新疆“寬早優(yōu)”植棉模式概述

張西嶺，宋美珍，王香茹，龐念廠，張恒恒，貴會平，董強

（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/ 棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽455000）

1 “寬早優(yōu)”概念、特點及優(yōu)勢

1.1 概念

“寬早優(yōu)”植棉模式，是等行距種植、早發(fā)早熟、品質(zhì)優(yōu)良、節(jié)本增效的植棉方式。 具體是76 cm 等行距種植，增強立體采光（株高80～100 cm，株間通風透光）， 促早發(fā) （4 月苗、5 月蕾、6 月花、7 月鈴）、早熟（8 月中下旬吐絮，霜前自然吐絮率90%以上，且不早衰），生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)原棉的植棉方法。

1.2 特點

“寬早優(yōu)”植棉模式，具有擴行距、減行數(shù)，降密度，增株高的特點，利于挖掘光溫利用潛力，適應機械化采收。

1.2.1 擴行距、減行數(shù)，即改寬窄行為等行，改一膜六行為一膜三行， 以利于均衡發(fā)揮個體優(yōu)勢。 以（66＋10）cm 寬窄行種植為代表的“矮密早”植棉模式，播種孔過多，生育前期地膜對地溫的提升效果下降，致使棉苗生長發(fā)育緩慢；棉花現(xiàn)蕾前后窄行即開始出現(xiàn)不同程度的蔭蔽， 使光合效率降低，特別是開花結鈴期，行間蔭蔽嚴重，影響開花結鈴，導致鈴重降低、鈴期延長。據(jù)田間調(diào)查，“矮密早”植棉模式窄行的鈴數(shù)較“寬早優(yōu)”植棉模式寬等行減少30%以上，鈴重降低0.2～0.8 g，鈴期延長2～5 d。以76 cm 等行距為主要特點的“寬早優(yōu)”植棉模式，通過擴行距、減行數(shù)可增加棉株上部采光面積（圖1），改善群體中下部光照條件（圖2），利于提高優(yōu)質(zhì)棉鈴比例。

1.2.2 降密度以優(yōu)化群體結構。隨著新疆棉田產(chǎn)量水平的提高，特別是機采技術的大面積推廣，“以密取勝”“以密增早”的“矮密早”植棉模式表現(xiàn)出諸多弊端， 甚至已成為棉花品質(zhì)提高的主要限制因素。突出表現(xiàn)是：（1）雖然適當密植能促進早熟，但密度過高反而不利于早熟，會造成棉株下部棉鈴吐絮晚于上部棉鈴。 根據(jù)試驗和實踐，當“矮密早”植棉模式密度超過22.5 萬株·hm－2以后，棉株中下部因光照條件惡化結鈴性受到嚴重抑制， 爛鈴和脫落嚴重，不少棉田靠上部成鈴形成產(chǎn)量，反而晚熟。加之密度越大，要求株高越低，也不利于機械采收[1]。（2）“矮密早” 模式不適應當前生長勢較強的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)機采棉花品種。 （3）“矮密早”植棉模式由于群體過大，嚴重影響脫葉效果，導致籽棉含雜率過高，軋花除雜過程中須進行3 次籽棉清理和3 次皮棉清理，從而降低棉花品質(zhì)。 （4）“矮密早”植棉模式膜上種孔多，會降低地膜增溫、保墑、抑草的功效。 （5）“矮密早”的寬窄行種植不便于回收殘膜，會降低殘膜回收率，導致殘膜污染加重。 “寬早優(yōu)”植棉模式將“矮密早”植棉模式的高密度（一般收獲密度18.0 萬～21.0 萬株·hm－2，甚至24.0 萬～27.0 萬株·hm－2）降至12.0 萬～16.5 萬株·hm－2的中等密度，使群體結構得以優(yōu)化，群體光能利用率進一步提高。

圖1 2 種模式下棉花頂部采光和根系分布示意圖

圖2 2 種模式下棉株枝葉分布和單株占地面積示意圖

1.2.3 增株高以提高光能效率。 在擴行距、降密度的基礎上增加株高， 為開花結鈴創(chuàng)造良好空間環(huán)境。 增加株高至80～100 cm，有顯著改善群體空間結構的效果：（1）增加采光空間?！皩捲鐑?yōu)”植棉模式在1 m2的土地上采光空間為0.8～1.0 m3，比“矮密早”植棉模式（株高65 cm）的采光空間0.65 m3增加23.1%～53.8%，可容納較大的葉面積系數(shù)，增加制造有機營養(yǎng)的“工廠”和相應的結鈴空間，這是“寬早優(yōu)”植棉模式優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的生理基礎。 （2）降低群體蔭蔽程度，改善通風透光條件，提高光合效率。以同等葉面積系數(shù)3.9～4.1、每10 cm 高度為1 個空間層為例，“寬早優(yōu)”植棉模式的株高100 cm，平均每個群體空間層的葉面積為0.39～0.41，“矮密早”植棉模式株高65 cm，每個群體空間層的葉面積為0.6～0.63， 前者比后者透光的疏散度提高了35%。 在同等葉面積系數(shù)下，“寬早優(yōu)”植棉模式比“矮密早” 植棉模式群體枝葉間相互遮光的程度降低35%，可改善通風透光條件。 筆者的研究結果顯示，花鈴期和吐絮期“寬早優(yōu)”模式的冠層光照整體透過率分別為6.29%和3.64%，較“矮密早”模式的3.05%和2.28%大幅增加；吐絮期“寬早優(yōu)”植棉模式的上層、 中層、 下層冠層光照強度分別為39.20 μmol·s－1·m－2、40.50 μmol·s－1·m－2和41.14 μmol·s－1·m－2，較“矮密早”模式（上層28.05 μmol·s－1·m－2、中層29.45 μmol·s－1·m－2和下層25.08 μmol·s－1·m－2）均明顯增加（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）。 可知，改善光照條件是“寬早優(yōu)”植棉模式下棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的保障。

1.3 比較優(yōu)勢

1.3.1 增產(chǎn)。 因減少種植行數(shù)50%，減少播種孔數(shù)30%左右，“寬早優(yōu)” 植棉模式增溫保墑效果更顯著，從播種至初花期可提高地溫0.5 ℃左右，利于促進早發(fā)，延長開花結鈴期；提高結鈴空間30%以上，且可改善群體光照條件，從而提高成鈴率和鈴重。 研究表明，“寬早優(yōu)”植棉模式較“矮密早”植棉模式籽棉產(chǎn)量增加10.0%～31.2%， 皮棉產(chǎn)量增加8.9%～46.5%[2-4]。 生產(chǎn)實踐證明，“寬早優(yōu)”植棉模式一般較“矮密早”植棉模式增產(chǎn)10%以上，且其增產(chǎn)幅度具有隨產(chǎn)量水平升高而加大的趨勢。

1.3.2 提質(zhì)。 “寬早優(yōu)”植棉模式，因地膜實際覆蓋度增加5%～8%，提高地溫0.3～0.5 ℃，棉花生育期提前， 吐絮早3～5 d 且更集中； 群體通風透光好， 脫葉催熟時葉片適度衰老且利于施藥均勻，提高脫葉催熟效果，降低機采籽棉的含雜率，進而減少籽棉、皮棉清理次數(shù)，降低加工環(huán)節(jié)的品質(zhì)損失。在新疆生產(chǎn)建設兵團第七師和第八師的研究表明，棉田進行脫葉催熟前，“寬早優(yōu)”和“矮密早”植棉模式葉片數(shù)與棉鈴數(shù)的比例分別為0.36 ∶1 和1.06∶1；“矮密早” 植棉模式棉花機采加工后纖維長度為28.36 mm，較手摘棉纖維長度29.32 mm 下降1 個品級；而“寬早優(yōu)”植棉模式棉花機采加工后纖維長度為28.55 mm， 僅較手摘棉纖維長度28.85 mm 稍有下降[5]。

1.3.3 管理省工。由于“寬早優(yōu)”植棉模式減少50%的播種行數(shù)和降低密度， 播種機械阻力明顯減小，省力、省工；便于田間管理，利于全程機械化，定苗、中耕、化控、除草和打頂?shù)仁」?0%左右，特別是可降低除草、打頂人工成本，顯著節(jié)本增效。

1.3.4 顯著節(jié)省水肥。由于“寬早優(yōu)”植棉模式的種孔大幅減少， 地膜保墑效果明顯提升而更加節(jié)水；降低棉花密度提高了經(jīng)濟系數(shù)， 提升了肥料利用率，節(jié)省了肥料。 “寬早優(yōu)”植棉模式節(jié)省水分20%左右，省肥10%以上，節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境意義更大。

1.3.5 大幅節(jié)省棉種和制種面積。“寬早優(yōu)”用種量為12.0～15.0 kg·hm－2，與傳統(tǒng)的“矮密早”植棉模式精量播種用種量27.0～30.0 kg·hm－2相比，用種量和制種面積均大幅減少。 同時， 棉種的加工、包裝、運輸?shù)荣M用也相應降低。

1.3.6 綠色增效顯著。一是利于地膜和滴灌毛管的回收，一般提高地膜回收率5%～10%；二是通風透光好，植株健壯，可減少病蟲害發(fā)生，也便于機械噴藥防治，可減少用藥，降低成本和污染[6]；三是在同等產(chǎn)量水平下，“寬早優(yōu)”植棉模式的群體結構更合理，利于提高光、溫利用率，可節(jié)約用肥，提高肥效，減少化肥污染。

2 發(fā)展前景分析

“寬早優(yōu)”植棉模式得以迅速推廣，并具有廣闊的發(fā)展前景，其根本原因是：

2.1 具有科學基礎

“寬早優(yōu)”植棉模式是隨著“矮密早”植棉模式中存在的密度過大、群體蔭蔽影響棉株結鈴，不適應現(xiàn)有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的優(yōu)勢發(fā)揮， 不適應高產(chǎn)、超高產(chǎn)的現(xiàn)代化配套技術（膜下滴灌的精準水肥一體化、機械化采收等）等問題愈發(fā)凸顯而產(chǎn)生的，并且該模式是在生產(chǎn)實踐中經(jīng)過不斷試驗研究，逐步完善創(chuàng)新發(fā)展起來的。 白巖等[1]、李建偉等[2]、時增凱等[3]、馬奇祥等[4]、廖凱等[5]、余渝等[7]、李富先等[8]、程林等[9]、蔡曉莉等[10]、陳冠文等[11]、爾晨等[12]進行了針對性試驗研究，特別是中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所近幾年開展的系統(tǒng)研究[13-21]，為“寬早優(yōu)”植棉模式提供了科學依據(jù)。

2.2 國家政策支持

國家政策的支持有利于“寬早優(yōu)”植棉模式的推廣應用。 2014 年中央一號文件[22]明確提出：在新疆實行棉花目標價格補貼“試點”，并持續(xù)享受特殊優(yōu)惠差價補貼政策；黃河流域棉區(qū)、長江流域棉區(qū)只實行定額補貼方式，范圍涉及9 個?。ㄉ綎|、河南、河北、湖北、湖南、江蘇、江西、甘肅、安徽），每年補貼為新疆補貼標準的60%，以每噸2 000 元為上限。

2015 年 《國務院辦公廳關于支持新疆紡織服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進就業(yè)的指導意見》（國辦發(fā)〔2015〕2號）[23]指出：到2020 年，實現(xiàn)新疆紡織服裝產(chǎn)業(yè)整體實力和發(fā)展水平提升，就業(yè)規(guī)模顯著擴大，基本建成國家重要棉紡產(chǎn)業(yè)基地、西北地區(qū)和絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)服裝服飾生產(chǎn)基地與向西出口集散中心。 其中的一系列支持政策為增強新疆的“橋頭堡”功能奠定了堅實基礎。

《國務院關于建立糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護區(qū)的指導意見》（國發(fā)〔2017〕24 號）[24]明確指出：以新疆為重點，黃河流域、長江流域主產(chǎn)區(qū)為補充，劃定棉花生產(chǎn)保護區(qū)233.3 萬hm2（3 500萬畝），使產(chǎn)業(yè)安全顯著增強，為推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設、全面建成小康社會奠定堅實基礎。該文件強調(diào)了新疆棉花的“重點”地位，賦予了產(chǎn)業(yè)安全的重任。

綜上，國家出臺的一系列支持新疆棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的舉措，為“藏棉于地，藏棉于技”，促進“寬早優(yōu)”植棉模式推廣，維護國家棉花產(chǎn)業(yè)安全提供了政策保障。

2.3 鞏固新疆棉花優(yōu)勢地位的需要

新疆棉花生產(chǎn)經(jīng)30 多年的快速發(fā)展， 特別是近十多年來的發(fā)展， 已成為我國棉花生產(chǎn)的主力軍，在經(jīng)濟社會發(fā)展、農(nóng)民增收中發(fā)揮了重要作用。同時，新疆棉花生產(chǎn)的基礎條件、科技水平、現(xiàn)代化裝備水平均得到很大提升?！皩捲鐑?yōu)”植棉模式的推廣應用，有利于揚長避短，實現(xiàn)由“矮密早”植棉模式的“向溫要棉”到“寬早優(yōu)”植棉模式的“向光、溫和現(xiàn)代化裝備挖潛”的轉變，進一步發(fā)揮新疆的技術優(yōu)勢、設備優(yōu)勢和環(huán)境優(yōu)勢，促進新疆棉花躍上新臺階，鞏固新疆棉花優(yōu)勢地位。

2.4 提高新疆棉花國際市場競爭力的需要

近年， 新疆棉花面積占全國的76.1%以上，總產(chǎn)占全國的84.9%左右， 占全球總產(chǎn)的20%左右。在很大程度， 新疆棉花生產(chǎn)決定著國家棉花產(chǎn)業(yè)安全和國際競爭力。但是，我國新疆棉花生產(chǎn)與美國、澳大利亞相比，具有明顯劣勢。 美國90%以上的棉花是由家庭農(nóng)場生產(chǎn)， 棉花平均種植規(guī)模在180 hm2以上；澳大利亞棉花的平均每個單元（農(nóng)戶或農(nóng)場主）植棉規(guī)模不低于1 000 hm2。 據(jù)《新疆統(tǒng)計年鑒2019》[25]， 全疆524.2 萬hm2耕地承包給275.6 萬戶，棉農(nóng)戶均耕地為1.9 hm2，按地力等級分散為3～6 塊；新疆生產(chǎn)建設兵團戶均植棉3.5 hm2左右。 與新疆地方相比，新疆生產(chǎn)建設兵團棉花生產(chǎn)力水平、組織化、規(guī)?；潭容^高，這是其植棉技術水平、產(chǎn)量、效益顯著高于新疆地方的主要原因之一，但仍與美國、澳大利亞差距甚遠。

新疆千家萬戶的小規(guī)模植棉，不利于規(guī)?；鳂I(yè)，不利于先進植棉技術的推廣應用。同時，新疆棉農(nóng)自由種植多個不同類型且低質(zhì)的品種，使整體品質(zhì)下降，特別是纖維整齊度差，致使新疆原棉缺乏國際市場競爭力。 也正是這個原因，我國多年大批進口美棉和澳棉。

生產(chǎn)實踐證明，新疆以“寬早優(yōu)”植棉模式為載體，提高規(guī)?；⒔M織化程度，可顯著提高新疆棉花的國際競爭力。 2017—2019 年，新疆“寬早優(yōu)”植棉模式已推廣100 萬hm2左右， 皮棉單產(chǎn)在2 236.8 kg·hm－2， 較棉花生產(chǎn)水平高的澳大利亞皮棉單產(chǎn)2 113.4 kg·hm－2、世界平均皮棉單產(chǎn)767.7 kg·hm－2分別高5.82%和191.3%，是植棉技術現(xiàn)代化的美國（995.1 kg·hm－2）及產(chǎn)棉大國印度（540.0 kg·hm－2）的2.25 倍和4.14 倍。

此外，“寬早優(yōu)”植棉模式對改善原棉品質(zhì)的意義更大。2017 年和2018 年，“‘中641、中棉所96A’與‘寬早優(yōu)’相結合的高品質(zhì)棉生產(chǎn)技術模式”在新疆昌吉、精河、新疆生產(chǎn)建設兵團第七師等地累計示范推廣1 000 hm2。 生產(chǎn)的棉花品質(zhì)優(yōu)良，纖維長度為33.5 mm，斷裂比強度為35.0 cN·tex－1，馬克隆值為4.0。經(jīng)多家紡織企業(yè)試紡，各項指標超過美棉和澳棉，可部分替代長絨棉。 因此，“‘中641’與‘寬早優(yōu)’相結合的高品質(zhì)棉生產(chǎn)技術模式”入選“中國農(nóng)業(yè)科學院2018 年十大科技進展”[26]。2019 年按照此模式組織訂單生產(chǎn)3 200 hm2，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，成效顯著。

綜上，“寬早優(yōu)”植棉模式的推廣應用為提高新疆棉花品質(zhì)、增強國際市場競爭力探索了新途徑。