新疆兵团棉花打顶机械化的研究现状与问题综述

戴翠荣，王献礼，贺美球，王文涛（新疆兵团第一师农业科学研究所，新疆　阿拉尔 843300）

新疆兵团棉花打顶机械化的研究现状与问题综述

戴翠荣，王献礼，贺美球，王文涛
（新疆兵团第一师农业科学研究所，新疆阿拉尔 843300）

打顶是棉花生产中的关键环节。适时适期完成打顶工作，可促使棉花早结铃、多结铃，提高棉花品质，增加棉花产量。实现打顶机械化可以大大减少打顶时间、提高劳动效益、降低劳动强度。为此，文中介绍了新疆兵团棉花打顶机械化的研究现状，并指出了机械打顶和化学打顶两种打顶方式存在的问题及研究方向。

新疆兵团；棉花；打顶机械化；研究现状；存在问题

新疆兵团作为我国棉花种植面积最大的区域，在中国棉花总量中占据比例越来越大［1］。长期以来，兵团棉花打顶工作主要依靠人工打顶，劳动强度大、效率低，同时延长了打顶时期，使得棉花不能在适宜的时期及时完成打顶工作，从而抑制棉花产量的提高。如果解决了人工打顶问题，将是新疆植棉史上继地膜覆盖、节水灌溉、机械采棉之后的又一重大技术革命，将对兵团乃至全国棉花产业的发展产生重要作用。近几年来，随着机械化水平不断提高，新疆兵团棉花播种、化调、病虫害防治及棉花采收、加工都已基本实现机械化作业，只有棉花打顶还没有真正实现机械化，每年需要耗费大量人力，成本高，可控性差［2］。因此，实现棉花打顶机械化是实现棉花产业全程机械化急需解决的环节。目前，棉花打顶机械化方式有两种，一种是用棉花打顶机替代人工切除棉花顶尖，另一种是通过机械喷施能抑制棉花顶端生长的化学调节剂来达到封顶效果。

1　棉花机械打顶研究现状及存在的问题

1.1研究现状

早在1961年，就有棉花打顶机的研究报道，新疆八一农学院农业机械系设计并试制了马拉棉花打顶机［3］。2002年石河子大学的王维新、赵永满等研究设计了国产第一代棉花打顶机：3MD-12棉花打顶机［4，5］。2004年，石河子大学机电学院研究设计了后悬挂式3MD-12/20型棉花打顶机。该打顶机初步实现扶禾→打顶→放开连续作业和主侧枝同步打顶，基本满足了棉花打顶作业的农艺要求［6］。2005年，石河子大学胡斌等研发了3MDY-12型前悬挂液压驱动式棉花打顶机，该机型较好地解决了驾驶员不能根据前方棉株的长势适时调节棉花打顶的高度、打顶机在地头地尾打顶不彻底、因拖拉机前面无动力输出装置，打顶机不能安装在拖拉机前面工作以及拖拉机底盘下两行打顶不彻底的问题，实现打顶机对棉株顶部高度的整体仿形与浮动作业［7］。

2006年，石河子大学主持研发了3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机［8，9］。该打顶机较好地解决了棉花机械打顶行内和行间棉花顶部的独立仿形技术难点，较好地实现了各组切割器独立仿形打顶作业的控制，当棉田地表平整，棉株高度基本一致时，各项指标能够满足棉花机械打顶的农艺要求，且作业效率是人工打顶的40倍以上。但在打顶过程中，打顶动力通过皮带直接传递到滚筒切割器刀轴，高速旋转的刀轴与四杆机构仿形装置容易产生共振，导致切割器剧烈跳动，严重影响打顶的精度和稳定性。针对上述问题，设计研制了基于伸缩套管传动和垂直升降仿形平台的3MDZF-6型单体仿形棉花打顶机，该打顶机合理调整液压排量和仿形器与切割器刀轴之间的距离，可适应多种作业速度，提高打顶率［10］。

2009年新疆大学先后研制了 3DDF-8型、3DDF-1800型及3FDD-1800型棉花打顶机［11］。

2010年周海燕等学者研究设计了3WZD-6型自走式棉花打顶机，该打顶机实现了打顶作业后的药控工作，达到了一机多用的目的［12］。

1.2存在的问题及研究方向

（1）要求机械结构简单，可调性强。棉花种植生态区差异较大，不同棉区种植模式不同，采用的栽培技术不同，棉株的农艺性状就不同，因此，打顶机设计结构要简单，田间作业幅度的可调范围要大，以更好地适应棉田生产。

（2）提高自动化水平，强化仿形技术。由于棉花打顶高度不能得到实时识别，导致打顶漏打率高，严重地影响了棉花增产。因此，进一步研究计算机视觉技术在棉花打顶中的应用是当前紧迫任务，根据棉株生长形态和地面特征，研究采用自动化程度高、技术先进的地面实时仿形技术，实现棉株仿形打顶，地头地尾打顶需彻底、均匀。

（3）优化设计，降低成本。目前打顶机打掉的棉尖不能得到回收，而棉尖是棉花最容易生虫的部位，因此结合棉花生长的农艺特点，解决棉花顶尖回收问题以及提高自动化程度和生产率，对结构进行优化设计、提高制造工艺水平、降低产品价格，获得最佳的经济效益，是未来棉花打顶机发展的重要方向。

（4）向联合作业方向发展，实现多功能作业。实现打顶、除虫、中耕一体化作业，降低作业成本和设备投入费用，减少对蕾铃的损坏。

2　棉花化学打顶研究现状及应用前景

2.1研究现状

国内化学打顶研究起步于20世纪80年代，1980年奚惠达等［13］研究在不同的生育阶段施用1，1二甲基哌啶鎓氯化物（DMPC）对棉花生长发育所产生的效应。根据初步试验结果看，使用DMPC可进行化学打顶，减少棉田用工。1997～1999年李新裕等进行了长绒棉甲哌鎓化学封顶取代人工打顶的试验［14］，结果显示：用化学封顶取代人工打顶可减轻人工劳动强度，提高作业效率。李雪等研究了辛酸甲醋等在棉花上的去顶效果，但效果不明显［15］。

自2008年开始，新疆兵团掀起了化学打顶替代人工打顶田间试验的热潮，各师纷纷引进化学打顶剂进行试验研究，试图攻克棉花种植全程机械化的最后瓶颈。其中最主要的一种化学打顶剂为浙江禾田化工有限公司生产的禾田福可（通用名为氟节胺）。氟节胺是一种触杀兼内吸型二硝基苯胺类高效植物生长调节剂，1977年由瑞士人开发成功，它的作用机理为氟节胺与棉花生长点细胞微管蛋白结合，使得动力分子马达无法运送微管蛋白，即丧失聚合作用，造成纺锤体微管丧失，影响细胞的正常分裂，使得棉花生长点停止生长。

各师研究结果表明，棉花喷施化学打顶剂后，棉株高于人工打顶，重塑了株型，调节了棉花群体质量，拓展了棉花群体容量［16］，可改善棉株群体通风透光条件，减少人工打顶带来的叶、铃划伤和脱落，减少病虫害的人为传播，提高单株成铃数，对棉纤维内在品质无影响［17］。本单位试验研究的结果与各师一致，从表中可见，喷施化学打顶剂后，棉株株高均高于人工打顶10 cm左右，特殊试验点甚至高出38.5 cm，果台数较人工打顶多4台左右，单株铃数与人工打顶相同或少0.5个左右，单铃重与人工打顶相差不大，衣分甚至高于人工打顶，产量较人工打顶减产不超过5%（表1）。纤维品质，除马克隆值略高于人工打顶外，其它各项指标均无影响（表2）。

表1　化学打顶对棉花产量性状的影响（第一师农科所2013）

表2　化学打顶对棉花纤维品质的影响（第一师农科所2013）

2.2存在的问题及应用前景

试验结果证明喷施化学打顶剂后，确实能够有效延缓、抑制棉花的顶端生长，达到封顶效果，具有替代人工打顶的潜力，这与苏成付等的研究结果相同［18］。喷施化学打顶剂表现出棉株顶部3～4台为空果枝，但试验结果显示喷施化学打顶剂果枝数均比人工打顶多4台左右，表明顶部空果枝为化学打顶药效持续期内新发果枝，不是影响产量的主要原因。化学打顶作为一项新的植棉技术对棉花生产具有重要的现实意义，目前化学打顶还处于试验及小范围推广阶段，技术还不够成熟，今后需要重点以不影响棉花产量为目标，进一步完善其应用技术并研究与之配套的栽培管理措施，争取早日替代人工打顶，实现南疆棉花种植的全程机械化。

当前，精简化、机械化、规模化和高效益是棉花生产发展的必然趋势。在新疆兵团，棉花生育期间的机械化管理（精量播种、化学除草、机械采收等）已达到较高水平。棉花栽培管理技术快速发展，而打顶仍无法摆脱手工操作，成为新疆棉花生产全程机械化和规模化的瓶颈。化学打顶技术的成熟和推广将大幅度提高棉花打顶效率、降低植棉成本，提高植棉机械化水平，减轻田间作业强度、解放劳动力，扩大职工承包份额，具有重要的经济效益和社会效益。因此，为尽快满足新疆兵团棉花产量和品提高质的需要，应进一步加强化学打顶技术以下方面的研究：（1）棉花化学打顶剂作用机理及对棉花农艺性状的影响；（2）掌握化学打顶剂适宜的喷施时间和剂量，减少棉铃脱落，做到不减产甚至增产；（3）开展棉花化学打顶剂与常规甲哌鎓等化控技术配合施用研究；（4）加快制定棉花化学打顶综合配套技术规程，并进行大面积示范推广。

［1］刘俊奇，王维新，赵永满.棉花打顶机应用现状与发展趋势的研究［J］.农机化研究，2008（9）：249～251.

［2］瞿端阳，王维新.新疆棉花机械打顶现状及发展趋势分析［J］.新疆农机化，2012（1）：36～38.

［3］八一农学院农业机械系.马拉棉花打顶机［J］.新疆农业科学，1961（4）：141～142.

［4］胡斌，王维新，李盛林等.3MD-12型棉花打顶机的试验研究［J］.中国农机化，2004（2）：41～42.

［5］胡斌.3MD-12型棉花打顶机［J］.农机化研究，2003（1）：88～89.

［6］罗昕，胡斌，王维新，李明志.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机［J］.农机化研究，2008（11）：136～138.

［7］胡斌，罗昕，李明志等.3MDY-12型前悬挂液压驱动式棉花打顶机［J］.新疆农机化：2006（2）：26～27.

［8］罗昕，胡斌，王维新等.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机［J］.新疆农机化，2008（6）：23～24，31.

［9］胡斌，罗昕，王维新等.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制［J］.农机化研究，2008，（5）：73～75，78.

［10］彭强吉，张明辉，胡斌等.3MDZF-6型垂直升降式单体仿形棉花打顶机的试验研究［J］.农机化研究，2014，（1）：170～173.

［11］周桂鹏，张晓辉，范国强等.棉花打顶机械化的研究现状及发展趋势［J］.农机化研究，2014，（4）：242～245.

［12］周海燕，尹素珍，朱立成等.3WDZ2-6型自走式棉花打顶机设［J］.农业机械学报，2010（41）：86～89.

［13］奚惠达，何钟佩，李丕明等.新生长延缓剂1，1二甲基哌啶鎓氯化物对棉花生长发育的影响［J］.中国棉花，1981 （5）：33～37.

［14］李新裕，陈玉娟.新疆垦区长绒棉化学封顶取代人工打顶试验研究［J］.中国棉花，，2001，28（1）：11～12.

［15］李雪，朱昌华，夏凯等.辛酸辛酯、癸酸甲酯和6-BA对棉花去顶的影响［J］.棉花学报，2009，21（1）：70～80.

［16］赵强，张巨松，周春江等.化学打顶对棉花群体容量的拓展效应［J］.棉花学报，2011，23（5）：401～407.

［17］赵强，周春江，张巨松，等.化学打顶对南疆棉花农艺和经济性状的影响［J］.棉花学报，2011，23（4）：329～333.

［18］苏成付，邱新棉，王世林.烟草抑芽剂氟节胺在棉花打顶上的应用［J］.浙江农业学报，2012，24（4）：545～548.

Present research situation and existing problems summary of mechanized cotton topping of XPCC

DAI Cui-rong，WANG Xian-li，HE Mei-qiu，WANG Wen-tao
（Agricultural science reserch institut of the 1st division of XPCC，Alar，843300，Xinjiang，China）

Topping isa key link in cotton product，a timely topping can bring the growth duration of cotton forward，increas the amount of cotton bolls，improve the quality of cotton and increas the output of cotton.Mechanized topping can greatly shortens the working hours，increases working efficiency and reduces labour intensity.This text introduces the present research situation of mechanized cotton topping of XPCC，pionts out the existing problems lies in mechanized topping and chemical topping and showsthe new path offurther research.

XPCC；Cotton；Mechanized topping；Present research situation；Existing problems

1007-7782（2015）06-0034-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.013

S562.01

A

2015-11-11