嚴(yán)玉萍，馮振秀，方瑞，楊芳芳，曹陽，張燕，朱波*，王娟

（1. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 雙河 833408；2. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站， 新疆 雙河 833408；3. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子 832000）

20 世紀(jì)80 年代初地膜的引進(jìn)應(yīng)用，使新疆的棉花生產(chǎn)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但隨著地膜連年使用、覆蓋面積的擴(kuò)大及使用量的增加，土壤中地膜殘留污染嚴(yán)重，新疆長期覆膜棉田土壤耕層地膜殘留量在42～540 kg·hm-2[1-2]。 經(jīng)過40 多年的地膜覆蓋植棉，土壤殘膜污染對新疆棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響[3-4]。 為了擺脫“白色污染”，相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員做出了大量的努力，如開展了殘膜回收機(jī)的研制應(yīng)用、 各類降解膜開發(fā)工作，并取得了一些效果[5-6]。 但是這些技術(shù)仍存在不足，包括：殘膜回收率不高，殘膜碎片難以回收；降解膜并不能完全降解，而且殘膜碎片更小，更難回收。 因此，要從根本上解決新疆棉田地膜污染，很有必要開展棉花的無膜栽培研究[7]。

近年來，國家對生態(tài)文明建設(shè)日益重視，并逐漸加大對生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度；新疆審定的新陸早系列品種在早熟、抗病性、品質(zhì)等方面的綜合表現(xiàn)取得突破； 先進(jìn)的栽培技術(shù)措施如高質(zhì)量整地、精量播種技術(shù)、棉田滴灌技術(shù)等不斷改進(jìn)，在提高保苗率的同時，縮短了播種至出苗的時間；北疆植棉區(qū)出現(xiàn)初霜期推遲、終霜期提早、無霜期延長和有效積溫增加等氣候變化[8]。綜上，新疆一些地區(qū)是可以嘗試棉花無膜栽培的。為有效解決棉田地膜殘留問題，2018 年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所（以下簡稱“第五師農(nóng)科所”）在博樂地區(qū)開展了無膜栽培的研究。本研究通過在新疆博樂地區(qū)開展棉花不同栽培模式研究，以期為徹底解決殘膜污染問題、推廣應(yīng)用無膜栽培技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用了4 個品種（系），包括2 個早熟品種新陸早82 號[9]、Y21[10]（均屬于高抗枯萎病、耐黃萎病品種， 均由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)科所供種）和2 個早中熟品系17-7、863（均由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)金博股份有限公司供種）。

1.2 試驗設(shè)計

2018 年試驗在位于雙河市的新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)科所棉花試驗基地開展，設(shè)置3 種不同機(jī)采棉種植模式：機(jī)采棉1 膜6 行寬窄行種植模式（A 模式），行距為（66＋10） cm，理論密度為266 670 株·hm-2； 機(jī)采棉1 膜3 行76 cm 等行距種植模式（B 模式），理論密度為266 670 株·hm-2；機(jī)采棉1 膜3 行76 cm 等行距種植模式（C 模式），理論密度為133 335 株·hm-2。3 種模式分別采用有膜、無膜播種。 采用裂區(qū)設(shè)計，品種為主區(qū)，機(jī)采種植模式為副區(qū)，重復(fù)3 次，重復(fù)間設(shè)寬度為0.5 m 的走道，小區(qū)寬2.25 m，長6.5 m，面積約為15 m2。

2019—2020 年試驗在雙河市新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師農(nóng)科所棉花試驗基地進(jìn)行，示范地面積為1.33 hm2，采用A 模式，設(shè)置有膜、無膜2 種播種方式。 棉花苗期在有膜、無膜示范地中選擇長勢均勻的4 個點設(shè)定處理小區(qū)，每個小區(qū)面積為6.67 m2。無膜栽培苗期、蕾期以促苗早發(fā)為主，增加滴出苗水和中耕次數(shù)，基本不進(jìn)行化學(xué)調(diào)控；由于無膜栽培前期棉苗生長慢，打頂時間推后10 d 左右，打頂后根據(jù)棉花長勢，做好化學(xué)調(diào)控工作。

1.3 測定項目及方法

2018 年研究無膜（露地）條件下不同品種、不同機(jī)采棉種植模式的出苗率、生育期（從出苗期到吐絮期歷時）、產(chǎn)量等，以篩選適宜無膜機(jī)采種植的棉花品種及栽培模式。

2019—2020 年研究無膜（露地）條件下，棉花的早熟性、產(chǎn)量、品質(zhì)、適采性及棉花無膜栽培技術(shù)要點，探討當(dāng)?shù)亻_展無膜栽培的可行性。

1.3.1生育期調(diào)查。 觀測并記錄出苗期（50%棉苗子葉出土展平的日期）、開花期（50%的棉株第1 個果枝上的蕾開花的日期）、吐絮期（50%的棉株有1個棉鈴的鈴殼開裂、纖維外露的日期）、生育期。

1.3.2植株性狀調(diào)查。在定點小區(qū)中間行第3 至第4 行，選定生長一致、無雙苗的連續(xù)20 株（第3 行10 株，第4 行10 株）棉花，8 月20 日左右開始調(diào)查株高、第一果枝節(jié)位高度、第一果枝節(jié)位、單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)和黃萎病發(fā)病情況，計算“三桃”（7月15 日以前結(jié)的伏前桃、7 月16 日至8 月15 日結(jié)的伏桃、8 月16 日至9 月10 日結(jié)的秋桃）比例。

1.3.3纖維品質(zhì)檢測。取混合樣（取生長一致、連續(xù)20 株全株吐絮棉鈴），分軋、分裝后送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測試?yán)w維品質(zhì)5 項指標(biāo)（HVI 校準(zhǔn)棉花標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)）。

1.3.4鈴重、衣分測定。吐絮期取中間行混合樣（20株全株吐絮棉鈴）測定鈴重，軋花后測定衣分、籽指。1.3.5產(chǎn)量測定。收獲前在2 種模式試驗示范田以對角線法各量出4 個面積為6.67 m2的測產(chǎn)區(qū)，統(tǒng)計收獲密度和單位面積鈴數(shù)，并按實際收獲產(chǎn)量計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 2018 年試驗結(jié)果分析

2.1.1出苗情況。有膜播種的棉花比無膜播種的出苗快、整齊。 早熟品種比早中熟品系苗齊、苗勻。 有膜播種的早熟品種出苗期在4 月26 日， 無膜播種的在5 月5 日左右， 無膜播種的比有膜的晚9～10 d；有膜播種的早中熟品系出苗期在5 月2 日左右， 無膜播種的早中熟品系在5 月10 日還有部分地塊未到出苗期，且嚴(yán)重缺苗。

2.1.2生育期。 有膜播種的2 個早熟品種在8 月24 日左右達(dá)到吐絮期，生育期為120 d 左右；無膜播種的2 個早熟品種在9 月12 日達(dá)到吐絮期，生育期為130 d 左右， 比有膜的生育期長10 d 左右。早中熟的2 個品系， 有膜播種的吐絮期在9 月18-20 日，9 月27 日第1 次拾花， 秋翻犁地前（10月24 日）再進(jìn)行1 次拾花；而無膜栽培的到10 月24 日還未到吐絮期。 雖然無膜栽培下2 個早熟品種的生育期比有膜栽培的長10 d 左右， 但是仍比有膜栽培的早中熟品系短8～12 d。據(jù)此認(rèn)為，博樂以東地區(qū)， 選擇生育期在120 d 左右的棉花品種，是可以嘗試無膜栽培的。

2.1.3產(chǎn)量表現(xiàn)。無膜栽培的棉花產(chǎn)量明顯低于有膜栽培的，2 個早熟品種在不同的無膜栽培模式下籽棉產(chǎn)量都在3 000 kg·hm-2以上。 2 個早中熟品系在無膜條件下產(chǎn)量更低，幾乎絕產(chǎn)（只收吐絮鈴，10 月24 日沒有吐絮的鈴不計入產(chǎn)量）。 無膜栽培條件下，4 個品種（系）都以A 栽培模式產(chǎn)量最高，B 栽培模式次之，C 栽培模式最差。

2.1.4小結(jié)。通過對不同栽培模式下棉花的出苗情況、生育期、產(chǎn)量等調(diào)查，分析得出：在無膜栽培條件下， 無論是早熟品種還是早中熟品系，1 膜6 行栽培模式的產(chǎn)量都高于1 膜3 行， 更適于無膜栽培。 無膜栽培失去了地膜的保溫作用，棉花生育期延長， 必須采用早熟品種； 新陸早82 號早熟性較好，無膜條件下生育期為129 d，比另一個早熟品種Y21 短5 d， 比有膜條件下的早中熟品系短8～12 d，確定為后續(xù)無膜栽培試驗品種。

2.2 2019—2020 年試驗結(jié)果分析

2.2.1生育期。 2019 年博樂地區(qū)春季氣溫偏低，2020 年博樂地區(qū)春季氣溫同正常年份。 由表1 可知， 新陸早82 號無膜栽培條件下2 年平均生育期為124 d，有膜栽培2 年平均生育期為114 d，無膜栽培比有膜栽培長10 d。無膜栽培從滴出苗水到出苗期歷時比有膜栽培長3 d，出苗率可超過85%，說明在本地只要土壤水分能夠達(dá)到出苗要求，無膜栽培早熟棉花品種也可以正常出苗；無膜栽培從出苗期到開花期的平均時間為71 d，有膜栽培從出苗期到開花期的平均時間為61 d，無膜栽培比有膜栽培長10 d，這充分說明由于無膜栽培的地溫低，棉苗生育進(jìn)程延遲。 在以后的無膜栽培技術(shù)推廣過程中，要抓住這個重要時段，勤中耕，以提高地溫，促早發(fā)。無膜栽培和有膜栽培從開花期到吐絮期的平均時間均為53 d。 從整個生育期看，無膜栽培的成功與否，關(guān)鍵在于保苗和苗期的促早熟措施。

表1 新陸早82 號生育情況及打頂時間

2.2.2植株性狀。 由表2 可知，有膜栽培的2 年平均株高明顯高于無膜栽培，這是因為當(dāng)?shù)卮杭練鉁剌^低，有膜栽培的棉花有地膜的保護(hù)，對光熱資源利用比較好，出苗后生長較快。 結(jié)合生育期的調(diào)查可知，2020 年雖然無膜栽培出苗期只比有膜栽培的晚3 d，但是無膜栽培棉花5 月11 日出第1 片真葉時（測定點苗期觀察），有膜栽培的棉花已是3 葉1 心，說明有膜栽培棉花的生長發(fā)育比無膜栽培的快，這與穆建國等[11]對新疆南疆無膜栽培技術(shù)的研究結(jié)果相同；無膜栽培棉苗比有膜棉弱，在苗期末期的株高較有膜栽培棉花矮2～3 cm，真葉比有膜栽培棉花少2 片。

表2 新陸早82 號的植株性狀表現(xiàn)

2019 年無膜栽培的第一果枝節(jié)位及其高度均高于有膜栽培， 這是由于雖然2019 年春季氣溫偏低，延緩了無膜栽培條件下棉苗的營養(yǎng)生長，但是未進(jìn)行化學(xué)調(diào)控， 在氣溫回升后棉苗生長加快。2020 年有膜栽培的第一果枝節(jié)位及其高度均高于無膜栽培， 這是由于有膜栽培棉花苗期是5 月初，此時晝夜溫差較大，有利于棉株的營養(yǎng)生長，第一果枝節(jié)位升高； 而無膜栽培的棉花苗期是5 月中旬，此時的晝夜溫差較小，促使腋芽原基向花芽分化，導(dǎo)致第一果枝節(jié)位降低。

無膜栽培的單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)比有膜栽培的少。這是因為打頂遵循的是“枝到不等時，時到不等枝”的原則，無膜栽培條件下，棉苗生長發(fā)育遲緩，打頂時的單株果枝數(shù)還未達(dá)到要求。

2 年平均，無膜栽培條件下黃萎病發(fā)病率為67.6%，病情指數(shù)為30.2；有膜栽培的黃萎病發(fā)病率為50.7%，病情指數(shù)為20.8。 無膜栽培條件下，黃萎病發(fā)病率、病情指數(shù)都高于有膜栽培，這是因為黃萎病發(fā)病最適合的溫度為25 ℃左右， 在本地黃萎病發(fā)病高峰期一般在8 月， 此時氣溫基本為25～30 ℃，覆膜條件下膜下溫度高于30 ℃，可抑制黃萎病的發(fā)生[12]。 因此，在無膜栽培時，要選擇黃萎病抗性比較好的棉花品種。

2 年平均， 有膜栽培條件下的三桃比 （伏前桃∶伏桃∶秋桃）是34.5∶63.6∶1.9，伏前桃過多，易造成后勁不足。 無膜栽培條件下的三桃比是2.6∶87.8∶9.6， 伏前桃比例低， 也沒有過多的秋桃，且成鈴時間均在正常吐絮要求的范圍內(nèi)，伏桃比例高，棉花成鈴、吐絮集中，有利于機(jī)械采收，提升纖維品質(zhì)的一致性。三桃比合理更說明無膜栽培下，生育期120 d 左右的棉花品種在博樂以東地區(qū)可以正常吐絮采收。

無膜栽培條件下的棉花纖維品質(zhì)優(yōu)于有膜栽培（表3）。 與有膜栽培相比，無膜栽培的棉花纖維上半部平均長度長1.6 mm，長度整齊度指數(shù)高0.8百分點，馬克隆值低0.2（達(dá)到A 級），斷裂比強(qiáng)度高1.7 cN·tex-1，斷裂伸長率高0.1 百分點。

表3 新陸早82 號的纖維品質(zhì)表現(xiàn)

2.2.3有膜、無膜用水量對比。 根據(jù)2 種栽培模式的田間用水量比較，結(jié)果表明：無膜條件下，淺埋滴灌帶， 干播濕出， 全生育期無膜栽培滴水14～15次，總用水量為6 727.5 m3·hm-2；有膜栽培全生育期滴水13～14 次，總用水量為6 904.5 m3·hm-2。無膜栽培比有膜栽培多補(bǔ)出苗水2 次， 多滴出苗水108 m3·hm-2， 但后期無膜栽培要適時早停水促早熟，比有膜栽培少滴水1 次，少滴水285 m3·hm-2。由此可見， 雖然無膜栽培比有膜栽培多滴水1 次，但是用水量卻少了177 m3·hm-2， 打破人們印象里無膜栽培用水量要比有膜栽培大很多的想法。

2.2.4產(chǎn)量結(jié)果分析。從表4 看，相比有膜栽培，無膜栽培條件下的2 年平均衣分低1.6 百分點，鈴重小0.1 g，籽指大0.1 g；無膜栽培的籽棉產(chǎn)量比有膜栽培的籽棉產(chǎn)量低27.62%，由此可知，地膜保溫增產(chǎn)的效應(yīng)還是很明顯的；但從環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的角度看，無膜栽培還是有必要研究。 2020 年無膜栽培平均籽棉產(chǎn)量達(dá)到4 635.00 kg·hm-2， 平均皮棉產(chǎn)量為2 029.35 kg·hm-2（最高皮棉產(chǎn)量為2 250 kg·hm-2）。

表4 新陸早82 號的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

3 討論與結(jié)論

連續(xù)3 年的試驗表明，無膜栽培采用1 膜6 行的模式，選用生育期120 d 左右的早熟品種，在博樂地區(qū)可以正常吐絮。 本研究中，早熟品種新陸早82 號在無膜栽培下平均皮棉產(chǎn)量為1 852.57 kg·hm-2，最高皮棉產(chǎn)量為2 250 kg·hm-2。 說明通過選好早熟、抗病品種，做好田間管理，逐步完善栽培模式，在博樂無膜栽培棉花是可以正常吐絮、采收的，且能保證一定的產(chǎn)量。但是該模式下的產(chǎn)量比有膜栽培相對減少，因此須進(jìn)一步完善技術(shù)體系。此外，本研究中無膜栽培的棉纖維上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度、長度整齊度指數(shù)及斷裂伸長率等指標(biāo)都優(yōu)于有膜栽培，這與李豪等[13]以新陸早62號品種為材料研究露地與覆膜栽培品種性狀變化時發(fā)現(xiàn)的纖維長度、馬克隆值、長度整齊度指數(shù)及斷裂伸長率為覆膜栽培優(yōu)于露地栽培，斷裂比強(qiáng)度則為露地栽培優(yōu)于覆膜栽培有所不同。推測是不同品種在不同生態(tài)區(qū)有膜與無膜栽培條件下的表現(xiàn)不同。 從棉花的整個生育期看，無膜栽培的成功關(guān)鍵在于保苗和苗期的促早熟管理措施，通過淺埋滴灌帶干播濕出，可保證保苗率在85%以上；此外，后期應(yīng)適時早停水促早熟。由于無膜栽培條件下棉苗生長發(fā)育遲緩， 打頂時間應(yīng)比有膜栽培推遲10 d。無膜栽培的黃萎病發(fā)病率高于有膜栽培，因此無膜栽培時要選擇抗病性較好的棉花品種。

棉花無膜栽培可從源頭上控制地膜使用，是減少殘膜污染最直接有效的途徑[14]。 開展棉花無膜栽培，可從根本上解決農(nóng)膜殘留問題，消除地膜對農(nóng)田土壤的危害，對生態(tài)保護(hù)有重要的意義。 但是與有膜栽培相比，無膜栽培的產(chǎn)量和效益相對減少，推廣應(yīng)用尚有很大的難度， 須進(jìn)一步培育早熟品種，深入創(chuàng)新無膜栽培技術(shù)，通過水肥調(diào)控進(jìn)一步挖掘無膜栽培的生產(chǎn)潛力，為實現(xiàn)新疆棉花綠色可持續(xù)生產(chǎn)提供技術(shù)支持[15]。