新疆棉花生育期氣象災(zāi)害對棉花生長的影響及應(yīng)對措施研究

侯慧杰

烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗站，新疆石河子 832000

新疆位于亞歐大陸腹地，光照和熱量資源豐富，降水稀少，空氣干燥，是典型的內(nèi)陸干旱和半干旱區(qū)[1]。廣闊的土地資源、豐富的自然資源和較為穩(wěn)定的冰川融雪為棉花生產(chǎn)提供了得天獨厚的生產(chǎn)條件[2]。世界棉花看中國，中國棉花看新疆。新疆是中國棉花最重要的產(chǎn)地，國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，新疆棉花總產(chǎn)、單產(chǎn)、種植面積、商品調(diào)撥量連續(xù)25年位居全國第一，2020年占國內(nèi)產(chǎn)量比重為87.3%，占國內(nèi)種植面積比重為78.9%，占國內(nèi)消費比重為67%。可見，新疆棉花生產(chǎn)對棉花供求關(guān)系有著舉足輕重的作用。

棉花的生育期較長，生長過程中容易遭受高溫干旱、陰雨天氣、沙塵暴、低溫冷害和冰雹等氣象災(zāi)害，造成產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降[3-4]。棉花生長后期抵抗自然災(zāi)害能力弱，遭受自然災(zāi)害后，棉株葉片功能受損，蕾鈴脫落，嚴重影響生長發(fā)育進程[5-6]。為此，有必要了解棉花生長發(fā)育與生育期溫度、光照以及水分之間的關(guān)系，掌握生育期氣象災(zāi)害對棉花生長的影響，同時針對不同氣象災(zāi)害采取適宜的栽培措施，以減輕氣象因素對棉株的損傷，保障棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 新疆棉花生產(chǎn)氣象條件概況

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，主要分布在我國新疆、黃河流域、長江流域，其中新疆棉區(qū)氣候干燥，光熱資源豐富，是我國最大的植棉區(qū)[7]。新疆陸地棉一般4月初播種，9月中下旬收獲，生育期達180 d，其中南疆植棉區(qū)較北疆植棉區(qū)生育期長15～20 d。全疆棉花種植區(qū)屬于西北大陸性氣候區(qū)，其中日均溫≥10 ℃的天數(shù)達到了160～215 d，≥10 ℃積溫在3 100～5 400 ℃·d，日均溫≥15 ℃的天數(shù)達到了145～200 d，≥15 ℃積溫在2 500～4 900 ℃·d。4—10月平均氣溫為16～25 ℃，無霜期為150～230 d，尤其是吐魯番市，≥15 ℃的天數(shù)達到了180 d，無霜期達到了260 d，在棉花的主要生長季節(jié)（4—9月），日照時長達到了2 600～3 400 h，日照百分率高達60%～75%，比長江流域和黃河流域高出10%～20%，年輻射量達550～650 kJ/m2，較長江流域和黃河流域棉區(qū)高約100 kJ/m2，且棉田集中，種植規(guī)模大，機械化程度較高；單產(chǎn)水平高，原棉色澤好，“三絲”含量相對于其他棉區(qū)低，是我國優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)。

棉花在生長期間內(nèi)不喜歡過多陰雨（年降雨量在450～600 mm之間即可滿足棉花對水分的需求）。當(dāng)降雨量過多時，尤其是蕾鈴期降雨過多，會導(dǎo)致棉鈴大量脫落，從而造成棉花減產(chǎn)。新疆地區(qū)氣候干燥，年降水量僅有30～280 mm，雖然僅憑降雨所帶來的水分無法滿足棉花的生長需求，但是新疆地區(qū)具備良好的灌溉條件，能夠滿足棉花各個生長期對水分的需求。

2 棉花生育期氣象條件對棉花生長的影響

2.1 溫度對棉花生長的影響

棉花屬于喜溫喜光的短日照作物，高溫干旱和低溫霜凍對棉花生長極為不利，極端低溫或高溫都會影響棉花的正常生長發(fā)育和產(chǎn)量[8]。棉花不同生育時期對低溫的抵抗能力不同，在苗期若氣溫低于3 ℃，棉花開始受凍，若持續(xù)較長時間，棉花生長發(fā)育受阻；若氣溫低于-1 ℃持續(xù)10 min，則棉花會受凍致死。在吐絮至成熟期，氣溫在1～3 ℃，棉花部分葉片和棉鈴受凍，氣溫在-1～1 ℃，葉片受凍，發(fā)生脫落，棉桃受損，甚至部分植株死亡，嚴重影響產(chǎn)量和品質(zhì)，其中春季出苗期和秋季吐絮期遭受低溫，對產(chǎn)量影響最大。

適宜的溫度是棉花生長發(fā)育的必需條件。一般將日最高氣溫達到或超過35 ℃的天氣現(xiàn)象稱為高溫。棉花從播種到出苗的最適溫度為25～30 ℃，從出苗到現(xiàn)蕾、現(xiàn)蕾到開花及開花到吐絮的最適溫度為30 ℃，上限溫度為35 ℃。棉花有性生殖過程的最適溫度范圍為28～30 ℃。一般認為33 ℃以上的氣溫是有性生殖的高溫。棉鈴生長發(fā)育的最適溫度為25～26 ℃，30 ℃以上的氣溫是棉鈴發(fā)育的高溫。棉花在生育期受高溫影響最大的時期是鈴期，高溫直接影響了棉鈴的生長發(fā)育，致使棉鈴脫落，影響棉花產(chǎn)量及品質(zhì)。單株結(jié)鈴數(shù)、鈴重以及衣分與氣象條件密切相關(guān)，高溫主要造成棉鈴在開花后1周脫落，顯著增加了棉鈴不孕籽數(shù)量，降低鈴重，改變棉籽生理生化，進而影響棉種成熟度、纖維發(fā)育以及種子質(zhì)量。同時，持續(xù)高溫天氣可使棉花黃萎病、棉葉螨等病蟲害擴散、蔓延、加重，對棉花生產(chǎn)造成不同程度的影響。

2.2 水分對棉花生長的影響

棉花生育期需水350～500 m3/667 m2，不同生育期對水分的需求存在差異。從棉花播種至出苗，需水較少，適宜的土壤含水率占田間最大持水量的55%～65%，需水量低于全生育期的15%，以土壤蒸發(fā)為主；棉株發(fā)育至蕾期需水量增加，占全生育期需水量的12%～20%，土壤的蒸發(fā)量與棉株蒸騰量接近，其適宜的土壤含水率占田間最大持水量的60%～70%；發(fā)育至花鈴期，由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長為中心，棉株需水量最大，占全生育期需水總量的50%左右，缺需水強度大，此時棉田耗水以棉株蒸騰為主，其適宜的土壤含水率占田間最大持水量的70%～80%；發(fā)育至吐絮，棉株生理活動減弱，氣溫下降，棉田需水量減少。

2.3 光照對棉花生長的影響

日照長短和光照強度均會影響棉花的生育。據(jù)測定，棉花在每日12 h光照條件下發(fā)育最快；棉花單葉的光補償點為1 000～1 200 lx，光飽和點為70 000～80 000 lx，均高于其他作物，棉葉的向光運動是棉花喜光特性的表現(xiàn)。棉花產(chǎn)量潛力及纖維品質(zhì)優(yōu)劣與當(dāng)?shù)靥栞椛鋸姸?、全年日照時數(shù)及日照百分率密切相關(guān)。新疆日照時長達2 600～3 400 h，開花期集中在6月下旬—7月上旬，日照時間不少于12.5 h，可見新疆大部分地區(qū)滿足棉花生育期的光照需求。

3 新疆棉花生育期氣象災(zāi)害及應(yīng)對措施

3.1 低溫冷害及應(yīng)對措施

低溫冷害是新疆棉花生長季主要的氣象災(zāi)害之一，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響極大。新疆農(nóng)作物栽培以促早熟為統(tǒng)領(lǐng)，避免作物生長后期遭受低溫冷害和霜凍影響。新疆棉區(qū)遭受低溫冷害后減產(chǎn)可達20%～60%。新疆雖光熱資源豐富，但各地?zé)崃抠Y源差異較大，區(qū)域間氣候變化較大，常出現(xiàn)春秋兩季日均溫較低，出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象，主要集中在棉花苗期和吐絮期，嚴重影響棉花的保苗率和吐絮成熟率。應(yīng)對低溫冷害的措施主要有以下幾點。

（1）合理布局棉花生產(chǎn)區(qū)域。農(nóng)業(yè)部門在安排棉花生產(chǎn)的過程中，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料和種植特點進行區(qū)劃布局，尤其在選擇棉花品種、優(yōu)化播期方面，要結(jié)合氣象要素，如春季低溫、秋季降溫快，初霜期早且不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致棉花減產(chǎn)，盡量避免有效積溫少于3 300 ℃·d和無霜期低于160 d的地區(qū)種植。

（2）良種選擇和生育期抵御低溫栽培措施。良種與良法的配套是獲得高產(chǎn)的必要措施，也是抵御低溫災(zāi)害的有效手段。棉花低溫冷害主要集中在苗期和吐絮期。為此，選擇良種一方面要考慮棉花的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)特性，另一方面要考慮抗逆特性，尤其是抗低溫逆境的、早熟的品種，抵御早霜和避免霜后花。為了抵御低溫冷害，應(yīng)選擇適宜的播期，采取地膜覆蓋、“干播濕出”的方式播種，保障苗齊、苗壯和苗全，棉株生長后期精準水肥，適時打頂，科學(xué)化調(diào)，促進棉花早成熟，避免生長后期遭受低溫傷害，保障產(chǎn)量。

3.2 高溫干旱及應(yīng)對措施

35 ℃以上的高溫環(huán)境可導(dǎo)致棉花受到明顯傷害，35 ℃以上的高溫會降低花粉粒的活性、影響受精和開花結(jié)實。溫度過高會使花粉活力降低，光合作用減弱，呼吸作用增強，蕾鈴脫落加重；開花期間日平均氣溫≥30 ℃，蕾鈴脫落量增加，日平均氣溫≥32 ℃，可使蕾鈴嚴重脫落。因此，35 ℃及以上氣溫可被認為是棉花生長發(fā)育的極端高溫。新疆棉區(qū)棉花生長時期的高溫出現(xiàn)在6—8月，不同地區(qū)35 ℃以上高溫持續(xù)時間在9～33 d，而棉花7月上旬開花，7月中旬—8月上旬進入盛花期，該階段高溫是影響花蕾發(fā)育和開花結(jié)鈴的主要因素。

為此，花鈴期遭受高溫要及時灌水，保證棉田濕度，防止棉花受旱，栽培上要依據(jù)天氣情況和棉田長勢而定，及時灌水施肥，將原先的7～10 d輪灌周期縮短至4～6 d，采取“少食多餐”的高頻次灌水方式，保持棉田有足夠的濕度，保證正常授粉。在施肥方面，要穩(wěn)定氮素投入，適當(dāng)增加磷鉀肥，保證肥料供應(yīng)和防止棉田蕾鈴脫落。合理化控，及時整枝。高溫天氣影響棉花生長發(fā)育，表現(xiàn)為棉株生長受阻。為此，棉花化控要適當(dāng)減量，尤其是縮減胺用量，不可超標。此外，當(dāng)前新疆大面積推行機采棉，機采棉要求吐絮一致，需要噴施脫葉劑以加快棉鈴成熟。但在噴施脫葉劑時要注意噴施時間，噴施時間不宜過早，要求氣溫在20 ℃以上持續(xù)3～5 d，在生產(chǎn)中要及時噴施脫葉劑，避免后期低溫造成脫葉效果不佳。

3.3 冰雹及應(yīng)對措施

冰雹發(fā)生頻率低，范圍小，時間短，但強度較大，對農(nóng)作物生產(chǎn)影響較大。新疆棉區(qū)冰雹天氣主要在5—8月出現(xiàn)，對棉花可造成大規(guī)模的傷害，造成葉片損傷、蕾鈴脫落，嚴重的可導(dǎo)致植株死亡，造成絕產(chǎn)，嚴重影響棉農(nóng)經(jīng)濟效益。

防范冰雹災(zāi)害的主要措施是采取人工干預(yù)手段驅(qū)散冰雹云。一旦發(fā)生冰雹災(zāi)害天氣，相關(guān)部門要針對不同災(zāi)情制定科學(xué)的救災(zāi)策略，如苗情遭遇冰雹天氣，對受災(zāi)較輕的棉田，要強化田間管理；對災(zāi)情較重的棉田，要及時補種。采取的主要栽培措施是排水、中耕，改善土壤透氣性，提高溫度，同時噴施葉面肥，促進苗情恢復(fù)。蕾期遭受冰雹天氣可使棉株葉片破碎、主莖折斷。針對葉片破碎，果枝完整的棉田，強化栽培管理可恢復(fù)生長。對果枝和蕾均受損脫落的棉田，則改種其他早熟作物，降低損失。

3.4 沙塵暴及應(yīng)對措施

沙塵暴是新疆常見的自然災(zāi)害。沙塵暴指的是氣壓變化引起的大風(fēng)天氣將地面塵土帶入大氣，造成空氣渾濁。沙塵暴在新疆地區(qū)主要集中在4—5月，常見于南疆地區(qū)，其風(fēng)力可達6～7級，陣風(fēng)可達9～10級，風(fēng)力持續(xù)期為5～7 h。大風(fēng)將地面大量塵沙吹起，形成沙塵暴、揚沙、浮塵等天氣，過程降溫6～8 ℃。主要破壞棉花地膜，損傷幼苗，嚴重影響棉花生長。種植戶常制作擋風(fēng)屏障，抵御大風(fēng)天氣。一是提高播種質(zhì)量，確保鋪膜平展，壓膜緊密，膜孔封堵嚴實。二是播種完成后，沿地膜垂直方向的壟膜面上每隔5～10 m壓一道防風(fēng)小腰壩，也可使用廢舊塑料袋裝土，每隔5～10 m整齊地壓在膜面上。防風(fēng)小腰壩和塑料袋裝土壓膜的密度可根據(jù)實際情況調(diào)整，沙性大和地處風(fēng)口的棉田密度可適當(dāng)偏大。三是扎好、用好防風(fēng)草把。

3.5 多種災(zāi)害天氣疊加對棉花生長的影響

棉花生長季往往遭受多種氣象災(zāi)害疊加，導(dǎo)致其生長發(fā)育受阻，表現(xiàn)為生育期延長，但南北疆情況差異較大。2021年，新疆棉花大部分地區(qū)受4—5月大風(fēng)、低溫、冷害和多雨等災(zāi)害天氣的影響，致使棉花前期生長發(fā)育緩慢。隨著5月底氣溫迅速升高，棉苗生長發(fā)育進程加快，6月初大部分棉田進入現(xiàn)蕾期，生長發(fā)育進程雖然較上一年推遲6～10 d，但與常年基本相當(dāng)。在初花期，正常棉田平均保苗1.0萬～1.5萬株/667 m2，株高40 cm，葉齡9.3片，果枝苔數(shù)3～6臺，單株蕾數(shù)5.4個。其中，南疆棉田生長發(fā)育進程略快于北疆棉田。

當(dāng)前，南疆棉田普遍現(xiàn)蕾5.4個，北疆現(xiàn)蕾4.0個。棉田整體發(fā)育情況良好，棉株節(jié)間緊湊，莖稈粗壯，發(fā)育穩(wěn)健。部分受災(zāi)重播棉田發(fā)育進程較晚，南北疆存在一定差異，其中南東疆受災(zāi)棉田已進入現(xiàn)蕾期，平均株高18.1 cm，葉齡8.3片，果枝苔數(shù)2.4苔/株；北疆受災(zāi)棉田相對較晚，剛剛進入現(xiàn)蕾期，葉齡7～8片，部分現(xiàn)蕾。棉花生育進程進入花期后是管理的重點也是難點。棉花進入初花期，即棉花營養(yǎng)生長和生殖生長二旺的時期，加強棉田管理十分重要。一是要抓好棉花蕾期管理，力爭早現(xiàn)蕾、多現(xiàn)蕾和現(xiàn)大蕾，促進營養(yǎng)生長與生殖生長協(xié)調(diào)發(fā)展?！霸绱蝽敗笔谴_保棉花質(zhì)量的一個重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要牢固樹立“枝到不等時、時到不等枝”的打頂原則，確保北疆7月1日前、南疆7月5日前結(jié)束打頂。二是合理運籌水肥。尤其在盛花期開始后，棉花生殖生長開始強于營養(yǎng)生長，營養(yǎng)分配以供應(yīng)花鈴為主，營養(yǎng)生長與生殖生長矛盾加劇，脫落率最高。合理水肥供應(yīng)是保鈴增重、形成經(jīng)濟產(chǎn)量的關(guān)鍵。水肥運籌注重先弱苗、再壯苗、后旺苗的原則，一水一肥，調(diào)節(jié)好氮、磷、鉀肥料比例。三是合理化學(xué)調(diào)控。打頂后5～7 d進行一遍封控，縮節(jié)胺用量為8～10 g/667 m2；對于生長偏旺的棉田打頂后要進行2次化控，第2次化控在第1次化控后7 d進行，縮節(jié)胺用量為6～8 g/667 m2。忌一次性大劑量使用縮節(jié)胺化控。四是科學(xué)植保。重點抓好棉紅蜘蛛、棉蚜、棉鈴蟲等病蟲害監(jiān)測預(yù)報和綜合防控工作，農(nóng)藥高效低風(fēng)險精準施藥，有效控制病蟲危害和農(nóng)藥減量增效，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展。五是加強防災(zāi)減災(zāi)工作。雹災(zāi)是目前影響棉花生產(chǎn)最重要的自然災(zāi)害，要重點抓好防雹工作，加強防雹作業(yè)人員的技能培訓(xùn)和安全教育，加強防雹炮彈的安全管理，做到指揮準確、裝備到位、通信暢通、彈藥充足，有效降低災(zāi)害損失。

4 結(jié)束語

新疆光熱資源豐富，晝夜溫差大，有利于棉花生產(chǎn)。但棉花生長季遇到的氣象災(zāi)害主要有低溫冷害、高溫干旱、沙塵暴和冰雹等，這些氣象災(zāi)害均不利于棉花生長發(fā)育，可影響棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。為此，新疆棉花生產(chǎn)要以促早栽培為核心，選擇優(yōu)良品種，適早栽培，避免早春和晚秋發(fā)生低溫凍害，高溫天氣應(yīng)配套使用良種和良法，因地制宜做好補救措施，進而保障棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。