娄善伟，田立文，罗宏海，杜明伟，林涛，杨涛，张鹏忠
新疆棉花优质高产关键生产技术分析
娄善伟1,3，田立文1，罗宏海2，杜明伟3，林涛1，杨涛4，张鹏忠1
1新疆农业科学院经济作物研究所/国家棉花工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091；
2石河子大学农学院，新疆石河子 832003；
3中国农业大学农学院，北京 100193；
4阿克苏地区农业技术推广中心，新疆阿克苏 843000
新疆棉花虽实现优质高产，但其技术引领与影响力仍不足。通过对新疆棉花高质量生产的关键技术进行分析，全面客观反映新疆棉花生产技术特征，以便其他棉区了解新疆棉花生产技术和向世界展示新疆棉花生产水平，并总结经验，加强先进技术的普及和进一步熟化，提高应用效率，促进新疆棉花生产技术向其他棉区推广。本文基于作者多年试验数据和研究结果，以及“新疆棉花产业化轻简高效关键技术创新与应用”“新疆棉花精量播种棉田保苗方法”等奖励、专利成果，结合文献查阅、学术交流、走访调研等，按照与棉花生育进程相对应的技术措施顺序和紧密性展开，总结出包括：精量播种及配套保苗技术、棉田全程矮、密、早群体调控技术、水肥一体化技术、管收全程机械化及其配套技术、病虫害防治技术等一系列关键技术，这些关键技术的改进、优化、熟化、创新与应用，构建了较为完善的新疆棉花生产技术体系，使新疆棉花生产技术水平大幅提升，促成新疆以全球占比不足9%的植棉面积，收获占比超全球20%的棉花，且单产水平世界领先，品质在世界中上水平，连续28年保持总产、单产、商品调拨量全国第一。对新疆棉花生产技术的创新、优化和实用性的深入剖析，可以使各棉区更好地理解新疆棉花高产优质的必然性和先进性，实践也证明，新疆棉花在这一系列技术的支撑下已经实现高质量生产，成为全国棉花单产和机械化程度最高的地区，其技术可以指导生产实践，并推广应用。
棉花；
高质量；
关键技术；
特征解析
新疆是中国最大、世界重要的优质棉产区。2021年，新疆棉花种植面积250.61万hm2，占全国的82.7%，产量512.9万t，占全国的89.5%，单位面积产量为2 046.4 kg·hm-2，达到世界前列，形成“世界棉花看中国、中国棉花看新疆”的格局[1-2]，而这些成就离不开先进生产技术的支撑。新疆棉花的生产技术针对性和实用性强，具有自身特点，对新疆棉花生产技术特性进行多维度解读，不仅利于全面客观反映新疆棉花生产技术水平，促进新疆棉花生产技术的普及与应用，加快新疆棉花向质量效益型转变，并为其他棉区生产技术的制定提供借鉴参考，缩短区内外不同棉区技术差距，还可以反驳美国与西方“强迫劳动”的不实言论。
新疆棉花产业的飞速发展，离不开科技的支撑，自20世纪70年代，中国棉花生产便开始了播期、密度、化控等技术方面探索，80年代，新疆棉花结束了对国外品种的依赖，并大力发展机械化，90年代中期，形成了“矮、密、早”栽培技术模式，90年代后期，滴灌技术开始在新疆棉花上应用，2000年后，地膜、包衣等技术进一步发展，到2020年，各项生产技术基本实现自主研发和熟化，广泛应用于生产中，自育品种超过300个，完全实现品种自主供给。新疆棉花的高产优质得到世界认可，大面积实现了亩产皮棉100 kg（1995—2000年）到120 kg（2006—2010年）再到130 kg（2016—2020年）的“三级跳”，建立了“矮、密、早、膜”栽培模式，为世界探寻棉花高产栽培技术模式提供了典范，取得了世界瞩目的成就[3]。而精量播种、膜下滴灌、化学调控、机械采收等一系列关键栽培技术的突出特征没有得到全面总结，造成对新疆棉花生产技术水平的认识不清。
新疆棉花生产技术进步，却缺乏有针对性的系统综述，对各技术具体特征表述清晰的相关文章少，需要对新疆棉花生产技术特征进行全面客观分析，以更好地解释新疆棉花高产优质的必然性和先进性，为其他植棉区技术改进提供参考和借鉴。
新疆植棉历史悠久，但植棉技术并不先进。在20世纪50—60年代，种植技术以传统模式为主，农用机械则以引进和模仿为主，棉花平均单产低于400 kg·hm-2。主要从前苏联引进拖拉机，仿制他国先进机械式排种器机型，并在1952年开始引进原苏联产的采棉机，1953年，在乌拉乌苏农场进行首次采棉试验。20世纪70—80年代是生产技术的引进、探索和机械的优化、研发期。这期间新疆棉花开展了品种、播期、密度、化控等多方面探索，其中，1974年由墨西哥引进了滴灌技术，1979年中国从日本引进地膜栽培技术，为实现促早播种提供了条件支撑。1980年新疆棉花开始第五次品种更换，结束了依靠国外品种的历史，品种完全实现自育为主导，国内引进为辅的局面，并依靠自育密植品种解决了增密问题[4]。1986年开始缩节安化控技术研究并广泛应用，解决了塑型和矮化问题[5-6]，成为棉花生产中必需的技术之一。机械上，先后研制出10多种新型并各具特色的联合铺膜播种机，可以一次完成整地、铺膜、播种、覆土和镇压等多项作业，实现了半精量播种。病虫害防控则实现化学防治为主向综合防治转变。这阶段“矮、密、早”种植技术和新机械的应用，促进了产量和效率提升。20世纪90年代后，种植技术逐步形成自身特色，机械技术不断突破，全程机械化进程加快。“矮、密、早”模式逐渐成熟并进一步优化发展[7]，由滴灌技术到“水肥一体化”[8]，保证了棉花正常生长并充分利用水肥调控棉花株型。而适应不同膜宽和滴灌需求的精量播种机已遍布棉田，并通过配套技术实现一播全苗[9]。机采上，1990年从乌兹别克引进全套棉田作业机械在农八师148团试验，1997年引进美国采棉机开始进行试采和推广，2001年大面积推广机械采棉，2010年中国农业机械化科学研究院与贵州平水公司，联合研制了中国第一台拥有完全自主知识产权的4MZ-3型采棉机，填补国际空白[10]。同时，新疆植保科技人员研究并建立了新疆棉花病虫害综合防治技术体系[11]。2000年以后注重综合、绿色防控，逐渐树立了“绿色植保、公共植保”理念。在经历引进、模仿、熟化、自主创新等过程后，目前，新疆棉田应用的生产技术有测土配方[12]、种子包衣、精量播种、宽膜覆盖、膜下滴灌、精量水肥、精准化控、病虫草害防治和机艺融合机械作业等[13-18]，可总结成精量播种及配套保苗技术、棉田全程矮、密、早群体调控技术、水肥一体化技术、管收全程机械化及其配套技术、病虫害综合防治技术等系列主要关键技术，且形成了区域独特的生产技术体系，使新疆棉花生产单产水平达到2 046.45 kg·hm-2，高出全国棉花平均单产153.90 kg·hm-2，远超同期全球平均水平。
2.1 精量播种及配套保苗技术的特征解析
精量播种及配套保苗技术体系的应用实现了“一穴一粒”精量播种和“一播全苗”，提升保苗率10%以上，使新疆棉田保苗株数提升到理论株数的85%左右，保证播种质量，且减少用工，提高劳动效率。该技术体系包含种子精选技术，精量播种配套保苗技术、种子精选和播种配套设备改进及应用技术等。
2.1.1 种子精选技术 研发了种子扩繁生产技术。首次提出扩繁区南北疆优势生态区概念，明确南疆生产用种扩繁区≥10℃年有效积温应达4 100— 4 350℃，无霜期195—215 d；
北疆生产用种扩繁区≥10 ℃年有效积温应达4 000—4 250 ℃，无霜期185—205 d，北疆种子南疆繁。通过建立优势生态区解决种子成熟度差，黄籽、瘪籽多导致种子质量不稳定问题，纠正了种子就近扩繁形成的“县县”有扩繁区的错误做法。随后研发提出采用冲刀式皮辊轧花机将籽棉加工成毛棉籽，优化轧花机重合间距、死点间距参数等提高加工适宜精量播种棉田的棉花种子精选新工艺，由常规工序：待精选种子-风筛清选-重力精选-包衣-计量包装-成品种子，升级为：待精选种子-抛光处理-风筛清选-重力精选-色选-去破籽-包衣-计量包装-成品种子。新工艺增加抛光处理、色选和去破籽工艺（种子精选设备ZL 201821812595.0），可高效剔除有裂缝和不成熟籽，结合种子包衣，使发芽率从80%—84%提高到87%—96%，提高7—16个百分点，保障种子在“一穴一粒”精量播种时的发芽率。
2.1.2 精量播种配套保苗技术 种子包衣技术，棉花出苗率受播种时间、温度、土壤条件等因素影响，利用含有各种菌剂和药剂的包衣剂对棉种进行包衣，可以防止病原菌侵染，减少病害和烂种，同时促进种子生根发芽，保证出苗和壮苗率[19]。不同土质不同播种时间和深度的方法，新疆土壤黏性较重，且湿度较大，棉田播种时间4月10—20日为佳，沙性较重或沙壤土播种期要早于土壤黏性较重且湿度较大的棉田，黏土和壤土棉田播种深度为2.2—2.6 cm（不包括种植行覆土厚度），非黏土或沙性土壤棉田为2.8—3.0 cm，平均较非精量播种棉田播种深度小0.5—1.3 cm，该法可以更好地提高出苗率。而在新疆北疆地区，还大面积采用了干播湿出和棉花种植行覆土延后防雨灾技术。干播湿出指春季不进行灌溉，在犁地整地后覆膜播种，播种后温度适宜时通过膜下滴灌方式少量滴水，这样既防止早期低温烂种又能随时补墒，利于棉苗早发，使棉花出苗率由80%左右提高到90%以上，还可以缓解新疆棉花播前季节性缺水严重局面。棉花种植行覆土延后防雨灾技术是将常规的“打孔、下种、覆土、镇压”的播种方法，更改为“打孔、下种、镇压”，待棉苗1叶1心期，再用封土机从棉田接行取土，并对种植行覆土，该技术配合“干播湿出”和精量播种等其他保苗技术，保苗率较常规受雨灾棉田提高25.3%以上，稳定在85%左右。2013年，通过对采用该技术的新疆阿瓦提、沙雅、玛纳斯、精河4个植棉大县棉田保苗率情况进行多点调查，发现平均保苗率为86.8%，而发达国家棉田精量播种常出现空穴和“一穴多粒”现象，保苗率仅为65%—76%[20-21]。新疆实现了精量播种与配套保苗技术的世界领先[22]。
2.1.3 种子精选和播种配套设备改进及应用技术 在种子精选过程中，通过破籽选种子精选设备改良，把待精选种子与96%—99%不同纯度、80—200不同目数铁粉混合搅拌，确保种子裂缝中钻入足够量的铁粉，然后，再用牌号N35-52的低顽力强磁性稀土材料烧结型钕铁硼材料对待精选种子进行吸附，使得有裂缝种子被该种强磁性材料吸附，从而高效低成本地剔除破籽（图1），成品种子黄籽、破籽和裂籽剔除率达82.5%以上。其次，对新疆棉花精量播种机穴播器实现了自主设计与制造[23]。一是创新窝眼机械式设计代替常用的气吸式，实现对空穴率、错位率和穴粒数合格率三项关键技术指标控制，使之更精准，空穴率、错位率两项关键技术指标分别降至2%和0.3%以下，而穴粒数合格率提高至97.0%以上。同时克服气吸式机械生产成本高、动力要求大、维护与使用成本高的难题。二是改鸭嘴顶端、动刀和定刀三部平面，并将其中的定刀改为突出的鹰钩嘴形设计（图2），从而解决因地膜增厚或强力增加导致的破膜难与破膜黏连问题，大幅度降低棉花播种错位率，进而提高出苗率。对精量播种机关键部件进行改进，棉花精量播种机可一次完成铺膜、铺滴灌带、播种、覆土等多项作业，播种更精准、错位率更低、作业率高。
图1 破籽选种子精选设备结构示意图
图2 棉花播种机的穴播器和鸭嘴
2.2 棉田全程矮、密、早群体调控技术特征的解析
棉田全程矮、密、早群体调控技术体系的应用协调了个体与群体矛盾，通过单株与群体指标数量化管理，全程调控实现“小个体、大群体”合理搭配，构建了棉田优质高产群体。该技术体系包含促早发技术、单株和群体生产指标指导技术、全程调控技术等。
2.2.1 促早发技术 以品种为基础，结合地膜促早发。谱系法、轮回选择法、分子辅助等品种选育技术的进步，为新疆提供了大量优质早熟品种，2000—2019年，新疆棉区先后审定培育陆地棉品种123个（表1），这些品种适应新疆高密、矮化种植模式，为生产用种提供充足选择空间，保障了密植与矮化品种需求。结合地膜保温保墒作用，覆膜播种使棉花播期比露地棉提前7—10 d，通过增加地膜覆盖度，膜宽由70 cm扩增到205 cm，最大已增到440 cm，进而提高膜内温度和墒情。并通过调整棉花边行位置，把棉花边行向内移动，增加边膜采光面，提高膜内温度均匀性，保障苗齐苗匀，实现促早发，为单株和群体调控奠定基础。
2.2.2 数据指标指导技术 通过大量试验数据提出高产单株与群体指标。单株指标为株高70—85 cm、茎粗≥9 mm、果枝数8—10台、真叶数≥13片、单株果节数15—20个、单株铃数7—9个、单铃重5.5—6.0 g、衣分≥40%。群体指标为收获株数16.5万—21万株/hm2、最大叶面积指数在3.8—4.5、叶面积载果节量约为90个/m2、棉花总果节应保持在400万个/hm2、叶铃比约为3﹕1、内围铃占70%—75%、霜前花率85%—90%[24-26]。根据以上量化指标可更加精准地调控与塑造单株形态和群体结构，形成优质高产群体。
2.2.3 化学、水肥联合全程调控技术 化学调控与水肥调控相结合，实现全程调控。化学调控以缩节胺（安）调控为主，其主要应用方式有生育进程调控模式和叶龄调控模式。生育进程调控模式是指在不同生育阶段进行化控，采用少量多次的原则，苗期化控1—2次，在子叶展平和2—5叶期进行化控；
蕾期化控1次，依据品种特性和灌水时间等进行；
花铃期化控2次，初花期前后化控1次，盛花或打顶后进行1次重控，基本可实现化控目标[27-28]。叶龄模式法是根据单株上平均叶片数量预判缩节胺的使用量，单次缩节胺用量（g）=单株主茎叶片平均数/2，同时结合红茎比例，把棉花壮苗的红茎比作为参考：苗期50%，蕾期60%，花期70%，铃期80%。如主茎平均10片叶时，当头水前红茎比例在60%（蕾期）时，单次缩节胺用量不加不减，当红茎比例超过70%时，单次缩节胺用量应为4 g，但目前随着滴灌的应用，红茎比变模糊，该方式也在逐渐改变[29]。由于生育进程化控技术需要一定的管理经验，而叶龄化控技术又不易判断，因而有不少专家认为，将二者相互融合和借鉴，同时结合水肥用量和时间调控，可更好地达到群体调控目标。另外，打顶也是调控的重要措施之一，喷施化学打顶剂，即化学打顶，能够有效控制棉花顶尖、群尖、赘芽、侧枝的生长，使株型变紧凑，棉花较早吐絮，有利于实现机采棉全程机械化，有效解决找工难、工时长、打顶不彻底等问题，实现产量损失少，甚至无损，但效率却提高约60倍，结合缩节胺重控，实现株型定型[30-32]。
2.3 棉田水肥一体化技术特征解析
棉田水肥一体化技术体系的应用可通过“少量多次、协同精准”的水肥运筹策略，实现水肥与棉花生育时期需求同步，及时有效调控棉花生长发育，节水节肥，同时，由于滴灌带铺设与播种同步完成，减少作业次数，省工提效。该技术体系包含滴灌设备改良及应用技术、田间布管技术、水肥一体化技术等。
2.3.1 滴灌设备改良及应用技术 滴灌设施可根据棉花养分需求将水肥或其他化学剂按一定配比融合，过滤后通过干管、支管、毛管及其滴头，在一定压力下供应给土壤直达根系。滴灌带为最普遍设施，最常用的为迷宫式滴灌带，中国已自主生产，成本可低至0.12元/m。另外，研发的高性能均一的内镶贴片式的滴头生产技术和高效稳定的滴头粘接系统等打破国外垄断[33-34]，实现技术创新。在过滤方面，采用低成本简约设计，使用地表水灌溉时，滴灌系统首部过滤系统采用沉淀池，配置泵前无压自清洗网式过滤器+泵后网式或叠片过滤器；
使用井水灌溉时，过滤系统采用泵后离心+网式或叠片过滤器。近年研发出新型锯齿高抗堵滴灌带，在拉伸强度、抗老化性能、抗堵塞能力以及流态指数、滴水均匀度等方面具有明显改进，在最常见的砂介质、网式、叠片式和离心式4种过滤器研究研发上方面已有多项成果，特别是在单一产品过滤器上进步很大，但与国外比还有很大不足[35]。新疆依靠低成本和勤更换来解决堵塞，田间所用支管、毛管均由97%—100%回收PE再生材料（废旧支管、毛管、大棚膜等）制作，其中，滴灌带为1次性（1年）使用产品，支管为2—3次性（2—3年）有限使用产品，其滴灌全部设施投入成本约为8 200元/hm2，约相当于发达国家成本的1/6。在棉田滴灌应用指标和方式上，新疆经历了多次调整、改良。目前，新疆所用滴灌设施采用的与世界其他地区滴灌方式有明显差异的大流量、小管径、低水压和适宜灌溉均匀度，一般滴头流量选择1.8—3.4 L·h-1，滴头间距200—300 mm，管径为16—20 mm，滴灌带工作压力3—7 m（0.04—0.06 MPa），滴灌均匀度为80%—90%。
表1 2000—2019年新疆棉区审定培育陆地棉品种情况
2.3.2 田间布管技术 布管模式根据生产需要不断优化。滴灌带布管随播种一次性完成，根据棉花株行距配置将毛管精准铺设在棉花行内，方便水肥精准、及时送达棉花根部。在漫灌改为膜下滴灌后，滴灌带布管方式也经历了多次调整。2010年以前，棉田种植模式以一膜四行为主，提出了“一膜两管四行”、“一膜一管四行”布管方式（图3-a—b）。有研究显示，一膜一管四行可降低作物根系部位土壤含盐量，而一膜两管四行对促进土壤中盐分的运移进而形成适宜棉花的脱盐区效果更加明显，从水分均匀度上看，一膜两管四行优于一膜一管四行，灌水前后内行与外行含水量的差值小于1%。但根据成本和土壤类型，二者也各有优缺点，如：一膜一管四行成本更低，黏土条件下一膜一管四行使用效果较好[36-37]。近些年，新疆大力推广机采棉种植模式，多采用一膜六行种植方式，在作物窄行中间布管与作物宽行间靠近作物位置布管，布管方式以“一膜三管六行”为主，生产中“一膜两管六行”也有一定面积（图3-c—d），二者均利于水分迁移和氮肥分配，促进棉花养分吸收并提高氮肥利用率，但在用水相对紧张，灌溉时间短的情况下，多采用一膜三管六行模式[38]。
图3 一膜四行布管模式和一膜六行布管模式
2.3.3 水肥一体化技术 水肥配合施用技术，也称水肥一体化技术。该技术利用滴灌随水施肥，不仅节水，还能提高肥料增产效果，减少养分如氮素的淋失损失，增强磷、钾等元素在土壤中的移动性，提高其利用效率。随水施肥时应先滴水0.5—1.0 h，然后滴入充分溶解的肥料，并在停水前0.5—1.0 h停止施肥。研究表明[39-40]，水肥一体化技术使水利用率可提高40%—60%，肥料利用率可提高30%—50%，实现同步调控肥料施用与水分供给，达到对棉花精确供给水分、养分，并保证棉花持续得到最佳水分养分供应。新疆的水肥一体化技术趋于成熟，通过“少量多次、协同精准”，整个生育期滴水8—12次，滴水量260—350 m3，施氮量（纯氮）控制在240—320 kg·hm-2，以滴水10次为例（表2），按照棉花生长规律来进行水肥分配，实现了全生育期科学施肥。同时，依托水肥一体化，还创新了非充分灌溉膜下滴灌技术体系。当前水肥一体化正向着智能化、信息化、精准化方向发展。
2.4 棉田管收全程机械化及其配套技术特征的解析
棉田管收全程机械化及其配套技术体系提升了农用机械国产化率及其高性能应用效率，实现农机农艺融合，保障了田间管理高效轻简，调控集中脱叶吐絮，机采代替人工摘棉花，采收效率大幅提高，质量不断提升。该技术体系包含国产化管收农业机械设备改进及应用技术、机采配套栽培技术、脱叶催熟剂改良及应用技术等。
2.4.1 农业机械设备改进及应用技术 新疆棉花生产机械坚持一边引进与消化吸收，一边自研的发展思路，成功实现棉田耕整地、中耕除草、施肥打药、秸秆粉碎、残膜回收等农事作业所需各类技术装备的自主设计与制造。近些年，大马力拖拉机、培土机、打药机、秸秆还田机、残膜回收机等生产国产化和应用本地化，突破了大规模地膜植棉和滴灌技术应用匹配的农机装备难题，提高了机械化率，加上播种机械化，2022年，新疆棉花耕种收综合机械化水平达94.49%。依托种管机械进步的同时，采棉机也实现了由进口向国产的突破。虽然前期对采棉质量和效率要求高，采棉机以迪尔（John Deere）为主，但国内目前已在关键部件取得重大突破，大功率发动机、传动系统、风动系统、装卸系统、行走系统、电控系统、采收系统等均实现国产化[41-42]。维柴WP17发动机已经在中国铁建的6行采棉打包机中实现了大批量配套，现有国产水平摘锭式采棉机贵航4MZ-5各项技术指标与进口品牌差距不大，浙江亚嘉采棉机配件有限公司占有了全球60%的采棉锭的后市场的需求，整机销售上钵施然、铁建重工、沃德、天鹅股份（4MZD-6、4MZD-3）等品牌占比逐年增加，2021年，钵施然占比49.23%，迪尔7.08%。国产采棉机均可达到采净率≥93%，含杂率≤10%，撞落棉损失率≤2.5%，覆膜成包率≥98%，采收速度≥7 km·h-1，棉包单包质量最大可达1.5 t等采收指标[43-44]。农业机械设备改进及应用，不仅实现了生产方式轻简高效的目标，还能保障棉花单产水平居全球前列。新疆形成了特色鲜明的棉花生产全程机械化技术体系，随着与信息化相互融合，“精细耕整地、精准播种、精准施肥、精准灌溉、精准田间生态监测、精细收获”的棉花生产全程精准作业呈现快速发展态势，新疆农业机械总体作业水平将与国际发达国家几近同步。
2.4.2 机械采收配套栽培技术 针对机械采收配套科学的农艺技术是实现高质量采收的重要措施。通过加大机采品种选育，选择种植机采性好的品种，在栽培过程优化群体结构，适度降低群体密度，提高株高到75 cm以上，果枝始节节位＞18 cm，利用水肥化学调控促早熟，提前打顶，并进行规范，制定了“机采棉高光效群体构建技术规程”（地方标准 DB65/T 4170-2018）等适应机采的技术规程。科研人员研发了一系列采收配套技术，张旺峰等[45]提出了新疆北疆机采棉优质高效综合栽培技术规程，田立文等[46]针对南疆棉区创制了适宜绿洲棉区多项棉花高产高效轻简栽培方法，包括塔里木盆地滴灌机采棉田群体构建方法（专利号：ZL201710238984.0）、新疆海岛棉快速采摘方法（专利号：ZL201110456630.6）、一种高品质新疆机采棉生产方法（专利号：ZL202010655096.0）等，大幅度提高机采效果与质量，加工后纤维长度和强力分别较对照平均增加0.4 mm、0.6 cN·tex-1，原棉杂质较对照平均降低0.5个百分点，亩增收30.0元以上。
2.4.3 脱叶催熟剂改良及应用技术 脱叶催熟技术作为采收环节关键的技术之一，其应用日趋成熟。我国目前批准登记的棉花脱叶剂产品有效成分主要以噻苯隆为主，但与国外单一应用不同，国内通过复配等方式进行不断改良，利用脱叶剂和催熟剂等复配或混用可以很好地提高脱叶催熟效果和效率，增强了药剂附着性[47-48]。在脱叶用药时间选择、剂量等方面，大量研究表明，新疆在9月5—25日，保证施药后最低温度＞12.0 ℃，＞20.0 ℃的最高气温需持续数日，通常棉花吐絮达到40%以上，便可进行脱叶催熟，540 g·L-1噻苯·敌草隆悬浮剂的脱叶率较好，一般棉花在脱叶剂喷施20 d后，当脱叶率达到90%以上、吐絮率达到95%以上时，即可进行机械采收。通过脱叶催熟剂不断改良，应用方法不断规范，采收标准得到统一。同时，为了提高棉花中下部叶片的着药量，吊杆式喷杆喷雾技术逐渐取代了普通喷杆式喷雾，并制定了相关脱叶采收规程，如“新疆棉花化学打顶后期脱叶技术规程”，根据现代农业发展需求，2021年，新疆生产建设兵团无人机行业协会发布了“农业无人机喷施棉花脱叶剂作业技术规范”[49-51]。
2.5 棉田病虫害防治技术体系特征解析
棉田病虫害防治技术体系的应用实现了病虫害早预报，科学精准用药、有机农药替代、减少化学用药，达到预防为主，增益控害和绿色高效防治目标。该技术体系包含监测预警技术、化学药剂与物理、生物综合防控技术、绿色防控技术等。
2.5.1 棉田病虫害防治监测预警技术 2001—2005年，新疆就已建成国家级农业有害生物预警与控制区域站49个，建设了“新疆植物保护网站”和“新疆病虫害数据上报系统”平台，实现了新疆14个地（州）、80多个县（市）的植保机构信息数据的网上汇总、共享，年均发布病虫信息4 000多份，为广大植保技术人员提供了良好的网络信息平台[52]。2010年至今，“新疆棉花重大害虫数字化监测预警关键技术研发与应用”等一批成果被鉴定认可，新疆植保测报的技术实现了数字信息化发展。其次，通过病虫害发生规律研究，掌握了牧草盲蝽、棉蚜、棉蓟马、棉铃虫等害虫生活史、田间转移规律以及立枯病、枯萎病、黄萎病等发生规律[53]，为精准监控提供了参考依据。
2.5.2 化学药剂防治与物理、生物综合防控技术 化学药剂防治是最常用的病虫害防治技术之一，20世纪90年代，以有机磷类、拟除虫菊酯类杀虫剂、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂为主[54]，而进入21世纪，新烟碱类农药的应用明显增加，防控措施逐渐从见病虫用药，逐渐到全过程管理防控，从田埂整洁灭虫和抗病品种选择，以及精选包衣抓起，蕾期注重合理用药，在重点区域和关键时期进行化学药剂防治，由田间点片防治替代大面积滥用防治，加大选用苦参碱、鱼藤酮、阿维菌素等生物源药剂以减少有机磷类、新烟碱类、菊酯类中易引起抗性的化学农药用量，在关键病害黄萎病防治上，其化学防治研究有较大突破，枯草芽孢杆菌等药剂防治黄萎病已在生产中得到应用。另外，生产中，杀虫灯、诱捕器、粘虫板、驱避剂等物理防控配合捕食螨、蚜小蜂、草蛉、异色瓢虫释放天敌等生物防控技术，结合不同作物合理邻作、诱集作物和诱杀作物带建立等措施，充分利用环境中有益生态因子，达到控害、增益和保护环境等目的[55-56]，同时以大型机械统一作业方式替代人工零散作业，并且结合增效剂、物理防控和生物农药等新产品应用，增加高效药剂使用比例，实现化学药剂、物理、生物技术综合防控。
2.5.3 绿色防控技术 近年来，绿色防控技术在新疆棉花病虫害防治中大力推广。新疆科技工作者已经研究掌握棉花主要病害发生规律与虫害的生活习性，采取生态控制、生物防治、物理防治、科学用药等环境友好型措施来控制有害生物的有效行为，实现化学药剂、物理、生物技术综合防控，减少对化学农药依赖，大力提倡统防统治。新疆各地区通过采用成效卓著的绿色防控技术，降低了农药施用频率，其中绿色防控示范区化学农药施用量降低30%以上，辐射带动区降低20%以上，降低了化学农药对土壤与环境的污染。截至2020年底，新疆各级各地植保部门已累计建成化学农药减量控害、绿色防控、统防统治专业化示范区483个，核心示范区、辐射带动区种植面积分别为18万和85.33万hm2，示范区内的绿色防控技术实施率达到90%以上[57]。推广应用的防控措施与传统措施相比，能减少喷药2次以上，每减少1次用药可挽回棉花产量损失约10 kg，节省劳动力费用20元以上，节省农药费用5元以上，节本增效作用显著。
自20世纪50年代到21世纪，新疆棉花生产水平已实现质的飞跃，各项技术措施也充分发挥了新疆区域生态特点和实际需求，在看似普通的技术基础上实现精量播种及配套保苗技术、棉田全程矮、密、早群体调控技术、水肥一体化技术、管收全程机械化及其配套技术、病虫害防治技术等一系列关键技术的突破和改进，走出了自主创新和实用之路，构建了以矮、密、早、膜+滴灌+配套措施+机艺融合的全程机械化技术为核心的优质棉高产高效生产技术体系，并大面积推广应用。虽然对新疆棉花优质高产关键生产技术的认识不尽相同，但新疆棉花生产水平的进步有目共睹，新疆已成为全球重要的棉花生产基地，与世界棉花主产国相比：单产与总产优势极其突出，品质整体保持中上水平，对满足国内大中型纺织企业对优质原棉需求贡献不可替代，其市场竞争力与影响力持续提升。各项技术的轻简化、易操作和高效、本土化，显著降低了植棉劳动强度，有力反驳了美国与西方一些国家散布“强迫劳动”的谬论。新疆棉花科技创新成果引领了新疆棉花产业由传统的数量规模型向质量效益型的现代农业方向发展，是保障新疆主产棉区乡村振兴与高质量发展的重要之源。
展望未来，新疆棉花生产还将面临诸多困难和挑战，在种业科技自立自强、种源自主可控前提下，如何实现技术领先和解决当前问题，本文做了如下思考：（1）种植成本持续上升问题。土地、农资、劳动力等成本增加，资源紧张。要立足实际，结合自身特点，培育大型农资企业，稳定市场，减少农资价格波动，减少资本炒作，加快保护性政策落实。通过资源优化，挖掘资源潜力，在技术上实现水肥药高效利用，加强规模化、标准化种植技术研发和机械投入，减少不必要操作，继续提高单产，保障品质，实现效益稳定。（2）技术短缺问题。今后一段时期，将出现突破性技术短缺，关键技术创新困难。要加强技术储备，发展智慧农业同时加强传统关键技术创新，加强棉花生长发育机理探索，构建表型与基因型关联，实现定向栽培技术。通过加强特异种质应用、种子精选、精准调控、节水减肥控盐等技术创新和突破，提高资源利用效率。通过减少群体结构差异、改良群体结构、加强脱叶催熟等技术研发，提高机采品质。（3）土地质量下降问题。土壤板结、盐渍化、营养比例失衡、养分利用率降低，化学品增多。要提倡保护性耕作，通过绿色生产带动耕地质量提升，增强土壤质量监测，在保障生产的同时加强耕地改良技术研发，包括盐碱改良、连作改良技术等,提高耕地质量。减少化肥农药投入、加大残膜回收与替代、秸秆还田等技术研发，减少面源污染，保护环境。（4）灾害性气候频发问题。与过去几十年相比，新疆部分区域气候正在发生改变。要加强预警机制研发，优化种植模式，加强抗性技术和产品研究，提供棉花自身抗灾害能力。与智慧农业相结合，通过智能化和信息化技术，构建生产管理模型，减少气候对生产影响。（5）病虫草害加重。随着土壤、气候、环境的改变，病虫草害将时有发生。建立病虫草害发生规律监测，通过基于棉花病虫害发生规律与习性研究，攻克黄萎病、盲蝽、棉叶螨、田旋花技术为主的病虫草害防控问题，减轻病虫草害危害。最后，相信新疆棉花将在技术的支撑下，形成全生产过程衔接，全面提升新疆棉花生产技术水平[58-60]。
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Analysis on Key Production Techniques of Cotton with Good Quality and High Yield in Xinjiang
Lou ShanWei1, 3, TIAN LiWen1, Luo HongHai2, Du MingWei3, Lin Tao1, Yang Tao4, Zhang PengZhong1
1Institute of Industrial Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/National Cotton Engineering Technology Research Center, Urumqi 830091;2agricultural collegeofShihezi university, Shihezi 832003, Xinjiang;3College of Agronomy and biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193;4Agricultural Technology Promotion Center in Aksu, Aksu 843000, Xinjiang
Although the cotton of Xinjiang has achieved high quality and high yield, its technological leadership and influence are still insufficient. To figure out the key technologies of high-quality cotton production in Xinjiang which can reflect the technical characteristics of cotton production comprehensively and objectively so that other areas where cotton is grown can understand cotton production technology in Xinjiang and show level of cotton production to the world. In addition, this article is to summarize experience, strengthen the popularization and further maturing of advanced technology, improve the application efficiency, and promote the promotion of cotton production technology in Xinjiang to other cotton regions. This paper based on years of experimental data and research results, awards and patented achievements such as “Innovation and application of light and efficient key technologies in cotton industrialization in Xinjiang” “Seeding Protection Method in Cotton Precision Seeding Field in Xinjiang”, combined with literature review, academic exchanges, visits and research. This analysis is carried out according to the order and tightness with technology corresponding to the cotton growth process. A series of key technologies are summarized, including: the seminal seeding and the supporting seedling technology, cotton field short-term, dense, early group control technology, water and fertilizer integration technology, the whole process of tube harvest mechanization and its supporting technology, pest and disease control technology. The relatively perfect cotton production technology system in Xinjiang has been constructed through improvement, optimization, maturation, innovation and application of key technologies, so that the technical level of cotton production in Xinjiang has been greatly improved to cover less than 9% of the world"s planted cotton area, harvest more than 20% of the world"s cotton, and lead the world in terms of single production level, quality in the world, and the total production, single production, and commodity transfers have been maintained for 28 consecutive years for the first time in the country. The in-depth analysis of innovation, optimization and practicability of cotton production technology in Xinjiang can help cotton regions better understand the inevitability and advanced of high yield and quality of cotton in Xinjiang. Practice also proves that, with the support of a series of key technologies, cotton in Xinjiang has achieved high-quality production and has become the region with the highest per unit yield and mechanization of cotton in China, which means that its technology can guide production practice and promote application.
cotton; high-quality; key technologies; characteristic analysis
10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.004
2022-10-25；
2023-03-02
自治区重大科技专项（2022A02003）、农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室开放课题（25107020-202101）
娄善伟，E-mail：wei.lou@163.com。通信作者田立文，E-mail：tianliwen@163.net
（责任编辑 杨鑫浩，李莉）
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