棉花产业的围堵，对冲国际局势紧张风险，保障“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中”。

二是有利于减轻新疆种植业结构调整压力，缓解不同作物争地矛盾， 稳定南疆农作物多元化布局，稳步提升当地农产品多样化供给水平。《新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》[12]（以下简称为 《纲要》）明确指出，“十四五”末新疆粮食综合生产能力目标为1 600 万t 以上。 《新疆维吾尔自治区2021年国民经济和社会发展统计公报》[13]显示，2021 年新疆全年粮食产量 （含薯类） 为1 735.78 万t，比2020 年增加152.38 万t，增产9.6%；谷物产量中，小麦和玉米产量分别为639.75 万t 和1 012.65 万t，分别比2020 年增产9.9%和9.1%。然而，2021 年新疆油料和甜菜种植面积大幅缩减， 分别约减少6.4万hm2和1.5 万hm2，减幅分别为36.1%和23.6%。 可见，挖掘南疆棉花冬闲田增种冬小麦的潜力，将有助于保持新疆油料等其他作物种植面积和当地农产品供给结构的稳定，落实《新疆维吾尔自治区优势农产品区域布局规划（2020—2025 年）》要求[14]。

2 南疆“两年三熟”种植制度创新基本发展条件分析

2.1 支持南疆发展的良好政策契机

新疆维吾尔自治区第十次党代会提出，巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接，促进南疆发展[15]。 《纲要》指出，全面落实国家支持南疆四地州发展的优惠政策，坚持财力分配、重大基础设施建设配套资金安排和重大民生项目投入向南疆倾斜，促进南疆经济社会结构调整， 完善产业空间布局，提高经济发展质量和效益。 财力分配、重大基础设施建设等倾斜政策为南疆推广“两年三熟”种植制度提供了便利。

2.2 水利建设不断完善

《纲要》指出，加强基础设施建设，优先布局建设一批水利等重大基础设施，破解南疆发展的瓶颈制约[12]。 当前新疆维吾尔自治区水利设施建设加快推进，已建成大中型水库18 座，全区水库库容达到230 亿m3。 阿克苏河、库山河等一批重大河流控制性水利枢纽和重大水资源配置工程加快推进，喀什噶尔河等大型灌区续建配套正在实施，预计可改善灌溉面积36.67 万hm2（550 万亩）。 同时，国家正在谋划推进重大水利工程，研讨从其他地区调入水资源的多种方案。水利建设和外调水资源布局将有效满足南疆种植制度变革的需求。

2.3 气候资源条件显著改善

过去40 年，南疆气候资源条件显著改善，以温度升高为主。以喀什地区为例，过去40 年该地区年平均气温已由20 世纪80 年代的10.83 ℃上升至2011-2020 年的11.86 ℃，每10 年约升高0.34 ℃。其中，3 月、4 月的升温幅度最为明显（超过2 ℃），10 月、11 月气温升高明显（接近1.5 ℃）[16]，为棉花早播早熟和冬小麦推迟播种提供了有利条件。 同期，该地区平均气温＞10 ℃的持续时间由192 d 延长至209 d，延长了17 d；＞10 ℃积温增加了约422℃， 其中6 月10 日-10 月20 日有效积温达3 200℃左右，可以满足早熟棉花的积温需求。

2.4 配套技术储备逐步完善

当前已储备棉花和小麦茬口衔接的中棉113、中麦5215 等优势品种，且棉花“干播湿出”、促早集中成熟，冬小麦覆膜播种保墒、增密晚播等技术逐渐成熟[17-21]。同时，结合“两年三熟”种植制度的关键技术装备需求， 已针对性开展麦后免耕贴茬播种机、麦棉间套作全程机械化装备、小麦覆膜播种铺滴灌带一体机等配套农机装备的研发。

2.5 种植模式已有探索和尝试

新疆各地已探索多元化农业生产模式20 多年，除集中研发粮- 粮、粮- 经（饲草、蔬菜）等常规模式外[22-25]，还初步探索了麦套棉模式[26-27]，但麦套棉模式大规模机械化作业困难较大。 目前，中国农业科学院棉花研究所已在南疆喀什地区开展“两年三熟”种植制度的技术性试验示范（参见中心插页彩版1），并取得了良好的经济生态效益。 此外，已有农户对多种种植模式进行生产实践，并通过完善技术措施实现了水资源利用效率提升。

3 南疆“两年三熟”种植制度的内涵与发展路径

3.1 模式内涵

针对南疆“两年三熟”种植制度变革面临的环境承载力制约、“卡脖子”技术难点、配套技术集成与熟化不足等问题，应重点开展如下研究工作：第一，基于气象、水文、遥感等数据探明南疆水资源总量及空间特性，结合多年多点田间试验，开展南疆“两年三熟”种植制度区划，摸清南疆推广“两年三熟”种植制度的潜在区域；第二，开展同“两年三熟”种植制度相适配的棉花和小麦等作物新品种（系）选育，研发促早集中成熟技术和节水技术，并创建以棉花为主且茬口衔接合理的轮作模式；第三，在水资源充沛、基本满足、相对短缺等不同层次区域，开展多年多点的“两年三熟”技术示范和推广工作，以科技攻关带动技术示范推广，同时以技术示范推广反馈促进技术完善熟化。 “两年三熟”技术模式如图1 所示。

图1 南疆常规棉花“一年一熟”与棉花-小麦-棉花“两年三熟”对比示意图

3.2 发展路径

3.2.1政策导向助推“两年三熟”种植制度实施。一是政府部门推动落地进程。中央及新疆维吾尔自治区协调地方政府、 新疆生产建设兵团和相关部门，支持在喀什、阿克苏等地区示范推广“两年三熟”种植制度。 二是强化财政补贴政策。 “两年三熟”种植制度的社会、经济、生态效益突出，符合国家高标准农田建设和耕地轮作休耕制度方案，通过强化财政补贴力度可提升农民采用“两年三熟”的积极性。

3.2.2挖掘“两年三熟”种植制度节水潜力。水资源高效利用是保障“两年三熟”种植制度顺利推广的前提。一是挖掘农艺节水潜力。在无外调水情况下，通过挖掘“一水两用”和改冬小麦漫灌为滴灌等农艺节水潜力，可供南疆地区扩种冬小麦17.53 万～51.47 万hm2（263 万～772 万亩）。 二是提升农田灌溉水利用效率和洪水季水资源利用率。当前南疆灌溉水资源利用系数较低，部分地区仅为0.4，且洪季洪涝威胁和降水流失浪费严重，55%的水资源没有得到有效利用。根据国家水资源消耗控制及水资源“三条红线”的要求[28]，通过降低输水工程渗漏，加快建设水库及其他容水设施，提升农业灌溉水和洪季水资源的利用率[12,29-30]，可有效破解南疆棉花冬闲田扩种冬小麦面临的水源难题。三是挖掘退地减水效益。 在保证用水总量不变的情况下，退出风险区耕地[31]，扩增适宜区“两年三熟”覆盖面积。 四是准确划定“两年三熟”适宜种植区域。考虑外调水分配，准确定位南疆“两年三熟”种植区域，提升土地利用率。

3.2.3强化科技创新提升“两年三熟”种植制度生产能力。 一是良种选育促增产。 针对南疆生态环境特点，组织优势单位，筛选和选育适合“两年三熟”种植制度的早熟优质高产新品种，以提高单产。 二是良法集成保稳产。创新水肥一体化、化学调控、地膜覆盖、增密晚播等技术，集成“接茬明确、效益显著、适应性强”的技术模式，提升生产能力稳定性。3.2.4构建“两年三熟”全程机械化生产体系。一是加强农机具创新。 通过创制新型农机具，解决种植制度变革带来的茬口衔接、农机适配等问题，提升全程机械化水平。 二是加强农机农艺融合。 强化节水、 稳产配套栽培技术集成与新型农机具的融合，为“两年三熟”争取时间和水分利用空间。

4 南疆“两年三熟”种植制度创新未来研究方向

4.1 南疆“两年三熟”种植制度区划

针对南疆热量资源和水资源承载力空间异质性较大的问题，深入解析全球气候变化背景下南疆光温水资源变化动态，划定南疆“两年三熟”种植制度的理论适宜区域[32]；结合自然社会经济条件和耕地、水资源承载力，探明有外调水和无外调水条件下“两年三熟”种植制度的实际适宜区域。

4.2 “两年三熟”种植制度配套品种与技术研发

针对“两年三熟”种植制度的品种需求，筛选和选育配套的早熟优质高产棉花、小麦品种；创新水肥运筹、化学调控、增密晚播等技术并优化接茬时间，集成栽培技术体系[33-35]。

4.3 加强“两年三熟”种植制度节水技术创新集成

针对南疆水资源紧张、土壤盐渍化程度高等问题，创新集成棉花“干播湿出”、滴水春灌、冬小麦覆膜滴灌、两年三熟“一水两用”等节水技术体系，减少灌溉用水，提高经济和生态效益。

4.4 构建“两年三熟”全程机械化生产体系

针对种植制度变革后耕作方式改变、接茬时间紧张等挑战，开展多作物、多模式全程机械化生产关键技术装备的研发应用，构建“两年三熟”全程机械化生产技术体系。

5 结论与展望

“两年三熟” 种植制度是优化调整南疆种植业结构的科学尝试，是全面落实“藏粮于地、藏粮于技”战略的重要举措。 通过品种筛选和配套技术集成熟化，该技术模式有望为提升南疆粮食生产潜力提供技术支撑。

与当前南疆长期棉花单作种植相比，推行“两年三熟”种植制度具有较高的经济、社会和生态效益。一是促进农业增产增收，助力当地社会稳定。通过创新“两年三熟”种植制度实现每2 年增种一季冬小麦， 具有每年新增400 万t 冬小麦的潜力，每666.7 m2可增收170 元以上，加上种植小麦补贴每666.7 m2可增收390 元，还可增加农业用工淡季务工机会。二是改善农业生态和当地环境质量的效应巨大。 在南疆连作棉田推行“棉花-小麦-棉花”轮作的“两年三熟”种植制度，可有效改善土壤理化性质、增加土壤微生物群落数量和活性、提高土壤保肥和盐碱缓冲性能、破除连作障碍；此外，种植冬小麦可避免冬春季土壤裸露， 有效抑制土壤风蚀沙化，进而缓解生态环境恶化问题。 三是形成技术输出，筑牢粮食安全主动权。 将“两年三熟”种植技术输出到与新疆生态环境类似的中亚五国， 可助力“一带一路”沿线国家粮食产能提升，最终实现“技术走出去”、“粮食引进来”，牢牢把住粮食安全主动权。

综上，推广“两年三熟”种植制度在南疆棉田填闲种植冬小麦， 在带动农业增产促进农民增收、改善环境促进生态宜居、贯彻新疆生产建设兵团向南发展战略、助力农业多样化和产业兴旺、优化棉花布局破解美国等西方国家围堵、强化“一带一路”国际合作对冲国际局势紧张风险等方面意义突出。因此，建议将南疆地区“两年三熟”种植制度创新提升至国家发展与规划层面进行部署， 从水资源调配、耕地质量提升、政策激励等方面优先统筹资源配置。