依靠技术创新促进山东省棉花生产恢复性发展

秦都林，聂军军，李维江，战丽杰，董合忠*

（1. 山东省农业技术推广中心，济南 250014；2. 山东省农业科学院经济作物研究所，济南 250100）

棉花是关系国计民生的重要物资商品和大宗农产品，在国民经济中占有重要地位[1]。山东省是全国重要的棉花生产、 消费和纺织品服装出口大省，棉花产业经济总量及市场竞争力位居全国前列。近年来全省纺织业年消耗原棉300 多万t， 而自产原棉产量只有20 万t 左右，缺口在280 多万t[2]。受粮食安全问题、产业结构调整、市场和自然条件等多重因素影响， 近2 年全省棉花种植面积降至20 万hm2以下，面积和总产均已降至新中国成立以来最低点，但单产有所提高。 这“二低一高”的生产特征既反映了山东省棉花生产面临的困境，也在一定程度上反映出山东省通过科技创新不断提高棉花单产的成就，更展现出全省棉花生产恢复性发展的增产潜力。伴随着打造乡村振兴齐鲁样板和乡村产业振兴，通过关键技术环节瓶颈攻关，寻找实现山东省棉花产业振兴的有效途径，对维护国家棉花产业安全有重要意义。

1 山东省棉花生产概况

1.1 面积、单产、总产情况

1980—1991 年， 山东省植棉面积和产量均居全国首位，1984 年达到峰值， 面积和产量分别为171.2 万hm2和172.5 万t[1]。 进入21 世纪以来，植棉面积有8 年稳定在66.7 万hm2以上[1]。2008 年全球金融危机爆发以来，山东省棉花生产呈现严重下滑态势。 据国家统计局数据[3]，2020 年和2021 年山东省植棉面积分别为14.29 万hm2、11.02 万hm2，分别比2019 年的16.93 万hm2降低了15.6%和34.9%；2020 年和2021 年皮棉产量分别为18.3 万t和14.0 万t， 分 别 比2019 年 的19.6 万t 降 低 了6.6%和28.6%。 2021 年山东省棉花种植面积和产量跌至历史最低位（表1）。

表1 2019—2021 年山东省棉花生产情况

1.2 植棉效益情况

从棉花市场行情和收益来看，近年来，随着棉花价格上涨，植棉收益明显提高（表2）。 2020 年、2021 年，新棉售价上扬，平均籽棉交售价格分别为7.2 元·kg-1和10.0 元·kg-1，2 年均价为8.6 元·kg-1，比2019 年的6.7 元·kg-1提高了28.4%， 棉农植棉收益有所增加。

表2 2019—2021 年山东省植棉效益情况

随着棉花轻简化栽培技术的普及与应用，2020年棉田用工投入比2019 年降低14.7%， 植棉成本大幅度降低；籽棉单产比2019 年提高了10.7%，且籽棉售价提高了7.5%，因此植棉平均增收6219.8 元·hm-2。

2021 年，由于棉花生育后期（9-10 月）出现连续阴雨，棉田渍水严重，采棉机难以入田，人工采棉耗费大量人力成本，加之农药化肥价格上涨，植棉总成本比2020 年提高了29.3%； 但是籽棉售价也提高了38.9%，植棉纯收益平均增加2 708 元·hm-2。

1.3 主产棉区近几年气候状况

从气候情况来看， 山东省主产棉区7-9 月份极端天气、涝灾、雹灾等自然灾害频发，对棉花生长总体不利，阶段性灾害影响明显，年际气候变化稍有差异。 与2019 年相比，2020—2021 年气象数据有如下变化：一是4 月和5 月异常低温日（最低气温＜15 ℃）增多（图1），棉花出苗和苗情较差；二是7 月至8 月异常高温日（最高气温＞35 ℃）增多（图2），并且降水增多、伴有连阴雨（图3），日照时间明显减少（图4），影响棉花开花授粉，蕾铃脱落率高；三是2021 年9 月至10 月降水量明显增加，棉田湿度大、 气温低， 不利于棉铃发育和正常吐絮（2019年、2020 年和2021 年全省棉花生长季的平均降水量分别为568.9 mm、577.8 mm 和1 015.1 mm）。

图1 2019—2021 年山东省主产棉区4-5 月异常低温（最低气温＜15 ℃）出现频次

图2 2019—2021 年山东省主产棉区7-8 月异常高温（最高气温＞35 ℃）出现频次

具体而言，2020 年春季气温较常年略高，≥15 ℃活动积温较2019 年提高了15.4%～41.2%（表3），大部分植棉区棉花适宜始播期较常年偏早，其中地膜栽培的棉花提早8～12 d。 5-7 月各主产棉区的气温波动较大，≥15 ℃活动积温普遍较2019 年低，并且降水量增加（图3），日照时间明显减少（图4），不利于棉苗生长和现蕾、开花、结铃。 8-10 月份天气晴好，雨量适中，日照时间长，光热资源充足，有利于纤维发育和棉铃正常开裂吐絮。 总的来说，2020 年山东省主产棉区除部分地区遭受雹灾或干旱外，总体长势较好。

2021 年4 月份主产棉区平均气温比2020 年偏低（表3），降水偏少，棉花播种推迟，出苗偏晚；5-6 月份各地气温回升快，光照好，棉苗生长快，长势良好。7 月、9 月和10 月受台风“烟花”影响，阴天寡照时间长（图4），且降雨频繁，各主产棉区降水量比2020 年提高了数倍，甚至数十倍（图3），棉田内涝和棉花倒伏严重，中下部烂铃增多，严重影响了纤维发育和棉铃开裂吐絮。

表3 2019—2021 年山东省主产棉区棉花生长季节（4-10 月）各月≥15 ℃活动积温 ℃

图3 2019—2021 年山东省主产棉区棉花生长季节（4-10月）各月降水量比较

图4 2019—2021 年山东省主产棉区棉花生长季节（4-10月）各月日照时间比较

2 影响山东省棉花生产的因素

2.1 粮棉争地矛盾加剧，政策支持弱化

山东省既是棉花生产大省也是粮油生产大省，粮油生产任务艰巨，粮棉油争地矛盾加剧将进一步挤压比较效益不高的棉花生产。“十三五”期间国家棉花支持政策逐步向新疆植棉区倾斜，对黄河流域和长江流域植棉政策支持力度降低； 与此同时，国家不断推出对内地粮油生产的支持政策，直接影响了地方政府抓棉花生产的积极性和对棉花生产的重视程度。

2.2 植棉成本高，综合效益低

棉花生产周期长，生产环节多，用工量大。山东省棉花耕种管综合机械化率仅为65%，田间管理和采收等环节需要人工完成，每公顷用工人数比机械化率较高的小麦、 玉米一年两季生产还多105～120 个[4-5]；种子、化肥、农药等生产资料物化成本为每公顷6 510.0～7 330.5 元，且价格呈上涨趋势；近年来，棉花价格受自然及市场因素影响，与粮食、油料等作物相比，籽棉常年收购价格偏低（除2021 年以外），植棉收益低，严重影响了植棉积极性。

2.3 自然灾害频发，市场风险加大

近年来，受全球气候变化影响，我国极端天气事件明显增多，洪涝与干旱灾害的突发性、异常性、不可预见性日益突出，局部地区强暴雨、极端高温干旱以及超强台风等自然灾害呈突发、多发、并发趋势。 山东省部分植棉区倒春寒发生频次和夏、秋季降雨增多，导致弱苗死苗和棉花倒伏、烂铃等多发，不仅加剧了棉花生产的风险，还增加了棉田管理人工等投入。此外，当前全球新冠肺炎疫情持续，全球经济下行，政治经济形势错综复杂，棉花及棉纺织品进出口不确定性增加，市场风险加大。 以美国为首的多个西方国家打压新疆棉花，也给山东省棉花纺织产业发展带来巨大考验。

3 山东省探索的棉花绿色轻简高效种植新技术

2019—2021 年，在全省有代表性的传统植棉大县整建制实施棉花绿色高质高效创建项目，通过“三区”（攻关区、示范区、辐射区）建设，集成推广“全环节”绿色高质高效标准化生产技术模式、推行“全过程”社会化服务体系、打造“全链条”产业融合模式，推进全省棉花绿色高质量发展。 其主要成效：一是通过良种全覆盖，基本实现耕、种、管机械化，使棉花综合机械化率提高到95%以上； 二是通过推广蒜（麦）后直播短季棉绿色高效栽培技术，大幅度减少了棉花生产用工[6]；三是通过建立黄河三角洲盐碱地棉草两熟高效栽培试验示范田，实现了熟制、全程机械化和种植效益的突破， 用工减少了80%以上，收益比单作棉花翻了一番，而且由于不使用地膜，肥料、农药等投入大幅度减少，生态效益也显著提高[7]；四是推动了棉花规模化生产，棉花种植大户及合作社数量增加。 现将主要技术模式介绍如下。

3.1 棉花-大蒜-花椒“三元”种植技术

山东省农业科学院经济作物研究所（原山东棉花研究中心） 棉花栽培生理团队经过多年攻关，在鲁西南（菏泽）植棉区集成创新出花椒间作蒜后直播短季棉的“三元”种植新技术。 2020 年在郓城县示范成功，推广面积超过133.3 hm2。 经测产，平均产籽棉4 643 kg·hm-2、干花椒465 kg·hm-2、大蒜22 350 kg·hm-2。 按照当前市场价花椒120 元·hm-2、大蒜5.1 元·kg-1、棉花9.2 元·kg-1计算，“三元”种植示范田产值达21.2 万元·hm-2，纯收益为15.4 万元·hm-2。 棉花- 大蒜- 花椒“三元”种植新技术既丰富了农田生态系统， 减少了施药次数和用药量， 也进一步提高了单位土地面积的产出和效益[8-9]。 技术要点如下：一是选择易管理的无刺大花椒品种和早熟大蒜品种，并采用早熟优质短季棉代替常规春棉，实现大蒜棉花无缝接茬连种；二是以蒜后机械直播短季棉代替传统育苗移栽套种春棉；三是采用化学调控（化控）免整枝技术，依据“少量多次、前轻后重”的原则，从5 叶期开始科学合理化控，将株高控制在70～80 cm，实现免打顶；四是简化施肥，于棉花盛蕾期一次性追施纯尿素120～150 kg·hm-2，以后不再追肥；五是脱叶催熟集中收花，于9 月25 日前后喷施脱叶催熟剂，适时人工集中摘拾1～2 次， 有条件的地方可以进行一次性机械采收。

3.2 黄河三角洲棉草两熟轻简高效栽培技术

为解决黄河三角洲盐碱地熟制单一、生态系统脆弱、面源污染严重和机械化程度低、效益差等突出问题，山东省农业科学院经济作物研究所棉花栽培团队联合山东绿风农业集团有限公司、东营市农业科学研究院等单位创建了“棉草两熟”绿色种植技术，自主育成了鲁棉532[10]和鲁棉551[11]等短季棉品种，筛选出一批与之配套的饲用小黑麦和燕麦品种，自2016 年起在黄河三角洲地区试验示范，推广面积超过6 666.7 hm2。 据统计，棉草两熟示范田平均籽棉产量为3 450～4 050 kg·hm-2， 饲草产量为18.0～22.5 t·hm-2， 比传统单作棉花产值增加6 000 ～12 000 元·hm-2， 纯 收 益 增 加4 500～9 000 元·hm-2[5-6]。 棉草两熟栽培技术要点：一是选用配套饲草和短季棉品种；二是饲草收获后抢茬播种短季棉，棉花于晚春（5 月20 日至6 月5日）露地直播，饲草适时（小黑麦10 月下旬至11 月上旬，燕麦草2 月15 日至3 月1 日）播种；三是合理密植并免整枝， 棉花收获密度为8.25 万～10.50万株·hm-2，饲草播种量为105～150 kg·hm-2；四是一次性施肥、简化管理；五是集中吐絮，人工或机械一次性收获。 该技术实现了“三大突破”：一是熟制突破，首次在黄河三角洲棉田实现了两熟制；二是全程机械化突破，无论是饲草还是棉花，从种到收全部实现了轻简化机械化， 用工减少80%以上；三是效益突破，经济效益较单作棉花翻了一番，而且由于不使用地膜，肥料、农药等投入大幅度减少，生态效益也显著提高。

3.3 中低产盐碱地短季棉无膜栽培技术

针对滨海盐碱地植棉存在成苗难、 熟相差、肥效低、用工多等难题，山东省农业科学院经济作物研究所棉花栽培生理团队经过多年攻关，创建以诱导根区盐分差异分布促进棉花成苗为核心，分类施肥、熟相调控和轻简管理为关键内容的滨海盐碱地棉花丰产栽培技术体系[12]，实现在含盐量0.7%以下的重度盐碱地一播全苗， 攻克了盐碱地成苗难、产量低等难题，增产10%～30%，省工20%以上，每公顷收益增加4 500 元以上[13-15]。 该技术连续多年被原农业部定为全国主推技术。 不仅如此，在推广这些成果的同时， 还根据新时代棉业发展的要求，研发出“中低产盐碱地短季棉无膜栽培技术”，示范田每公顷产值为26 655 元， 扣除人工和物化成本后，每公顷纯收入为11 355 元，与传统春棉种植相比，每公顷产值增加5 775 元，节肥减药30%～40%，是棉花减肥减药、节本增效的重要技术途径，可实现集中成熟、机械收获，并有效减少残膜对土壤的污染。 中低产盐碱地短季棉无膜栽培技术[15]要点如下：一是选用株型紧凑、早熟性好的短季棉品种；二是适期晚播，播种期一般在5 月15 日至6 月5 日；三是精量播种，种肥同播，每公顷使用高质量脱绒包衣种子22.5 kg 左右；四是合理密植，收获密度为9.0 万～10.5 万株·hm-2；五是科学化控，免整枝，将株高控制在80～90 cm；六是集中收花，一般人工收花2 次即可，有条件的地方可在脱叶催熟的基础上采用机械采收。

4 棉花生产恢复性发展的对策建议

4.1 稳定面积优化结构， 积极普及推广绿色高质高效植棉模式

以成本节约、效益提升为重点，推进传统春棉一熟制和棉蒜（草、花生等）两熟制棉作制度改革创新。 鲁西南植棉区：充分发挥当地光热资源和技术优势，在棉蒜（麦、辣椒等）间套复种成功经验的基础上，进一步推广蒜后直播短季棉种植模式[16-17]，扩大两熟、三熟高效植棉面积。鲁西北植棉区：因地制宜发展棉花花生、棉麦、棉薯等间作套种[18-20]，稳定发展砂碱地植棉面积。 鲁北植棉区：充分发挥棉花耐盐碱的特点和植棉比较效益高的优势，充分运用中低产盐碱地短季棉无膜栽培技术，积极推进棉草两熟种植模式[21]，加速实现棉花生产全程机械化。

4.2 良种良法配套、农机农艺融合，进一步推进绿色轻简植棉水平

棉花规模化、机械化、组织化生产，是降低棉花生产成本，稳定、恢复棉花面积的必由之路。引导科技资源集中研发适宜轻简化栽培和适宜机采的棉花新品种，同时选育生育期短、纤维品质优良、产量稳定的短季棉品种，实现品种突破。 示范推广轻简化栽培技术、 中低产盐碱地短季棉无膜栽培技术、机采棉关键农艺技术，加快农机农艺融合，降低生产成本，提高植棉收益。 科学引导，使种植大户、家庭农场、农民合作社、龙头企业等新型经营主体敢于创新、加大投入、大力提高棉花耕种管收机械化植棉水平，重点推广应用规范化播种机械、先进的摘锭式采棉机、大型高地隙高效植保机械以及秸秆处理机械，提高机械化水平和生产效率。

4.3 发展适度规模经营，推进产业融合发展

鼓励棉农采取转包、出租、入股等方式流转土地， 支持有条件的经营主体开展棉花代耕代种、联耕联种、统防统治、物资配送、土地托管等专业化服务，引导工商资本到主产棉区发展适合企业化经营的现代化植棉业， 形成多主体适度规模经营体系。推进规模化、标准化生产基地建设，引导植棉大户、家庭农场、 专业合作社组织积极对接棉花企业，积极发展棉花订单生产，建立棉花全产业链利益联结机制，提升各环节效益效能，促进产业融合。

4.4 加大棉花生产支持政策力度， 提高资金使用效率

加大棉花生产支持政策力度，重点向棉花生产优势区、产棉大县、新型经营主体倾斜，促进新型经营主体扩大生产规模，推动棉花产业布局进一步优化。进一步认真研究和解决棉花发展中遇到的重大问题和困难，研究制定有利于棉花发展的政策措施并抓好落实，确保政策发挥出实效。