棉花发展和纺纱进步的回顾与展望

熊 伟，秋黎凤，白 雪

(1.海南沃普农业科技发展有限公司，海南 三亚 572019； 2.陕西纺织器材杂志社有限责任公司，陕西 咸阳 712000)

1 我国棉花发展历程

早期中国棉花的种植面积和产量伴随着西方发达国家的发展而发展，在育种技术、种植技术、机械化采摘和加工技术方面都随美国的发展脚步而前进，但进入21世纪后，中国棉花在育种技术、种子加工管理技术、棉花种植和田间管理方面的水平已超越美国，棉花的衣分、节水、单产、种植密度、病虫害防治、产量等均管理十分到位。近几年中国棉花的皮棉单产量已稳居世界第一，皮棉单产平均值达到2380 kg/hm2，最高值达到4280 kg/hm2，遥遥领先于其他国家棉花主产区，棉花种植和加工管理也已由过去的农耕种植，发展到现在95%以上的机械化生产管理[1-3]。生物技术在育种领域的应用，地膜技术和滴灌技术在种植领域的运用，机械化种植和采摘技术，自动喂花和自动打包、自动装卸技术在轧花厂的运用，提高棉花产量和生产效率；棉花播种由过去的人工点播发展为现在的大马力卫星定位播种机实现的多行铺膜、铺滴灌带和精准单颗种子的精播，去除定苗、拔苗等众多人工环节，很好地消除了杂草对棉花的危害[4]；无人机精准制导施肥、打顶，防止了病虫害以及因棉花产生顶端优势而造成产量的下降。机械式生产管理降低了棉花的种植、加工和管理成本，保证棉花生产质量的稳定性和一致性，减少因人为采摘棉花造成的异性纤维混入，为下游纺纱和织造工序棉纱和面料质量的稳定控制奠定基础。

1.1 棉花种植面积和产量的变化

随着国家在棉花育种和试验田的资金投入与注入的科研力量越来越多，在棉花的种子选育、病虫害防治、棉花微量元素补充技术等方面有很大提升，也有固态肥料向水融性肥料转变、科学性气候监测控制技术、落叶剂和催熟剂混配使用技术等。根据不同气候环境和地理环境实施规范使用，保证了棉花品种的地域性和产质量的稳定提高。70年来我国棉花种植面积和产量的对比情况见表1。

表1 我国棉花种植面积和产量数据对比

分析表1数据得知，虽然2020年棉花种植面积比平均种植面积减少了1.656×106hm2，但是2020年棉花的总产量比1950年增加4.557×106t，棉花皮棉单产量增加了1811 kg/hm2，即增长了7.27倍，相当于每10年增长1.04倍，每年的增长速度约为10.4%。2010年～2020年间增长幅度最大，增长比例为49.3%。随着科学技术进步和生产力水平提高，未来棉花皮棉单产量有望突破4800 kg/hm2。

1.2 机械化和自动化生产技术对棉花的影响

现代农业的机械化、自动化发展，大幅提高了棉花产量、土地使用率和种植管理水平。可充分发挥现有农业机械的使用效率，对机械化农业生产形成规范性操作标准，实行一人对多种农业机械的操作管理，这对土地平整与耕种，土地连片管理，统一区域作物，机械化播种与施肥、病虫害控制、棉花打顶等都有一定帮助，也是防止棉花作物生长参差不齐、产质量出现差异的关键，有利于释放剩余劳动力和推动统一部署作物生产。机械化生产与人工生产方式每公顷成本对比，见表2。

表2 机械化生产与人工生产方式每公顷成本对比

分析表2数据得知，每公顷采用人工犁地、播种所需成本约为机器的26.7倍，人工打药、施肥、施落叶剂、施催熟剂所需成本是机器的5.3倍，人工打顶成本是机器的16倍，人工采摘棉花成本是机器的6.3倍。机械化生产大大降低了劳动成本，提高了生产效率，保证了种植和收获时间，减少了人为因素和自然气候因素对棉花质量造成的差异。

1.3 棉花品种与质量控制发展要素

经过多年对棉花品种的推广与繁育，从棉花单产上积极推进了棉花品种的发展，也保证了棉花质量。虽然繁殖管理相对美国、澳大利亚、埃及尚不十分规范，但是主栽品种一直在向优质优产方向前进，很好地推动了陆地棉和长绒棉品种的发展，保证了棉花长度、线密度、强度、成熟度的稳步提高，但在很多情况下还是很难满足纺织厂对所有棉纱品种的质量需求。因此，优质优价的优选品种，是保证纺织厂某些特殊品种棉纱质量要求的关键。表3为中国新疆主栽新陆早和新陆中系列棉花品种1980年至2020年的质量指标变化。

表3 新疆主栽新陆早和新陆中系列棉花品种质量指标

分析表3数据得知，从1980年至2020年，新疆棉花品种繁育呈现出棉花衣分增加、纤维长度略微变短、纤维线密度增大、断裂强度下降、纤维成熟度提高、棉花颜色越来越白的变化，这说明在保证棉花线密度、纤维长度、断裂强度的育种前提条件下，进一步提高了棉花衣分和成熟度，改变了育种只为产量的思维。在保证产量、优化棉株质量的前提下，做到后期棉花落叶、催熟、成熟性较好，是未来机采棉品种和机采长绒棉品种发展的需要。

1.4 地膜技术、滴灌技术与加工技术对棉花产质量的影响

我国棉花主产区的气候条件、灌溉条件较差，棉花在播种、采摘时期很容易受到极端天气(如低温或刮风)的影响，造成棉花减产、绝收、质量严重下降等问题。随着地膜和滴灌技术的推广，保证了棉花生长温度的稳定和均衡的水源，使其种植密度、肥料、落叶剂和催熟剂施用时间等变得更加合理，产量增加约20%，质量稳定性也得到更好地控制，低等级棉花由过去30%～40%下降到10%以下。随着未来地膜、滴灌技术的新发展和新突破，再结合肥料和病虫害防治，棉花的产质量还会有更大的上升空间。当然，过去30年地膜的使用和处理问题一直未得到很好解决，造成皮棉地膜性异纤一直存在且较为突出，因此强化棉花生产地膜损伤损坏控制、严格机器采摘工艺十分关键。

随着人工采摘向机器采摘的转变，也带来了棉花加工流程、加工设备和加工工艺的改进和提高，已形成轧花设备高速高产化。虽然目前中国轧花设备用量超出棉花产量，但随着棉花质量发展需要，淘汰落后设备也将会在短期内实现。轧花设备高速高产化、淘汰落后设备有利于棉花生产品种控制和皮棉加工质量的管理控制，是推动棉花加工设备规模化、高产化、自动化和数字化管理的关键，也是优化轧花流程和轧花工艺技术的主要因素，让现有轧花流程从籽棉清理到皮棉清理变得更有利于棉花质量发展，达到减少纤维损伤、提高棉花等级和控制疵点的目的。棉花质量和产量与地膜、滴灌、加工技术的关系分析见表4。

表4 棉花产质量与地膜、滴灌、加工技术的关系

分析表4数据得知，1980年棉花产量和高质量棉花比例低是没有使用地膜、滴灌技术和轧花设备落后导致；2000年棉花产量高，但高质量棉花比例低是由于棉花体制改革初期出现收购和加工管理控制乱象导致；2020年棉花产量高和高质量棉花比例高是技术、设备、工艺和流程已经成熟的结果。

1.5 棉花检验体制改革与机采棉管理对棉花质量的影响

20世纪80年代末到2010年底是中国棉花种植面积和产量的大发展时期，2006年至2008年产量均超过7.00×106t，其中2007年达到最高值约7.62×106t。1997年的棉花经营体制改革使棉花质量控制管理出现较大波动，轧花厂对棉花质量的控制给棉花市场管理造成了严重危害，以次充好问题频发。鉴于棉花质量控制的重要性，国家纤维检验局在21世纪初推行棉花仪器化检验和棉花质量检验体制改革，将棉花加工管理和储存管理纳入国家控制范畴，各地区建立仪器化标准检验实验室，制定棉花储备库和公证检验库的管理要求，实施加工后棉花由纤维检验局检验制度，并上报数据、统计管理，有效纠正了检验控制乱象。通过十几年来的公证检验控制和检验数据共享，棉花加工、棉花采购从根本上解决了质量控制问题，也真正实现了优质优价原则，高等级棉花也由过去的60%提高到现在的90%，推进了棉花质量整体水平的发展，为棉花检验、监管实施数据化、智能化、标准化控制提供了有效数据源。

中国机采棉起步于1995年，在2010年至2020年发展较成熟，一方面解决了中国主产棉区棉花采摘时间短的问题，另一方面也解决了人力资源严重匮乏问题，提高了劳动生产率，为棉花规模化、集约化生产提供了基础保证。现有机采棉虽然也存在质量参差不齐、含杂和含水波动较大、短绒率较高、成熟纤维与未成熟纤维交杂等问题，这些信息反馈也将推动棉花育种、种植、采摘、加工等技术的改进和发展。表5为仪器化检验和人工检验棉花情况对比分析，表6为机器采摘与人工采摘对比分析。

表5 仪器化检验和人工检验棉花对比分析

表6 机器采摘与人工采摘棉花对比分析

由表5、表6分析得知，仪器化检验棉花的优点是速度快、效率高，对所有棉花全覆盖，检验指标多，检验数据差异性小，棉花数据来源具有及时性和可控性；机器采摘棉花生产效率高，生产成本低，异性纤维含量少，虽然杂质较多，但经过后工序加工处理也可得到有效解决。

2 我国棉花发展对纺纱的影响

随着棉花产量不断增加，以及化学纤维、纤维素纤维的快速发展，棉花与化学纤维、纤维素纤维的混合使用，也越来越受到纺纱厂和面料厂的青睐，中国的纺纱规模也由过去513万锭发展到12 000万锭，纺纱规模增加了23.4倍，棉纱和面料品种增加更多[5]。当然，近年由于受到市场环境影响，国内棉纱需求量较低，棉花库存量居高不下、价格低迷，对纺 织产业的发展造成影响[6]。去库存、降消耗、降成本成为未来棉花和纺纱、织造的必然选择，稳定棉花产质量及价格、保证纺纱厂正常开机率，是中国棉花、纺纱、织造生存和发展的关键。

2.1 棉花产量对纺纱规模、形式和品种的影响

工业革命推动了设备和器材的发展，同时随着棉花育种、种植、采摘、加工、检验等技术的发展，促进了纺织、印染等规模的发展壮大，也使纺纱形式、纺纱结构发生变化。转杯纺、涡流纺、集聚纺、赛络纺的出现极大地丰富了棉纱的种类和结构，众多差别化棉纱品种、特细号纱、特粗号纱、多股纱、各类包芯和包覆纱的出现，使棉花产量和化学纤维等的产量大幅增加，纺纱品种呈现多样化，差别化棉纱品种在未来有望突破1000种。虽然未来棉纱品种、结构、颜色的变化种类会更多，但是全棉纺织品是永恒的消费主题，再多的化学纤维、纤维素纤维与棉纤维比较，还是存在较大差距。

2.2 棉纱质量对纺纱设备和器材的要求

随着棉花织造品数量的增加，纺纱设备和纺纱器材制造企业也需要考虑棉纤维、纤维素纤维、化学纤维以及棉纱品种和质量的要求，尤其需要重点考虑设备和器材的使用周期、损坏损伤对棉纱质量的危害等，纺纱设备和纺纱器材必须去适应棉纱、面料的高产、高效、高质量要求，提高纺纱设备、纺纱器材的精度和使用周期，减少台间差异。现有数字化、智能化和自动化技术与纤维性能、结构的结合，是产品质量稳定、使用周期长、一致性较好的纺纱设备和纺纱器材变革与市场拓展的关键，是适应不同时期、不同品种、不同国家、不同棉花质量和不同纤维素纤维、化学纤维纺纱质量控制的需要，是纺纱锭位质量控制减少波动和防止出现异常的重要环节。在高速高产纺纱设备上将纺纱器材使用周期维持在一定范围内或者更长，是纺纱器材质量改进和提高的主要控制方向。

2.3 棉花质量对纺纱质量的影响

棉纱质量的影响因素包括原料、混配棉、纺纱设备、纺纱器材、纺纱工艺、纺纱流程、生产环境、生产管理等，其中原料的影响占60%～70%，不同时期、不同年份棉花在不同纺纱设备、纺纱器材上将会产生不同的纺纱结果。棉纱和面料危害性常发性疵点、偶发性疵点成倍减少，得益于棉花和棉纱试验控制手段的进步与发展、国家标准和乌斯特统计公报的及时更新。锭位质量管理的推行，给中国棉花育种、生产、加工控制提供了数据指导，使棉纱质量得到有效控制和提高，其在纺纱厂混配棉中起到关键作用。在不同年代纺CJ 18.2 tex纱质量指标对比见表7。

表7 不同年代纺CJ 18.2 tex纱质量指标对比

由表7数据分析得知，随着时代发展与进步，棉纱的主要测试指标(细节、粗节、棉结)、条干CV值、强力CV值和黑板疵点都在降低，断裂强度提高，而且2010年至2020年质量指标改进十分明显，这得益于棉花质量的改进、纺纱形式和纺纱结构的改变、纺纱设备和纺纱器材的发展。

3 我国棉花和纺纱发展的思考

受到国际金融危机的影响，全球纺织品消费萎靡，我国投资、出口、内销都受到影响。中国纺织品有65%～70%依赖于出口，在当前国际贸易错综复杂的环境下，纺织品出口企业、生产企业的贸易格局需要发生深刻改变，调整产品结构和市场方向，是决定企业生存和发展的关键。

预计随着全球经济复苏，会给纺织品出口带来便利，但是纺织产业的全面复苏步伐缓慢，在化学纤维迅猛发展的同时，棉花和棉纺织品，尤其是高档棉纺织品复苏迹象相对缓慢；分析认为全球经济复苏时间和程度仍存在不确定性，国内市场消费需求升级和信心有待提升，对纺织行业提出了更多、更高的产品多样化和质量稳定化要求，市场竞争也必然加剧，我国12 000万纱锭和104万台织布机将会接受严峻的市场考验，棉花质量波动、资金维持度、产品库存积压等产业安全隐患，将会导致从棉花到成衣企业生存与发展的大洗牌。

未来，中国纺织企业面对世界生产变化不会出现危难的关键，也是有利于棉花生产和发展的关键，在于以下几个方面：① 尽管棉花产量不断提高，但棉花种植面积在不断缩减，未来棉花产量增幅会比近20年低，一旦中国棉花种植面积低于3×106hm2，国外棉花受到自然灾害时，将会引起棉花和纺织品价格的巨大波动；② 资本对棉花期货、现货的大量控制，而国家储备的棉花量又在极力压低库存的情况下，由于纺企投资多、流动资金短缺，棉花价格的大幅变动必然会影响到纺企正常运行；③ 我国纺织企业数量众多、参差不齐、营销手段单一、负债率较高，在市场环境相对较差的情况下，为了回笼资金保持生产顺利进行，企业之间恶性循环比拼价格，必然会造成众多纺织企业破产倒闭，形成大量的三角债务，会严重影响到上下游产业链；④ 各地方政府在招商引资中需要重点审视行业发展秩序、高能化消耗、设备陈旧化转移、环境污染等问题，这些问题一旦出现，将不利于实现地方经济良性循环；⑤ 应进一步疏通外贸出口，减少贸易壁垒和政治因素影响。

4 结语

种植管理和采摘、加工、检验技术等方面的机械化、自动化和精细化，有效衔接了棉花的生产、管理及产质量控制等环节；生物技术、地膜和滴灌技术的发展，极大地促进了棉花优良品种繁殖、种植技术的发展；棉花检验体制改革与机采棉方式的逐步成熟，保证棉花产质量的稳步提高……这些都为50年来我国纺纱设备、纺纱器材、纺纱质量的改进提供了坚实的基础。棉花质量的改进，加速了纺纱形式和结构的改变，又对纺纱设备和纺纱器材提出了新的要求，促进了棉纱品质的飞跃，同时也更加拓展了纺纱形式和品种的多样性。未来，克服纺织企业过度投资，避免低端设备、低端产品大量涌现，是保证纺织行业稳定发展、良性循环的重中之重。