黄河三角洲棉花生产全程机械化关键技术

李伟，曹龙龙，廖培旺，郝延杰，王成，张爱民

（滨州市农业机械化科学研究所，山东滨州256600）

黄河三角洲棉花生产全程机械化关键技术

李伟，曹龙龙，廖培旺，郝延杰，王成，张爱民*

（滨州市农业机械化科学研究所，山东滨州256600）

黄河三角洲棉花生产的根本出路在于全程机械化，全程机械化包括品种选育、土地耕整、精密播种、中耕施肥、植保化控、化学脱落叶催熟、机械采收、棉秆处理、残膜回收、棉花清理加工等多个环节。经过近几年的示范推广，黄河三角洲棉花生产全程机械化水平有了很大提高，但在机械化进程中仍面临着许多薄弱环节的制约，例如棉花打顶、残膜回收、机采棉加工点建设等，还需要加强研究及大力推广。

棉花；全程机械化；机械采收

棉花是重要的战略物资，棉花生产安全关系国计民生。我国棉花种植区域主要有西北内陆、黄河流域和长江流域三大棉区[1]。近几年，棉花价格下降与用工成本的增加形成叠加作用，极大地降低了棉农收入。尤其是2015年部分流转承包土地的植棉大户出现了亏损，严重影响了棉农的植棉积极性。2007年至2016年10年间我国棉花面积从593万hm2下降到338万hm2，降幅达到43.03%，下降趋势明显。实现棉花全程机械化、降低用工成本成为棉花生产可持续发展的必由之路。

黄河三角洲地区盐碱地资源丰富，非常适于植棉。该地区建有世界上纺织规模居前列的魏桥纺织集团，棉花加工能力强，原棉需求量大。在此区域发展植棉产业不仅能充分发挥棉花抗旱、耐盐碱的特性，还能为当地棉纺企业提供更多原棉，降低棉花运输成本。在黄河三角洲地区率先实现棉花生产全程机械化，提高当地棉农植棉积极性，扩大棉花种植面积，对于盐碱地改良及国家棉花安全具有重要意义。

1 滨州植棉机械化经验

为推进黄河流域棉区棉花生产全程机械化，位于黄河三角洲地区、宜棉区域广阔的山东省滨州市先行先试，成为黄河流域棉花生产全程机械化的“探路者”。滨州市农业机械化科学研究所先后与新疆农垦科学院、农业部南京农业机械化研究所、中国农业大学、中国农业科学院棉花研究所等签订了协议，联合组成项目组，共同推进黄河流域棉花生产全程机械化。

2011年，滨州市在黄河流域率先建立了棉花生产全程机械化农机农艺融合示范基地。2012年，滨州市承办了全国农机农艺融合座谈会暨机采棉现场会。2014年10月，农业部在滨州召开了“黄河流域棉花机械化生产现场会”。这标志着滨州市初步构建起棉花生产全程机械化工作局面，引领了黄河流域棉花生产全程机械化发展方向，创造了棉花生产全程机械化示范的“滨州经验”[2]。

2 棉花生产全程机械化关键技术

实现棉花生产全程机械化，必须走农机农艺融合的路子，既要符合“矮、密、早、膜”农艺要求[3]，又要符合机械采收的要求。在实现棉花生产全程机械化前提下，提升棉花品质和产量，保证广大棉农的利益需求，才能真正提高棉农的积极性。

2.1 品种培育

适宜机采的棉花品种是实现棉花生产全程机械化的前提，棉花品种应早熟、吐絮集中、株型紧凑，果枝长度≤20 cm，第一果枝始节高度18 cm以上，抗倒伏，叶片对化学脱叶剂比较敏感，纤维长、强度高。

经初步试验，黄河三角洲适宜机械采收的棉花品种有鲁棉研 37、K836、中619、中915、机采 1号、隆平1号、欣抗4号、国欣138等。由于影响机械采摘的因素较多，棉花品种的进一步选育试验仍在进行。

2.2 种植模式

机采棉种植模式各地略有差异。新疆棉区机采棉种植模式有（66＋10） cm、（72＋4）cm、（64＋12）cm等。南疆种植密度17.25万～22.5万株·hm－2，北疆种植密度20.25万～24万株·hm－2，株高75 cm左右。经过几年实践，黄河三角洲地区宜采用76 cm等行距种植模式，密度7.5万～8.25万株·hm－2[4]，株高 80～100 cm，不超过 120 cm。这种模式能够充分利用水、肥、光、热资源，发挥群体优势，不仅适合机械采收，还能保证品质、提高产量，已被滨州、东营两市棉农普遍采用。

2.3 土地耕整

目前黄河三角洲地区棉田土地耕整机械化程度较高，土地深松、犁地、平整地（含地表残茬处理）等环节全部实现了机械化作业。

土地深松逐渐得到棉农认可。棉田深松能打破棉田犁底层，起到疏松土壤、蓄水保墒、促进根系生长发育的作用，大幅提升棉花抗逆、抗倒、抗旱能力，减少棉花病害，为棉花增产和品质提升打下良好的基础。

激光平地技术的应用为棉田节水灌溉提供了装备保障，平整的土地提高了播深一致性，保证了播种质量。

重视土地耕整，提高土地耕整质量，能够为棉花生产后续环节提供良好土地条件。土地耕整环节常用设备有1SZL深松整地施肥联合作业机、1LF-430型、1LF-435型、1LYF-435B型液压翻转双向犁、1LZ-3.6（5.6、7.2）型联合整地机、激光平地仪等。

2.4 精密播种

黄河三角洲地区棉花播种采用先播种后覆膜的栽培模式，所用机具多为1膜2行机或2膜4行机，可实现种床整理准备、施肥、播种、覆膜等多项作业[5]。

为提升棉花播种效率，滨州市农业机械化科学研究所自主研发了2BMZ-3/6A型基于机收的折叠式智能棉花精量播种机，该机具的可折叠机架可利用液压油缸的伸缩作90°对折，提高机具的道路通过性，机具工作状态可以实现3膜6行宽幅播种，提高工作效率。

为提高3行采棉机的采净率，滨州市农业机械化科学研究所和农业部南京农业机械化研究所联合研制了2BMJ-3A型基于机采棉的智能精量播种机。该机适用于1膜3行的棉花种植模式，增加了地膜覆盖率，减少水分蒸发，防止地下盐分上移，抑制杂草生长，棉花苗壮铃大，达到棉花提质增收的目的。

2.5 田间管理

棉花生产田间管理作业包括：中耕追肥、植保化控、整枝打顶等，棉花生产田间管理的机械化是棉花生产全程机械化的重要组成部分。

2.5.1中耕追肥。一般情况下黄河三角洲地区棉花生长过程中需要中耕追肥两次，中耕深度一般8～16 cm，根据当地土地、气候及棉花生长情况，作业次数及深度可以进行适当调整。中耕追肥机选用配套动力时，棉花苗期多采用普通中型轮式拖拉机，后期要选用高地隙轮式拖拉机，棉株封垄后，还要在轮缘加装护罩，避免机具作业时损伤果枝造成棉花减产。

2.5.2植保化控。棉田机械化植保化控作业通常包括喷施农药、叶面肥、除草剂、植物生长调节剂（如缩节胺）及脱叶催熟剂等，合理开展植保作业对棉花生产非常重要。整地前喷洒化学除草剂可达到全面除草的效果，适期适量喷施缩节胺可提高棉花产量和品质[6]，病虫害药物防治可与化控作业同步进行。

棉田植保喷雾机分为自走式、悬挂式和牵引式3种，其中自走式高架喷雾机作业灵活，不需要另行配备动力，如北京中科圣农科技有限公司生产的3WF1600-500型自走式高地隙风送喷杆喷雾机、约翰迪尔4630高地隙自走式打药机。

近年来，航空植保机械发展很快，并应用于棉花生产，但由于无人机价格高、载荷小、续航时间短、单次作业面积少、不享受购机补贴等原因，航空植保在黄河三角洲尚未大范围应用。

2.5.3棉花打顶。由于还没有成熟适用的打顶机械[7]，黄河三角洲地区的棉花依然采用人工打顶，需要大量人工，增加了植棉成本，棉农迫切需要一种能够代替人工打顶的作业方法。

滨州农业机械化科学研究所联合中国农业大学在黄河三角洲地区进行了化学打顶试验，检验棉花化学打顶剂的应用效果，为该技术在黄河流域的熟化推广提供了依据，初步试验表明化学打顶地块籽棉与皮棉产量与人工打顶相当且有增产潜力，对纤维综合品质无显著影响[8]。

农业部南京农业机械化研究所研制了可进行精准仿形打顶作业的3MD-4型棉花打顶机，2016年该机在黄河三角洲地区进行了棉花打顶试验，打顶合格率达 85%，作业效率高达 0.5～0.7 hm2·h－1，但该打顶机目前尚处于试验改进阶段，尚未大规模应用。

2.5.4化学脱落叶催熟。化学脱落叶催熟是根据棉花机械采收作业的相关要求，采用脱叶药剂使棉叶脱落，可以降低机械采收棉花的含杂率、防止采收的棉花被叶绿素污染、提高棉花采净率。

黄河三角洲地区棉花脱落叶催熟基本掌握在9月下旬之后进行，要根据棉花品种、棉花生长情况和天气情况选择喷洒脱落叶剂的时间。大多数铃期45 d后、棉花吐絮率达60%以上时是最佳喷施时间（过早喷施脱落叶剂会影响棉花产量和纤维品质）。

脱叶剂应均匀洒在棉叶两面，最好在相对湿度较高的清晨进行，群体过大的棉田一次喷施难以保证脱落叶率，宜分两次施药：第一次施药期可比正常施药期提前5～7 d，药量为正常药量的50%～70%；10 d以后，当多数叶片已脱落时进行第二次施药，药量不低于正常药量的70%。

2015年，滨州市农业机械化科学研究所在黄河三角洲地区无棣县采用50%噻苯隆可湿性粉剂450 g·hm－2+40% 乙烯利水剂 2.25 L·hm－2进行棉花脱叶催熟后，进行机采试验时脱叶率达到97%，吐絮率达到97%，取得了良好的机采效果。

2.6 机械采收

在黄河三角洲地区，人工采摘棉花的价格大致为2元·kg－1，而2016年棉花收购价格仅7.4元·kg－1，人工采收成本相当于棉花收入的27%。滨州市的无棣、沾化两县棉花采收时也正是当地冬枣采摘季节，有时2元·kg－1的采收费也雇不到人工，棉花机采已成为提高棉农植棉积极性，保证黄河流域棉花生产可持续发展的必然需求。

采棉机价格较高，国产3行机价格都在百万元左右，5行机、6行机及进口机价格更贵，目前黄河三角洲采棉机的数量较少，尚不能满足机采棉发展的需要。

2011年至今，黄河流域棉区的山东省滨州市多次进行机采棉试验，采用贵航4MZ-3型自走式采棉机、贵航4MZ-5型自走式采棉机、约翰迪尔9996自走式摘棉机、约翰迪尔9970自走式采棉机、凯斯ME625采棉机等进行了机采作业对比试验，从采收的效果来看凯斯ME625采棉机的采净率最高，国产的贵航采棉机在采收效果上与进口采棉机依然有较大差距。

目前国产采棉机的采摘头依赖仿制或进口，迫切需要打破国外技术垄断，实现采摘头的中国制造，并自主研制采收率高、含杂少的采棉机[9]，降低采棉机成本，为机采棉推广奠定更好地技术基础。

2.7 棉秆处理

黄河三角洲地区棉秆收获实现了高度机械化，代表机型有中国农业机械化科学研究院生产的4MG-275型自走式棉秆联合收割机（收割型、捡拾型)、天津农机推广总站的4MG-2型齿盘式棉秆拔除机、农业部南京农业机械化研究所研制的4MGB-237型自走式棉秆拔秆切碎联合收获机、滨州市农业机械化科学研究所研制的4MGB-260型自走式不对行棉柴收获打捆机、棉秆拔除粉碎集箱一体机等。

2.8 残膜回收

目前黄河三角洲区域的棉田残膜机械化回收机具以简单的密排弹齿搂膜机为主。密排弹齿搂膜机的主要缺点是需要人工脱膜，作业效率低。

为加快残膜回收机械化的进程，滨州市农业机械化科学研究所进行了残膜回收机具的引选。通过大量实验发现，新疆农业科学院农业机械化研究所研制的11SM-1.5型残膜回收机作业效果较好，能够回收80%以上棉田残膜。

密排弹齿搂膜机和11SM-1.5型残膜回收机捡拾出来的残膜往往是直接堆积在田间地头，这些残膜会被大风吹散到村庄、绿化带、棉株上造成二次污染[10]。为防止二次污染的发生，滨州市农业机械化科学研究所提出了将残膜回收打捆的思路，设计了棉田残茬废膜回收打捆机，目前机具正处于改进优化阶段。

2.9 棉花清理加工

手工采收的棉花杂质是以棉叶、尘土为主，仅需沉降式重杂清理和刺钉滚筒籽棉清理两道籽棉清理工艺即可付轧；但机采棉会混入棉叶、棉秆、棉铃壳、残膜碎片等杂质[11]，必须有更加完善的清杂工艺、更加先进可靠的清杂设备才能保证清理加工的质量。目前黄河三角洲区域的棉花清理加工生产线绝大多数是针对于手工采收，缺少机采棉大型清理加工生产线，中小型清理加工生产线数量不足以满足机采棉推广和发展需要。许多棉农虽然以机采模式种植了棉花，却因当地无加工点收购机采棉或收购点过少而不敢机采，失去了种植机采棉的意义。滨州市沾化、无棣两地在农机部门、供销合作社、山东天鹅棉机公司的大力支持下，各建立了一条机采棉清理加工线，解决了棉花机采后清理加工的问题，为黄河三角洲机采棉可持续发展提供了保障。

3 结论

黄河三角洲地区棉花生产在土地耕整和播种环节已完全实现机械化作业，经过近几年农机和农业部门的对棉花生产全程机械化技术的示范推广，棉秆收获作业也已实现高度机械化，棉花植保、脱落叶催熟等环节机械化程度有了很大程度的提高。但在棉花生产全程机械化进程中仍面临着许多亟待解决的困难和问题，例如，现有采棉机的数量依然无法满足机采棉发展的需要，机采棉收购加工点的建设明显滞后，棉花打顶、残膜回收等薄弱环节也亟待突破，研究推广部门还需要做大量的工作来促进实现棉花全程机械化。

[1]张晴.中国棉花主产区生产条件及发展对策[J].中国棉花，2007，34(7)：8-10.

[2]张爱民.黄河流域棉花全程机械化助推麦棉两熟制度研究发展[J].安徽农业科学，2015，43(6)：366-367，374.

[3]白岩，毛树春，田立文，等.新疆棉花高产简化栽培技术评述与展望[J].中国农业科学，2017，50(1)：38-50.

[4]张晓洁，张桂芝，陈传强，等.黄河三角洲棉花机械化生产技术应用效果分析[J].山东农业科学，2016，48(2)：64-67.

[5]杨春锋，杨自栋，颜丙新.基于麦棉连作体系的棉花覆膜播种机设计[J].农机化研究，2014，8(8)：59-66.

[6]田晓莉，李召虎，段留生.作物化学控制的研究进展及前景[J].中国农业科技导报， 2004，6(5)：11-14.

[7]平英华，彭卓敏，陈明江.我国华北地区棉花生产耕种管机械化研究探讨[J].安徽农学通报，2014(9)：130-131.

[8]孙巍，杨宝玲，高振江.浅析我国棉花机械采收现状及制约因素[J].中国农机化学报，2013，34(6)：9-13.

[9]赵强，周春江，张巨松.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.

[10]李明洋，马少辉.我国残膜回收机研究现状及建议[J].农机化研究，2004，(6)：242-245.

[11]毛树春，李付广.当代全球棉花产业[M].北京：中国农业出版社，2016.

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”国家科技支撑计划（2013BAD08B02-02）