黃河三角洲棉花生產(chǎn)全程機械化關(guān)鍵技術(shù)

李偉，曹龍龍，廖培旺，郝延杰，王成，張愛民

（濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所，山東濱州256600）

黃河三角洲棉花生產(chǎn)全程機械化關(guān)鍵技術(shù)

李偉，曹龍龍，廖培旺，郝延杰，王成，張愛民*

（濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所，山東濱州256600）

黃河三角洲棉花生產(chǎn)的根本出路在于全程機械化，全程機械化包括品種選育、土地耕整、精密播種、中耕施肥、植保化控、化學(xué)脫落葉催熟、機械采收、棉稈處理、殘膜回收、棉花清理加工等多個環(huán)節(jié)。經(jīng)過近幾年的示范推廣，黃河三角洲棉花生產(chǎn)全程機械化水平有了很大提高，但在機械化進程中仍面臨著許多薄弱環(huán)節(jié)的制約，例如棉花打頂、殘膜回收、機采棉加工點建設(shè)等，還需要加強研究及大力推廣。

棉花；全程機械化；機械采收

棉花是重要的戰(zhàn)略物資，棉花生產(chǎn)安全關(guān)系國計民生。我國棉花種植區(qū)域主要有西北內(nèi)陸、黃河流域和長江流域三大棉區(qū)[1]。近幾年，棉花價格下降與用工成本的增加形成疊加作用，極大地降低了棉農(nóng)收入。尤其是2015年部分流轉(zhuǎn)承包土地的植棉大戶出現(xiàn)了虧損，嚴(yán)重影響了棉農(nóng)的植棉積極性。2007年至2016年10年間我國棉花面積從593萬hm2下降到338萬hm2，降幅達到43.03%，下降趨勢明顯。實現(xiàn)棉花全程機械化、降低用工成本成為棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

黃河三角洲地區(qū)鹽堿地資源豐富，非常適于植棉。該地區(qū)建有世界上紡織規(guī)模居前列的魏橋紡織集團，棉花加工能力強，原棉需求量大。在此區(qū)域發(fā)展植棉產(chǎn)業(yè)不僅能充分發(fā)揮棉花抗旱、耐鹽堿的特性，還能為當(dāng)?shù)孛藜徠髽I(yè)提供更多原棉，降低棉花運輸成本。在黃河三角洲地區(qū)率先實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化，提高當(dāng)?shù)孛揶r(nóng)植棉積極性，擴大棉花種植面積，對于鹽堿地改良及國家棉花安全具有重要意義。

1 濱州植棉機械化經(jīng)驗

為推進黃河流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)全程機械化，位于黃河三角洲地區(qū)、宜棉區(qū)域廣闊的山東省濱州市先行先試，成為黃河流域棉花生產(chǎn)全程機械化的“探路者”。濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所先后與新疆農(nóng)墾科學(xué)院、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所等簽訂了協(xié)議，聯(lián)合組成項目組，共同推進黃河流域棉花生產(chǎn)全程機械化。

2011年，濱州市在黃河流域率先建立了棉花生產(chǎn)全程機械化農(nóng)機農(nóng)藝融合示范基地。2012年，濱州市承辦了全國農(nóng)機農(nóng)藝融合座談會暨機采棉現(xiàn)場會。2014年10月，農(nóng)業(yè)部在濱州召開了“黃河流域棉花機械化生產(chǎn)現(xiàn)場會”。這標(biāo)志著濱州市初步構(gòu)建起棉花生產(chǎn)全程機械化工作局面，引領(lǐng)了黃河流域棉花生產(chǎn)全程機械化發(fā)展方向，創(chuàng)造了棉花生產(chǎn)全程機械化示范的“濱州經(jīng)驗”[2]。

2 棉花生產(chǎn)全程機械化關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化，必須走農(nóng)機農(nóng)藝融合的路子，既要符合“矮、密、早、膜”農(nóng)藝要求[3]，又要符合機械采收的要求。在實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化前提下，提升棉花品質(zhì)和產(chǎn)量，保證廣大棉農(nóng)的利益需求，才能真正提高棉農(nóng)的積極性。

2.1 品種培育

適宜機采的棉花品種是實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化的前提，棉花品種應(yīng)早熟、吐絮集中、株型緊湊，果枝長度≤20 cm，第一果枝始節(jié)高度18 cm以上，抗倒伏，葉片對化學(xué)脫葉劑比較敏感，纖維長、強度高。

經(jīng)初步試驗，黃河三角洲適宜機械采收的棉花品種有魯棉研 37、K836、中619、中915、機采 1號、隆平1號、欣抗4號、國欣138等。由于影響機械采摘的因素較多，棉花品種的進一步選育試驗仍在進行。

2.2 種植模式

機采棉種植模式各地略有差異。新疆棉區(qū)機采棉種植模式有（66＋10） cm、（72＋4）cm、（64＋12）cm等。南疆種植密度17.25萬～22.5萬株·hm－2，北疆種植密度20.25萬～24萬株·hm－2，株高75 cm左右。經(jīng)過幾年實踐，黃河三角洲地區(qū)宜采用76 cm等行距種植模式，密度7.5萬～8.25萬株·hm－2[4]，株高 80～100 cm，不超過 120 cm。這種模式能夠充分利用水、肥、光、熱資源，發(fā)揮群體優(yōu)勢，不僅適合機械采收，還能保證品質(zhì)、提高產(chǎn)量，已被濱州、東營兩市棉農(nóng)普遍采用。

2.3 土地耕整

目前黃河三角洲地區(qū)棉田土地耕整機械化程度較高，土地深松、犁地、平整地（含地表殘茬處理）等環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)了機械化作業(yè)。

土地深松逐漸得到棉農(nóng)認可。棉田深松能打破棉田犁底層，起到疏松土壤、蓄水保墑、促進根系生長發(fā)育的作用，大幅提升棉花抗逆、抗倒、抗旱能力，減少棉花病害，為棉花增產(chǎn)和品質(zhì)提升打下良好的基礎(chǔ)。

激光平地技術(shù)的應(yīng)用為棉田節(jié)水灌溉提供了裝備保障，平整的土地提高了播深一致性，保證了播種質(zhì)量。

重視土地耕整，提高土地耕整質(zhì)量，能夠為棉花生產(chǎn)后續(xù)環(huán)節(jié)提供良好土地條件。土地耕整環(huán)節(jié)常用設(shè)備有1SZL深松整地施肥聯(lián)合作業(yè)機、1LF-430型、1LF-435型、1LYF-435B型液壓翻轉(zhuǎn)雙向犁、1LZ-3.6（5.6、7.2）型聯(lián)合整地機、激光平地儀等。

2.4 精密播種

黃河三角洲地區(qū)棉花播種采用先播種后覆膜的栽培模式，所用機具多為1膜2行機或2膜4行機，可實現(xiàn)種床整理準(zhǔn)備、施肥、播種、覆膜等多項作業(yè)[5]。

為提升棉花播種效率，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所自主研發(fā)了2BMZ-3/6A型基于機收的折疊式智能棉花精量播種機，該機具的可折疊機架可利用液壓油缸的伸縮作90°對折，提高機具的道路通過性，機具工作狀態(tài)可以實現(xiàn)3膜6行寬幅播種，提高工作效率。

為提高3行采棉機的采凈率，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所和農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所聯(lián)合研制了2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機。該機適用于1膜3行的棉花種植模式，增加了地膜覆蓋率，減少水分蒸發(fā)，防止地下鹽分上移，抑制雜草生長，棉花苗壯鈴大，達到棉花提質(zhì)增收的目的。

2.5 田間管理

棉花生產(chǎn)田間管理作業(yè)包括：中耕追肥、植?；亍⒄Υ蝽?shù)?，棉花生產(chǎn)田間管理的機械化是棉花生產(chǎn)全程機械化的重要組成部分。

2.5.1中耕追肥。一般情況下黃河三角洲地區(qū)棉花生長過程中需要中耕追肥兩次，中耕深度一般8～16 cm，根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋?、氣候及棉花生長情況，作業(yè)次數(shù)及深度可以進行適當(dāng)調(diào)整。中耕追肥機選用配套動力時，棉花苗期多采用普通中型輪式拖拉機，后期要選用高地隙輪式拖拉機，棉株封壟后，還要在輪緣加裝護罩，避免機具作業(yè)時損傷果枝造成棉花減產(chǎn)。

2.5.2植?；亍Ｃ尢餀C械化植?；刈鳂I(yè)通常包括噴施農(nóng)藥、葉面肥、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑（如縮節(jié)胺）及脫葉催熟劑等，合理開展植保作業(yè)對棉花生產(chǎn)非常重要。整地前噴灑化學(xué)除草劑可達到全面除草的效果，適期適量噴施縮節(jié)胺可提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)[6]，病蟲害藥物防治可與化控作業(yè)同步進行。

棉田植保噴霧機分為自走式、懸掛式和牽引式3種，其中自走式高架噴霧機作業(yè)靈活，不需要另行配備動力，如北京中科圣農(nóng)科技有限公司生產(chǎn)的3WF1600-500型自走式高地隙風(fēng)送噴桿噴霧機、約翰迪爾4630高地隙自走式打藥機。

近年來，航空植保機械發(fā)展很快，并應(yīng)用于棉花生產(chǎn)，但由于無人機價格高、載荷小、續(xù)航時間短、單次作業(yè)面積少、不享受購機補貼等原因，航空植保在黃河三角洲尚未大范圍應(yīng)用。

2.5.3棉花打頂。由于還沒有成熟適用的打頂機械[7]，黃河三角洲地區(qū)的棉花依然采用人工打頂，需要大量人工，增加了植棉成本，棉農(nóng)迫切需要一種能夠代替人工打頂?shù)淖鳂I(yè)方法。

濱州農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在黃河三角洲地區(qū)進行了化學(xué)打頂試驗，檢驗棉花化學(xué)打頂劑的應(yīng)用效果，為該技術(shù)在黃河流域的熟化推廣提供了依據(jù)，初步試驗表明化學(xué)打頂?shù)貕K籽棉與皮棉產(chǎn)量與人工打頂相當(dāng)且有增產(chǎn)潛力，對纖維綜合品質(zhì)無顯著影響[8]。

農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制了可進行精準(zhǔn)仿形打頂作業(yè)的3MD-4型棉花打頂機，2016年該機在黃河三角洲地區(qū)進行了棉花打頂試驗，打頂合格率達 85%，作業(yè)效率高達 0.5～0.7 hm2·h－1，但該打頂機目前尚處于試驗改進階段，尚未大規(guī)模應(yīng)用。

2.5.4化學(xué)脫落葉催熟。化學(xué)脫落葉催熟是根據(jù)棉花機械采收作業(yè)的相關(guān)要求，采用脫葉藥劑使棉葉脫落，可以降低機械采收棉花的含雜率、防止采收的棉花被葉綠素污染、提高棉花采凈率。

黃河三角洲地區(qū)棉花脫落葉催熟基本掌握在9月下旬之后進行，要根據(jù)棉花品種、棉花生長情況和天氣情況選擇噴灑脫落葉劑的時間。大多數(shù)鈴期45 d后、棉花吐絮率達60%以上時是最佳噴施時間（過早噴施脫落葉劑會影響棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)）。

脫葉劑應(yīng)均勻灑在棉葉兩面，最好在相對濕度較高的清晨進行，群體過大的棉田一次噴施難以保證脫落葉率，宜分兩次施藥：第一次施藥期可比正常施藥期提前5～7 d，藥量為正常藥量的50%～70%；10 d以后，當(dāng)多數(shù)葉片已脫落時進行第二次施藥，藥量不低于正常藥量的70%。

2015年，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所在黃河三角洲地區(qū)無棣縣采用50%噻苯隆可濕性粉劑450 g·hm－2+40% 乙烯利水劑 2.25 L·hm－2進行棉花脫葉催熟后，進行機采試驗時脫葉率達到97%，吐絮率達到97%，取得了良好的機采效果。

2.6 機械采收

在黃河三角洲地區(qū)，人工采摘棉花的價格大致為2元·kg－1，而2016年棉花收購價格僅7.4元·kg－1，人工采收成本相當(dāng)于棉花收入的27%。濱州市的無棣、沾化兩縣棉花采收時也正是當(dāng)?shù)囟瑮棽烧竟?jié)，有時2元·kg－1的采收費也雇不到人工，棉花機采已成為提高棉農(nóng)植棉積極性，保證黃河流域棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的必然需求。

采棉機價格較高，國產(chǎn)3行機價格都在百萬元左右，5行機、6行機及進口機價格更貴，目前黃河三角洲采棉機的數(shù)量較少，尚不能滿足機采棉發(fā)展的需要。

2011年至今，黃河流域棉區(qū)的山東省濱州市多次進行機采棉試驗，采用貴航4MZ-3型自走式采棉機、貴航4MZ-5型自走式采棉機、約翰迪爾9996自走式摘棉機、約翰迪爾9970自走式采棉機、凱斯ME625采棉機等進行了機采作業(yè)對比試驗，從采收的效果來看凱斯ME625采棉機的采凈率最高，國產(chǎn)的貴航采棉機在采收效果上與進口采棉機依然有較大差距。

目前國產(chǎn)采棉機的采摘頭依賴仿制或進口，迫切需要打破國外技術(shù)壟斷，實現(xiàn)采摘頭的中國制造，并自主研制采收率高、含雜少的采棉機[9]，降低采棉機成本，為機采棉推廣奠定更好地技術(shù)基礎(chǔ)。

2.7 棉稈處理

黃河三角洲地區(qū)棉稈收獲實現(xiàn)了高度機械化，代表機型有中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院生產(chǎn)的4MG-275型自走式棉稈聯(lián)合收割機（收割型、撿拾型)、天津農(nóng)機推廣總站的4MG-2型齒盤式棉稈拔除機、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4MGB-237型自走式棉稈拔稈切碎聯(lián)合收獲機、濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所研制的4MGB-260型自走式不對行棉柴收獲打捆機、棉稈拔除粉碎集箱一體機等。

2.8 殘膜回收

目前黃河三角洲區(qū)域的棉田殘膜機械化回收機具以簡單的密排彈齒摟膜機為主。密排彈齒摟膜機的主要缺點是需要人工脫膜，作業(yè)效率低。

為加快殘膜回收機械化的進程，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所進行了殘膜回收機具的引選。通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的11SM-1.5型殘膜回收機作業(yè)效果較好，能夠回收80%以上棉田殘膜。

密排彈齒摟膜機和11SM-1.5型殘膜回收機撿拾出來的殘膜往往是直接堆積在田間地頭，這些殘膜會被大風(fēng)吹散到村莊、綠化帶、棉株上造成二次污染[10]。為防止二次污染的發(fā)生，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所提出了將殘膜回收打捆的思路，設(shè)計了棉田殘茬廢膜回收打捆機，目前機具正處于改進優(yōu)化階段。

2.9 棉花清理加工

手工采收的棉花雜質(zhì)是以棉葉、塵土為主，僅需沉降式重雜清理和刺釘滾筒籽棉清理兩道籽棉清理工藝即可付軋；但機采棉會混入棉葉、棉稈、棉鈴殼、殘膜碎片等雜質(zhì)[11]，必須有更加完善的清雜工藝、更加先進可靠的清雜設(shè)備才能保證清理加工的質(zhì)量。目前黃河三角洲區(qū)域的棉花清理加工生產(chǎn)線絕大多數(shù)是針對于手工采收，缺少機采棉大型清理加工生產(chǎn)線，中小型清理加工生產(chǎn)線數(shù)量不足以滿足機采棉推廣和發(fā)展需要。許多棉農(nóng)雖然以機采模式種植了棉花，卻因當(dāng)?shù)責(zé)o加工點收購機采棉或收購點過少而不敢機采，失去了種植機采棉的意義。濱州市沾化、無棣兩地在農(nóng)機部門、供銷合作社、山東天鵝棉機公司的大力支持下，各建立了一條機采棉清理加工線，解決了棉花機采后清理加工的問題，為黃河三角洲機采棉可持續(xù)發(fā)展提供了保障。

3 結(jié)論

黃河三角洲地區(qū)棉花生產(chǎn)在土地耕整和播種環(huán)節(jié)已完全實現(xiàn)機械化作業(yè)，經(jīng)過近幾年農(nóng)機和農(nóng)業(yè)部門的對棉花生產(chǎn)全程機械化技術(shù)的示范推廣，棉稈收獲作業(yè)也已實現(xiàn)高度機械化，棉花植保、脫落葉催熟等環(huán)節(jié)機械化程度有了很大程度的提高。但在棉花生產(chǎn)全程機械化進程中仍面臨著許多亟待解決的困難和問題，例如，現(xiàn)有采棉機的數(shù)量依然無法滿足機采棉發(fā)展的需要，機采棉收購加工點的建設(shè)明顯滯后，棉花打頂、殘膜回收等薄弱環(huán)節(jié)也亟待突破，研究推廣部門還需要做大量的工作來促進實現(xiàn)棉花全程機械化。

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S562.04:S233.75

A

1000-632X（2017）10-0029-04

10.11963/1000-632X.lwzam.20171011

2017-08-04 *通信作者，bzzam@163.com

“十二五”國家科技支撐計劃（2013BAD08B02-02）