3MD-6 型棉花打顶机在沙湾县的引进示范与建议

努尔扫列·吐鲁孙汗

（塔城地区农牧机械技术推广站，新疆 塔城 834300）

棉花是新疆的重要经济作物，据国家棉花信息网调查显示，2018年度全国棉花种植面积达326.67 万hm2，而新疆棉花种植面积230.47 万hm2，约占全国棉花种植面积的70.6%[1-4]。随着我区农业发展和机械化水平的不断提高[5-8]，棉花种植面积不断增加[9-12]。目前，塔城地区年种植棉花25.33 万hm2，其中，沙湾县种植面积达12 万hm2，全县棉花种植、田间管理、收获基本实现了全程机械化，但棉花打顶目前依然靠人工作业。

2020年塔城地区农牧机械技术推广站依托自治区农业科技推广与服务“棉花生产全程机械化技术集成与示范推广”项目，在沙湾县大泉乡东泉村建立了83.6 hm2棉花全程机械化技术示范区，并在示范区举行了棉花打顶机械化技术现场观摩会，棉花采用机械打顶能促进节本增收、提高效率、不误农时。通过现场会实地作业，参会人员在加强切割部件强度，提高仿形精度等方面提出了合理化的改进建议。此棉花机械打顶技术及机具为棉花打顶机械的发展奠定了基础，对实现棉花全程机械化起到了积极推动作用。

1 3MD-6 型棉花打顶机介绍

棉花打顶机主要由液压升降系统、弹簧、带轮、钢珠、切割器、仿形装置、传感器a、传感器b、伸缩仿形支架、固定仿形支架、机架等组成。

该装置打顶方式为悬挂式机械打顶，通过垂直仿形技术，将棉花高度信息通过传感器传递到液压电磁阀，来控制液压分流，调整动刀的高度，实现不同高度棉花的机械打顶，工作原理示意见图1。

本装置工作时，仿形板接触棉株，棉株会给仿形板一个支撑力，使仿形板带动与其固连的仿形架根据棉株的高度绕铰接点左右摆动，当仿形板碰到的棉株比上一株棉株高时，仿形板向上运动，使仿形架逆时针摆动，碰到左边的传感器a，传感器接收到信号，信号传递到电磁阀，从而控制液压杆向上移动，带动与液压杆混合连接的打顶器上升，并带动与液压油缸固连的仿形支架以及仿形装置随之上升；当仿形板碰到的棉株比上一株棉株低时，仿形板向下运动，使仿形架顺时针摆动，碰到右边的传感器b，传感器接收到信号，信号传递到电磁阀，从而控制液压杆向下运功，带动与液压杆混合连接的打顶器下降，并带动与液压油缸固连的仿形支架以及仿形装置随之下降；当仿形板碰到的棉株和上一株棉株一样高时，仿形板和仿形架保持原有的状态，此时仿形架会处于两个传感器的中间位置，传感器不会传递信号，从而液压杆不运动，与其混合连接的打顶器以及与液压油缸固连的仿形支架以及仿形装置也不运动，这样就实现了仿形装置对棉株的高度的实时监测，并使刀轴跟随其运动，保证打顶效果，该机主要技术参数如表1。

表1 3MD-6 型棉花打顶机技术参数

2 3MD-6 型棉花打顶机的特点及优势

（1）结构简单，升降动力可以实现不同高度棉花的机械打顶。操作简单，传动系统平稳，噪音低，工作阻力小，可以满足稳定高速作业。

（2）该机一天可以作业8～10 hm2，大大提高了作业效率，有利于棉花多作蕾铃，达到增产的目的。减轻了劳动强度，降低作业成本，增加了棉农的收入。

（3）该棉花打顶机通过感应器来判断棉花头的高低，以驱动高速旋转的割刀升高或降低，可以实现精准打顶。

3 取得的效益

据测算，人工打顶一天约打顶0.33 hm2，沙湾县种植面积达12 万hm2，按照每人每天150 元计算，若全部采用人工打顶，全县棉花产业仅在棉花打顶一个工序就需花费5 400 万元，而采用机械打顶技术一天可以作业8～10 hm2，可以替代40 到50 个劳动力，大大降低了作业成本，提高了作业效率，并且争取到了农时，达到增产的目的，增加了棉农的收入。

4 示范使用情况

3MD-6 型棉花打顶机在棉花全程机械技术示范区进行了约2 hm2的小面积田间试验。前期因该机调整不当，加之仿形滑板调整孔位置少，机具作业效果不佳，经过钻孔增加仿形位置和不断的试验、调整，使棉花打顶机的试验示范效果逐步明显，打顶效果好，作业损失减少，棉农对打顶机后期示范效果比较认可。

试验结果表明，机具的作业速度为3 km/h 时，打顶效率达到88%。该机对棉田的土地和种植行数有一定要求，在土地平整度高的棉田作业，棉花长势高度相差不大，比较均匀时，机械作业效率高，打顶精度高。在不平整或者棉花高度差距大的棉田作业，容易导致棉花漏打顶或过打顶的现象发生，对棉株的蕾、铃造成一定的损伤；该机的打顶旋转割刀是3 组，比较适合棉花的1 膜3 行或4 行的种植模式作业。

5 存在问题及建议

棉花打顶机对棉花的产量和质量有着重要的影响。棉花机械打顶技术能大大提高棉花打顶的工作效率，节省人力和财力，解决打顶成本高、耗时长等问题，但仍存在一些问题：

（1）切割部件易损坏，切割部件强度和耐磨性应加强。仿形装置的仿形精度有待提高，不能实现对每一株棉秆的仿形，后续可以通过棉花单行打顶高度自动识别与控制系统来实现精确打顶。

（2）相较于人工打顶，机械打顶技术的漏切率和蕾铃的损失率偏高，作业还不够精准，应在保证高效率作业的同时，提高作业精准度，降低对棉花的损伤。

（3）当棉花长势不均时，液压升降系统中液压缸升降频繁，容易使得油温过高，液压缸磨损严重导致漏油，应添加冷却系统，保证油温处于较低水平。

（4）目前，我区棉花种植模式基本为1 膜6 行，外侧两行的棉花，由于受覆土层较厚，地温低，同时吸收水分、化肥较少等因素影响，普遍长势较矮，该机械打顶技术很难满足现有的1 膜6 行的种植模式，存在棉株高的蕾、铃打顶损伤较多，长势矮的打顶不上等问题。

（5）该打顶机的工作部件是带传感器的3 组仿形滑板和上下自动调节的旋转割刀，仿形器与旋转割刀有50 cm 反应距离，机具向前作业时，在短时间内基本可以对不同高度棉花作出反应打顶，而对于同一横向高低不同的棉花无法仿形，存在打顶高低不均匀的问题。

棉花机械打顶机的作业速度、仿形器和旋转割刀高低反应的灵敏度、棉花长势高低的均匀度、种植模式、田间管理等是影响机械打顶效果的关键因素，也是直接影响棉花产量的因素。

因此，建议该棉花机械打顶技术首先在1 膜3 行或4 行的种植地里，进行机械打顶试验示范，完善各项田间试验资料，以便今后对机具改进、示范推广，积累科研数据。原因是在这种种植模式下的各行棉花长势接近，机具所需调整幅度小。机械打顶时，棉桃的损失率很小，农户一般也能够接受。

建议棉花机械打顶技术在不同种植模式（1 膜3行、4 行或6 行）地里，进行田间试验示范时。为解决棉花全程机械化技术中需人工打顶的问题，不能单一要求机械技术满足农艺技术，应加强农机与农艺融合，才能突破棉花全程机械化的技术瓶颈问题。

同时，也要探讨棉花机械打顶采用1 膜3 行或4行的种植作业模式，保苗株树相对减少时，产量是否会减产，如何通过完善棉花田间管理措施，保证棉花产量，也需进一步开展研究。