本報記者 魏 東

    金秋十月，瓜果飄香的季節，但10月17日上午在山東省無棣縣西小王鎮卻出現了“瑞雪兆豐年”的奇特景象：一望無垠的棉田，朵朵潔白的棉絮掛滿枝頭，在陽光下發出耀眼的光芒，遠遠望去，猶如剛剛下過一場“鵝毛大雪”。此情此景，讓前來參加“全國棉花生產全程機械化推進活動”的農業專家和植棉大戶們贊嘆不已。隨著一臺臺采棉機開進棉田，“白雪”消失殆盡，留下了恰似一條條干凈馬路的軌跡。這次機械采棉活動，充分展示了黃河流域棉花全程輕簡化生產的最高水平。

    這片如同“雪野”的棉田，是山東棉花研究中心在該鎮建設的棉花輕簡化生產示范基地。記者了解到，這個基地全面采用了該中心制定的棉花輕簡化栽培技術規程，包括精量淺播、合理密植、一次施肥、簡化整枝、集中成鈴、脫葉催熟等關鍵技術。“除比傳統種植略有增產外，每畝地實際用工僅6個，這比傳統種植用工一下子減少了18個！它輕便簡捷，節本增效，把棉農從傳統繁瑣的植棉程序里真正解脫出來，使我從中體驗了植棉的快樂！”基地棉田的主人、曾飽受種棉辛苦的陳斌難掩內心的激動。

    大幅度減少用工，讓棉農感受植棉的快樂，實現節本增效，則正是棉花輕簡化栽培技術創新團隊開展這項技術研究的初衷與理念。

    2007年以來，在公益性行業（農業）科研專項和國家現代農業產業技術體系、山東省農業科學院創新工程等項目的支持下，山東棉花研究中心聯合新疆農業科學院經濟作物研究所、石河子大學和安徽省農業科學院經濟作物研究所等單位組成創新團隊，針對棉花“種、管、收”諸環節輕簡化的技術瓶頸，以輕簡省工、節本增效為目標，按照簡化管理工序、減少作業次數、農機農藝融合的總體思路，突破輕簡化植棉的關鍵技術，建立了棉花輕簡化栽培技術體系，被農業部列入國家主推技術，在黃河流域、長江流域和西北內陸棉區得到廣泛推廣應用，創造了平均省工28.3%、減少物化投入8.2%、增產5.5%的顯著成效。截至目前，該技術已累計推廣1億多畝，新增經濟效益達190多億元，并摘得農業部中華農業科技獎一等獎和山東省科技進步一等獎的桂冠。

    在今年3月舉行的全國棉花輕簡化生產技術交流會上，來自國內棉花界的同行專家一致認為，該技術找準了我國棉花生產中存在的突出問題和農民迫切需求，具有很強的針對性、先進性和實用性，不僅顯著提升了我國棉花栽培科技水平，也為整個棉花產業的可持續健康發展發揮了重要的引領作用。中國農學會組織以中國工程院院士張洪程教授為組長的11人專家組，在此前對“棉花輕簡化豐產栽培關鍵技術與區域化應用”成果進行評價時表示，該成果總體達到國際先進水平。

    不僅如此，這項技術在全國的成功應用，也讓院士們為之振奮。我國棉花權威、中國工程院院士喻樹迅認為：“它突破了輕簡植棉的關鍵技術并闡明了相關理論機制，為促進我國棉花產業轉型升級、節本增效發揮了重大作用。”作物栽培專家于振文院士認為：“它開創出適合中國國情的輕簡化植棉新路子，為我國棉花生產從傳統勞動密集型向輕簡節本型轉變提供了堅實的理論與技術支撐。”棉花生產機械化專家陳學庚院士認為：“它是我國棉花栽培技術領域的重大突破和創新。”

    無疑，“快樂”植棉的背后，是這項可操作性強、適應性好的現代植棉技術體系在做支撐。這項既“接地氣”又“含金量”極高的輕簡化技術是如何“煉”成的？記者日前專程采訪了國家農業產業化體系崗位科學家、山東棉花研究中心主任董合忠研究員。

    作為該技術創新團隊的帶頭人，董合忠是我國棉花輕簡化栽培技術的主要研制者。記者了解到，董合忠還是國際棉花學會（ICRA）執委、國家農業部棉花專家指導組成員，作為主要完成人曾榮獲四項國家科技進步二等獎。但記者眼前這位棉花專家，憨厚、樸實、熱情、豁達，猶如一位鄰家大哥，說起話來更是理性中帶著激昂與干脆，一如他實施的“棉花輕簡化”，使人感到既簡潔有力又通俗易懂，讓記者不經意間已走進了棉花輕簡化栽培技術研發的心路歷程。

    傳統復雜繁瑣的植棉方式已不再適用當前國情，時代呼喚“輕簡化”栽培技術的誕生 

    為什么要研究棉花輕簡化栽培技術？這還要從時代的背景說起。

    “新中國成立以來，面對人多地少和原棉消費量不斷增長的實際需求，如何讓棉花奪取高產，成了當時我國棉花科技工作者的主要攻關目標。”據董合忠介紹，我國幾代棉花科學家經過近半個世紀的研究與實踐，建立了以精耕細作為核心的棉花高產栽培技術體系及其理論體系。“毋庸置疑，這兩個體系的建立，為我國奠定世界第一產棉大國地位作出了重要貢獻。”

    但進入21世紀以來，這個一直依賴于精耕細作的高產栽培技術體系卻遭到了前所未有的嚴峻挑戰。

    “概括起來無外乎有三方面原因。”董合忠向記者分析，一是過去由于我國農村勞動力多、人工成本低廉，適宜對棉花進行精細化管理，也就形成了繁瑣、復雜的棉花精耕細作技術。“前后包括40多道工序，每公頃用工300多個，費工費時，是糧食作物的3倍。”但隨著時代的飛躍發展，人們生活條件的大幅提高，繁雜的植棉程序成為令棉農煩惱的“苦差事”，植棉的積極性大為減弱。

    另一方面，隨著城市化進程日益加快，我國農村勞動力數量和質量均發生了巨大變化。“勞動力的數量驟減、人工成本的大幅提高，誰還愿意來種棉？這顯然是擺在眼前并亟待解決的現實問題。”

    第三個原因就是，以高產為目標的生產技術由于過分依賴高投入，隨著化肥、農藥、農膜的大量使用，不僅地越種越薄，而且帶來了嚴重的面源污染，讓資源環境亮起了“紅燈”。傳統的種植模式雖然產量不低，但品質卻沒有同步提升，導致棉花的市場競爭力逐年下降。“由于價格持續低迷，種棉不掙錢，也挫傷了棉農的種植積極性。”

    這些現實，均驗證了傳統復雜的棉花栽培技術已不再適用當前國情。如何加快轉變棉花栽培方式，從依靠拼勞動力投入、拼資源消耗、拼農資和拼生態環境的精耕細作中“掙脫”出來，則是棉花專家們形成的共識。

    “想實現這一系列重大轉變，就要在吸收借鑒傳統精耕細作技術精華的基礎上進行創新改造，對‘種、管、收’全過程進行一次不亞于顛覆性的‘革命’，探索出適合我國新時代需求的植棉關鍵技術。在此理念下，我們提出了全方位研究棉花輕簡化栽培技術的思路。”董合忠如是說。

    “在美國，植棉全程采用機械化，平均每畝地只用一個工。”這讓曾到美國參觀考察植棉技術的董合忠的確感到了震撼。“要知道，我國傳統的植棉花技術平均每畝地要20個工，多的達35個，是小麥、玉米兩季加起來的兩倍。”

    雖被震撼，但董合忠卻依然保持著一個中國棉花專家的清醒：“美國、澳大利亞等發達國家實施的棉花全程機械化，是因為有著高度的規模化和標準化做基礎，而我國的國情與此明顯不一樣。”

    據介紹，除新疆建設兵團接近美國規模化植棉外，我國絕大多數地方主要還是一家一戶分散種植，沿用的也一直是精耕細作模式，再加上種植制度多樣化，不少地方還有一年兩熟甚至多熟的間作套種。“盡管全程機械化極有可能是我國未來棉花生產的重要目標，但在相當長的一個時期內，還難以全面實施國外的這種先進模式。”

    在董合忠看來：“只有因地制宜，按照現有條件和基礎，走符合中國國情的輕簡化植棉路子才有前途。”

    何為“輕簡化”？董合忠和創新團隊對其內涵有著深刻而統一的認識：“輕”是機械代替人工，減輕勞動強度；“簡”是減少作業環節和次數，簡化種植管理；“化”則是農機與農藝融合、良種良法配套的過程。

    董合忠認為，“輕簡化栽培是簡化種植管理工序、減少作業次數，農機農藝融合，實現棉花生產輕便簡捷、節本增效的新型栽培技術體系”。至此，一條科學合理的棉花輕簡化栽培路線圖已清晰地呈現在創新團隊面前，不僅指明了方向，也明確了主攻目標。

    掌握單粒淺位精播壯苗機制，一播全苗技術成為棉花種植史上的一大進步 

    “棉花是大粒種子類型，適合單粒精確播種，對實現棉花輕簡化栽培具有舉足輕重的作用。”創新團隊首先將目光聚焦到棉花單粒精確播種上。

    “在過去，棉種質量遠沒有現在的好，棉農總擔心會出苗不全，往往都是采用大量播種或足量播種，一畝地要播上8～10斤種子。1斤種子約有5000粒，5萬粒種子出苗即使按70%來算，仍可出苗3萬多棵。”據董合忠介紹，一畝地在新疆實際需要10000～15000棵苗、在內地僅需3000～5000棵苗。多出的棉苗就需要不斷疏苗、間苗和定苗，不僅費工費時，還嚴重浪費種子，造成植棉成本的提高。

    在攻關研究中，創新團隊有了新發現：單粒淺播的種子在萌發出苗時，由于受到的機械壓力較大，會產生較多乙烯，促進了棉苗彎鉤形成關鍵基因HLS1和COP1的上調表達。

    “這不僅有利于彎鉤及時形成，并頂土出苗和脫掉種殼，而且在出苗后由于每株苗皆有獨立的生長空間，會更敦實，相比較發病率也低，更易成苗壯苗。”董合忠告訴記者，正是這個發現，為他們實施單粒精播提供了充分的理論依據。

    棉花精量播種是一個系統工程，要實現單粒精確播種，達到一播全苗的要求，離不開物質和技術的支撐。科研團隊按照“良種+良法”的思路，先優化了種子加工工藝，生產出優質種子，精細整地，合理株行距配置，然后實施機械播種，一個由每穴一粒、適當淺播為核心的棉花精播技術就此形成。

    據董合忠介紹，目前在西北內陸棉區，該技術與寬膜覆蓋、邊行內移、適時適量膜下滴灌調控種子周圍的溫度、墑情和鹽堿度相結合，省去了放苗定苗環節，確保了穩健基礎群體的構建；在黃河流域棉區，通過與中膜覆蓋、肥藥隨施相結合，確保全苗壯苗并省去了間苗定苗工序，苗弱、死苗等問題也迎刃而解。無論是西北內陸棉區，還是黃河流域棉區，采用精量播種機已能夠一次性完成地面平整、鋪膜、單粒播種、種肥隨施、覆土、噴除草劑等一條龍作業任務。“單粒精準播種技術是常規農業生產向現代農業發展的必然趨勢。如此多的工序，被精量播種機一氣呵成，可見機械化水平的提升，已成為實施棉花輕簡栽培的有力保障。”

    記者了解到，采用單粒精準播種，每公頃可節約種子成本達150～200元，同時將播種效率提高了81.1%，省去了疏苗、間苗、定苗等三個繁雜的工序，由此節省的勞動力和減少的用工成本顯而易見。單粒淺位精播及配套技術的成功應用，被業界專家譽為棉花種植史上的一大進步。

    只需一次施肥，輕簡化肥水高效運籌技術被成功突破 

    目前，我國棉花生產對肥料的使用非常依賴。以氮肥為例，如黃河流域在傳統的棉花生產中，使用一般分為底肥、苗蕾肥、初花肥、蓋頂肥等。“尤其是到了棉花枝繁葉茂的花鈴期，施肥是一件很令棉農頭疼的事，如果施肥不當還容易燒苗，造成大面積減產。”在董合忠的眼里，解決繁瑣的施肥，是棉花輕簡化栽培中繞不開的關鍵環節。

    “既要實現輕簡化，又要達到科學施肥，首先必須摸清棉花在生長發育過程中對營養的吸收利用規律。”創新團隊在跟蹤研究中發現：棉花對底施速效N肥的吸收比例最小而對初花期N肥的利用效率最高。減施底肥N、增施初花肥N，或底施專用緩控釋N肥能提高肥效。底施速效N肥側重供應棉花營養生長，花鈴期N肥主要供應生殖生長；隨施N量增加，供應蕾花鈴的比例下降，而供應葉枝和贅芽的比例上升。這些規律的發現為簡化施肥提供了理論支撐。

    采取“減施底肥、增施初花肥”是創新團隊拿出的初步對策。雖然這樣的兩次施肥策略已經比較簡化，但仍然需要在花鈴期追肥，還有進一步簡化的潛力。為此，他們研制出養分釋放與棉花養分吸收相同步的新型專用緩控釋肥配方，并制定了一次基施的技術規范，不僅大幅度提高了肥料利用率，更減少了施肥次數，還有效控制了葉枝和贅芽生長，可謂一舉多得。

    董合忠告訴記者，當前長江流域棉區采用該技術已實現了一次基施緩控釋肥，個別情況下“一基一追”。在黃河流域棉區，采用一次性基施緩控釋肥、種肥同播。“在播種時深施行下，只需一次施肥，即可滿足棉花生長生育的全過程要求。這比傳統方式可減少肥料用量達10%以上，肥料利用效顯著提高。”

    棉花適應分區灌溉生理學機制被創新團隊揭示，精準灌溉“水到渠成” 

    我國是世界上淡水嚴重缺乏的國家。如何實現既少用水，又能滿足棉花的生長需求？這就需要在提高灌溉水利用率上做文章。“一項好的灌水技術不僅要達到簡化、省工、節水、節能的效果，還要增產增收，至少不能減產降質。”董合忠對節水灌溉有著準確的定位。

    創新團隊在節水灌溉研究實踐中發現，西北內陸棉區灌水量比傳統飽和灌溉減少20%的情況下，采用分區滴灌的棉花產量基本不減，但常規的灌溉就會大幅度減產。這個現象讓創新團隊找到了研究的線索。他們利用嫁接分根系統準確模擬了分區灌溉，發現分區灌溉誘導棉株地上部大量合成茉莉酸，并作為信號分子經韌皮部運輸到灌水側根系，促進RBOHC基因表達，增加了該側根系中過氧化氫含量，從而提高了灌水側根系的吸水能力和水分利用率。

    隨著攻關的深入，創新團隊不僅揭示了棉花適應分區灌溉的生理學機制，還摸清了西北內陸棉區次生鹽堿地分區滴灌誘導根區鹽分差異分布、減輕鹽害的機理，也為他們對不同棉區實施新型灌溉技術找到了“對癥下藥”的“良方”。

    以新疆為主的西北內陸棉區，創新團隊采用了膜下滴灌技術，實現了地膜覆蓋栽培與地表滴灌相結合、虧缺灌溉與水肥協同前移相結合。“該模式不僅節水，而且省肥顯著，還特別適用于機械化大田作業，使棉花的輕簡化種植邁上了一個大臺階。”董合忠介紹說。

    膜下滴灌水肥融合技術是利用低壓管道系統供水，將加壓的水經過濾后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，再通過毛管均勻、定量地浸潤棉花根系，大大提高了水肥的利用率。“膜下滴灌平均用水量僅為傳統灌溉的12%，噴灌的50%，節水效果可謂立竿見影。”董合忠告訴記者，如今，這項技術還實現了與優化成鈴、脫葉催熟效果等技術的有機結合，已在西北內陸棉區大面積推廣應用。

    對于黃河流域棉區，科研團隊在淘汰漫灌的基礎上，將長畦改為短畦，將寬畦改為窄畦，將大畦改為小畦，改大定額灌水改為小定額灌水，整平畦面，確保了灌水均勻，大大提升了畦灌效果。

    建立以優化成鈴為核心的合理群體結構指標，為棉花豐產優質和機械化采收奠定了基礎 

    傳統棉田群體結構很不合理，西北內陸基礎群體過大、局部臃腫，不利于優化成鈴和脫葉機采；黃河與長江流域棉田密度偏低，結鈴分散，爛鈴多，纖維一致性差，不利于集中采收，只能人工多次采收，費工費時。如何調控群體、優化成鈴、集中吐絮是輕簡化植棉過程中面臨的“棘手”問題。

    要構建棉花合理群體結構，就必須先制定合理群體結構量化指標。我國棉區多，生態條件復雜多樣，不同棉區栽培管理主攻目標也不一樣，想搞清楚并不容易。

    功夫不負有心人。科研團隊克服重重困難，不僅找出了適宜黃河、長江流域和西北內陸棉區的適宜株高、葉面積指數，并摸清了適宜的葉面積指數動態，還分別明確了適宜節枝比、果枝及葉片角度分布和棉柴比等。“不同棉區棉花合理群體結構量化指標的建立，為塑造合理群體實現優化成鈴、集中吐絮提供了可靠的依據。”董合忠表示。

    在黃河與長江流域棉區，科研團隊采取了以“控冠促根”為主線的方式。要點其一就是適當增加密度并普降株高10～20厘米。二是改大小行種植窄膜覆蓋改為等行距中膜覆蓋，并適時破膜促根下扎。三是低洼地壟作栽培并配合密植減少漏光損失和爛鈴。四是采用縮節胺控制株高、塑造集中結鈴株型，適時適度封行。

    在西北內陸棉區，科研團隊采取以“調冠養根”為主線：一是膜上單粒精準播種、膜下滴灌溫墑鹽調控，逆境成苗而形成穩健的基礎群體；二是適當降密，南疆收獲株數降為每公頃15.0～18.0萬株，北疆降為16.5～21.0萬株，株高70～85cm；三是優化株行和膜管配置，寬膜覆蓋邊行內移，合理滴灌優化根區環境，促進冠根協調；四是化學調控、水肥適當前移，配合水肥一體化管理系統，優化冠層結構和成鈴質量，促進早熟，并充分發揮非葉綠色器官在中后期的光合生產力；五是利用發明的脫葉催熟新技術、脫葉效果鑒定新方法和機采棉除雜控制系統，提高脫葉率、降低含雜率。

    先進物質裝備是支撐棉花輕簡化栽培技術的“有力武器” 

    在董合忠看來，“實現棉花生產的輕便簡捷、節本增效，不僅依賴于關鍵農藝，還依賴于品種、新型肥料、農業機械等物質裝備及其與農藝技術的高度契合”。

    為了配套這些技術的實施，創新團隊篩選出適宜輕簡化種植的棉花品種15個，并培育出新陸中42和K836等5個適宜輕簡化栽培的棉花新品種。“如通過山東省審定的抗蟲棉新品種K836，其特點是出苗好、贅芽少、葉枝弱、易管理，鈴大、吐絮暢、易采摘，早熟性好，適合輕簡化栽培、機械化收獲。”

    “棉花緩控釋肥，能夠按照設定的釋放率和釋放期或有控制地釋放養分，成為減少施肥次數、提高肥料利用率的重要物質支撐。”據董合忠介紹，他們團隊針對長江和黃河流域棉區不中種植方式棉花的需肥規律研制出系列棉花專用緩控釋肥配方，為實現棉花輕簡化栽培起到了事半功倍的效果。

    棉花“輕簡化”中的“輕”，意味著用機械化代替人工，以減輕勞動強度，農業生產機械在棉花“輕簡化”技術的實施中有著極其重要的作用。棉花生產機械包括機械整地、機械鋪膜播種、機械植保、機械中耕施肥、機械收獲、機械拔柴和秸稈還田，以及種子加工機械化等內容。

    根據輕簡化植棉需求，創新團隊還研制出2BMC-48型棉花雙行錯位苗帶精量穴播機、2MBZ-3-6A型折疊式覆膜精量播種機和具有種床整備功能的2BMJ-24A型棉花覆膜精量播種機，大大促進了輕簡化植棉技術的實施。

    因地制宜，量身定做，全國三大棉花主產區有了屬于自己的輕簡化栽培技術體系 

    隨著單項關鍵技術一個個被突破，創新團隊根據各棉區的生態、生產條件和現實需要，集成建立了區域針對性強的棉花輕簡化栽培技術體系，使全國三大主要產棉區都有了屬于自己的輕簡化栽培技術體系。

    針對黃河流域棉區一熟制棉花棉田，創新團隊建立了以“精量播種、簡化整枝、集中收獲”為核心的輕簡化豐產栽培技術體系。該技術已被國家農業部確定為全國主推技術。其主要內容是以機械單粒精播減免間苗定苗，等行距中膜覆蓋并適時揭膜控冠壯根，密植與化控配合實現簡化整枝、優化冠層、適時適度封行，精簡中耕與緩釋肥深施簡化中耕和施肥，優化成鈴結合脫葉催熟實現集中吐絮。

    “該技術的應用，平均減少用工32.5%，物化投入減少9%，增產皮棉5.8%。”董合忠告訴記者，在此基礎上，他們還針對減少爛鈴、控制早衰和機械采收的需要，建立了以適當晚播、合理密植、簡化管理、集中吐絮為核心的“晚簡密”栽培技術，使濱海鹽堿地達到了每公頃1125kg以上的皮棉產量，并實現了內地機采棉從無到到有的突破。“由于采用晚簡密栽培的短季棉可以實現無膜栽培，還大大減少了對土地的污染。”

    長江與黃河流域兩熟制棉區則采用了以輕簡育苗和簡化施肥為核心的棉花輕簡化高效栽培技術體系。作為農業部確定的全國主推技術，棉田工廠化輕簡育苗代替傳統營養缽育苗，速效肥與緩釋肥結合實現1～2次施肥代替速效肥多次施用，提高密度，促進集中吐絮，平均省工30.1%，節肥18%，增產4.7%。

    針對該區域棉麥、棉油、棉蒜套作不利于機械化的難題，他們還建立了蒜（油、麥）后直播短季棉輕簡化栽培技術，通過5月底前以機械搶時精準播種早熟棉，減免間苗定苗；合理密植、簡化整枝并配合化學封或機械打頂；化控、肥控并結合脫葉催熟，確保棉花適時適度封行、集中早吐絮。該技術使物化和用工投入大幅度減少，經濟效益進一度提高，并為最終實現機械化采收奠定了基礎。

    針對西北內陸群體結構不合理、脫葉催熟效果差的現實，創新團隊建立了以群體調控優化成鈴為核心的棉花輕簡化高產栽培技術。作為新疆當前的主推技術，其要點是采用單粒精準播種保苗技術獲得全苗壯苗和穩健的基礎群體，通過優化株行距和膜管配置調冠養根；分區灌溉與水肥協同技術結合，水肥藥統籌，農藝與農機有機融合，塑造既定指標的合理群體并優化成鈴、集中吐絮。

    “實踐證實，該技術在新疆棉區平均減少用工22.3%，節水15.5%，增產皮棉4.5%。”董合忠告訴記者，在此基礎上，他們還制定了棉花健株高產簡化栽培技術，即之字形單粒精確淺播，等行距種植并適當降密，一膜3行3管；水肥前移，水肥藥促控結合，健個體、強群體、促早熟，塑造合理群體結構；利用脫葉促熟新方法并輔之精確監控實現徹底脫葉，有效提升了新疆機采棉的生產品質，引領了全國機采棉的健康發展。

    棉花輕簡化栽培技術實現了經濟效益與社會效益的“雙豐收” 

    “我們在研究棉花輕簡化栽培技術上，走了一條協同攻關的路子，期間聯合了新疆農業科學院經濟作物所、石河子大學、華中農業大學、安徽省農業科學院棉花研究所、河南省農業科學院經濟作物研究所、濱州市農業機械化研究所等單位共同發力，并得到了中國工程院院士喻樹迅研究員、中國農業大學李召虎教授和中國農業科學院棉花研究所毛樹春研究員的指導和支持，大大縮短了整套技術體系的研發時間。”

    記者了解到，創新團隊以技術培訓、示范輻射、高產展示等形式，大大推動了這一新技術在全國的普及與應用。截至目前，該技術在我國已累計推廣達10018萬畝，通過省工節本增產，共計新增經濟效益達190多億元。此外，還培植農民專業合作社50多個，培訓農技人員和棉農20多萬人次，獲得了經濟效益與社會效益的“雙豐收”。

    盡管如此，在董合忠看來，“輕簡化栽培技術需要因地制宜、與時俱進，要在推廣應用過程中不斷優化提升，不斷創新發展，這樣才能保持生命力，持續為我國棉花產業健康發展作出新貢獻”。