新疆阿拉爾植棉墾區棉花品質的變化與分析

戴 偉 張純宇 袁少琦 何 情 徐 紅

（新疆大學，新疆烏魯木齊，830046）

棉花是重要的紡織原材料，其纖維品質的優劣對于紡織企業用棉非常關鍵。作為我國產棉最大的地區新疆，2019年新疆棉花年產量達到500.2萬t，占全國棉花總產量的84.9%［1?2］。在棉花產量飛速增長的趨勢下，研究棉花纖維品質的變化是至關重要的。新疆生產建設兵團第1師阿拉爾植棉墾區，位于天山山脈的南面、塔里木盆地的北緣，與塔克拉瑪干沙漠相鄰，平均海拔在1 000 m左右［3］。阿拉爾植棉墾區境內光照充足，為棉花生長季提供了有利的熱量條件，是典型的暖溫帶大陸性氣候；墾區水資源主要來自于阿克蘇河及其支流昆馬力克河、塔里木河等，屬于灌溉農業區［4］。該自然條件適合棉花這種耐旱、喜光熱的作物生長。阿拉爾植棉墾區是新疆產棉的主要地區之一，其棉花產量一直位居新疆生產建設兵團前列。因此以新疆阿拉爾地區為例，研究新疆棉花是非常有意義的。圍繞阿拉爾植棉墾區2015年—2019年棉花公檢的顏色、長度、馬克隆值、斷裂比強度、長度整齊度等5個指標，通過對比不同年份間棉花品質，分析棉花纖維品質的變化規律，為我國主要產棉區育種及相關決策提供理論支持。

1 棉花種植面積與產量分析

圖1是阿拉爾植棉墾區2015年—2019年各年份棉花種植面積和棉花年產量情況。2015年—2019年該墾區棉花的種植面積和年產總量總體都呈上升趨勢，其中棉花種植面積由2015年1.41×105hm2增 至2019年1.55×105hm2，增 加了1.40×103hm2；棉花年產量由2015年32.99萬t增至2019年36.34萬t，增加了3.35萬t。2016年棉花種植面積較2015年有所下降，但2016年棉花總產量較2015年增長了1.34萬t；2017年棉花種植面積較2016年提高了2.83×103hm2，但2017年棉花總產量比2016年棉花總產量降低了。

圖1 阿拉爾植棉墾區棉花種植面積和年產量

棉花生長過程中開花授粉階段對環境溫度要求非常嚴苛，溫度偏高或持續高溫會阻礙開花授粉，影響蕾、花粉等發育，而且氣溫過高也會使得水分蒸發加快，抑制棉花的生長，產量下降［5］。2015年7月-8月阿拉爾植棉墾區出現了極端高溫天氣，且持續時間長，棉花因此受到高溫天氣的危害，使得產量降低［6］。2017年棉花在發育期間由于日照不足以及持續降雨等多因素影響，棉鈴出現了大量未熟早裂的情況，也導致年產量略低［7］。

2 細絨棉質量情況

2.1 顏色級分布

棉花的顏色級是評價棉花質量的關鍵指標之一，棉花的顏色級不僅僅是棉纖維表觀物理現象的反應，而且與纖維的內在質量有著很大的關聯，通過顏色級可以判斷棉花的類型以及級別［8］。鋸齒細絨棉的顏色級一般劃分成4個類型（白棉、黃染棉、淡黃染棉以及淡污點棉）。

手摘細絨棉和機采細絨棉顏色級分布見圖2、圖3。從圖2、圖3中可以看到，阿拉爾植棉墾區2015年—2019年手摘棉顏色級主要以白棉二級和白棉三級為主，白棉二級平均占比57%，白棉三級平均占比38%。阿拉爾植棉墾區2015年—2019年機采棉的顏色級以白棉三級為主，平均所占比例為86%。對比阿拉爾植棉墾區5年的細絨棉顏色級數據可以看出，手摘棉白棉二級和白棉三級相差不大。2018年手摘棉的白棉二級高達69.9%，比前3年有所提高。機采棉分布在白棉三級（標準級）的比例較高，均在83%以上，由此看出機采棉的顏色級比較集中，顏色級波動小，較為穩定。

圖2 手摘細絨棉顏色級分布

圖3 機采細絨棉顏色級分布

2.2 長度級分布

纖維長度是原棉內在質量的重要物理參數之一。棉纖維長度不僅會影響加工工藝和使用價值，還會影響紡紗的落棉率，這和企業的生產成本緊密關聯。細絨棉的長度一般是指上半部平均長度，從25 mm到32 mm分為8個長度級別，28 mm為棉花長度級的標準級［9］。纖維長度越長，可紡紗線等級越高。

手摘細絨棉和機采細絨棉長度級分布見圖4、圖5。從圖4、圖5中細絨棉長度級的分布可以看到，2015年、2016年和2019年細絨棉主體長度級均在28 mm級，其中在手摘棉中占比分別為40.8%、60.9%、49.8%，在機采棉中占比分別為52.0%、59.8%、55.5%；而2017年和2018年細絨棉主體長度分布在29 mm級，其中在手摘棉中占比分別為51.3%、49.8%，在機采棉中占比分別為51.8%、50.6%?？傮w上來看，機采棉的長度級比手摘棉的變化小，更為平穩，且2017年、2018年長度較前兩年提高了一個長度級。

圖4 手摘細絨棉長度級分布

圖5 機采細絨棉長度級分布

2.3 馬克隆值分布

馬克隆值是對棉花成熟度和細度的綜合反映，是判定棉纖維質量好壞的一項重要參數指標。馬克隆值高的棉纖維，在紡紗中容易清除纖維中雜質，且能夠承受較高的機械打擊，使得成紗條干均勻，但是馬克隆值過高的棉纖維會由于自身內部結構中天然轉曲少，使得纖維間抱合力減弱，纖維較粗，成紗強力會變得較低；馬克隆值過低，棉纖維在紡紗過程容易形成棉結，會造成染色性能變差，短絨率變高［10］。

手摘細絨棉和機采細絨棉馬克隆值分布見圖6、圖7。通過圖6、圖7可以看到，2015年—2019年阿拉爾植棉墾區細絨棉的馬克隆值主要以B級為主。5年中手摘棉馬克隆值A級平均占比為8%，機采棉馬克隆值A級平均占比為12.7%。2017年和2019年手摘棉馬克隆值A級占比為13.3%和10.6%，2017年機采棉馬克隆值A級占比為31.3%，均比其他年份高得多。而2015年和2019年手摘棉馬克隆值C級占比為29.7%和46.8%，2019年機采棉馬克隆值C級占比為13%，比其他年份馬克隆值C級占比高很多。

圖6 手摘細絨棉馬克隆值分布

圖7 機采細絨棉馬克隆值分布

2.4 斷裂比強度分布

棉纖維斷裂比強度是指棉纖維受到拉伸至斷裂時，每單位線密度可以承受的斷裂負荷，是反映棉纖維拉伸強力的重要參數，對棉花的品質有著很大影響。斷裂比強度高的棉纖維，纖維在紡紗過程中不易斷裂，成紗質量越好［11］。一般將細絨棉斷裂比強度分為5檔：S1（≥31.0 cN/tex）、S2（29.0 cN/tex～30.9 cN/tex）、S3（26.0 cN/tex～28.9 cN/tex）、S4（24.0 cN/tex～25.9 cN/tex）、S5（≤24.0 cN/tex）。

手摘細絨棉和機采細絨棉的斷裂比強度分布見圖8、圖9。通過圖8、圖9可以看到，2015年—2019年手摘棉S1級都占有一定的比例，且2018年手摘棉斷裂比強度S1級占比達到6.9%，而近5年機采棉的斷裂比強度S1級占比極低，甚至在2016年、2018年、2019年這3年公檢數據顯示S1級所占比例為0；2017年—2019年這3年，不論是機采棉還是手摘棉，其斷裂比強度S2級都比2015年—2016年有了顯著提高；2017年、2019年手摘棉斷裂比強度S2級都在20%以上，機采棉斷裂比強度S2級都在5%以上，2018年手摘棉、機采棉其斷裂比強度S2級所占比例較2017年、2019年有大幅度增加，分別達到39.9%和28.0%，說明2018年阿拉爾植棉墾區棉花質量較其他年份好。

圖8 手摘細絨棉斷裂比強度分布

圖9 機采細絨棉斷裂比強度分布

2.5 長度整齊度指數分布

細絨棉的長度整齊度指數是指纖維平均長度和上半部平均長度之比［12］。細絨棉的纖維長度整齊度指數越高，表明纖維的長度分布均勻集中，對成紗質量、強力、紡紗技術都有影響。

手摘細絨棉和機采細絨棉的長度整齊度指數分布見圖10、圖11。

圖10 手摘細絨棉長度整齊度指數分布

圖11 機采細絨棉長度整齊度指數分布

從圖10、圖11中可以看到，近5年機采棉的U3級（80.0%～82.9%）平均占比在70%以上，U2級（83.0%～85.9%）平均占比在20%左右；而近5年手摘棉的U3級（80.0%～82.9%）平均占比在55%以上，U 2級（83.0%～85.9%）平均占比在40%左右。手摘棉U 2級（83.0%～85.9%）占比遠高于機采棉的U2級（83.0%～85.9%），說明手摘棉的棉花品質高于機采棉。2016年與2018年手摘棉的U 2級占比分別為45.9%、49.0%，2017年和2019年機采棉與手摘棉纖維長度整齊度指數U2級較其他年份占比都偏低，2017年和2019年機采棉與手摘棉纖維長度整齊度指數U3級較其他年份占比都偏高。

3 細絨棉品質的影響因素分析

3.1 棉花品種的影響

棉花品種對棉花品質起著根本性的影響。阿拉爾墾區前些年種植的大多是從黃河流域引進的棉花品種，但是由于品種適應性的差異、氣候環境的不同，使得阿拉爾植棉墾區中的棉花品質不高，且參差不齊［13］。隨著在試驗田中對棉花小規模試驗研究，培育了一些優良的棉花新品種，隨著新品種的試種推廣，棉花品質也得到了提升。不同品種的棉花成熟時間存在差異，而霜凍對棉花的顏色有著非常大的影響，加之品種太多，且棉花在基因遺傳方面復雜易變，對棉花顏色級、馬克隆值等指標有著很大影響。

3.2 自然環境的影響

細絨棉良好的生長離不開適宜的溫度、充足的光照、充沛的水分、優質的土壤等條件，而旱災、霜凍、寒潮、雪災、冰雹等突如其來的災害也會對棉花產量和品質造成很大的影響。阿拉爾植棉墾區光熱充足，光照時間長，水源主要來自于阿克蘇河的灌溉。阿拉爾植棉墾區鹽堿地占比超過了1/3，需要春、冬季灌溉水來控制鹽堿，同時也可以減少黃萎病等危害。2017年冬季灌水和2019年春季灌水時期的水量較其他年份少得多，對棉花產量和品質有著很大影響。氣溫光照對細絨棉生長及品質也非常重要，2016年阿拉爾植棉墾區開春提前，且春季總體氣溫偏高，有足夠的熱量有利于棉花的生長發育［14］。而2019年5月份平均氣溫較往年低得多，且4月—6月、8月—9月光照嚴重短缺，這對棉花的馬克隆值、長度、斷裂比強度等指標非常不利［15］。

3.3 采摘方式的影響

阿拉爾植棉墾區棉花的采摘方式有人工采摘和機器采摘兩種，不同的采摘方式對細絨棉的品質存在著不同的影響。機采棉在一定程度上降低了采摘成本，但是機器在采摘過程中把一些雜質如棉葉、地膜等混入進去，這對棉花的顏色有一定的影響。機采棉是一次性進行采摘，而不同的棉花成熟時間存在著差異，這樣會使得一些不夠成熟的棉花被采摘，對棉纖維的馬克隆值、長度指標影響很大［16］。同時，機采棉加工過程的工序比手摘棉更加繁瑣，由于采摘過程中摻入了雜質，需要增加清理力度來確保皮棉的外觀，加工過程中棉花受到機械不斷打擊，纖維的強力和長度會在一定程度上有所下降。

3.4 栽培管理的影響

細絨棉的栽培也是影響棉花產量和品質優劣的重要方面之一。棉花播種的時間要適宜，播種期過早，不利于棉花生長，會導致產量降低；播種期過晚，棉纖維的成熟度不高，也會降低棉花的品質［17］。阿拉爾植棉墾區采用膜下滴水蓄墑脫鹽播種技術，利用很少的水資源便可以完成植棉土壤的蓄墑脫鹽，可以達到增產提質的效果［18］。棉花生長的花鈴期是十分重要的階段，花鈴期棉花的好壞會直接影響棉花的強力，要注意進行滴水施肥，適量的硼鋅可以讓棉花生長得更加穩?。灰毭拗?，適時進行打頂，可以促進棉花體內營養物質的運輸，可以有效提前棉花的成熟期；同時也要預防病蟲害，如常見的黃萎病等，對棉花的影響都是非常大的［19］。

4 結束語

阿拉爾植棉墾區是新疆棉區重要的組成部分。從5年來細絨棉檢驗數據看，2016年和2018年這兩年棉花的總體品質要好于其他年份，數據結果可以客觀地反映出阿拉爾植棉墾區細絨棉的內在質量。目前，新疆機采棉技術發展如火如荼，從數據指標來看，機采細絨棉的各項參數并不比手摘細絨棉差，甚至機采細絨棉的部分質量參數比手摘細絨棉要好。培育優質機采棉品種并適時推進大面積種植對機采棉發展至關重要。此外，也要制定應對自然災害的有效對策，提高機械化水平，積極引導棉花產業。通過5年棉花質量數據對比，要查找以往在棉花選種、種植、采摘等方面的不足，采取切實可行的應對措施，以提高棉花品質，增強阿拉爾植棉墾區棉花在國內的競爭力。