余 渝 孔憲輝 劉 麗 王旭文 韓煥勇 王方永 陳 兵 劉景德

(新疆農(nóng)墾科學院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學與遺傳育種重點實驗室/棉花遺傳改良與高產(chǎn)栽培兵團重點實驗室， 新疆 石河子 832000)

新疆地處亞歐大陸腹地，是我國重要的優(yōu)質棉生產(chǎn)基地，屬典型的大陸性干旱氣候，干燥少雨，光照充足，熱量豐富，為棉花的生產(chǎn)提供了優(yōu)越的自然生態(tài)條件。2015年全國棉花播種面積3 799. 0 khm2，棉花單產(chǎn)1 475. 3 kg/hm2，棉花總產(chǎn)量560. 5萬噸。新疆棉花面積2 273. 1khm2，棉花總產(chǎn)429. 8萬噸，單產(chǎn)1 891. 0 kg/hm2。兵團棉花面積629. 5 khm2，棉花總產(chǎn)146. 53萬噸，單產(chǎn)2 328. 0 kg/hm2，皮棉年產(chǎn)量占全國的四分之一以上，兵團已成為我國最主要的棉花生產(chǎn)區(qū)之一。近年來，兵團機采棉種植面積有了迅猛的發(fā)展，采收機械化率已達到70%以上，機械采收雖然棉花生產(chǎn)成本下降，但棉花質量下降嚴重，兵團棉花已從享譽國內(nèi)的優(yōu)質棉花陷入到質量較差的境地。由于拾花勞動力價格居高不下，也無法返回到手采棉時代。因此，兵團棉花必須依靠質量優(yōu)勢來提高自身的市場競爭力。提升機采棉質量已成為當前兵團棉花產(chǎn)業(yè)生死攸關的重大課題，針對棉花質量下降的問題，新疆科技和生產(chǎn)人員正在進行系統(tǒng)研究與技術組裝示范。

1 新疆機采棉發(fā)展與研究現(xiàn)狀

1.1 機采棉種質資源與品種選育狀況

為適應棉花機械化采收的需要，需要適宜機采棉花新品種，“九五”期間，兵團開始了機采棉種質資源收集、評價及機采棉的育種工作。適宜機采的棉花品種應具備早熟、纖維品質優(yōu)良、吐絮集中、始果枝高度適中、株型較緊湊、對脫葉劑敏感的特性，但是目前兵團還沒有培育出既優(yōu)質豐產(chǎn)又適宜機械采收的專用機采棉品種，也沒有制定出統(tǒng)一的機采棉品種標準。近年來，隨著拾花勞動力緊缺和拾花費用提高，兵團不得不選擇比較適宜機采的常規(guī)品種替代機采棉品種，加快推進棉花機械化收獲步伐。關于棉花性狀分子育種方面，大多集中在產(chǎn)量、纖維品質性狀QTLs定位及關聯(lián)分析方面的研究，與籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、鈴重、籽指、衣指、纖維強度、纖維長度、纖維細度有關的QTL研究報道較多，有關與適宜機采性狀研究較少。 從1996年開始，兵團加大了對機采棉技術的試驗力度，經(jīng)過多年的試驗，現(xiàn)階段已進入到生產(chǎn)實用階段。各地篩選出了多個比較適宜機采的棉花新品種，如新陸早25號、新陸早33號、新陸早36號、新陸早45號等品種，同時探索適合當?shù)貦C采棉的種植栽培模式，指導棉農(nóng)通過適時早播、適期打頂、水肥控制、株行距配置，使棉花株高適中、結鈴性好、成熟一致、吐絮集中、提高了機采棉采凈率。在脫葉劑的使用上進行統(tǒng)一規(guī)范，保證機采棉的脫葉效果，達到減少雜質含量和清理加工環(huán)節(jié)，降低對棉花纖維的損傷度，提高機采棉品級和效益的最終目標。但是由于棉花品種更新較快，不同生態(tài)區(qū)種植品種較多，即使在同一生態(tài)區(qū)也沒有統(tǒng)一的主栽品種；這給機采棉的脫葉催熟、采收時間等生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來了諸多問題。而且，棉花加工廠收購的籽棉是多個不同的品種，勢必對原棉加工品質產(chǎn)生較大的影響。

目前需明確種質資源在生育期縮短之后品質和抗性下降的規(guī)律和關系，為選育早熟、優(yōu)質、高產(chǎn)、對脫葉劑敏感、適宜機采的棉花品種提供種質資源保障。

1.2 機采棉高產(chǎn)優(yōu)質高效栽培配套技術研究狀況

植棉業(yè)是兵團的支柱產(chǎn)業(yè)，兵團歷來重視棉花新技術的研究與推廣工作。兵團棉花產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，在很大程度上得益于包括科學施肥、良種良法、地膜覆蓋、模式化栽培、節(jié)水灌溉、綜合植保、人工影響天氣、培肥地力、標準化條田建設、土地深松等農(nóng)業(yè)十大主體技術的應用普及。自2000年以來，兵團全面推行精準種子、精準播種、精準施肥、精準灌溉、精準收獲、精準監(jiān)測等六大精準農(nóng)業(yè)技術，至2006年底，精準農(nóng)業(yè)六項核心技術的推廣應用獲得突破，綜合精準技術得到了大面積推廣應用。兵團不斷推廣種植業(yè)新技術，不僅促進了棉花生產(chǎn)的快速發(fā)展，而且?guī)颖鴪F現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展；兵團植棉業(yè)顯示出強大的規(guī)模優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。全兵團擁有大型采棉機1 500余臺，機械采收率達到70%以上。兵團農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度高，具有組織化、集團化、集約化的特點，勞動者素質相對較高，能夠集中力量辦大事。實施產(chǎn)業(yè)化工作具有特別突出的優(yōu)勢，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展處于全國領先水平，產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。

在棉花超高產(chǎn)高效栽培技術方面，兵團科研人員結合新疆綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)特點，提出了具有區(qū)域特色的棉花“矮、密、早、膜”高產(chǎn)栽培技術體系及其理論基礎，形成了以促早栽培為目標，合理密植為核心，矮化植株為保障，充分利用光熱資源為條件，地膜覆蓋為手段的棉花優(yōu)質高產(chǎn)高效栽培技術體系。該技術在南北疆植棉區(qū)大面積推廣，不僅成為我國干旱區(qū)綠洲棉花高產(chǎn)高效栽培的主體技術，而且在中亞各國綠洲植棉區(qū)得到應用。在國內(nèi)外首次闡明了4 500 kg/hm2皮棉超高產(chǎn)形成的生理機制，提出了以培育高質量群體為基礎、協(xié)調(diào)源庫關系為中心、化學調(diào)控為手段，增加生育后期群體光合速率為目標的棉花超高產(chǎn)栽培理論。先進適用的植棉新技術對促進棉花增產(chǎn)的作用顯著，圍繞棉花優(yōu)良品種實現(xiàn)技術配套，特別是圍繞棉花高效利用水肥資源，發(fā)展節(jié)水技術方面做了大量工作，開發(fā)出膜下滴灌等先進節(jié)水灌溉技術。

1.3 機采棉配套裝備關鍵技術的研究狀況

農(nóng)機和農(nóng)藝融合方面，隨著采棉機的應用，科研人員加大了對機采棉農(nóng)藝配套技術的研究與試驗力度。經(jīng)過多年的研究，篩選出68+8 cm和66+10 cm的帶狀留苗配置方式，解決了高密度條件下既保證種植密度又可以實現(xiàn)機械采收的問題。美國采用的栽培模式以效益第一為核心，該模式下籽棉含雜率較低，加工工藝簡單，加工設備對棉花質量的負面作用較小。兵團在引入和推廣機采棉技術之后，形成了本地化的種植模式，但還是以產(chǎn)量第一為生產(chǎn)目標，該模式下籽棉含雜較多，清理加工環(huán)節(jié)相應增多，對棉花質量影響較大。因此，兵團需要通過不同機采棉種植模式的對比研究，樹立質量和效益第一、產(chǎn)量次之的發(fā)展理念，為優(yōu)化機采棉的清理加工工藝提供良好的條件。

在機采棉清理加工設備方面，目前國外先進的機采棉清理加工設備生產(chǎn)公司有美國拉瑪斯公司和大陸鷹公司。拉瑪斯公司機采棉清理加工工藝流程分7個系統(tǒng)：籽棉喂入系統(tǒng)、一級籽棉烘干清理系統(tǒng)、二級籽棉烘干清理系統(tǒng)、輸棉及軋花系統(tǒng)、原棉清理系統(tǒng)、集棉和加濕系統(tǒng)、打包和棉包輸送系統(tǒng)。大陸鷹公司機采棉清理加工工藝流程與拉瑪斯公司基本相同。

針對我國棉花加工技術的發(fā)展需求，國內(nèi)棉機生產(chǎn)企業(yè)在引進消化吸收的基礎上，把提高棉花加工設備的自動化和智能化程度、對現(xiàn)有設備結構優(yōu)化和技術升級、以及對棉花加工中各個環(huán)節(jié)設備的節(jié)能、降耗、高效作為主要研究方向。其中山東天鵝棉機股份有限公司和邯鄲金獅棉機有限公司分別研制開發(fā)了各具特色的機采棉清理加工工藝和設備。這些棉花清理及加工設備的應用，為我國推廣機械化采棉和提高棉花加工能力、縮短棉花加工周期發(fā)揮了很大作用。但是在大面積推廣使用過程中，出現(xiàn)了一些難以解決的問題。主要體現(xiàn)在不同的棉花加工企業(yè)使用相同設備卻加工質量不同，同一廠家、同一設備、加工質量也出現(xiàn)波動。經(jīng)過相關技術人員深入分析，發(fā)現(xiàn)籽棉的各項指標對機械加工設備有著很大影響。我國的籽棉收購、存放一直存在著粗放式管理，相同級別的籽棉水分、雜質、成熟度都有很大差異，這就造成棉花在加工過程中的不穩(wěn)定性。而機械設備轉速、鋸片間隙調(diào)整是依靠操作人員的經(jīng)驗來完成，在加工過程中不能根據(jù)實際情況變動，從而導致加工出的原棉降級降價，造成資源浪費，給棉花加工企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

多年來，相關科技人員和企業(yè)技術人員不斷探索研究，采用機械設備多模式設計等方法，但是一直沒有取得預期效果?？梢?，當前兵團棉花加工總體水平仍然是一種“粗放型”加工過程，使得棉花加工的品級受損嚴重，造成嚴重浪費。因此，為了提升兵團棉花的市場競爭力，亟需對機采棉加工工藝進行系統(tǒng)研究與優(yōu)化，達到自動調(diào)控棉花加工過程。

2 新疆機采棉生產(chǎn)存在的問題

棉花機械采收是一項科技含量高的系統(tǒng)工程，涉及適宜機采的棉花品種、栽培模式、田間管理、化學脫葉催熟、機械采收、加工清理、原棉質量標準等諸多環(huán)節(jié)。存在的主要問題有：

2.1 適宜機采棉花種質資源匱乏，創(chuàng)新能力不足，突破性品種少。

適宜機械化采收的棉花品種除了應具備豐產(chǎn)、抗病、早熟的特性外，還要株型緊湊，莖稈堅硬，吐絮集中，含絮適中，對脫葉劑敏感。在棉花內(nèi)在品質上，纖維上半部平均長度≥30 mm，比強≥30 cN/tex，整齊度≥85%。目前兵團還沒有培育出既優(yōu)質豐產(chǎn)又完全適宜機械采收的棉花品種。截止2016年新疆已審定命名新陸早、新陸中系列品種分別已達76個和82個，但自育品種遺傳系譜中涉及不同生態(tài)型、不同遺傳組分的親本數(shù)較少，遺傳系譜簡單，品種間親緣關系較近，遺傳基礎明顯狹窄。種質資源的不豐富導致了自育品種遺傳基礎狹窄，從而使得選育的品種遺傳組分差異較小，品種相似度較高，突破性品種較少。過去新疆對棉花種質資源基礎研究工作較薄弱、資源鑒定相對滯后，特別是對機采相關性狀的鑒定研究更少；因此，適宜機采種質資源創(chuàng)新與新品種選育已經(jīng)成為提高棉花綜合競爭力的重大關鍵科技問題。

2.2 適宜機采棉的種植技術有待于進一步研究完善

兵團機采棉技術主體引進于美國。美國機采棉種植歷經(jīng)80余年的歷史逐漸完善，圍繞著質量和效益第一、產(chǎn)量次之的生產(chǎn)目標，形成了等行距的種植模式。而兵團為了提高種植密度和實現(xiàn)高產(chǎn)，形成并推廣了66+10 cm的寬窄行高密度種植模式，該模式采取的是“小個體、大群體”的栽培策略，實踐證明，此種植模式對于手采棉大面積實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要作用。然而，高密度種植模式不利于機采棉質量的提升。一方面隨著種植密度增大，棉纖維長度、比強度等品質指標呈現(xiàn)降低趨勢；另一方面由于群體過大，會導致脫葉劑噴施效果不佳，也會導致脫落后落不到地面的葉片增加(掛枝葉增加)，致使機械采收的籽棉雜質含量較高，進而加大了籽棉清理加工過程對棉花質量的影響。由此可見，機采棉種植模式需要按照質量效益優(yōu)先、兼顧單產(chǎn)的原則進行調(diào)整和優(yōu)化。

雖然兵團植棉業(yè)取得了一定成績，但機采棉研究與示范工作起步較晚，還存在諸多問題。①棉花纖維發(fā)育過程研究方面。在新疆特別是北疆的早熟棉區(qū)，棉纖維突起期、伸長期、加厚期、脫水成熟期的時間、溫度、天數(shù)缺乏系統(tǒng)的觀察、調(diào)查和研究，這對機采棉栽培技術規(guī)程制定和棉花提質增效措施的優(yōu)化具有重要的理論指導意義。②現(xiàn)行的兵團棉花播期制定及苗期管理技術，是上世紀八九十年代逐漸發(fā)展形成的，在高新節(jié)水技術，滴水出苗技術，機播裝備水平提高、能力增強和機采棉技術推廣之后，以促壯苗早發(fā)為基礎，促進整個棉花生育進程提前的要求下，需要對棉花的種子發(fā)育、種子營養(yǎng)的作用、壯苗的早期形成繼續(xù)深入研究，為壯苗早發(fā)提供依據(jù)。③美國棉花施用的是液體肥料，其肥效快且利用率高，對棉花早發(fā)有積極作用，在兵團需要進行系統(tǒng)的研究。④打頂時間和保留果臺數(shù)對于爭取早脫葉意義重大，其對產(chǎn)量和效益的影響需要找到最佳的管理方案。⑤根據(jù)前些年兵團部分師團的實踐結果，在熱量條件相對較好的地區(qū)，大幅降低密度，提高單株鈴數(shù)，對于棉花品質和脫葉效果都有顯著的積極作用，需要進一步試驗、研究和規(guī)范。

2.3 脫葉催熟劑的使用亟待規(guī)范

兵團機采棉由于熱量條件不足，機采棉在采收前要噴施催熟劑和脫葉劑，按過去模式，北疆的最佳施用時間一般在9月5日前后，而藥效作用的時間需要15天左右，此時棉花正處于上部鈴成熟的關鍵時期。據(jù)觀察，在高溫條件下脫葉效果較好，如在施用時間和劑量上操作不當，則會對纖維質量影響較大。以往對脫葉劑作用機制的研究并不完善，需要對不同模式的落葉效果與機理開展研究，使得技術參數(shù)系統(tǒng)化，為制定脫葉劑使用規(guī)程奠定理論基礎。

2.4 清理加工技術還需進一步優(yōu)化

美國棉花機械采收時由于采用較低采凈率，籽棉雜質含量低，通常只需要采用一道籽清和一道皮清的加工生產(chǎn)線即可完成加工清理工作。目前，兵團機采棉加工環(huán)節(jié)清理一般為六道以上，每經(jīng)過一道清花環(huán)節(jié)，纖維長度、長度整齊度、斷裂比強度都會有不同程度的降低，而索絲、短絨率也會升高，直接降低棉花加工質量。因此，一方面需要借鑒美國經(jīng)驗，盡量使機采棉籽棉含雜少，從而減少加工環(huán)節(jié)；另一方面，需要明確并優(yōu)化電機速度、鋸齒拉力、鋸齒間隙等一系列影響棉花品質的參數(shù)，為制定適宜的機采棉加工工藝奠定理論基礎。

2.5 殘膜污染急需治理

地膜是新疆棉區(qū)促早熟不可替代的技術之一，對棉花增產(chǎn)的效果十分明顯，但同時也帶來了日益嚴重的地膜污染問題。一方面，職工交售籽棉給加工廠，殘膜污染未與職工效益掛鉤，植棉職工不重視；另一方面，殘膜是機采棉異性纖維的主要組分，對機采棉質量危害極大。因此，要對殘膜混進棉花的全過程進行監(jiān)測，從殘膜混入籽棉的源頭抓起，從管理角度制定減少殘膜污染棉花的工作規(guī)范，對殘膜控制技術進行規(guī)范集成，為殘膜的治理提供基礎性研究工作。

3 解決的技術措施與建議

3.1 加快機采棉棉花種質資源創(chuàng)新與新品種選育

早熟優(yōu)質多抗適宜機采棉花種質資源創(chuàng)新與新品種選育意義重大，廣泛引進和多區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新棉花種質，重點突破棉花的黃萎病、耐干旱、耐鹽堿抗性、對脫葉劑敏感的品種，建立良繁體系與種子產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、配套良種良法技術。選育機采棉品種要求：早熟棉生育期≤122天，早中熟生育期≤132天左右；皮棉產(chǎn)量較對照持平；上半部平均長度≥30 mm，比強≥30 cN/tex，馬值3. 7～4. 9，整齊度≥85%；抗枯萎病，耐黃萎??；始果節(jié)位20 cm以上，株型較緊湊，抗倒伏，吐絮集中，含絮適中，對脫葉劑敏感。

3.2 完善機采棉配套栽培技術體系

完善機采棉種植模式和化學打頂技術研究。主要是研究76 cm等行距種植密植模式下的施肥技術、灌水技術、調(diào)控技術、化學打頂技術和化學落葉技術，為機采棉籽棉收獲前雜質降低提供技術支撐。

3.3 系統(tǒng)研究機采棉脫葉技術

由于所使用脫葉劑產(chǎn)品、地區(qū)、品種的差異，落葉劑使用技術還很不完善。新疆一般在棉花吐絮率達到30～40%開始噴施脫葉劑。在施用脫葉劑的時候，脫葉劑的選擇和用量受到后期溫度、脫葉劑種類、棉田群體影響較大。需要研究棉花脫葉劑的作用機理、選育對脫葉劑敏感品種、開發(fā)低溫高效新型脫葉劑。

3.4 完善配套棉花生產(chǎn)機具、加工裝備

主要研制機采棉脫葉劑噴施機具，殘膜回收新機具關鍵技術研究與裝備開發(fā)，機采棉清理加工設備優(yōu)化升級與自動化改造，加厚膜等行密植模式下新型播種機開發(fā)等。

3.5 殘膜污染治理技術

提高地膜厚度標準，加強可降解地膜研究。目前生產(chǎn)使用地膜厚度薄，導致地膜強度低、易破碎、難回收。因此應參照國際地膜厚度的標準，強制使用地膜厚度標準提高到0. 010～0. 012 mm，建議棉農(nóng)覆膜所增成本由國家財政補貼，同時加強可降解地膜研究、高分子強筋地膜的研究與試驗示范。研究地膜回收機械，提高殘膜回收率。加快研制適宜棉花不同生育時期地膜回收機具，提高殘膜回收率，加強研究殘膜回收再利用途徑。