新疆棉花生育期气象灾害对棉花生长的影响及应对措施研究

侯慧杰

乌兰乌苏农业气象试验站，新疆石河子 832000

新疆位于亚欧大陆腹地，光照和热量资源丰富，降水稀少，空气干燥，是典型的内陆干旱和半干旱区[1]。广阔的土地资源、丰富的自然资源和较为稳定的冰川融雪为棉花生产提供了得天独厚的生产条件[2]。世界棉花看中国，中国棉花看新疆。新疆是中国棉花最重要的产地，国家统计局数据显示，新疆棉花总产、单产、种植面积、商品调拨量连续25年位居全国第一，2020年占国内产量比重为87.3%，占国内种植面积比重为78.9%，占国内消费比重为67%。可见，新疆棉花生产对棉花供求关系有着举足轻重的作用。

棉花的生育期较长，生长过程中容易遭受高温干旱、阴雨天气、沙尘暴、低温冷害和冰雹等气象灾害，造成产量降低，品质下降[3-4]。棉花生长后期抵抗自然灾害能力弱，遭受自然灾害后，棉株叶片功能受损，蕾铃脱落，严重影响生长发育进程[5-6]。为此，有必要了解棉花生长发育与生育期温度、光照以及水分之间的关系，掌握生育期气象灾害对棉花生长的影响，同时针对不同气象灾害采取适宜的栽培措施，以减轻气象因素对棉株的损伤，保障棉花产量和品质。

棉花是我国重要的经济作物，主要分布在我国新疆、黄河流域、长江流域，其中新疆棉区气候干燥，光热资源丰富，是我国最大的植棉区[7]。新疆陆地棉一般4月初播种，9月中下旬收获，生育期达180 d，其中南疆植棉区较北疆植棉区生育期长15～20 d。全疆棉花种植区属于西北大陆性气候区，其中日均温≥10 ℃的天数达到了160～215 d，≥10 ℃积温在3 100～5 400 ℃·d，日均温≥15 ℃的天数达到了145～200 d，≥15 ℃积温在2 500～4 900 ℃·d。4—10月平均气温为16～25 ℃，无霜期为150～230 d，尤其是吐鲁番市，≥15 ℃的天数达到了180 d，无霜期达到了260 d，在棉花的主要生长季节（4—9月），日照时长达到了2 600～3 400 h，日照百分率高达60%～75%，比长江流域和黄河流域高出10%～20%，年辐射量达550～650 kJ/m2，较长江流域和黄河流域棉区高约100 kJ/m2，且棉田集中，种植规模大，机械化程度较高；
单产水平高，原棉色泽好，“三丝”含量相对于其他棉区低，是我国优质棉产区。

棉花在生长期间内不喜欢过多阴雨（年降雨量在450～600 mm之间即可满足棉花对水分的需求）。当降雨量过多时，尤其是蕾铃期降雨过多，会导致棉铃大量脱落，从而造成棉花减产。新疆地区气候干燥，年降水量仅有30～280 mm，虽然仅凭降雨所带来的水分无法满足棉花的生长需求，但是新疆地区具备良好的灌溉条件，能够满足棉花各个生长期对水分的需求。

2.1 温度对棉花生长的影响

棉花属于喜温喜光的短日照作物，高温干旱和低温霜冻对棉花生长极为不利，极端低温或高温都会影响棉花的正常生长发育和产量[8]。棉花不同生育时期对低温的抵抗能力不同，在苗期若气温低于3 ℃，棉花开始受冻，若持续较长时间，棉花生长发育受阻；
若气温低于-1 ℃持续10 min，则棉花会受冻致死。在吐絮至成熟期，气温在1～3 ℃，棉花部分叶片和棉铃受冻，气温在-1～1 ℃，叶片受冻，发生脱落，棉桃受损，甚至部分植株死亡，严重影响产量和品质，其中春季出苗期和秋季吐絮期遭受低温，对产量影响最大。

适宜的温度是棉花生长发育的必需条件。一般将日最高气温达到或超过35 ℃的天气现象称为高温。棉花从播种到出苗的最适温度为25～30 ℃，从出苗到现蕾、现蕾到开花及开花到吐絮的最适温度为30 ℃，上限温度为35 ℃。棉花有性生殖过程的最适温度范围为28～30 ℃。一般认为33 ℃以上的气温是有性生殖的高温。棉铃生长发育的最适温度为25～26 ℃，30 ℃以上的气温是棉铃发育的高温。棉花在生育期受高温影响最大的时期是铃期，高温直接影响了棉铃的生长发育，致使棉铃脱落，影响棉花产量及品质。单株结铃数、铃重以及衣分与气象条件密切相关，高温主要造成棉铃在开花后1周脱落，显著增加了棉铃不孕籽数量，降低铃重，改变棉籽生理生化，进而影响棉种成熟度、纤维发育以及种子质量。同时，持续高温天气可使棉花黄萎病、棉叶螨等病虫害扩散、蔓延、加重，对棉花生产造成不同程度的影响。

2.2 水分对棉花生长的影响

棉花生育期需水350～500 m3/667 m2，不同生育期对水分的需求存在差异。从棉花播种至出苗，需水较少，适宜的土壤含水率占田间最大持水量的55%～65%，需水量低于全生育期的15%，以土壤蒸发为主；
棉株发育至蕾期需水量增加，占全生育期需水量的12%～20%，土壤的蒸发量与棉株蒸腾量接近，其适宜的土壤含水率占田间最大持水量的60%～70%；
发育至花铃期，由营养生长转向生殖生长为中心，棉株需水量最大，占全生育期需水总量的50%左右，缺需水强度大，此时棉田耗水以棉株蒸腾为主，其适宜的土壤含水率占田间最大持水量的70%～80%；
发育至吐絮，棉株生理活动减弱，气温下降，棉田需水量减少。

2.3 光照对棉花生长的影响

日照长短和光照强度均会影响棉花的生育。据测定，棉花在每日12 h光照条件下发育最快；
棉花单叶的光补偿点为1 000～1 200 lx，光饱和点为70 000～80 000 lx，均高于其他作物，棉叶的向光运动是棉花喜光特性的表现。棉花产量潜力及纤维品质优劣与当地太阳辐射强度、全年日照时数及日照百分率密切相关。新疆日照时长达2 600～3 400 h，开花期集中在6月下旬—7月上旬，日照时间不少于12.5 h，可见新疆大部分地区满足棉花生育期的光照需求。

3.1 低温冷害及应对措施

低温冷害是新疆棉花生长季主要的气象灾害之一，对农业生产影响极大。新疆农作物栽培以促早熟为统领，避免作物生长后期遭受低温冷害和霜冻影响。新疆棉区遭受低温冷害后减产可达20%～60%。新疆虽光热资源丰富，但各地热量资源差异较大，区域间气候变化较大，常出现春秋两季日均温较低，出现霜冻现象，主要集中在棉花苗期和吐絮期，严重影响棉花的保苗率和吐絮成熟率。应对低温冷害的措施主要有以下几点。

（1）合理布局棉花生产区域。农业部门在安排棉花生产的过程中，应依据当地气象资料和种植特点进行区划布局，尤其在选择棉花品种、优化播期方面，要结合气象要素，如春季低温、秋季降温快，初霜期早且不稳定，容易导致棉花减产，尽量避免有效积温少于3 300 ℃·d和无霜期低于160 d的地区种植。

（2）良种选择和生育期抵御低温栽培措施。良种与良法的配套是获得高产的必要措施，也是抵御低温灾害的有效手段。棉花低温冷害主要集中在苗期和吐絮期。为此，选择良种一方面要考虑棉花的高产和稳产特性，另一方面要考虑抗逆特性，尤其是抗低温逆境的、早熟的品种，抵御早霜和避免霜后花。为了抵御低温冷害，应选择适宜的播期，采取地膜覆盖、“干播湿出”的方式播种，保障苗齐、苗壮和苗全，棉株生长后期精准水肥，适时打顶，科学化调，促进棉花早成熟，避免生长后期遭受低温伤害，保障产量。

3.2 高温干旱及应对措施

35 ℃以上的高温环境可导致棉花受到明显伤害，35 ℃以上的高温会降低花粉粒的活性、影响受精和开花结实。温度过高会使花粉活力降低，光合作用减弱，呼吸作用增强，蕾铃脱落加重；
开花期间日平均气温≥30 ℃，蕾铃脱落量增加，日平均气温≥32 ℃，可使蕾铃严重脱落。因此，35 ℃及以上气温可被认为是棉花生长发育的极端高温。新疆棉区棉花生长时期的高温出现在6—8月，不同地区35 ℃以上高温持续时间在9～33 d，而棉花7月上旬开花，7月中旬—8月上旬进入盛花期，该阶段高温是影响花蕾发育和开花结铃的主要因素。

为此，花铃期遭受高温要及时灌水，保证棉田湿度，防止棉花受旱，栽培上要依据天气情况和棉田长势而定，及时灌水施肥，将原先的7～10 d轮灌周期缩短至4～6 d，采取“少食多餐”的高频次灌水方式，保持棉田有足够的湿度，保证正常授粉。在施肥方面，要稳定氮素投入，适当增加磷钾肥，保证肥料供应和防止棉田蕾铃脱落。合理化控，及时整枝。高温天气影响棉花生长发育，表现为棉株生长受阻。为此，棉花化控要适当减量，尤其是缩减胺用量，不可超标。此外，当前新疆大面积推行机采棉，机采棉要求吐絮一致，需要喷施脱叶剂以加快棉铃成熟。但在喷施脱叶剂时要注意喷施时间，喷施时间不宜过早，要求气温在20 ℃以上持续3～5 d，在生产中要及时喷施脱叶剂，避免后期低温造成脱叶效果不佳。

3.3 冰雹及应对措施

冰雹发生频率低，范围小，时间短，但强度较大，对农作物生产影响较大。新疆棉区冰雹天气主要在5—8月出现，对棉花可造成大规模的伤害，造成叶片损伤、蕾铃脱落，严重的可导致植株死亡，造成绝产，严重影响棉农经济效益。

防范冰雹灾害的主要措施是采取人工干预手段驱散冰雹云。一旦发生冰雹灾害天气，相关部门要针对不同灾情制定科学的救灾策略，如苗情遭遇冰雹天气，对受灾较轻的棉田，要强化田间管理；
对灾情较重的棉田，要及时补种。采取的主要栽培措施是排水、中耕，改善土壤透气性，提高温度，同时喷施叶面肥，促进苗情恢复。蕾期遭受冰雹天气可使棉株叶片破碎、主茎折断。针对叶片破碎，果枝完整的棉田，强化栽培管理可恢复生长。对果枝和蕾均受损脱落的棉田，则改种其他早熟作物，降低损失。

3.4 沙尘暴及应对措施

沙尘暴是新疆常见的自然灾害。沙尘暴指的是气压变化引起的大风天气将地面尘土带入大气，造成空气浑浊。沙尘暴在新疆地区主要集中在4—5月，常见于南疆地区，其风力可达6～7级，阵风可达9～10级，风力持续期为5～7 h。大风将地面大量尘沙吹起，形成沙尘暴、扬沙、浮尘等天气，过程降温6～8 ℃。主要破坏棉花地膜，损伤幼苗，严重影响棉花生长。种植户常制作挡风屏障，抵御大风天气。一是提高播种质量，确保铺膜平展，压膜紧密，膜孔封堵严实。二是播种完成后，沿地膜垂直方向的垄膜面上每隔5～10 m压一道防风小腰坝，也可使用废旧塑料袋装土，每隔5～10 m整齐地压在膜面上。防风小腰坝和塑料袋装土压膜的密度可根据实际情况调整，沙性大和地处风口的棉田密度可适当偏大。三是扎好、用好防风草把。

3.5 多种灾害天气叠加对棉花生长的影响

棉花生长季往往遭受多种气象灾害叠加，导致其生长发育受阻，表现为生育期延长，但南北疆情况差异较大。2021年，新疆棉花大部分地区受4—5月大风、低温、冷害和多雨等灾害天气的影响，致使棉花前期生长发育缓慢。随着5月底气温迅速升高，棉苗生长发育进程加快，6月初大部分棉田进入现蕾期，生长发育进程虽然较上一年推迟6～10 d，但与常年基本相当。在初花期，正常棉田平均保苗1.0万～1.5万株/667 m2，株高40 cm，叶龄9.3片，果枝苔数3～6台，单株蕾数5.4个。其中，南疆棉田生长发育进程略快于北疆棉田。

当前，南疆棉田普遍现蕾5.4个，北疆现蕾4.0个。棉田整体发育情况良好，棉株节间紧凑，茎秆粗壮，发育稳健。部分受灾重播棉田发育进程较晚，南北疆存在一定差异，其中南东疆受灾棉田已进入现蕾期，平均株高18.1 cm，叶龄8.3片，果枝苔数2.4苔/株；
北疆受灾棉田相对较晚，刚刚进入现蕾期，叶龄7～8片，部分现蕾。棉花生育进程进入花期后是管理的重点也是难点。棉花进入初花期，即棉花营养生长和生殖生长二旺的时期，加强棉田管理十分重要。一是要抓好棉花蕾期管理，力争早现蕾、多现蕾和现大蕾，促进营养生长与生殖生长协调发展。“早打顶”是确保棉花质量的一个重要关键环节，要牢固树立“枝到不等时、时到不等枝”的打顶原则，确保北疆7月1日前、南疆7月5日前结束打顶。二是合理运筹水肥。尤其在盛花期开始后，棉花生殖生长开始强于营养生长，营养分配以供应花铃为主，营养生长与生殖生长矛盾加剧，脱落率最高。合理水肥供应是保铃增重、形成经济产量的关键。水肥运筹注重先弱苗、再壮苗、后旺苗的原则，一水一肥，调节好氮、磷、钾肥料比例。三是合理化学调控。打顶后5～7 d进行一遍封控，缩节胺用量为8～10 g/667 m2；
对于生长偏旺的棉田打顶后要进行2次化控，第2次化控在第1次化控后7 d进行，缩节胺用量为6～8 g/667 m2。忌一次性大剂量使用缩节胺化控。四是科学植保。重点抓好棉红蜘蛛、棉蚜、棉铃虫等病虫害监测预报和综合防控工作，农药高效低风险精准施药，有效控制病虫危害和农药减量增效，促进农业绿色发展和高质量发展。五是加强防灾减灾工作。雹灾是目前影响棉花生产最重要的自然灾害，要重点抓好防雹工作，加强防雹作业人员的技能培训和安全教育，加强防雹炮弹的安全管理，做到指挥准确、装备到位、通信畅通、弹药充足，有效降低灾害损失。

新疆光热资源丰富，昼夜温差大，有利于棉花生产。但棉花生长季遇到的气象灾害主要有低温冷害、高温干旱、沙尘暴和冰雹等，这些气象灾害均不利于棉花生长发育，可影响棉花产量和品质。为此，新疆棉花生产要以促早栽培为核心，选择优良品种，适早栽培，避免早春和晚秋发生低温冻害，高温天气应配套使用良种和良法，因地制宜做好补救措施，进而保障棉花的产量和品质。