棉花育苗移栽機械化生產研究新進展

鄒茜　王欣悅　向鳳玲　劉愛玉

摘要：機械化生產是作物輕簡化生產的重要發展方向，棉花育苗移栽如何適應機械化發展要求，已成為棉花栽培研究的熱點和難點問題。為此，簡述了棉花育苗移栽的作用，回顧了當前使用比較典型的棉花育苗技術，并綜合闡述了國內外作物機械化移栽的研究現狀，尤其是對機械化移栽的棉苗素質和棉田以及移栽機研究和應用進行了重點分析，指出了棉花育苗機械化移栽存在的問題，提出了中國棉花育苗移栽機械化未來發展的方向及研究重點。以期為中國棉花生產輕簡化栽培提供一定的理論依據。

關鍵詞：棉花；育苗移栽；機械化

中圖分類號：S562

文獻標志碼：A

論文編號：2013-0671

0 引言

棉花是中國重要的經濟作物，種植歷史悠久，早期是種子直播。為了解決糧棉爭地的季節矛盾及直播棉難以一播全苗和苗期管理困難的問題，1954年長江流域棉區率先開展了棉花育苗移栽的研究和應用。到20世紀80年代，長江流域棉區廣泛推廣營養缽育苗移栽，使棉花產量得到了大幅度提高，一般比直播棉增產20%～30%。到了21世紀，育苗方式逐漸轉向了輕簡化，如宋家祥等的蘆管育苗、毛樹春等的基質系列化育苗、穴盤育苗、陳金湘等的水浮育苗等輕型化育苗方式不僅減輕了育苗移栽的勞動強度和用工，有效降低了棉花生產成本。

隨著經濟社會的發展，勞動力大量轉移，中國農村從業人員比例由1980年的68.7%降到了2009年的38.1%，尤其是農村青壯年勞動力較少，農業生產出現了“老齡化”、“婦女化”、“兼職化”和“副業化”等新情況，與實際生產需求和經營活動極不對稱，使得輕簡化生產越來越受到重視。然而，由于棉花生產周期長、生產環節多且機械化程度低，棉花生產勞動力成本較高，用工是水稻的2.5倍，玉米的3倍，小麥、油菜的4倍。因此，輕簡化和機械化是棉花生產迫切需要解決的問題。喻樹迅院士提出了“快樂植棉”理念，而實現棉花生產的機械化是實現輕簡化和“快樂植棉”的基本途徑。其中，發展機械化移栽是棉花育苗移栽的發展方向，也是現代化、產業化植棉的必然要求。為此，筆者從棉花育苗移栽的優勢入手，回顧了目前典型的育苗技術，闡述了國內外作物移栽機械化的研究現狀，并對機械化移栽的棉苗素質、棉田和移栽機的研究與應用進行了重點分析，提出了棉花育苗移栽機械化存在的問題和發展方向，以期為棉花輕簡化生產提供一定的理論依據。

1 棉花育苗移栽的優勢

棉花具有無限生長習性和再生能力強等特點，集中育苗由于可人為控制棉苗生長環境，便于提早播種，通過延長生育期使棉花單株生產力達到提高產量的目的。相較直播，棉花育苗移栽具有明顯的優勢。

1.1育苗移栽有利于解決棉花多熟制棉區的季節矛盾

實行棉花育苗移栽，能提前播種，避免因前作物蔭蔽嚴重造成的棉花弱苗遲發的現象，也有利于前作物生長。冬作物棉田是綠肥的，推遲綠肥翻埋，能大大提高綠肥鮮草產量。

1.2有利于延長棉花的開花結鈴期，充分發揮個體增產潛力

選取苗勢整齊均勻的壯苗，合理密植，改變直播缺棉株斷壟，多次補種、大小苗不勻的現象。移栽時棉苗主根折斷，側根增多，前期吸收功能強，株型緊湊，生長穩??；生育進程加快，提前現蕾、開花，有效開花結鈴期延長，充分利用了光、熱資源，光合效能高，干物質積累多，蕾鈴脫落減少，增加了伏前桃和伏后桃的比重。

1.3有利于培育壯苗和分類移栽

通過苗床管理，能減輕低溫春雨的危害，棉苗素質高，抗逆性強，病蟲害少。同時，可對棉苗實行分類移栽，便于大田管理，為創建理想的棉花群體結構創造田間，能更好發揮個體和群體的生產潛力。

2 幾種主要的棉花育苗方法

為了減少育苗用工和育苗勞動強度，廣大棉花科研工作者進行了大量研究，先后出現了多種推廣面積較大的輕簡化育苗技術，如無土基質育苗與工廠化育苗、穴盤育苗、水浮育苗等，但目前生產中仍以營養缽育苗移栽為主。

2.1營養缽育苗

營養缽育苗利用不同的制缽器將堆肥、廄肥、化肥和表土等的混合物做成不同規格的營養缽。缽土營養豐富，易培養壯苗。但實際生產中，營養缽棉苗存在普遍緩苗期長的問題，一般長達9-12天，甚至可能15天以上。張運勝認為通過這些措施可以縮短緩苗期，如使用內直徑7-7.5cm的制缽器、移栽前噴施兌水1：50尿素和2.5%敵殺死3000倍液、3葉期移栽、板茬移栽、肥泥漿灌穴、施用802以及加強栽后管理等方法。

2.2無土基質育苗與工廠化育苗

無土基質育苗與工廠化育苗（“兩無兩化”栽培技術）是由談春松等的無土基質育苗和毛樹春等人的促根劑和無土基質專利產品所形成的育苗技術，采用基質替代營養缽進行育苗，移栽時噴施促根劑和保葉劑以及“安家水”。目前，中棉所已提出相關的技術標準和操作規程。據應用，該技術苗床成苗率高，達90%，移栽成活率95%，緩苗期短，一般為5-7天，低溫年景10天。

2.3穴盤育苗

20世紀70年代歐美等農業發達國家率先采用草炭、蛭石等輕基質無土材料做育苗基質，塑料穴盤為載體的穴盤育苗技術。該技術可機械化精量播種，1穴1粒，具有輕簡化生產的特點。但有試驗結果表明穴盤育苗的棉苗緩苗期長，產量不及同期營養缽育苗。因此，穴盤育苗技術在國內的應用仍需完善與配套。

2.4水浮育苗

棉花水浮育苗技術采用多孔聚乙烯泡沫育苗盤，混配基質，營養液水體為苗床的漂浮育苗。據研究，水浮育苗方式能使優良棉種的出苗率95%以上，成苗率90%以上。水浮棉苗根系發達，生活力強，生長整齊一致，少或無病蟲害、無雜草，其緩苗期短或無緩苗期。

3 作物機械化移栽研究進展

3.1國內主要作物機械化移栽發展現狀

中國移栽機械的研究工作起步較晚，主要集中在整地、播種及水稻、玉米等成熟較為一致的作物的收獲等方面。當前，在蔬菜、煙草、棉花、油菜等作物都大量使用了缽苗移栽機進行移栽。在2000年后，以雙膜育秧、軟盤育秧技術為配套的機械化插秧技術路線，開始在江蘇獲得突破，并普遍適合廣大水稻產區情況。油菜機播、機收全程機械化技術日趨成熟，種植面積逐年擴大。在棉花生產中，雖也引進了多種移栽機械，但均因育苗技術與之配套性能差，以及機具本身不適應中國棉花生產方式和生產條件等原因，移栽機械未得到廣泛使用。因此，除少部分機械化直播外，在育苗移栽棉區，仍以人工移栽為主要方式，棉花機械化程度較低。

3.2國外主要作物機械化移栽現狀

歐美和日本等國家和地區的移栽較早，是從蔬菜和經濟作物開始，隨后逐步用于玉米等糧食作物。目前，農業機械化水平較高的國家育苗移栽技術已成熟，多采用缽體苗半自動移栽機械，作業過程中采用人工喂苗，并根據作業對象的不同通過更換或調節栽植器來實現機械移栽。其中，穴盤育苗移栽技術和覆膜移栽技術是廣泛應用的2種移栽技術?，F階段，穴盤育苗移栽技術已進入自動化研究階段，如美國奧本大學KUTZ研究設計的一種移栽機器人，該機器人在苗盤相鄰時，能3.3min內完成36株幼苗的移植，移栽后幼苗成活率高達96%。水輪式打穴移栽機則是一種常用的半自動膜上移栽機械，該機械能實現單行和多行打穴作業，結構簡單經濟實惠，但其移栽速度取決于放苗人員的熟練度。

3.3棉花機械化移栽研究進展

3.3.1機械化移栽對棉苗素質的要求 中國棉花機械化移栽研究尚處于起步階段，對適應機械化移栽的棉苗素質要求未有統一標準。封俊認為機械化移栽的棉苗素質特點是生長粗壯、葉色深綠、無病、根系發達，3-6片真葉，苗高10-20cm。毛樹春等提出了機械化移栽棉苗的壯苗標準：苗齡30-40天，葉齡2-3片真葉，苗高15-20cm，移栽前紅莖比例占50%，子葉完整，葉片無病斑，葉色深綠，莖粗葉肥，根多、根密、根粗壯。趙金倉等試驗結果表明，以缽體規格70mm×100mm，苗齡主莖葉片6葉期為最佳移栽效果?？傮w來說，棉苗需生長強壯、無病、根系發達，但適宜機械化移栽的苗齡、苗高、莖稈硬度等指標尚無一致性的結論，這可能與育苗方式、品種和當地種植制度等的不同有關。

3.3.2機械化移栽對棉田的要求 對于棉田質量的要求，封俊和毛樹春等均認為在移栽前，棉田應當施足底肥，耕地平整，若土壤墑情不足，應提前澆水。但對耕層深度、碎土層厚度和碎土率以及含水量沒有具體要求標準。陳艷認為機械化移栽油菜田需耕深20cm左右，碎土層大于8cm，碎土率大于90%，含水量控制在30%左右。

3.3.3棉花移栽機的研究與應用 棉花移栽機的種類較多，按栽植器型式分，有鉗夾式，吊籃式，導苗管式及圓盤式等。國外采用較多的機型有：荷蘭MT移栽機、美國移栽公司的吊杯式移栽機以及日本久保田公司生產的全自動鴨嘴水輪式移栽機系列產品。

國內棉花機械化栽植生產采用的是覆膜播種機械化技術和移栽機械化技術，以機械化覆膜直播為主。研究與應用較多有山東泰安國泰拖拉機總廠2ZM-2和2ZM-AI犁棉花移栽機0萊陽農學院2YZ-40型吊籃式缽苗栽植機以及富來威2ZQ型移栽機。近年來，隨著育苗技術的發展，棉花移栽機械化技術頗有優勢，又有新型機械出現。如中棉所研制的半自動裸苗移栽機，移栽效率高，移栽苗直立度好。

4 發展棉花育苗移栽機械化生產存在的問題

4.1棉花育苗技術存在的問題

就育苗技術而言，在實際應用推廣中存在著急需解決的問題。一方面，育苗基質、載體等材料的選取問題。以營養缽來說，存在制缽勞動力度大、缽體重量大、運輸不方便等費工搶時問題，而棉農期望缽苗能機械化移栽，一次性完成開溝、施肥、放缽、覆土等移栽作業。塑料穴盤能重復使用，但生產成本高，難以大面積推廣。另一方面，肥料配比、生長物質和藥劑施用的問題。比如施用藥劑，孫學振等研究發現使用DPC+83008浸種的棉苗素質顯著提高，其葉片葉綠素含量、光合強度提高，干物質積累量增加，根系發達，棉苗生長穩健、墩壯。

4.2發展棉花移栽機械化存在的問題

近年來，雖通過國內學者和專家們的大力開發研制以及國外機型的引進，中國的棉花機械移栽取得了較大進展，但仍存在一些需要解決的問題。

4.2.1農機與農藝的不配套 移栽機的設計跟作物農藝性狀密切相關，但過去往往采取被動地適應個別地區和農藝要求的研究方向，棉花移栽機的效率未得到充分發揮。

4.2.2機型研發與實際需求矛盾 中國各棉區地形、氣候和種植方式等各不相同，對移栽機械的需求也存在較大差異。而研發者試圖研發具有廣適性、自動化程度較高的機型顯然與中國農機生產的實際不符。

4.2.3價格與棉農購買力不一致 在市場大多移栽機型始于國外的機型，結構相對比較復雜，造價較高，與國內實際生產情況存在一定的適應性問題。

5 研究展望

縱觀育苗技術的研究與應用現狀以及國內外移栽機械的發展、應用情況來看，中國的棉花育苗機械化移栽的發展趨勢和研究重點，可分為兩方面。首先，需加大棉花適于機械化的農藝性狀研究，使得育苗、移栽、施肥和藥物等各環節密切配合，進行多學科聯合攻關，并設定統一的技術標準，建立適宜機械化作業的育苗移栽技術體系。如把作物栽培、品種選育、土壤肥料、機械設計與制造、自動控制等領域，以及病蟲害防治、塑料工業、太陽能利用、溫室技術等方面，形成一個聯合協作的體系。其次，移栽機械以力求降低設備投資、減少運行費用、降低操作和保養難度，提高可靠性和使用壽命為研究目標，朝著全自動、標準化、系列化和規格化方向發展，因地制宜發展適用的特色機型。