滨州市棉花生产全程机械化现状及对策分析

禚冬玲，王成，毛红燕，廖培旺，张爱民

（1.256600 山东省 滨州市 滨州市农业机械化科学研究所；2.256600 山东省 滨州市 滨州市滨城区滨北街道办事处）

0 引言

棉花作为重要的经济作物和纺织工业原料，其生产安全与经济发展和民生具有紧密联系。但是，近年来由于棉花种植成本高，植棉面积逐年下降[1-2]。棉花生产全程机械化能够有效降低棉花种植成本，保证棉花产业的可持续发展，确保棉花生产安全。

滨州市作为黄河流域棉区的植棉大市和“中国棉纺织之都”，其植棉历史悠久，2018 年棉花播种面积达31 964 hm2，总产量31 514 t，单产皮棉986 kg/hm2。但是由于棉花用工成本高、利润低，制约了棉花生产的可持续发展，导致滨州市棉农植棉意愿降低，植棉面积逐年下降[3-6]。

为提高棉花种植面积，滨州市推广棉花生产全程机械化，降低植棉成本，提高棉农植棉利润，为滨州市棉花生产的可持续发展提供有力支撑。

1 棉花生产全程机械化现状

截至2018 年，滨州市已在耕整地、播种、封土、中耕培土、打顶、植保、机械采收、棉秆收获、残膜收获等环节实现棉花生产机械化，并已建立棉花生产全程机械化核心示范区35 处，示范面积0.2 万hm2，创造了全国棉花生产机械化示范的“滨州经验”。

1.1 棉花耕整地机械化现状

棉花耕整地主要包括耕地和整地。其中，耕地主要是通过对土壤进行机械深层翻耕、疏松，恢复土壤的团粒结构，调节土壤水、肥、气、热状况，为棉花的生长发育创造良好的条件；整地主要是通过对耕地作业后的土壤进行耕层细碎疏松、地表平整和压实的作业，达到表层松软、下层紧密的目的，为棉花播种及生长创造良好的土壤条件[7]。

目前，滨州市棉田耕整地机械化程度较高，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，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。当地土地深松作业机具还配备了作业监测系统，数据会汇总到农机深松监测大厅，农机部门可以实时数据作为依据，对农机深松工作指挥调度[8]。

1.2 棉花播种机械化现状

播种是棉花优质、高产的关键环节。滨州市棉花播种已实现全面机械化，复式作业机型是主要机型，北斗导航播种已开始推广。复式作业机一次进地可完成施肥、播种、镇压、铺膜等多道工序，能够在很大程度上提高棉花播种效率，降低人工投入和成本[9]。

近年来，滨州市棉花种植主要以一年一熟为主，大力推广76 cm 等行距机采棉棉花种植模式，种植密度为7～10 万株/hm2，播种机械主要有一膜三行、两膜四行等播种机械。多年推广种植验证，76 cm 等行距种植模式是适合滨州市的机械化种植模式，与大小行种植模式相比，其具有通风透光性强、大幅度减少烂铃量、抗倒伏能力强等优势[10-11]。

根据滨州市棉田的具体作业要求，滨州市农业机械化科学研究所研发了2BMJ-3A 型基于机采棉的智能精量播种机、2BMC-4/8 型棉花双行错位苗带精量穴播机（适用于沙壤土质）、2BMMD-4苗带清整型夏棉精量免耕播种机适用于麦棉连作夏棉直播，2BMJ-2/4A 型棉花覆膜精量播种机、2BMZ-3/6A 型折叠式覆膜精量播种机适用于春棉覆膜播种。以上机型，在滨州市已实现全面推广。

1.3 棉花封土机械化现状

棉花封土具有灭草、增温、保墒的作用，能够促进棉花的生长，使幼苗壮实，达到全苗和均苗的效果。

目前，滨州市棉花封土机械品种较少，封土机械推广度也比较低，主要由部分植棉大户使用封土机械进行封土，多数植棉户还是采用人工封土。封土机械主要有溜板式封土机和搅龙式封土机。其中，溜板式封土机结构简单、稳定，但是该种机械容易受土壤性质、上土量和作业环境的影响，导致机具作业效率低、封土效果不理想，例如；搅龙式封土机工作效果稳定、不会发生堵塞现象、封土均匀、效果好，但是该种机械能耗比较大[12-13]。

为尽快实现机械化封土，滨州市农业机械化科学研究所根据滨州市棉田的具体封土要求，研制了多用途棉花封土机，该机具结构简单，使用便捷，多功能，取土沟浅。

1.4 棉花中耕培土机械化现状

中耕培土主要是在棉花生长过程中进行表土的行间中耕松土、除草、培土和追肥等作业，促进土壤内空气流通、加速肥料分解、提高地温、减少水分蒸发、减少病虫害、促进作物根系发育、防止倒伏，并为沟灌和排除多余雨水、促进行间通风透气创造条件。

目前，滨州市棉花中耕培土机械品种较少，功能比较单一，主要采用2 行中耕培土机和2 行中耕施肥机进行中耕培土作业[14]。现阶段棉花种植仍使用人工进行中耕培土作业或者不进行中耕培土作业。

为促进棉花中耕培土机械的快速发展，滨州市农业机械化科学研究所研制了棉花中耕施肥培土机，该机能够实现联合作业，一次进地可完成棉花中耕、施肥、培土三种田间管理作业，减少了机器的进地次数和作业成本；中耕施肥仿形单体能够保证中耕与施肥深度的一致性；回转式培土机构具有很好的碎土能力和培土效果。

1.5 棉花打顶机械化现状

打顶是棉花生长过程中的关键环节，棉花机械打顶技术是在如今农业生产机械化发展过程中逐步形成的替代人工打顶的物理打顶技术。其原理与人工打顶一致，通过棉花打顶机械替代人工，利用机械将棉花顶端切除实现打顶，从而提高棉花打顶作业效率，降低棉农劳动强度及棉花生产成本。

目前，滨州市还没有实现机械化打顶，主要还是人工打顶。主要打顶机械为滨州市农业机械化科学研究所与农业农村部南京农业机械化研究所联合研制的智能单株仿形棉花打顶机，该机工作行数3 行，作业速度2.5 km/h，打顶长度10～100 mm，生产率0.6 hm2/h，打顶合格率达到89.1%，满足实际生产需要[15]。但是，该机型还处在示范阶段，没有形成可推广的成熟技术。

1.6 棉花植保机械化现状

棉花植保贯穿于棉花的各个环节，主要作用是进行病虫草害的防治，提高棉花品质和产量。目前，滨州市棉花植保机械品种繁多，选用植保机械需要根据棉花的生长情况和棉田的规模而定。小面积的棉田选用背负式电动喷雾机、背负式喷雾喷粉机等；较大面积的棉田采用背负式动力喷雾机、背负式喷雾喷粉机等；棉花花蕾期及棉花吐絮期棉花枝叶茂密，交叉封行，此时人工下田进行防治较为困难，此时期的病虫害防治通常选用担架式机动喷雾机、高地隙喷杆喷雾机、高地隙吊杆喷雾机以及风送远程喷雾机等大型施药机械[16-17]。

目前，滨州市棉田植保喷雾机主要有自走式、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，航空植保在滨州市尚未大范围应用。

1.7 棉花机械采收现状

2011 年起，滨州市就引进内地首台采棉机进行机采试验，此后多次举办机采现场会和棉花生产全程机械化推进活动，但由于采棉机价格较高，滨州市采棉机保有量仅2 台，远远不能满足棉花机采的需要，许多以机采模式种植的棉花只能通过人工采摘。

目前，滨州市采棉机主要是水平摘锭式采棉机，该种采棉机摘棉率可达90 %左右，籽棉含杂率为5%～10 %，但是结构复杂，对工作部件的制造精度要求高，价格昂贵，不利于推广。

由农业农村部南京农业机械化研究所研制的4MZ-3 型统收式采棉机已在滨州市试验推广5 年左右，该机具有摘净率高、适用范围广和生产成本低的特点，解决了传统采棉机存在的落地棉损失严重、挂枝棉多、购买成本高的问题，实现了棉花高效低损机械化采收，加快了机采棉模式推广[18]。

1.8 棉秆收获机械化现状

棉秆机械化收获可促进棉秆的“五化”利用，降低棉秆就地焚烧的可能性，具有显著的经济、社会和生态效益。

目前，滨州市棉秆已基本实现机械化收获，棉秆收获机具以2 行齿盘式棉秆收获机为主，此外还有滨州市农业机械化科学研究所研制的粉碎集箱式棉秆收获机和棉秆收获打捆机等机具作业。2 行齿盘式棉秆收获机采用地轮传动方式，通过地轮锥齿轮来驱动拔秆齿盘实现拔秆作业；粉碎集箱式棉秆收获机和棉秆收获打捆机一次进地可完成棉秆收获、输送、集箱或者打捆的联合作业[19-20]。

1.9 残膜收获机械化现状

棉田残膜污染的危害主要表现在降低棉田肥力、影响棉种发芽和棉花根系生长、影响棉花机具作业、影响机采棉质量等方面，残膜的机械化回收可有效避免以上问题。

目前，滨州市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，残膜回收率也不高。为促进滨州市残膜回收机械化的进程，滨州市农业机械化科学研究所引选了新疆农业科学院农业机械化研究所研制的4SM—1.5 型残膜回收机，该机能够回收80%以上棉田残膜且可实现自动脱膜，滨州市农业机械化科学研究所还设计了棉田废膜回收打捆机，对残膜进行回收打捆[21-22]。

2 滨州市棉花全程机械化存在问题

2.1 机械化装备

机械化装备是制约棉花生产机械化发展的关键因素。目前，滨州市虽然已经基本实现棉花全程机械化，但是这些机械或简陋或进口，缺乏先进适用和拥有自主知识产权的装备。近几年，虽然滨州市农业机械化科学研究所研制了拥有自主知识产权的棉花播种、封土、中耕培土、棉秆收获、残膜回收等联合作业机械，但是这些机械还处在试验示范阶段，没有实现大面积推广。

2.2 棉花品种

品种是制约机采棉技术发展的瓶颈。机采棉品种的选育已开展了大量卓有成效的工作，仍缺乏能大面积推广的适于机采的棉花品种。通过近几年的试验，选取了鲁棉研37、鲁棉研36、K836 等比较适合机采的棉花品种，但这些都是原有手采棉花品种，并不是真正为机采“量身定做”的棉花品种。

2.3 土地规模

虽然专业合作社引领带动了棉花生产规模化发展，但从总体情况来看，在棉花生产方式上，小农户分散种植仍大量存在。一家一户的小地块植棉不利于大型机具的应用，不利于采棉机机采作业，也不利于农机农艺融合新技术的快速推广，阻滞了棉花生产全程机械化的进程。

2.4 机采棉收购加工

由于国家没有出台明确的机采棉等级标准，机采棉的质量、等级评定存在很大的随意性，现行普遍的做法是沿用手摘棉的标准确定机采棉的等级，由于采摘和加工方式的不同，机采棉与手摘棉在质量指标上存在客观差异，这就导致加工企业收购机采棉花积极性不高，一些棉花加工厂对机采棉的质量要求苛刻，扣除水分和杂质的比例分别达到了12%和5%，棉农很难承受，造成机采棉“能采难卖”的尴尬局面。

3 滨州市棉花全程机械化发展对策

针对滨州市棉花生产全程机械化存在的问题，提出以下对策。

3.1 构建产、学、研、推协作平台

投入专项资金，加快机具的研发创新，争取尽快在棉花种植、田间管理、植保、采摘、棉秆收获、残膜收获等生产环节上实现新型机具的研发突破，投入生产，加快棉花生产机械装备发展，为棉花生产机械化发展提供先进的装备支撑。尤其应充分考虑到机械装备的适用性，在地块较小的棉区鼓励发展两行或三行等小型自走式采棉机。

3.2 选育适合机采的棉花品种

为促进棉花机采的推广，应选育适合机采的棉花品种。从农机农艺结合的角度对品种提出了以下几点要求：（1）株型紧凑，第一果枝节位高；（2）茎秆坚硬不倒伏；（3）早熟性好，吐絮集中；（4）有利于后期铃重和纤维品质；（5）纤维长度适当高1～2 mm；（6）对脱叶剂敏感，有利于机械采收；（7）产量与不打脱叶剂能持平。

3.3 加强部门协作，大力推进农机农艺相融合

棉花品种科研、生产管理和农机等部门相互合作是解决棉花生产全程机械化问题的关键。农机部门要大力示范推广先进适用的棉花生产机械，积极探索科学完善的棉花生产全程机械化的技术路线和适应市场需求的社会化服务方式；农业科研部门要加快培育更适应棉花机械收获的新品种；农业技术推广单位要积极引导棉农改进种植和管理方式，从农艺上为棉花机械收获提供支持；农机鉴定部门应按规定优先鉴定棉花生产机械。

3.4 创新服务机制

加强农机农艺融合，积极引导农村土地合理流转，促进棉花种植标准化，为大面积推广棉花全程机械化创造条件。充分发挥农机专业合作社的龙头带动作用，实行统一种植、管理、收获、加工、销售等一条龙服务，提高棉花生产组织化、规模化程度。

3.5 加大政策扶持

充分利用国家购机补贴政策的引导扶持作用，向棉花全程机械化机具倾斜，适当提高补贴比例，调动农民购机积极性。各级财政要加大对棉花机械采收技术装备、机采棉加工生产线等配套设施的政策扶持力度。

3.6 完善机采棉系列标准建设

完善机采棉系列标准，为实现棉花生产农机农艺融合提供统一遵循。制定执行“机采棉国家标准”是推广棉花机械采收的迫切任务，目前全国都面临实现棉花机采问题，棉花生产环节可充分依据标准要求提高机采棉质量，保证国家棉花产业安全地由手工采棉向机采棉过渡。

4 结论

近年来，虽然滨州市在棉花生产全程机械化取得了快速发展，但是在机械打顶、机采棉、残膜回收等方面还处在示范推广阶段，在先进技术、设备研发等方面还存在较大差距。因此，为滨州市能够尽早实现棉花全程机械化，应构建产、学、研、推协作平台，实现新型机具的研发突破，投入生产，加快棉花生产机械装备发展；加强部门协作，大力推进农机农艺相融合；创新服务机制，积极引导农村土地合理流转，促进棉花种植标准化；加大棉花全程机械化先进机具的补贴比例。