禚冬玲，王成，毛紅燕，廖培旺，張愛民

（1.256600 山東省 濱州市 濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所；2.256600 山東省 濱州市 濱州市濱城區(qū)濱北街道辦事處）

0 引言

棉花作為重要的經(jīng)濟作物和紡織工業(yè)原料，其生產(chǎn)安全與經(jīng)濟發(fā)展和民生具有緊密聯(lián)系。但是，近年來由于棉花種植成本高，植棉面積逐年下降[1-2]。棉花生產(chǎn)全程機械化能夠有效降低棉花種植成本，保證棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，確保棉花生產(chǎn)安全。

濱州市作為黃河流域棉區(qū)的植棉大市和“中國棉紡織之都”，其植棉歷史悠久，2018 年棉花播種面積達31 964 hm2，總產(chǎn)量31 514 t，單產(chǎn)皮棉986 kg/hm2。但是由于棉花用工成本高、利潤低，制約了棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致濱州市棉農(nóng)植棉意愿降低，植棉面積逐年下降[3-6]。

為提高棉花種植面積，濱州市推廣棉花生產(chǎn)全程機械化，降低植棉成本，提高棉農(nóng)植棉利潤，為濱州市棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

1 棉花生產(chǎn)全程機械化現(xiàn)狀

截至2018 年，濱州市已在耕整地、播種、封土、中耕培土、打頂、植保、機械采收、棉稈收獲、殘膜收獲等環(huán)節(jié)實現(xiàn)棉花生產(chǎn)機械化，并已建立棉花生產(chǎn)全程機械化核心示范區(qū)35 處，示范面積0.2 萬hm2，創(chuàng)造了全國棉花生產(chǎn)機械化示范的“濱州經(jīng)驗”。

1.1 棉花耕整地機械化現(xiàn)狀

棉花耕整地主要包括耕地和整地。其中，耕地主要是通過對土壤進行機械深層翻耕、疏松，恢復(fù)土壤的團粒結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱狀況，為棉花的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的條件；整地主要是通過對耕地作業(yè)后的土壤進行耕層細碎疏松、地表平整和壓實的作業(yè)，達到表層松軟、下層緊密的目的，為棉花播種及生長創(chuàng)造良好的土壤條件[7]。

目前，濱州市棉田耕整地機械化程度較高，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)，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。當?shù)赝恋厣钏勺鳂I(yè)機具還配備了作業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)會匯總到農(nóng)機深松監(jiān)測大廳，農(nóng)機部門可以實時數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對農(nóng)機深松工作指揮調(diào)度[8]。

1.2 棉花播種機械化現(xiàn)狀

播種是棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。濱州市棉花播種已實現(xiàn)全面機械化，復(fù)式作業(yè)機型是主要機型，北斗導(dǎo)航播種已開始推廣。復(fù)式作業(yè)機一次進地可完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓、鋪膜等多道工序，能夠在很大程度上提高棉花播種效率，降低人工投入和成本[9]。

近年來，濱州市棉花種植主要以一年一熟為主，大力推廣76 cm 等行距機采棉棉花種植模式，種植密度為7～10 萬株/hm2，播種機械主要有一膜三行、兩膜四行等播種機械。多年推廣種植驗證，76 cm 等行距種植模式是適合濱州市的機械化種植模式，與大小行種植模式相比，其具有通風透光性強、大幅度減少爛鈴量、抗倒伏能力強等優(yōu)勢[10-11]。

根據(jù)濱州市棉田的具體作業(yè)要求，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所研發(fā)了2BMJ-3A 型基于機采棉的智能精量播種機、2BMC-4/8 型棉花雙行錯位苗帶精量穴播機（適用于沙壤土質(zhì)）、2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機適用于麥棉連作夏棉直播，2BMJ-2/4A 型棉花覆膜精量播種機、2BMZ-3/6A 型折疊式覆膜精量播種機適用于春棉覆膜播種。以上機型，在濱州市已實現(xiàn)全面推廣。

1.3 棉花封土機械化現(xiàn)狀

棉花封土具有滅草、增溫、保墑的作用，能夠促進棉花的生長，使幼苗壯實，達到全苗和均苗的效果。

目前，濱州市棉花封土機械品種較少，封土機械推廣度也比較低，主要由部分植棉大戶使用封土機械進行封土，多數(shù)植棉戶還是采用人工封土。封土機械主要有溜板式封土機和攪龍式封土機。其中，溜板式封土機結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，但是該種機械容易受土壤性質(zhì)、上土量和作業(yè)環(huán)境的影響，導(dǎo)致機具作業(yè)效率低、封土效果不理想，例如；攪龍式封土機工作效果穩(wěn)定、不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象、封土均勻、效果好，但是該種機械能耗比較大[12-13]。

為盡快實現(xiàn)機械化封土，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所根據(jù)濱州市棉田的具體封土要求，研制了多用途棉花封土機，該機具結(jié)構(gòu)簡單，使用便捷，多功能，取土溝淺。

1.4 棉花中耕培土機械化現(xiàn)狀

中耕培土主要是在棉花生長過程中進行表土的行間中耕松土、除草、培土和追肥等作業(yè)，促進土壤內(nèi)空氣流通、加速肥料分解、提高地溫、減少水分蒸發(fā)、減少病蟲害、促進作物根系發(fā)育、防止倒伏，并為溝灌和排除多余雨水、促進行間通風透氣創(chuàng)造條件。

目前，濱州市棉花中耕培土機械品種較少，功能比較單一，主要采用2 行中耕培土機和2 行中耕施肥機進行中耕培土作業(yè)[14]?，F(xiàn)階段棉花種植仍使用人工進行中耕培土作業(yè)或者不進行中耕培土作業(yè)。

為促進棉花中耕培土機械的快速發(fā)展，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所研制了棉花中耕施肥培土機，該機能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合作業(yè)，一次進地可完成棉花中耕、施肥、培土三種田間管理作業(yè)，減少了機器的進地次數(shù)和作業(yè)成本；中耕施肥仿形單體能夠保證中耕與施肥深度的一致性；回轉(zhuǎn)式培土機構(gòu)具有很好的碎土能力和培土效果。

1.5 棉花打頂機械化現(xiàn)狀

打頂是棉花生長過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，棉花機械打頂技術(shù)是在如今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化發(fā)展過程中逐步形成的替代人工打頂?shù)奈锢泶蝽敿夹g(shù)。其原理與人工打頂一致，通過棉花打頂機械替代人工，利用機械將棉花頂端切除實現(xiàn)打頂，從而提高棉花打頂作業(yè)效率，降低棉農(nóng)勞動強度及棉花生產(chǎn)成本。

目前，濱州市還沒有實現(xiàn)機械化打頂，主要還是人工打頂。主要打頂機械為濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所聯(lián)合研制的智能單株仿形棉花打頂機，該機工作行數(shù)3 行，作業(yè)速度2.5 km/h，打頂長度10～100 mm，生產(chǎn)率0.6 hm2/h，打頂合格率達到89.1%，滿足實際生產(chǎn)需要[15]。但是，該機型還處在示范階段，沒有形成可推廣的成熟技術(shù)。

1.6 棉花植保機械化現(xiàn)狀

棉花植保貫穿于棉花的各個環(huán)節(jié)，主要作用是進行病蟲草害的防治，提高棉花品質(zhì)和產(chǎn)量。目前，濱州市棉花植保機械品種繁多，選用植保機械需要根據(jù)棉花的生長情況和棉田的規(guī)模而定。小面積的棉田選用背負式電動噴霧機、背負式噴霧噴粉機等；較大面積的棉田采用背負式動力噴霧機、背負式噴霧噴粉機等；棉花花蕾期及棉花吐絮期棉花枝葉茂密，交叉封行，此時人工下田進行防治較為困難，此時期的病蟲害防治通常選用擔架式機動噴霧機、高地隙噴桿噴霧機、高地隙吊桿噴霧機以及風送遠程噴霧機等大型施藥機械[16-17]。

目前，濱州市棉田植保噴霧機主要有自走式、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，航空植保在濱州市尚未大范圍應(yīng)用。

1.7 棉花機械采收現(xiàn)狀

2011 年起，濱州市就引進內(nèi)地首臺采棉機進行機采試驗，此后多次舉辦機采現(xiàn)場會和棉花生產(chǎn)全程機械化推進活動，但由于采棉機價格較高，濱州市采棉機保有量僅2 臺，遠遠不能滿足棉花機采的需要，許多以機采模式種植的棉花只能通過人工采摘。

目前，濱州市采棉機主要是水平摘錠式采棉機，該種采棉機摘棉率可達90 %左右，籽棉含雜率為5%～10 %，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工作部件的制造精度要求高，價格昂貴，不利于推廣。

由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4MZ-3 型統(tǒng)收式采棉機已在濱州市試驗推廣5 年左右，該機具有摘凈率高、適用范圍廣和生產(chǎn)成本低的特點，解決了傳統(tǒng)采棉機存在的落地棉損失嚴重、掛枝棉多、購買成本高的問題，實現(xiàn)了棉花高效低損機械化采收，加快了機采棉模式推廣[18]。

1.8 棉稈收獲機械化現(xiàn)狀

棉稈機械化收獲可促進棉稈的“五化”利用，降低棉稈就地焚燒的可能性，具有顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

目前，濱州市棉稈已基本實現(xiàn)機械化收獲，棉稈收獲機具以2 行齒盤式棉稈收獲機為主，此外還有濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所研制的粉碎集箱式棉稈收獲機和棉稈收獲打捆機等機具作業(yè)。2 行齒盤式棉稈收獲機采用地輪傳動方式，通過地輪錐齒輪來驅(qū)動拔稈齒盤實現(xiàn)拔稈作業(yè)；粉碎集箱式棉稈收獲機和棉稈收獲打捆機一次進地可完成棉稈收獲、輸送、集箱或者打捆的聯(lián)合作業(yè)[19-20]。

1.9 殘膜收獲機械化現(xiàn)狀

棉田殘膜污染的危害主要表現(xiàn)在降低棉田肥力、影響棉種發(fā)芽和棉花根系生長、影響棉花機具作業(yè)、影響機采棉質(zhì)量等方面，殘膜的機械化回收可有效避免以上問題。

目前，濱州市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，殘膜回收率也不高。為促進濱州市殘膜回收機械化的進程，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所引選了新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4SM—1.5 型殘膜回收機，該機能夠回收80%以上棉田殘膜且可實現(xiàn)自動脫膜，濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所還設(shè)計了棉田廢膜回收打捆機，對殘膜進行回收打捆[21-22]。

2 濱州市棉花全程機械化存在問題

2.1 機械化裝備

機械化裝備是制約棉花生產(chǎn)機械化發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，濱州市雖然已經(jīng)基本實現(xiàn)棉花全程機械化，但是這些機械或簡陋或進口，缺乏先進適用和擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的裝備。近幾年，雖然濱州市農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究所研制了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的棉花播種、封土、中耕培土、棉稈收獲、殘膜回收等聯(lián)合作業(yè)機械，但是這些機械還處在試驗示范階段，沒有實現(xiàn)大面積推廣。

2.2 棉花品種

品種是制約機采棉技術(shù)發(fā)展的瓶頸。機采棉品種的選育已開展了大量卓有成效的工作，仍缺乏能大面積推廣的適于機采的棉花品種。通過近幾年的試驗，選取了魯棉研37、魯棉研36、K836 等比較適合機采的棉花品種，但這些都是原有手采棉花品種，并不是真正為機采“量身定做”的棉花品種。

2.3 土地規(guī)模

雖然專業(yè)合作社引領(lǐng)帶動了棉花生產(chǎn)規(guī)?；l(fā)展，但從總體情況來看，在棉花生產(chǎn)方式上，小農(nóng)戶分散種植仍大量存在。一家一戶的小地塊植棉不利于大型機具的應(yīng)用，不利于采棉機機采作業(yè)，也不利于農(nóng)機農(nóng)藝融合新技術(shù)的快速推廣，阻滯了棉花生產(chǎn)全程機械化的進程。

2.4 機采棉收購加工

由于國家沒有出臺明確的機采棉等級標準，機采棉的質(zhì)量、等級評定存在很大的隨意性，現(xiàn)行普遍的做法是沿用手摘棉的標準確定機采棉的等級，由于采摘和加工方式的不同，機采棉與手摘棉在質(zhì)量指標上存在客觀差異，這就導(dǎo)致加工企業(yè)收購機采棉花積極性不高，一些棉花加工廠對機采棉的質(zhì)量要求苛刻，扣除水分和雜質(zhì)的比例分別達到了12%和5%，棉農(nóng)很難承受，造成機采棉“能采難賣”的尷尬局面。

3 濱州市棉花全程機械化發(fā)展對策

針對濱州市棉花生產(chǎn)全程機械化存在的問題，提出以下對策。

3.1 構(gòu)建產(chǎn)、學(xué)、研、推協(xié)作平臺

投入專項資金，加快機具的研發(fā)創(chuàng)新，爭取盡快在棉花種植、田間管理、植保、采摘、棉稈收獲、殘膜收獲等生產(chǎn)環(huán)節(jié)上實現(xiàn)新型機具的研發(fā)突破，投入生產(chǎn)，加快棉花生產(chǎn)機械裝備發(fā)展，為棉花生產(chǎn)機械化發(fā)展提供先進的裝備支撐。尤其應(yīng)充分考慮到機械裝備的適用性，在地塊較小的棉區(qū)鼓勵發(fā)展兩行或三行等小型自走式采棉機。

3.2 選育適合機采的棉花品種

為促進棉花機采的推廣，應(yīng)選育適合機采的棉花品種。從農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合的角度對品種提出了以下幾點要求：（1）株型緊湊，第一果枝節(jié)位高；（2）莖稈堅硬不倒伏；（3）早熟性好，吐絮集中；（4）有利于后期鈴重和纖維品質(zhì)；（5）纖維長度適當高1～2 mm；（6）對脫葉劑敏感，有利于機械采收；（7）產(chǎn)量與不打脫葉劑能持平。

3.3 加強部門協(xié)作，大力推進農(nóng)機農(nóng)藝相融合

棉花品種科研、生產(chǎn)管理和農(nóng)機等部門相互合作是解決棉花生產(chǎn)全程機械化問題的關(guān)鍵。農(nóng)機部門要大力示范推廣先進適用的棉花生產(chǎn)機械，積極探索科學(xué)完善的棉花生產(chǎn)全程機械化的技術(shù)路線和適應(yīng)市場需求的社會化服務(wù)方式；農(nóng)業(yè)科研部門要加快培育更適應(yīng)棉花機械收獲的新品種；農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣單位要積極引導(dǎo)棉農(nóng)改進種植和管理方式，從農(nóng)藝上為棉花機械收獲提供支持；農(nóng)機鑒定部門應(yīng)按規(guī)定優(yōu)先鑒定棉花生產(chǎn)機械。

3.4 創(chuàng)新服務(wù)機制

加強農(nóng)機農(nóng)藝融合，積極引導(dǎo)農(nóng)村土地合理流轉(zhuǎn)，促進棉花種植標準化，為大面積推廣棉花全程機械化創(chuàng)造條件。充分發(fā)揮農(nóng)機專業(yè)合作社的龍頭帶動作用，實行統(tǒng)一種植、管理、收獲、加工、銷售等一條龍服務(wù)，提高棉花生產(chǎn)組織化、規(guī)?；潭?。

3.5 加大政策扶持

充分利用國家購機補貼政策的引導(dǎo)扶持作用，向棉花全程機械化機具傾斜，適當提高補貼比例，調(diào)動農(nóng)民購機積極性。各級財政要加大對棉花機械采收技術(shù)裝備、機采棉加工生產(chǎn)線等配套設(shè)施的政策扶持力度。

3.6 完善機采棉系列標準建設(shè)

完善機采棉系列標準，為實現(xiàn)棉花生產(chǎn)農(nóng)機農(nóng)藝融合提供統(tǒng)一遵循。制定執(zhí)行“機采棉國家標準”是推廣棉花機械采收的迫切任務(wù)，目前全國都面臨實現(xiàn)棉花機采問題，棉花生產(chǎn)環(huán)節(jié)可充分依據(jù)標準要求提高機采棉質(zhì)量，保證國家棉花產(chǎn)業(yè)安全地由手工采棉向機采棉過渡。

4 結(jié)論

近年來，雖然濱州市在棉花生產(chǎn)全程機械化取得了快速發(fā)展，但是在機械打頂、機采棉、殘膜回收等方面還處在示范推廣階段，在先進技術(shù)、設(shè)備研發(fā)等方面還存在較大差距。因此，為濱州市能夠盡早實現(xiàn)棉花全程機械化，應(yīng)構(gòu)建產(chǎn)、學(xué)、研、推協(xié)作平臺，實現(xiàn)新型機具的研發(fā)突破，投入生產(chǎn)，加快棉花生產(chǎn)機械裝備發(fā)展；加強部門協(xié)作，大力推進農(nóng)機農(nóng)藝相融合；創(chuàng)新服務(wù)機制，積極引導(dǎo)農(nóng)村土地合理流轉(zhuǎn)，促進棉花種植標準化；加大棉花全程機械化先進機具的補貼比例。