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    新疆棉花“干播濕出”種植技術(shù)經(jīng)濟效應(yīng)及影響因素

    2025-04-28 00:00:00張利懷宋玉蘭夏軒

    摘要:棉花“干播濕出”種植技術(shù)在南疆地區(qū)發(fā)展?jié)摿薮?。通過文獻閱讀和實地調(diào)研,回顧南疆“干播濕出”種植技術(shù)的發(fā)展歷程,闡述其經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和主要影響因素,分析存在的問題并提出推廣建議。灌溉制度是核心影響因素,在棉花生產(chǎn)的降本增效、提產(chǎn)增收、避災(zāi)降損方面具有顯著優(yōu)勢。

    關(guān)鍵詞:棉花;“干播濕出”;種植技術(shù);南疆地區(qū);經(jīng)濟效應(yīng)

    新疆棉花生產(chǎn)格局逐步向南疆轉(zhuǎn)移[1]。南疆雖然有得天獨厚的棉花生長繁育條件,但也面臨諸多挑戰(zhàn),其中水資源緊缺和土壤鹽漬化是重要制約因素。“干播濕出”種植技術(shù)在鹽堿地上的可行性和免冬灌或春灌的節(jié)水優(yōu)勢,在南疆具有較高的應(yīng)用潛力。

    “干播濕出”種植技術(shù)又稱膜下滴灌蓄墑排鹽種植技術(shù)。所謂“干播”,指播種期在未冬(春)灌的農(nóng)田翻耕覆膜播種。“濕出”即播種后短期內(nèi)以膜下滴灌適量均勻滴水,使土壤生境達到出苗及生長的條件[2]?!案刹癯觥狈N植技術(shù)是集農(nóng)藝節(jié)水、工程節(jié)水、精量播種為綜合體的種植技術(shù)。

    收稿日期:2024-11-08

    基金項目:新疆維吾爾自治區(qū)科技重大專項課題(2023A02002-6)。

    第一作者:張利懷(1992-),男,碩士研究生,從事農(nóng)村區(qū)域發(fā)展研究。E-mail:zlh0302@qq.com。

    通信作者:宋玉蘭(1979-),女,博士,教授,從事農(nóng)林經(jīng)濟管理研究。E-mail:59677869@qq.com。

    1 南疆“干播濕出”種植技術(shù)發(fā)展歷程

    2004年以來“干播濕出”種植技術(shù)已在北疆棉區(qū)普遍應(yīng)用[3]。南疆受氣候干旱,降水稀少、冬無積雪、土壤鹽堿度高等因素制約,“干播濕出”種植技術(shù)從試驗示范到推廣應(yīng)用歷經(jīng)20余載。

    2001年新疆兵團一師阿拉爾市水利水電工程處在未經(jīng)冬灌的棉田試驗“干播濕出”種植技術(shù)[4-5],效果不理想。其后在不斷改進和完善滴灌設(shè)施條件,于2004年取得初步成效,對“干播濕出”種植技術(shù)可行性和實用性有進一步認識。2007年以后新疆兵團一師阿拉爾市三團、阿克蘇地區(qū)沙雅縣[6]繼續(xù)試驗,此項技術(shù)在節(jié)水、防災(zāi)害、提高出苗率方面取得顯著成效。2008年巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣試驗[7];2011年新疆兵團三師圖木舒克市五十三團試驗;2014年新疆兵團一師阿拉爾市十六團[8]、二師鐵門關(guān)市試驗[9],相繼取得階段性成果。2015年新疆兵團一師阿拉爾市應(yīng)用示范播種棉花53 333 hm2,占當年棉花播種面積的40%[10],節(jié)水增產(chǎn)明顯。2016-2019年阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣、沙雅縣、庫車縣試點應(yīng)用。2019年,新疆兵團三師圖木舒克市小范圍試驗示范[11]。2020年“干播濕出”種植技術(shù)在南疆棉區(qū)較大規(guī)模示范,當年巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市示范推廣面積666.6 hm2[12];新疆兵團三師圖木舒克市四十二團等3個團場示范推廣“干播濕出”種植技術(shù)700 hm2[13]。

    2022年“干播濕出”種植技術(shù)在南疆進入大規(guī)模推廣階段。據(jù)不完全統(tǒng)計,2022年,全區(qū)棉花“干播濕出”種植技術(shù)推廣應(yīng)用面積達61.386萬hm2[14],占當年全區(qū)棉花種植面積的25%。2023年“干播濕出”種植技術(shù)推廣應(yīng)用面積達221.71萬hm2[15],占當年全區(qū)棉花種植面積的94%。

    2 “干播濕出”種植技術(shù)經(jīng)濟效應(yīng)

    2.1 經(jīng)濟效益

    2.1.1 降本增效

    “干播濕出”種植技術(shù)能夠有效減少水電、起(破)埂和人力費用等成本支出;有效減少耕地和整地作業(yè)量,節(jié)省農(nóng)時。如巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市,“干播濕出”出苗水需水量僅是常規(guī)灌溉用水量的10%,有效節(jié)約水費410元·hm-2、機耕費280元·hm-2、人工放水費375元·hm-2,節(jié)水降本增效明顯。新疆兵團三師圖木舒克市采用“干播濕出”種植技術(shù)可節(jié)約冬(春)灌用水2 250 m3·hm-2,較常規(guī)膜下滴灌節(jié)水4 500 m3·hm-2[16]。對于緩解當?shù)厮Y源緊張和支持其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。

    2.1.2 提產(chǎn)增收

    首先,在輕度和中度鹽堿地應(yīng)用“干播濕出”種植技術(shù)種植棉花紓解了出苗晚、出苗差、長勢弱等難題,提高棉花產(chǎn)量。其次,田間不需要起埂,減少土地閑置,土地利用效率提升。再次,利用提高土壤溫度的特性,棉種提前2~3 d萌芽出苗[17],出苗整齊,出苗率提高10%~15%。棉苗生育期提前5~7 d,實現(xiàn)棉苗早發(fā)穩(wěn)長,棉花增產(chǎn)960~1 050 kg·hm-2[18-19]。對于提高單產(chǎn)和增加農(nóng)民收入具有積極作用。

    2.1.3 避災(zāi)降損

    南疆獨特的氣候和春季頻發(fā)的氣象災(zāi)害對棉花出苗產(chǎn)生不利影響,甚至出現(xiàn)嚴重的損失。而“干播濕出”種植技術(shù)可根據(jù)氣象情況自主選擇播種時間,回避災(zāi)害天氣。同時,鋪膜后膜內(nèi)的水分與地表粘連,避免了地膜被風沙吹飛,有效降低損失。此外,還減輕了苗期薊馬等病蟲害發(fā)生[20],減少棉苗損失。提升棉花種植的穩(wěn)定性和抗風險能力。

    2.2 生態(tài)效益

    2.2.1 水肥效率提高

    “干播濕出”種植技術(shù)可以根據(jù)棉花生長情況,隨水將肥料直接滴入作物根部,保證肥料直接被根部吸收;避免地面損失與滲漏,利用率大幅度提高。同時控制肥料的使用量,節(jié)省肥料765 kg·hm-2。

    2.2.2 防止次生鹽堿和改良土壤

    南疆鹽堿化土地約占全區(qū)土地總面積90%以上,且土壤鹽漬化呈現(xiàn)逐年上升的趨勢?!案刹癯觥狈N植技術(shù)利用鹽堿地種植棉花,減少深層滲漏,使土壤凍融期地下水位下降到臨界深度以下,抑制淺層土壤的返鹽和積鹽,有效地防止土壤次生鹽漬化[21]。土壤鹽堿性較大的土地隨水滴施改良劑,有助于減輕鹽堿危害,有效改善土壤養(yǎng)分和疏松減少板結(jié)現(xiàn)象,為作物生長發(fā)育提供良好土壤環(huán)境。

    3 棉花“干播濕出”種植技術(shù)的影響因素

    棉花“干播濕出”種植技術(shù)成效突出,主要表現(xiàn)為出苗率提升,而棉花出苗階段是關(guān)乎“干播濕出”種植技術(shù)成效的關(guān)鍵期。影響出苗階段的主要因素包括氣象條件、種子選擇、農(nóng)藝措施、灌溉制度、土壤鹽堿度及土壤性狀。

    3.1 氣象災(zāi)害

    氣象災(zāi)害對南疆棉花生產(chǎn)的破壞在逐年加大。每年4月-5月南疆頻發(fā)氣象災(zāi)害,尤以低溫冷害和風沙破壞性大。棉花萌芽和幼苗期受低溫脅迫的傷害最為明顯,棉種萌芽時間延遲,或爛種爛芽,或大片死苗。裹挾沙塵的風沙劃破、吹起地膜影響棉種萌芽和土壤失墑,棉花生長發(fā)育遲緩,甚至死亡。因而推廣應(yīng)用“干播濕出”種植技術(shù)時需更加重視防范氣象災(zāi)害可能帶來的風險。

    3.2 棉種選擇

    棉種的發(fā)芽率、活力、抗逆性等特性影響棉花生長。采用優(yōu)質(zhì)的棉種能夠提升出苗速率及出苗率,增強“干播濕出”種植技術(shù)的成效。南疆棉花“干播濕出”種植技術(shù)的種子需具備以下條件:成熟度佳、穩(wěn)產(chǎn)強、抗病優(yōu)以及衣分高的棉花品種。如新陸早39號、新陸中38號、新陸中55號、新陸中87號、塔河2號和國審J8031等。

    此外“干播濕出”種植技術(shù)是精量播種技術(shù),人工選種也是重要的環(huán)節(jié)。通常在播種前7 d需要人工挑選棉種,剔除秕籽、破籽、不成熟籽,并使用種衣劑包衣,防止害蟲和根腐病的侵害。

    3.3 農(nóng)藝措施

    棉花“干播濕出”種植技術(shù)對播種期農(nóng)藝措施要求較高。播前準備是重要的環(huán)節(jié)。在前茬作物收獲后清理農(nóng)田、粉碎秸稈、撿拾殘膜、平整土地,以維持地力及土壤墑情。整地作業(yè)質(zhì)量直接影響后續(xù)的棉種播種和出苗率。整地時土壤若鎮(zhèn)壓不實、鋪膜不平展,棉種易錯位或形成懸籽,土壤濕潤下沉后種子表層覆土過薄或裸露,影響棉種發(fā)芽出苗。

    此外,播種和封土方式也影響播種質(zhì)量。播種時下籽要均勻、深度適宜、行距一致、接行準確、深淺一致、播行端直。地膜需敷壓,以免風沙吹起或劃破。封土方式根據(jù)當?shù)匚磥? d天氣情況因地制宜選擇正封土或側(cè)封土[22]。

    3.4 灌溉制度

    土壤水分為棉種萌發(fā)提供了基本條件,75%的田間持水率是保障棉花適宜生長的土壤水分條件。出苗期土壤含水率過高,棉花根區(qū)脫鹽效果好,但地溫回升慢,土壤容易板結(jié),易導(dǎo)致爛種、爛芽、爛根等問題。土壤含水量少,種孔鹽分難以淋洗,抑制棉種的萌發(fā)及棉苗生長[23]。因而科學(xué)合理的灌溉制度是決定“干播濕出”種植技術(shù)成功與否的關(guān)鍵因素,也是該技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。

    適量的出苗水加2~3次的滴灌次數(shù)(間隔5~7 d)更有利于出苗。在透氣性好、地溫高的砂土地滴水量控制在375 m3·hm-2左右,滴出苗水2次[24];生育期滴灌13~14次,滴水總量4 200~4 800 m3·hm-2[25]。在透氣性適宜、地溫較好的壤土地滴水量300 m3·hm-2左右,滴出苗水2次;生育期滴灌12~13次,滴水總量3 600~4 200 m3·hm-2。在透氣性差、地溫低的黏土地滴水量225 m3·hm-2左右,滴出苗水4~5次;生育期滴灌11~12次,滴水總量3 450~4 050 m3·hm-2?!皾癯觥睍r采取低壓小流量滴水,使水流均勻、垂直下滲,利用棉花向水性的特性牽引胚根向下生長。輕度鹽漬化區(qū)(含鹽量0.5%~1.0%)出苗水450 m3·hm-2。中度鹽漬化區(qū)(含鹽量1.0%~2.0%)出苗水750 m3·hm-2,利于壓堿且增加地溫,促進棉種發(fā)芽、出苗[26]。

    目前在“干播濕出”種植技術(shù)應(yīng)用推廣地區(qū),出苗水因區(qū)域條件不同有所差異。巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市滴水在225~300 m3·hm-2[27];新疆兵團二師鐵門關(guān)市出苗水120~150 m3·hm-2,分2次;阿克蘇地區(qū)滴水量240~345 m3·hm-2,滴水3次,分別為120~150,75~120和45~75 m3·hm-2,滴水間隔為12 h和48 h??κ驳貐^(qū)出苗水為150~300 m3·hm-2,若7 d后種孔有鹽堿上返現(xiàn)象,需再滴1次[28]。新疆兵團三師圖木舒克市滴水量225~300 m3·hm-2。

    3.5 土壤鹽堿度

    棉花具有較強的耐鹽性,但在生育期的不同階段耐鹽能力存在差異。萌芽和幼苗期耐鹽性較弱,鹽脅迫顯著抑制萌芽和出苗,且推遲生育進程。在不同鹽堿含量的盆栽實驗表明,土壤含鹽量在6.11 g·kg-1以內(nèi),應(yīng)用“干播濕出”種植技術(shù)棉花出苗率可達到80%以上。一旦土壤含鹽量超出這一區(qū)間,隨著土壤含鹽量的增加,棉花出苗率會逐漸降低。因此,當土壤含鹽量增至8.24 g·kg-1以上時,采用“干播濕出”種植技術(shù)將會帶來一定的風險[29]。大田種植中,由于免冬灌,經(jīng)冬季休耕期蒸發(fā),播種時土壤鹽分主要累積在土壤表層0~30 cm范圍,尤以表層0~5 cm最大,平均鹽分含量高達13.6 g·kg-1[30],含鹽量在11 g·kg-1以下棉花可以正常生長[31]。土壤鹽堿度在影響棉花出苗的同時,對棉花株高、莖粗、真葉數(shù)、蕾數(shù)及干物質(zhì)質(zhì)量均隨土壤含鹽量的增加而顯著降低。

    3.6 土壤性狀

    土壤性狀對“干播濕出”種植技術(shù)的影響在于土壤質(zhì)地及土壤板結(jié)度的變化。各類型土壤在含鹽量和棉花出苗率表現(xiàn)各異。土壤質(zhì)地對“干播濕出”主要影響表現(xiàn)在滴水后的水分下滲率所引起的土壤含鹽量變化。黏土地的含鹽量最大,砂土地次之,壤土地的含鹽量最低。壤土地與砂土地的出苗率差距較小,但砂土地的出苗率高于黏土地3%。整體來看,壤土地成為了棉花“干播濕出”種植技術(shù)應(yīng)用的最佳選擇,能夠增強棉花對土壤養(yǎng)分的吸收能力,有效促進棉花生長,從而實現(xiàn)更高的產(chǎn)量目標[32]。

    土壤板結(jié)度是土壤質(zhì)量的表征之一,對棉花出苗影響顯著。板結(jié)度不僅導(dǎo)致棉穴表層的覆土堅硬且難以穿透,引發(fā)悶苗和死苗,而且還改變土壤的物理特性,使土壤變得更密實,進一步降低土壤的透氣性,出苗率降低。表層土壤板結(jié)受灌溉量與頻次影響。單次灌溉,表層土壤板結(jié)度隨灌溉水量增大而增大;多次灌溉,表層土壤板結(jié)度隨出苗水增加而減小。但是,過多的出苗水量可能會引起棉種的腐爛,而過高的灌溉頻率則可能導(dǎo)致土壤溫度的下降。因此,采用多次少量的灌溉策略可以保持表層土壤始終處于濕潤的狀態(tài),進而降低土壤板結(jié)度。

    4 “干播濕出”種植技術(shù)存在的問題

    出苗期用水量大且集中,供水保障難度大。隨著“干播濕出”種植技術(shù)大面積推廣應(yīng)用,出苗期用水需求激增,滴水時間集中、流量增大,出苗水充足供應(yīng)保障難度增大。

    播種質(zhì)量不穩(wěn)定,孔眼錯位高。播種面積大,播期較短且集中,作業(yè)進度快且強度較高,播種質(zhì)量不穩(wěn)定,出現(xiàn)機力、勞動力短暫緊缺。農(nóng)田土壤墑情差,耕翻后出現(xiàn)硬土塊,使膜床不平展,種穴和膜孔錯位,影響了棉花田間出苗率。

    種孔封土不及時,容易失溫失墑。出苗期工序多,出現(xiàn)種孔封土不及時,使膜內(nèi)溫度降低和土壤失墑,致使棉種萌芽出苗延遲,棉苗齊整度下降。

    連作棉田鹽分表聚,鹽漬化程度加重。“干播濕出”種植技術(shù)可滿足棉花出苗要求的土壤鹽堿環(huán)境,但0~100 cm土壤鹽分淋洗效果不佳,且灌溉水本身礦化度高,土壤鹽分從棉花根區(qū)被驅(qū)趕但并未消除,積鹽趨勢未改變。強烈的蒸發(fā)和作物的蒸騰作用,使鹽分表聚的趨勢仍然強烈。“干播濕出”年限越長,棉田的鹽分積累增多。研究表明,中度和重度鹽堿地采用“干播濕出”種植技術(shù)前需進行1次冬春灌[28]。輕度鹽堿地連作4年以內(nèi),土壤含鹽量在6 g·kg-1左右安全臨界值,無需冬春灌。當土壤含鹽量高于8.24 g·kg-1時存在技術(shù)風險,需進行冬春灌洗鹽壓堿[29]。

    5 “干播濕出”種植技術(shù)推廣建議

    因地制宜,適度推廣。根據(jù)土壤的鹽堿含量確定是否采用“干播濕出”種植技術(shù)。較大規(guī)模推廣“干播濕出”種植技術(shù)使得播種期供水壓力激增,引發(fā)新的供水矛盾。

    規(guī)范播種標準,強化機械作業(yè)水準。針對“干播濕出”棉田整地不平整的不足,積極改造升級適合當?shù)鼐硾r的機械設(shè)備,同時加強機械操作手的技能培訓(xùn),規(guī)范“干播濕出”棉田整地標準和規(guī)程,進一步提高整地作業(yè)質(zhì)量。

    定期冬春灌,確保土壤有序改良。鹽堿較輕的地塊,可以不冬春灌溉。每隔一定周期,根據(jù)土壤鹽堿變化情況確定是否進行冬春灌。若地塊的鹽分含量仍然在3%以上,可采取一次冬春灌,采用大水壓鹽堿。

    推進高標準農(nóng)田建設(shè),改善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施。提高棉花生產(chǎn)機械化參與率,對農(nóng)田的基礎(chǔ)設(shè)施和滴灌系統(tǒng)都提出了更高的要求。因此,依托高標準農(nóng)田建設(shè)等項目加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),完備灌排條件,使農(nóng)田適宜機械化、智能化種植。

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    Economic Effects and Influencing Factors of “Dry Sowing and Wet Emergence” Cotton Planting Technology in Xinjiang

    ZHANG Lihuai, SONG Yulan, XIA Xuan

    (College of Economics and Management, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China)

    Abstract:Cotton “dry sowing and wet emergence” planting technology has great development potential in Southern Xinjiang Region. Through literature reading and field investigation, the development process of “dry sowing and wet emergence” planting technology in Southern Xinjiang Region. was reviewed, the economic benefits, ecological benefits and main influencing factors were expounded, the existing problems were analyzed and suggestions for promotion were put forward. Irrigation system is the core influencing factor. It has significant advantages in reducing cost and increasing efficiency, increasing production and income, avoiding disasters and reducing losses.

    Keywords:cotton; “dry sowing and wet emergence”; planting technology; Southern Xinjiang Region; economic effect

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