棉花育苗移栽机械化生产研究新进展

邹茜　王欣悦　向凤玲　刘爱玉

摘要：机械化生产是作物轻简化生产的重要发展方向，棉花育苗移栽如何适应机械化发展要求，已成为棉花栽培研究的热点和难点问题。为此，简述了棉花育苗移栽的作用，回顾了当前使用比较典型的棉花育苗技术，并综合阐述了国内外作物机械化移栽的研究现状，尤其是对机械化移栽的棉苗素质和棉田以及移栽机研究和应用进行了重点分析，指出了棉花育苗机械化移栽存在的问题，提出了中国棉花育苗移栽机械化未来发展的方向及研究重点。以期为中国棉花生产轻简化栽培提供一定的理论依据。

关键词：棉花；育苗移栽；机械化

中图分类号：S562

文献标志码：A

论文编号：2013-0671

0 引言

棉花是中国重要的经济作物，种植历史悠久，早期是种子直播。为了解决粮棉争地的季节矛盾及直播棉难以一播全苗和苗期管理困难的问题，1954年长江流域棉区率先开展了棉花育苗移栽的研究和应用。到20世纪80年代，长江流域棉区广泛推广营养钵育苗移栽，使棉花产量得到了大幅度提高，一般比直播棉增产20%～30%。到了21世纪，育苗方式逐渐转向了轻简化，如宋家祥等的芦管育苗、毛树春等的基质系列化育苗、穴盘育苗、陈金湘等的水浮育苗等轻型化育苗方式不仅减轻了育苗移栽的劳动强度和用工，有效降低了棉花生产成本。

随着经济社会的发展，劳动力大量转移，中国农村从业人员比例由1980年的68.7%降到了2009年的38.1%，尤其是农村青壮年劳动力较少，农业生产出现了“老龄化”、“妇女化”、“兼职化”和“副业化”等新情况，与实际生产需求和经营活动极不对称，使得轻简化生产越来越受到重视。然而，由于棉花生产周期长、生产环节多且机械化程度低，棉花生产劳动力成本较高，用工是水稻的2.5倍，玉米的3倍，小麦、油菜的4倍。因此，轻简化和机械化是棉花生产迫切需要解决的问题。喻树迅院士提出了“快乐植棉”理念，而实现棉花生产的机械化是实现轻简化和“快乐植棉”的基本途径。其中，发展机械化移栽是棉花育苗移栽的发展方向，也是现代化、产业化植棉的必然要求。为此，笔者从棉花育苗移栽的优势入手，回顾了目前典型的育苗技术，阐述了国内外作物移栽机械化的研究现状，并对机械化移栽的棉苗素质、棉田和移栽机的研究与应用进行了重点分析，提出了棉花育苗移栽机械化存在的问题和发展方向，以期为棉花轻简化生产提供一定的理论依据。

1 棉花育苗移栽的优势

棉花具有无限生长习性和再生能力强等特点，集中育苗由于可人为控制棉苗生长环境，便于提早播种，通过延长生育期使棉花单株生产力达到提高产量的目的。相较直播，棉花育苗移栽具有明显的优势。

1.1育苗移栽有利于解决棉花多熟制棉区的季节矛盾

实行棉花育苗移栽，能提前播种，避免因前作物荫蔽严重造成的棉花弱苗迟发的现象，也有利于前作物生长。冬作物棉田是绿肥的，推迟绿肥翻埋，能大大提高绿肥鲜草产量。

1.2有利于延长棉花的开花结铃期，充分发挥个体增产潜力

选取苗势整齐均匀的壮苗，合理密植，改变直播缺棉株断垄，多次补种、大小苗不匀的现象。移栽时棉苗主根折断，侧根增多，前期吸收功能强，株型紧凑，生长稳健；生育进程加快，提前现蕾、开花，有效开花结铃期延长，充分利用了光、热资源，光合效能高，干物质积累多，蕾铃脱落减少，增加了伏前桃和伏后桃的比重。

1.3有利于培育壮苗和分类移栽

通过苗床管理，能减轻低温春雨的危害，棉苗素质高，抗逆性强，病虫害少。同时，可对棉苗实行分类移栽，便于大田管理，为创建理想的棉花群体结构创造田间，能更好发挥个体和群体的生产潜力。

2 几种主要的棉花育苗方法

为了减少育苗用工和育苗劳动强度，广大棉花科研工作者进行了大量研究，先后出现了多种推广面积较大的轻简化育苗技术，如无土基质育苗与工厂化育苗、穴盘育苗、水浮育苗等，但目前生产中仍以营养钵育苗移栽为主。

2.1营养钵育苗

营养钵育苗利用不同的制钵器将堆肥、厩肥、化肥和表土等的混合物做成不同规格的营养钵。钵土营养丰富，易培养壮苗。但实际生产中，营养钵棉苗存在普遍缓苗期长的问题，一般长达9-12天，甚至可能15天以上。张运胜认为通过这些措施可以缩短缓苗期，如使用内直径7-7.5cm的制钵器、移栽前喷施兑水1：50尿素和2.5%敌杀死3000倍液、3叶期移栽、板茬移栽、肥泥浆灌穴、施用802以及加强栽后管理等方法。

2.2无土基质育苗与工厂化育苗

无土基质育苗与工厂化育苗（“两无两化”栽培技术）是由谈春松等的无土基质育苗和毛树春等人的促根剂和无土基质专利产品所形成的育苗技术，采用基质替代营养钵进行育苗，移栽时喷施促根剂和保叶剂以及“安家水”。目前，中棉所已提出相关的技术标准和操作规程。据应用，该技术苗床成苗率高，达90%，移栽成活率95%，缓苗期短，一般为5-7天，低温年景10天。

2.3穴盘育苗

20世纪70年代欧美等农业发达国家率先采用草炭、蛭石等轻基质无土材料做育苗基质，塑料穴盘为载体的穴盘育苗技术。该技术可机械化精量播种，1穴1粒，具有轻简化生产的特点。但有试验结果表明穴盘育苗的棉苗缓苗期长，产量不及同期营养钵育苗。因此，穴盘育苗技术在国内的应用仍需完善与配套。

2.4水浮育苗

棉花水浮育苗技术采用多孔聚乙烯泡沫育苗盘，混配基质，营养液水体为苗床的漂浮育苗。据研究，水浮育苗方式能使优良棉种的出苗率95%以上，成苗率90%以上。水浮棉苗根系发达，生活力强，生长整齐一致，少或无病虫害、无杂草，其缓苗期短或无缓苗期。

3 作物机械化移栽研究进展

3.1国内主要作物机械化移栽发展现状

中国移栽机械的研究工作起步较晚，主要集中在整地、播种及水稻、玉米等成熟较为一致的作物的收获等方面。当前，在蔬菜、烟草、棉花、油菜等作物都大量使用了钵苗移栽机进行移栽。在2000年后，以双膜育秧、软盘育秧技术为配套的机械化插秧技术路线，开始在江苏获得突破，并普遍适合广大水稻产区情况。油菜机播、机收全程机械化技术日趋成熟，种植面积逐年扩大。在棉花生产中，虽也引进了多种移栽机械，但均因育苗技术与之配套性能差，以及机具本身不适应中国棉花生产方式和生产条件等原因，移栽机械未得到广泛使用。因此，除少部分机械化直播外，在育苗移栽棉区，仍以人工移栽为主要方式，棉花机械化程度较低。

3.2国外主要作物机械化移栽现状

欧美和日本等国家和地区的移栽较早，是从蔬菜和经济作物开始，随后逐步用于玉米等粮食作物。目前，农业机械化水平较高的国家育苗移栽技术已成熟，多采用钵体苗半自动移栽机械，作业过程中采用人工喂苗，并根据作业对象的不同通过更换或调节栽植器来实现机械移栽。其中，穴盘育苗移栽技术和覆膜移栽技术是广泛应用的2种移栽技术。现阶段，穴盘育苗移栽技术已进入自动化研究阶段，如美国奥本大学KUTZ研究设计的一种移栽机器人，该机器人在苗盘相邻时，能3.3min内完成36株幼苗的移植，移栽后幼苗成活率高达96%。水轮式打穴移栽机则是一种常用的半自动膜上移栽机械，该机械能实现单行和多行打穴作业，结构简单经济实惠，但其移栽速度取决于放苗人员的熟练度。

3.3棉花机械化移栽研究进展

3.3.1机械化移栽对棉苗素质的要求 中国棉花机械化移栽研究尚处于起步阶段，对适应机械化移栽的棉苗素质要求未有统一标准。封俊认为机械化移栽的棉苗素质特点是生长粗壮、叶色深绿、无病、根系发达，3-6片真叶，苗高10-20cm。毛树春等提出了机械化移栽棉苗的壮苗标准：苗龄30-40天，叶龄2-3片真叶，苗高15-20cm，移栽前红茎比例占50%，子叶完整，叶片无病斑，叶色深绿，茎粗叶肥，根多、根密、根粗壮。赵金仓等试验结果表明，以钵体规格70mm×100mm，苗龄主茎叶片6叶期为最佳移栽效果。总体来说，棉苗需生长强壮、无病、根系发达，但适宜机械化移栽的苗龄、苗高、茎秆硬度等指标尚无一致性的结论，这可能与育苗方式、品种和当地种植制度等的不同有关。

3.3.2机械化移栽对棉田的要求 对于棉田质量的要求，封俊和毛树春等均认为在移栽前，棉田应当施足底肥，耕地平整，若土壤墒情不足，应提前浇水。但对耕层深度、碎土层厚度和碎土率以及含水量没有具体要求标准。陈艳认为机械化移栽油菜田需耕深20cm左右，碎土层大于8cm，碎土率大于90%，含水量控制在30%左右。

3.3.3棉花移栽机的研究与应用 棉花移栽机的种类较多，按栽植器型式分，有钳夹式，吊篮式，导苗管式及圆盘式等。国外采用较多的机型有：荷兰MT移栽机、美国移栽公司的吊杯式移栽机以及日本久保田公司生产的全自动鸭嘴水轮式移栽机系列产品。

国内棉花机械化栽植生产采用的是覆膜播种机械化技术和移栽机械化技术，以机械化覆膜直播为主。研究与应用较多有山东泰安国泰拖拉机总厂2ZM-2和2ZM-AI犁棉花移栽机0莱阳农学院2YZ-40型吊篮式钵苗栽植机以及富来威2ZQ型移栽机。近年来，随着育苗技术的发展，棉花移栽机械化技术颇有优势，又有新型机械出现。如中棉所研制的半自动裸苗移栽机，移栽效率高，移栽苗直立度好。

4 发展棉花育苗移栽机械化生产存在的问题

4.1棉花育苗技术存在的问题

就育苗技术而言，在实际应用推广中存在着急需解决的问题。一方面，育苗基质、载体等材料的选取问题。以营养钵来说，存在制钵劳动力度大、钵体重量大、运输不方便等费工抢时问题，而棉农期望钵苗能机械化移栽，一次性完成开沟、施肥、放钵、覆土等移栽作业。塑料穴盘能重复使用，但生产成本高，难以大面积推广。另一方面，肥料配比、生长物质和药剂施用的问题。比如施用药剂，孙学振等研究发现使用DPC+83008浸种的棉苗素质显著提高，其叶片叶绿素含量、光合强度提高，干物质积累量增加，根系发达，棉苗生长稳健、墩壮。

4.2发展棉花移栽机械化存在的问题

近年来，虽通过国内学者和专家们的大力开发研制以及国外机型的引进，中国的棉花机械移栽取得了较大进展，但仍存在一些需要解决的问题。

4.2.1农机与农艺的不配套 移栽机的设计跟作物农艺性状密切相关，但过去往往采取被动地适应个别地区和农艺要求的研究方向，棉花移栽机的效率未得到充分发挥。

4.2.2机型研发与实际需求矛盾 中国各棉区地形、气候和种植方式等各不相同，对移栽机械的需求也存在较大差异。而研发者试图研发具有广适性、自动化程度较高的机型显然与中国农机生产的实际不符。

4.2.3价格与棉农购买力不一致 在市场大多移栽机型始于国外的机型，结构相对比较复杂，造价较高，与国内实际生产情况存在一定的适应性问题。

5 研究展望

纵观育苗技术的研究与应用现状以及国内外移栽机械的发展、应用情况来看，中国的棉花育苗机械化移栽的发展趋势和研究重点，可分为两方面。首先，需加大棉花适于机械化的农艺性状研究，使得育苗、移栽、施肥和药物等各环节密切配合，进行多学科联合攻关，并设定统一的技术标准，建立适宜机械化作业的育苗移栽技术体系。如把作物栽培、品种选育、土壤肥料、机械设计与制造、自动控制等领域，以及病虫害防治、塑料工业、太阳能利用、温室技术等方面，形成一个联合协作的体系。其次，移栽机械以力求降低设备投资、减少运行费用、降低操作和保养难度，提高可靠性和使用寿命为研究目标，朝着全自动、标准化、系列化和规格化方向发展，因地制宜发展适用的特色机型。