作者:李晨 蒋朝常 来源:中国科学报 发布时间:2022/4/8 20:58:05
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从种到收量身订制:棉花生产现场变身“流水线”

 

2017年李召虎(左三)及团队成员在新疆阿拉尔考察示范田。受访者供图

2021年李召虎(中)及团队成员在新疆芳草湖农场考察示范田。受访者供图

在新疆生产建设兵团芳草湖农场30连棉花种植基地,播种正忙,一棵棵棉苗正式在土壤中安了“家”。与往年人头攒动不一样,种植户马强一个人驾驶机械便完成了300多亩棉田的播种。

从播种到采收,在中国农业大学农学院棉花化控科研团队教授李召虎指导下,棉花实现了全生产过程的化学调控“量身订制”。

该成果是我国机采棉系统调控轻简栽培技术的一大突破,对保障我国棉花生产有重要意义。2021年,该成果荣获新疆生产建设兵团科技进步一等奖。

 

幼苗:单粒浅播 “根正苗红”

我国棉花单产位于世界前列,但传统精耕细作和大量水肥投入严重制约了棉花生产可持续发展。“种-管-收”轻简化成了关键。

如何“破题”?李召虎带领团队决定从“幼苗”抓起。

他们从齐苗壮苗入手,建立了以“单粒精准浅播”为核心的免定苗技术,在膜下滴灌棉田结合干播湿出及化学调控培育壮苗,实现了“种”的轻简高效。

“单这项技术,平均每亩地就省工1个、节种50%以上、节氮10-20%,”团队成员田晓莉说,“单粒精准浅播、实现齐苗壮苗等技术突破了‘定苗’长期依赖人工的困境,为后续棉花高产高效栽培创设了条件。”

良种需要良法,确保幼苗“根正苗红”之后便是精心“哺育”。这种栽培技术是一种科学“集成”。

团队以肥料定制配方、水肥运筹和化学调控为切入点,结合土壤养分和植株全营养,通过精准水肥管理和精准化学调控来抑制枝叶生长,减少养分消耗。

同时,棉苗生长过程全在“监控”之中,这是“智慧农业”的技术集成。他们安装了自主研发的智能检测系统,可以采集土壤温湿度等数据,为科学栽培提供数据支撑。结合精准监测、模型预测和智能管理,构建数字棉花平台,推动棉花生产管理的标准化和智慧化。

“利用这项技术,棉花种植全程减少了肥料用量、农药用量,实现了节水灌溉。”团队成员杜明伟说,绿色安全本就是该技术创新的“题中之义”。

 

壮苗:精准化控 “身材”塑型

过去,棉花机械化采收往往会遇到一个技术“瓶颈”——植株高矮不一、不紧凑、有倒伏,不同的棉株“身材”让机械难以“下手”。传统植棉方式中,“整枝”需要人工去除叶枝和赘芽,“打顶”就是人工物理去除顶芽,这都需要耗费大量的人工。

为了解决这一瓶颈问题,团队揭示了棉花叶枝生长和节间生长化控效应的分子机理,研制了高效株型的调控方法,创建了以蕾花期精准塑型、盛花期精控封顶为主的机采棉定量化塑型和封顶技术。

值得一提的是,中国农业大学实际上已经对这一技术研究了近50年。上个世纪70年代,中国农业大学化控教研室开始对棉花激素调控生理进行研究,他们不断找寻调节棉花生长发育的“密匙”,逐渐形成了化学调控的理论。

李召虎认为,作物化控是一个系统工程,体现了农艺、农化、农机的高效融合。例如,在栽培技术上,团队根据不同时期棉花长势、气象条件、土壤条件,研制了“株型精准调控技术”“化学封顶技术”“水肥双精准栽培技术”,开发了三种株型调控剂、化学封顶剂,有效调控植株塑型。

“机采棉花需要株高80-120 cm,第一果枝高度大于20 cm,我们就按照这个要求让棉花‘整齐划一’生长。”芳草湖农场22连种植户蒋凯清2021年的棉花质量大为提高,他说这就得益于这项植株“塑身术”。“株型精准调控技术可以塑造棉花紧凑株型,更适于机管机收,化控封顶有效替代了人工打顶,让棉花管理起来更简化、更省心、更节本。”135团国欣农场场长卢迪说,他们农场3500多亩地全部采用这套新技术。

目前,“株型精准调控和化学封顶技术”已经在新疆示范推广10余年,成效十分显著。“这项技术相较人工打顶,大大降低了成本,提高了效益。”兵团农业技术推广总站站长王林介绍到。

“身材”塑型,涵盖棉花生产的各个时段,像预设好的“流水线”一样,若有“次品”,立即调控踢选,以最好的状态进入下一个流程。

 

成苗:脱叶催熟 “一剂”致胜

机采棉花品质的另一个重要影响因素是落叶、杂质、异性纤维的参入。化学脱叶催熟成了解决这一技术瓶颈的一剂良方。

“时到不等絮”,10月的新疆库尔勒上户镇,棉花与秸秆截然分离,广袤的棉田洁白一片,静待采棉机来此收获。这种景象,要得益于“脱叶催熟一体化技术”。

“我们团队研制了高效脱叶催熟复配剂,采用微空间屏蔽技术解决了碱性脱叶成分噻苯隆和酸性催熟成分乙烯利不能在液体环境下共存的难题,实现了单一产品即可脱叶又能催熟。”杜明伟说。

这里的核心“密匙”就是独家脱叶催熟药剂——一种新型脱叶催熟剂“欣噻利”,直接兑水进行稀释就可使用,施药后15-20天,脱叶率和吐絮率均可达到95%,同步达到机采要求,可使采净率提高3-5个百分点,含杂率降低5个百分点。

在芳草湖农场7连,种植户王晓军在棉田里算题了一笔账,以前夫妻两人种50亩都很难,现在实现精准化控、化学封顶和脱叶催熟技术后,夫妻可以轻松种植200亩,“这不仅大大降低了人工打顶成本,棉花产量和品质也大为提高。”

“机采棉系统调控轻简栽培技术给我们带来了福音,特别是像我们这种大的合作社,技术应用后节本增效的效果更加明显。”管理着5万多亩棉田的沙湾县双泉合作社理事长何洪涛说,“我们合作社已经连续试验示范了三年,下一步准备进行大面积应用这套技术”。

新疆生产建设兵团第二师29团19连种植户杨国玉说:“好就好在咱们省人工、节成本,一亩地咱们平均算下来大概节约成本300-500元之间。”

据不完全统计,该项成果近3年在主产棉区累计推广5060万亩,新增效益173.6亿元。

而李召虎团队也在研究过程中获得进步,获发明专利21件,登记农药新产品3个,发表论文206篇,制订地方标准/规程17项,入选全国农业主推技术5项。

李召虎说:“知识分子就是要把论文写在祖国的大地上,发挥专业所长,踔厉奋斗、笃行不怠,继续推动棉花生产高质量发展,强棉兴农,强棉报国。”

 
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