山東棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與建議

劉樹(shù)震， 周勇， 崔正鵬

(1.濟(jì)南市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 濟(jì)南 250100； 2.夏津縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 夏津 253200；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，山東 濟(jì)南 250100)

棉花是山東省傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)作物，歷史上山東棉花種植面積和產(chǎn)量曾長(zhǎng)期居全國(guó)首位。近些年，山東植棉面積下降較大，但棉花仍是該省重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，棉花種植遍及魯西南、魯西北和魯北廣大地區(qū)[1]。因此，維護(hù)棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展是貫徹山東省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，打造“三生三美”鄉(xiāng)村振興齊魯樣板，實(shí)現(xiàn)2035年全省農(nóng)村現(xiàn)代化目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。目前，山東棉區(qū)還普遍存在殘膜污染、化肥農(nóng)藥施用超標(biāo)、水資源緊缺等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，這既制約了棉花生產(chǎn)的可持續(xù)健康發(fā)展，又對(duì)棉區(qū)生態(tài)綠色宜居提出了挑戰(zhàn)。本文對(duì)解決這些問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)及治理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理總結(jié)，并圍繞棉區(qū)鄉(xiāng)村振興綠色發(fā)展的總目標(biāo)提出相關(guān)技術(shù)和政策建議，對(duì)保護(hù)棉區(qū)生態(tài)、保障棉花產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)山東省鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有重要意義。

1 影響棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展的主要問(wèn)題及治理經(jīng)驗(yàn)

山東棉區(qū)植棉規(guī)模較小、機(jī)械化程度低，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本不斷增加，與已基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化的小麥、玉米等大宗農(nóng)作物相比，植棉比較效益差。加之國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略和糧棉爭(zhēng)地矛盾，山東棉花生產(chǎn)逐漸向干旱、低洼、鹽堿、撂荒等瘠薄地轉(zhuǎn)移[2]。日趨惡劣的生產(chǎn)環(huán)境導(dǎo)致棉農(nóng)為保障棉花產(chǎn)量進(jìn)一步加大地膜、化肥、農(nóng)藥等的投入，水資源緊缺加地下水過(guò)度開(kāi)采使棉區(qū)水資源狀況更加惡化。

1.1 地膜污染及殘膜治理

地膜具有保溫、保墑、保肥、防草等作用，對(duì)棉花生產(chǎn)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。山東各棉區(qū)植棉規(guī)模小、效益低，棉農(nóng)從節(jié)省開(kāi)支角度考慮，多使用0.004 mm傳統(tǒng)超薄地膜，魯西北和魯北棉區(qū)地膜用量30 kg·hm-2左右。傳統(tǒng)農(nóng)用塑料地膜材料主要是聚乙烯(PE)等，在自然環(huán)境條件下難以降解，加之缺乏有效的治理措施，廢舊地膜在農(nóng)田土壤中逐年增多，污染持續(xù)加劇。殘膜污染危害主要體現(xiàn)在破壞土壤、影響棉花出苗和正常生長(zhǎng)、污染環(huán)境、破壞生態(tài)以及牲畜誤食致死等[3]。

2017年以來(lái)，山東加大地膜污染綜合治理力度，殘膜治理取得了初步成效?？偨Y(jié)多年殘膜治理經(jīng)驗(yàn)可以歸納為：1)提高地膜標(biāo)準(zhǔn)，增加可回收性。國(guó)家新農(nóng)用地膜標(biāo)準(zhǔn)厚度由0.008 mm提高到0.01 mm，增加了拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，保障了地膜的可回收性。2)減少地膜覆蓋率和使用量。棉花無(wú)膜栽培技術(shù)和生物降解地膜等新技術(shù)、新產(chǎn)品的研發(fā)和推廣在一定程度上減少了地膜使用量；3)機(jī)械化地膜回收技術(shù)。通過(guò)苗期地表殘膜回收、耕前地表殘膜回收和耕后的耕層殘膜回收，配套先進(jìn)的殘膜回收機(jī)械，殘膜回收率能達(dá)90%以上。以魯北棉區(qū)夏津縣為例，2019—2020年該縣實(shí)施耕地質(zhì)量提升項(xiàng)目，共推廣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加厚地膜(0.01 mm)0.213 hm2，可降解地膜120 hm2，并建立一處地膜回收站，殘膜治理成效顯著。

1.2 化肥農(nóng)藥過(guò)量施用和減肥減藥技術(shù)

我國(guó)人口多、耕地少，化肥和農(nóng)藥是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本投入品。長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥或單純使用化肥會(huì)引起水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化、土壤污染等，造成水質(zhì)惡化、土壤板結(jié)，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量和質(zhì)量以及導(dǎo)致飲用水污染等。不科學(xué)施用農(nóng)藥也會(huì)引起土壤結(jié)構(gòu)破壞、環(huán)境和水資源污染、農(nóng)藥殘留、病蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性等諸多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。以魯北棉區(qū)為例，一般棉田化肥農(nóng)藥施用情況為：化肥總量750～975 kg·hm-2，計(jì)1 800～2 250元·hm-2；棉花整個(gè)生育期噴施農(nóng)藥8～12次，合計(jì)1 500～1 800元·hm-2，用量大、次數(shù)多，既增加物化支出又耗費(fèi)人工。

山東棉區(qū)實(shí)施的減肥減藥技術(shù)和措施主要包括：應(yīng)用緩(控)釋肥、轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉以及推廣棉田主要病蟲(chóng)害綠色綜合防控技術(shù)。緩(控)釋肥能夠提高化肥利用率、減少化肥用量，還有助于減少施肥次數(shù)、節(jié)省勞動(dòng)力。以魯棉研15號(hào)、魯棉研28號(hào)、魯棉研37號(hào)等為代表的一大批國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉品種，具有高效抗蟲(chóng)、省工節(jié)本的優(yōu)勢(shì)，為山東乃至全國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。棉田綠色綜合防控技術(shù)提倡以保護(hù)和利用自然天敵為中心，以生物防治、物理防治等無(wú)害化防治為重點(diǎn)，大大降低了農(nóng)藥施用量，推廣應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。2019—2020年，夏津縣建設(shè)了千畝太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈示范區(qū)，性誘劑和食誘劑殺蟲(chóng)試驗(yàn)區(qū)各3.33 hm2，四情(墑情、病情、蟲(chóng)情、災(zāi)情等)工作站2處，病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治示范區(qū)373.33 hm2，取得了良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1.3 水資源短缺現(xiàn)狀和節(jié)水灌溉

山東省地處南溫帶的半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年降水量500～1 000 mm，但降水分布不均，且年際和年內(nèi)間的變幅大，其中魯西北、魯北棉區(qū)面臨的水資源短缺狀況尤為嚴(yán)峻。魯西北、魯北棉花種植逐漸向旱薄地、鹽堿地轉(zhuǎn)移，棉田灌溉條件更加惡劣。仍以夏津縣為例，該縣2019年棉花播種面積1.253萬(wàn)hm2，其中90%位于貧水區(qū)。為遏制地下水位持續(xù)下降，當(dāng)?shù)卣畬⒚迏^(qū)大部分區(qū)域劃為限采區(qū)，不能打深機(jī)井，而淺井水多為咸水，不能用作棉田灌溉。夏津縣以黃河水和長(zhǎng)江水為主的外來(lái)客水，因供水次數(shù)少、時(shí)間短，對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉支持十分有限。

棉花對(duì)土壤水分要求比較嚴(yán)格，因此，面對(duì)嚴(yán)峻的水資源短缺現(xiàn)狀，要將有限的水資源通過(guò)科學(xué)的灌溉技術(shù)來(lái)獲得棉花生產(chǎn)的高效可持續(xù)發(fā)展，山東省棉區(qū)根據(jù)不同種植模式和地域差異，逐漸發(fā)展出地面灌溉技術(shù)(畦灌、溝灌等)、噴灌技術(shù)(微噴帶灌水)和微灌技術(shù)(滴灌)等[4]。近幾年，棉花科技工作者將新疆棉區(qū)廣泛應(yīng)用的膜下滴灌技術(shù)引入山東，但目前仍處于試驗(yàn)探索階段。膜下滴灌綜合技術(shù)是將地膜覆蓋栽培與滴灌技術(shù)相結(jié)合，利用低壓管道技術(shù)供水，將加壓的水經(jīng)過(guò)設(shè)施過(guò)濾后，與水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，進(jìn)入輸水干管—支管—毛管，通過(guò)毛管上的滴水器，緩慢、均勻且定量的灌溉于棉花根系區(qū)域，使根系周圍土壤始終處于最優(yōu)含水量。與傳統(tǒng)地面灌溉相比，膜下滴灌節(jié)水效果明顯、肥料利用率提高、增產(chǎn)效果明顯[5]，但該技術(shù)在山東棉區(qū)大面積推廣還需因地制宜進(jìn)行完善和配套。

2 保障山東省棉區(qū)生態(tài)綠色發(fā)展的技術(shù)和政策建議

殘膜污染治理、棉花生產(chǎn)減肥減藥、科學(xué)利用水資源是關(guān)乎山東棉區(qū)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展的重大問(wèn)題，為保障棉花產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)棉區(qū)“生態(tài)宜居”，特提出如下建議。

2.1 開(kāi)展“無(wú)膜棉”等綠色栽培技術(shù)研發(fā)并在適宜地區(qū)示范推廣

“無(wú)膜棉”是改變棉田地膜污染現(xiàn)狀的根本技術(shù)手段，近些年“無(wú)膜棉”技術(shù)研究取得了重大進(jìn)展。山東棉花研究中心栽培生理團(tuán)隊(duì)針對(duì)黃河三角洲地區(qū)棉花傳統(tǒng)種植技術(shù)存在伏前桃多、棉花爛鈴或早衰嚴(yán)重、結(jié)鈴分散、不利于集中采收等問(wèn)題，在多年試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，建立了以選用短季棉品種、晚春播種、合理密植、無(wú)膜栽培、簡(jiǎn)化整枝、集中成鈴為核心內(nèi)容的短季棉無(wú)膜栽培技術(shù)，不僅較好地解決了傳統(tǒng)栽培技術(shù)存在的爛鈴、早衰等問(wèn)題，還避免了地膜污染，是綠色可持續(xù)發(fā)展的好模式。其栽培技術(shù)要點(diǎn)：一是選擇株型緊湊、早熟性好的短季棉品種，如魯棉532、魯棉551等；二是適期晚播，一般在5月15日至6月5日播種；三是采用精量播種機(jī)械播種，高質(zhì)量脫絨包衣種子用種量22.5 kg·hm-2左右；四是合理密植，密度控制在90 000～105 000株·hm-2；五是科學(xué)化控，堅(jiān)持“少量多次”的原則，株高控制在80～90 cm，不再去葉枝；六是集中收花，一般人工收2次花即可，有條件的地方可在脫葉催熟的基礎(chǔ)上采用采棉機(jī)采收[6]。

2.2 加強(qiáng)輕簡(jiǎn)高效植棉技術(shù)的研發(fā)和推廣力度

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移和用工成本增加，傳統(tǒng)植棉用工多、投入大、效率低、集中(機(jī)械)收獲難的問(wèn)題更加突出。棉花輕簡(jiǎn)高效植棉技術(shù)就是要簡(jiǎn)化管理工序、減少作業(yè)次數(shù)，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、良種良法配套，實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)的輕便簡(jiǎn)捷、節(jié)本增效。其主要技術(shù)包括精量播種、免整枝、水肥協(xié)同、高效群體構(gòu)建、集中成熟等[7]。棉花精量播種就是選用優(yōu)質(zhì)棉種，精細(xì)整地，單粒精播，適當(dāng)淺播，出苗后不間苗、不定苗。免整枝是在合理密植條件下，采取科學(xué)化控配合水肥運(yùn)籌措施控制葉枝生長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)不整枝、不打杈，并適期采用化學(xué)封頂代替人工打頂。水肥協(xié)同就是在有條件實(shí)行膜下滴灌的棉區(qū)，通過(guò)膜下分區(qū)交替滴灌或變量滴灌，合理調(diào)減施氮量，施氮量與滴水量協(xié)同并與棉株需肥規(guī)律匹配，提高肥料利用率。高效群體構(gòu)建是采用群體調(diào)控技術(shù)，結(jié)合不同棉區(qū)自然條件和栽培習(xí)慣分別建立魯北和魯西北棉區(qū)“增密壯株型”、魯西南棉區(qū)“直密矮株型”高效群體，并確定各自農(nóng)藝和生理指標(biāo)。最終在以上技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，配合及時(shí)催熟脫葉，實(shí)現(xiàn)棉田機(jī)械收獲[8]。推廣棉花輕簡(jiǎn)高效栽培技術(shù)能夠大大減少棉花種植的人工投入和物化投入，提高植棉效益。

2.3 加快培育優(yōu)質(zhì)、抗逆型棉花新品種

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，優(yōu)良棉花品種是棉花輕簡(jiǎn)、綠色、高效生產(chǎn)的保障和支撐。為加快山東省棉花供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，滿足廣大人民日益提高的衣著舒適度要求，棉花優(yōu)質(zhì)育種正逐漸成為棉花育種方向的主流。在穩(wěn)產(chǎn)的前提下，應(yīng)積極選育纖維長(zhǎng)度在30 mm以上、比強(qiáng)度在30 cN·tex-1以上、適合紡織40支紗的陸地棉品種；加強(qiáng)比主流品種略減產(chǎn)、比強(qiáng)度大于34 cN·tex-1、纖維長(zhǎng)度在32～35 mm、適合紡織50～80支紗的中長(zhǎng)絨陸地棉品種；根據(jù)生產(chǎn)需求加強(qiáng)對(duì)“無(wú)膜棉”品種、機(jī)采棉品種、特早熟品種等選育的支持力度；還應(yīng)根據(jù)棉花種植向瘠薄鹽堿地轉(zhuǎn)移、生產(chǎn)條件差、難以獲得高產(chǎn)的現(xiàn)狀，加強(qiáng)抗逆性育種，包括抗旱、抗寒、抗病、耐鹽堿育種等。

2.4 加強(qiáng)棉花病蟲(chóng)害綠色防控綜合技術(shù)的研發(fā)推廣

要保障山東棉區(qū)的綠色生態(tài)發(fā)展，就要大力研究和推廣棉花綠色防控技術(shù)，從營(yíng)造良好的棉田生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)，生態(tài)調(diào)控和人為干預(yù)有機(jī)結(jié)合，把病蟲(chóng)危害損失控制在最小范圍內(nèi)。棉田病蟲(chóng)害綜合防治要堅(jiān)持“五項(xiàng)原則”，即：預(yù)防為主原則、保益控害原則、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)適時(shí)決策原則、區(qū)域性綜合治理原則、安全有效合理用藥原則。棉田病蟲(chóng)害綠色綜合防治就是既要取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，又要保障棉區(qū)環(huán)境的綠色生態(tài)和棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。