洞庭湖區全程機械化植棉技術研究進展、問題及對策

郭莉莉，李飛，劉冰蕾，李彩紅，何叔軍，梅正鼎*，袁國飛

（1.湖南省棉花科學研究所，湖南 常德415101；2.湖南省農作物良種引進示范中心，長沙410000）

洞庭湖是我國重要的優質棉種植區域，棉花是洞庭湖區農村經濟的重要支柱。近年來，隨著農村勞動力快速轉移，傳統棉花種植用工多、投入大、效益低的問題凸顯，成為影響棉花面積穩定和制約湖南棉花產業可持續發展的重要因素[1-2]。為解決這些問題，國家棉花產業技術體系洞庭湖綜合試驗站、湖南省現代農業棉花產業技術體系以及湖南省眾多棉花科技工作者聯系生產實際，以植棉全程機械化為目標，研究建立了機械精準直播、機械施肥、無人機飛防、機械采收、棉稈處理等系列機械化栽培關鍵技術[3-6]，為湖南省棉花生產從傳統勞動密集型向機械化集約型轉變打下了堅實的基礎。筆者結合自身的研究成果，對洞庭湖區棉花機械化栽培的關鍵技術作簡要總結與梳理，厘清下一步工作思路，以期構建洞庭湖區全程機械化植棉技術體系，形成湖南省棉花生產機械化技術標準，推動洞庭湖區棉花生產實現輕簡化、機械化、高效化。

1 棉花機械化生產關鍵技術研究進展

機械化植棉是以省工、節本、增效為目標，以品種為基礎、因地制宜的栽培管理模式為核心，促進農機農藝高度融合，以動力代替人力的機械化作業模式。

1.1 機采棉品種選育

機采棉品種是機械化植棉的基礎。在全國范圍內征集了113個品種（系），并在湖南主產棉縣（區）示范種植，研究形成了湖南省機采棉品種的審定標準。該標準要求：生育期在110 d以內，株型緊湊，抗倒伏，株高約1 m，第一果枝節位高于地面15 cm；抗蟲，抗枯萎病，耐黃萎病；成鈴、吐絮集中，10月20日基本吐絮完畢；對脫葉劑敏感，噴施15 d后葉片基本完全脫落。截至2020年3月，依據該標準共審定湖南省機采棉品種10個[7]，如湘FZ001、湘棉早1號、湘K25、中棉所94A1822等，并在湖南省各主產棉區進行示范推廣種植。

1.2 播種機械化

1.2.1機械精準直播，免間苗免定苗。建立了選用優質精選包衣種子、精細整地、播期適宜、株行距合理、機械定量播種、免間苗免定苗的棉花直播技術。先后開展的播期試驗[8]和密度試驗[9]的結果表明：對于生育期120 d的品種，5月上中旬播種為宜；對于生育期100 d的品種，5月下旬至6月上旬播種為宜；適宜種植密度為每666.7 m26 000～7 000株。并據此形成油（菜）后棉花直播技術，在常德市鼎城區、澧縣和安鄉縣等地進行示范推廣。

1.2.2簡化施肥。機械輕簡施肥技術是棉花輕簡化栽培的一項關鍵技術。該技術要求：一是以測土配方為基礎，根據棉花平衡施肥技術確定推薦施肥量。以各主產棉縣（區）土壤肥力情況為基礎，依據棉花需肥規律，以籽棉產量不低于每666.7 m2250 kg為目標，制定了土壤養分分級表和各級土壤的推薦施肥量，如中級肥力棉田，666.7 m2推薦施肥量為N 13～17 kg、P2O55～7 kg、K2O 10～15 kg[10-11]。二是應用棉花專用緩釋肥（N、P2O5、K2O質量分數分別為18%、9%、18%或19%、8%、18%），減少施肥次數。于棉花播種時，按推薦施肥量一次性施入，施肥深度10～15 cm，距棉籽5～10 cm；到8月上中旬視苗情，根外追施磷酸二氫鉀等水溶肥2次[12-13]。將平衡施肥和棉花專用緩釋肥使用技術結合，不僅可減少化肥的使用量，也可減少施肥次數和人工投入。

1.3 農藝簡化與機械化

1.3.1簡化調控，免除整枝。簡化調控技術是應用縮節胺或其他生長調節劑塑造高光效群體結構來實現集中成鈴、調控熟性的大田栽培技術，是輕簡化、機械化植棉的重要技術保障，其技術核心是“少量多次，漸進調控”。化學調控劑的用量與種植密度密切相關[14]，隨著密度的增加而增加。縮節胺試驗結果表明：蕾期，當密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為0.5 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.2 g，但不超過1.0 g；初花期，在密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為1.0 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.25 g，但不超過1.5 g；打頂后，密度不超過每666.7 m24 000株時，用量為3.0 g，密度大于每666.7 m24 000株時，每增加1 000株，用量增加0.5 g，但不超過5.0 g。

1.3.2采用機械打頂或化學封頂，免除人工打頂。機械打頂或化學封頂技術是棉花輕簡化栽培的另一關鍵技術，解決了因機采棉增密種植導致打頂工作量倍增的問題。該技術是于棉株高1 m左右時或立秋前后，利用打頂機械去除植株頂端生長點，或用無人機噴施棉花化學封頂劑（每666.7 m270～100 mL，兌水15～20 kg）[15]。在常德鼎城和漢壽等主產棉縣（區）的示范結果表明，利用機械打頂或噴施化學封頂劑處理的籽棉產量與人工打頂的差異不顯著。

1.4 收獲機械化

1.4.1化學脫葉催熟。合理施用脫葉催熟劑[16-17]，不僅能夠解決棉花后期貪青晚熟、成熟度不一致的問題，而且能提高機采棉的采凈率和作業效率，降低籽棉的含雜率。多年試驗結果表明：當棉田自然吐絮棉鈴比例達到60%、日平均氣溫18℃時，每666.7 m2噴施噻苯隆30～40 g和乙烯利水劑60～80 mL（兌水15～20 kg），14 d后脫葉率可達90%。現已形成了適用的棉花化學脫葉催熟技術[18]。

1.4.2集中吐絮與采收。機械采收技術是實現棉花生產全程機械化的最后關鍵環節，自2012年起，在當地開展機采棉的試驗示范，實現了棉花機械采收零的突破。該技術是以機采棉高密度種植為基礎，配套適宜的株行距，通過肥水運籌以及適時噴施縮節胺、化學封頂劑等植物生長調節劑調控植株長勢，輔以化學脫葉催熟，將棉花吐絮時間集中在20～25 d內，以達成一次性收花目標。當脫葉率達到90%、吐絮率達到95%時，采棉機以4～5 km·h－1的作業速度進行采收，采凈率超過90%，比人工采收效率提高近200倍[19]。

2 全程機械化棉花生產中存在的問題

洞庭湖區棉花生產的棉田耕整、播種、植保等環節基本實現了機械化，且針對上述單項技術制定了相應的地方標準或技術規程[20-26]，通過農技推廣部門在各主產棉縣（區）進行示范推廣；但隨著植棉機械化的示范推廣，也出現了一些亟待解決的新問題。

2.1 棉花直播關鍵技術待進一步攻關

機械精準直播代替營養缽育苗移栽是該區棉花機械化、輕簡化生產的重要舉措之一。近年來，雖在棉花直播技術上做了很多研究，明確了適宜的播期、密度和單穴播種粒數等，但是仍然存在一播全苗難的問題。由于洞庭湖區土壤黏性強，易板結，若種子與土壤之間空隙較大或種子播種過深，則會影響種子發芽與出苗，導致出苗不齊，嚴重影響產量。

2.2 直播棉花病蟲草害綜合防治技術待進一步研究

棉花直播生育期推遲，改變了病蟲發生規律，棉葉蟬、棉盲蝽、蝸牛等已逐漸由次要害蟲上升為主要害蟲。同時，由于直播棉田，特別是油（菜）后直播棉田大量散落油菜籽，在棉花苗期油菜苗和雜草會消耗大量養分，嚴重影響棉苗生長；此外，這些雜草也可為病菌和害蟲提供滋生場所，加重病蟲為害。

2.3 棉花控頂技術有待進一步突破

目前，國內學者針對棉花施用化學封頂劑消除頂端優勢的生理效應開展了很多研究[27-28]，結果表明化學封頂可以代替人工打頂，對棉花產量的影響不顯著。在美國、澳大利亞等國家，棉花生產中也均是采用化學控頂。可見，要實現棉花全程機械化、輕簡化生產，應用化學藥劑控頂是趨勢。但是棉花品種、氣候條件和施藥技術等對控頂效果影響較大。洞庭湖區棉花打頂時間一般在8月上旬，此時該區雨水較多，嚴重影響化學封頂劑的效果。

2.4 機采棉含雜率高，購銷成難題

機采籽棉含雜率較高，一般為8%～18%，其主要原因在于以下2點：一是不同棉花品種對脫葉劑敏感程度不同，或噴施脫葉劑時溫度較低，導致棉花葉片脫落不完全；二是大型采棉機械損傷部分棉花莖枝，其殘渣等混入籽棉中。目前，洞庭湖區并不具備棉花清雜機械，且當前該區棉花加工生產線上使用的軋花機要求籽棉的含雜率通常不大于3%；因此，當地加工企業不收購未清雜的機收籽棉。

3 洞庭湖區植棉輕簡化、機械化發展對策

3.1 繼續開展機采棉新品種選育

洞庭湖區溫光等氣候條件適宜發展多熟制種植，目前棉（花）油（菜）兩熟是洞庭湖區棉農的主要種植模式，也是棉農增收的主要途徑。進一步選育早熟優質、適宜機械采收的棉花品種，可為棉油兩熟實現棉花、油菜雙輕簡化、機械化種植提供更寬裕的茬口時間，也可為棉花實現一次性機械采收打下堅實的基礎[29]。

3.2 加大關鍵栽培管理技術的攻關力度

結合棉花精量播種機和采棉機的技術需求，重點組織開展直播和采收環節的科研攻關，加快農機農藝融合；探索播種深度、播種密度及播種管理技術，進一步完善棉花直播一播全苗技術和棉花促早熟集中開花技術；篩選抗除草劑機采棉品種，或選擇對棉花生長無影響或影響較小的除草劑，研究集成油后直播棉田雜草防除技術；建立直播棉田主要病蟲害監測預警機制，記錄調查數據，進一步研究油后直播棉花病蟲害發生規律，構建油后直播棉花病蟲害綠色綜合防控技術體系，實現化學農藥“零增長”。

3.3 強化技術指導與培訓

當前，植棉群體年齡大多集中在50～60歲，對新技術的接受和學習能力較差，且當地基層技術人才較少，技術指導力量薄弱，導致棉花種植新技術推廣和應用滯后。建立棉花輕簡化、機械化生產技術專家團隊，積極推進專業技術人才和新型職業農民的培養，深入開展多種形式的技術服務、培訓和宣傳，提升洞庭湖區植棉隊伍的整體素質[30]。

3.4 探索開展社會化服務

依托合作社、企業、協會等，組建農資、農機、農產品購銷等社會化服務機構，建立品種、農資供應、機械作業、技術標準、產品銷售“五統一”的生產模式，充分發揮示范引領作用，推廣規模化連片種植，實現棉花生產規模化經營，建立穩定的棉花生產基地。