新疆采棉机械化的现状及思考

岳建荣　郭辉　杨宛章

摘要：棉花生产中人工收获制约棉花生产规模的扩大。概述国内外机械化采棉的现状，结合实际对机采棉的特点进行总结，分析发展机械化采棉过程中存在的问题，提出相应的改进措施，为加快新疆采棉机械化提供参考。

关键词：机械化；采棉技术；精准收获；节本增效

中图分类号：S225.91+1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）01-0030-03

20世纪80年代以来，我国作为世界上棉花生产的大国，种植面积稳定在533.33 hm2左右，皮棉产量达到580万t。我国主要棉花生产区包括长江棉区、黄淮棉区和新疆棉区。

新疆作为我国最具优势的棉花产区以及优质棉的主要出口基地，棉花产量几乎占据了全国棉花总产量的“半壁江山”。近20 a来，新疆棉花始终保持面积、单产、总产、调剂量全国第一。国家连续3个五年计划均对建设新疆优质棉基地进行扶持；“十二五”期间新疆棉花种植总面积维持在166.7万hm2左右。作为新疆的优势产业，种棉收入占农民收入的35%左右，其中南疆部分地区达到50%～70%。但是，劳动力缺乏始终制约着新疆棉花种植产业的发展。每逢采棉季节，除参加抢收的干部和学生外，大量劳动力均来自外省。劳动力的不足使采棉期延长，影响棉花质量，阻碍秋耕灌溉以及翌年的春耕生产。因此，实现采棉机械自动化和智能化是解决劳动力匮乏的最佳方案。研究及开发机械化采棉技术，对解放劳动力、降低生产成本、保证棉花品质具有重要的意义。

1 国内外机械化采棉的概况

前苏联和美国都是机采棉技术较发达的国家，在拥有健全机采棉技术的同时，还有透明、公平的机采棉交易规则。美国是最早开始从事棉花采摘机试验与研究的国家，其工作可以追溯到1850年，并于20世纪40年代开始批量生产采棉机械，1964年基本实现机械采棉。截止20年70年代末，美国的棉花采摘机械化程度达到100%，居世界第一。目前，美国拥有两大采棉机生产公司：约翰迪尔（John Deere Co.）和凯斯公司（JI Case Co.）。前苏联于1924年开始研制采棉机械，1970年机采棉机械化程度达到31.6%。乌兹别克共和国是前苏联机械化植棉、采棉及清理加工技术设备的研究与生产中心，1936年开始设计双行水平摘锭采棉机。1939年又研制出垂直摘锭式采棉机，这种机型具有结构简单、制造容易、价格低的特点，因而得到了重视和发展。1948年定型生产CXM—48型采棉机，1965年进行改进和系列化设计，使采棉机得到进一步推广使用，使该国机械化采棉面积达90%以上。

目前，我国棉花生产环节中，棉田耕整、播种、植保、排灌等已基本实现机械化作业。制钵、移栽、拔棉杆等环节已研制出多种机型，处于试验与完善阶段。而在收获环节，除新疆棉区承担“九五”国家专攻专项项目引进美国约翰迪尔公司和凯斯公司价值1.66亿元的摘棉机外，其他棉区尚没有棉花采摘收获机械。

我国采棉机械研究始于20世纪50年代初期，最初是对引进的采棉机械进行试验研究。1954年，新疆生产建设兵团引进37台前苏联生产的CXM—48M型单行垂直摘锭后悬挂式采棉机。1961年农垦部又为兵团引进15台前苏联生产的XRC—112型双行垂直采摘锭自走式采棉机。1990年从乌兹别克引进全套棉田作业机械。1993年新疆农科院农机研究所引进美国2022型采棉机在玛纳斯进行机械采棉和清理加工试验。1996年，自走式采棉机研制被列入国家科技部“九五”重点科技攻关项目，我国从此正式开始进行国家级棉花采摘收获机的研究。1999年5月，4MZ-3型自走式采棉机通过新产品鉴定，标志着我国真正意义上的自走式采棉机从此诞生。

21世纪以来，中国推广使用的采棉机械都是由国外提供的。2002年，由中国农业机械化科学研究院与贵州平水机械有限责任公司共同研制的4MZ-5型采棉机通过鉴定。2005年，“平水”牌4MZ-5型自走式采棉机开始投入市场，至此，国外采棉机对中国市场的垄断局面被打破。目前，国内主要棉花采摘机型有：4MZ-5型采棉机，美国凯斯公司2155型、2555型采棉机，迪尔公司生产的9965型、9970型、9976型采棉机械。

受材料、制造工艺以及设计理念等条件的制约，国产采棉机械与进口采棉机存在很大的差异。但就机具本身而言，在能满足棉花采摘基本要求的前提下，又具有自身的特点。

由贵行研制并生产的采棉机采净率平均达到95.8%，该机使用两极采摘方式进行采摘，功率强大且能耗较低，适应性强，操作简单。

美国凯斯公司生产的采棉机使用了可靠性高的采摘头、发动机及传动系统；配备了可靠的液压与电气系统；装备了大容量燃料箱、清洗液存储箱及润滑脂箱的棉花采摘机在田间连续作业时长达14 h。对置式采摘滚筒的布置方式使采棉机在工作时，前后采摘滚筒同时从植株的两侧进行采摘，保证摘锭能最大范围地穿透棉株，将田间损失降到最小。采集棉头和底盘润滑于一体的林肯润滑系统、采棉头液压伸展、最新改进的可旋出式湿润刷柱以及多功能的线控保养开关，可将采棉机保养工作量降到最小，大大降低了驾驶员的田间劳动强度。

迪尔公司采棉机装配了电控采棉头高度调整系统。302.8 L的摘锭润滑脂箱使摘棉机的作业时间得到延长。为提高采棉效率和降低驾驶员的疲劳强度，还有可选装的采棉导航系统。

2 机械化采棉的特点

2.1 效率高，缓解人力短缺与需求量之间的矛盾

采花时间短，任务重，人力紧缺是每个棉农在收获季节都烦恼的事情。每年的采花季节，新疆县（团）管辖内的机关人员和学生都会协助棉农采花，但仍需从内地雇请拾花工。而一台采棉机的日工作量相当于750～1 000个拾花工（平均拾花75 kg/d）的采摘量。因此，机采棉在很大程度上解决了劳动强度大及劳动力短缺的矛盾。

2.2 降低成本，实现农民增收

人工采摘费在0.8元/kg左右，在近几年拾花劳动力紧缺的情况下，人工费达1.0元/kg以上，而机采棉的相关费用仅为0.4元/kg。

2.3 有效调节农时，缩短拾花时间

棉花作为季节性强的农作物，对采摘期的要求十分严格。北疆的初霜来得早，拾花期短，机采棉有助于充分利用拾花时间。南疆的机采棉缩短了收获时间，可及时满足冬灌需要，有效调节农时。

2.4 精准收获，加速实现农业现代化

机采棉的普及在带动精准播种、精准灌溉、精准施肥的同时，实现精准收获，提高了植棉的机械化水平，使农业现代化的发展步伐加快。

2.5 采棉质量低，可纺性下降

造成机采棉质量低于手采棉质量的原因：一是不同成熟期的棉花品质有所差异，手采棉往往能对同一块地进行多次采摘，有利于区分不同等级的棉花；而机采棉需要对早熟与晚熟的棉花同时喷洒催熟剂，然后进行一次性采摘，导致棉花成熟度下降，混等混批，可纺性下降。二是机采棉含有大量的棉枝、棉叶，后续加工使纤维受损程度增加，强力偏低。

2.6 地膜污染，污染环境

在新疆，棉花种植普遍采用地膜技术，增产效果明显，但同时也带来严重的污染，残膜回收迫在眉睫，但目前仍缺乏解决残膜污染问题的有效方法。

3 机械化采棉存在的问题及改进措施

3.1 存在的问题

1） 机采棉的含杂率较高。与手采棉相比，机采棉虽然减少了“三丝”的数量，但不可避免地混有残膜。目前，机采棉加工工艺及设备尚不完善，不能有效清除地膜残片等杂质。

2） 机采棉价格偏低造成销售困难。机采棉清理过程复杂工序，造成棉纤维损失近1 mm。短纤维含量增加，残膜等杂质含有量超标，使机采棉加工等级降低，销售价格偏低，严重影响机采棉技术的推广。

3） 配套的采棉机械没有得到补贴。机械化采棉需要较大的投入，而在实际操作中，政府只重视采棉机械的补贴，忽视机采籽棉装卸、拉运和棉花脱叶催熟等配套设备的补贴，使一次性采棉的采净率和机采籽棉的含杂率受到影响。

3.2 改进措施

1） 改进机采棉加工工艺，扎实稳妥推进机械化采棉技术。改进现有机采棉清理加工生产线。解决籽棉皮棉清理程序过多降低皮棉内在品质的问题，改进加工环节皮棉加湿技术和机采棉异性纤维清理技术。引进皮棉加湿器，对回潮较低的籽棉进行加湿回潮；同时，引进异性纤维清理机，加大对棉花加工设备的检修与维护力度，做好设备调试工作，进一步完善工艺流程，在收获季节前清理地膜及其他杂质。机械化采棉技术不能盲目推进，应该有选择地在示范区先行推广。

2） 制定并推出机采棉的评级标准。现有的棉花评级标准里没有对机采棉分级做出规定，致使机采棉等级普遍低下，出售价低，打击了棉农的积极性，不利于机械化采棉的发展。国家应该出台相关的政策和机采棉等级评定标准，用以规范机采棉的采收。

3） 加大对采棉机及其配套器械的补贴。鼓励个人以股份、集资等方式购置采棉机械及配套脱叶剂喷施机械等，充分利用现有的国家农机购置补贴政策，优先保证对机采棉配套机械进行补贴。

为提高皮棉品级，促进机械化采棉的发展，也可采取以下措施：一是完善栽培技术措施，在有限的积温条件下确保棉铃成熟；二是选择综合性状好的机采棉品种，如新陆早43号、44号、45号；三是综合调控，避免因水肥运筹不当造成棉花生长不良；四是选择理想的脱叶剂剂型，提高脱叶质量；五是改进喷雾机械，改善雾化效果；六是适期采收，加快采收进度，严格控制采收时的含水率和含杂率；七是精心储运，防止霉变及异性纤维混入；八是对机采棉加工设备进行技术改进，减少加工过程对棉花纤维的损伤，争取使机采棉衣分率不低于39%，综合等级率不低于90%。

机采棉采摘与加工是一项多学科、综合性的技术，要提高加工质量，必须从选种、种植、采收、储运、加工等方面全盘考虑，这样才能保证采棉的品质与质量，有利于机械化采棉的发展。

4 机械化采棉发展趋势

现有的采棉机采摘方式主要有垂直摘辊式、水平摘辊式、气吸式和气吹式等，但应用比较成熟的还是水平摘辊式采棉机。采棉机的发展趋势主要有以下几个方向：

1） 精准农业系统的应用。凯斯公司与AGLEADER公司合作开发了当今采棉领域具有世界领先水平的棉花产量监测及信息收集系统——凯斯精准农业系统。1999年，美国已有13台凯斯2555型采棉机成功运用这套系统。目前，澳大利亚、巴西等国也在采棉机上应用了此系统，并开始与AFS精准农业系统配套，指导农业生产。

2） 采棉机器人呼之欲出。针对我国棉花品种多、纤维短、收获期长等特点，在短时间内无法改变棉花农艺的情况下，研制智能采棉机器人迫在眉睫。东南大学和南京工学院的韦皆顶、费树岷等已有了初步设计。智能型采棉机器人综合人工采摘与机械式采摘的优势，具备棉农采棉的专业知识，可保证棉花的品质，其高效性可节省大量的人力财力，从根本上解决棉花采摘的效率与品质之间的矛盾，具有极其深远的战略意义。

3） 采棉机械的操作日渐优化，劳动保护设施越来越细致。在我国采棉机还处于研究机械部分的时候，国外研究人员已在优化设计采棉机。作为人工操作使用的机械，采棉机的人性化设计和劳动保护措施日益受到重视，也成为采棉机的发展方向。

5 结语

棉花是新疆的优势产业，实施机械化采棉对带动新疆社会经济发展、增强经济实力、促进社会与生态协调具有重要的意义。因此，在制定机械化采棉战略时要进行全方位的分析与思考，既不能好大喜功，也不能半途而废，应该在探索中不断稳步前进。