棉麥套作棉花種植機械化現狀與思考

摘要

大力發展棉麥套作棉花種植機械是保證我國糧食和棉花戰略任務的重要手段。該文介紹了我國棉麥套作種植情況，分析了棉花種植機械化的發展現狀，并從農機與農藝相融合、大力發展多功能聯合作業技術和實施產-學-研-推運行模式3個方面對如何促進棉麥套作機械化發展進行了探討。

關鍵詞 棉花;棉麥套作;種植機械

中圖分類號 S223.99 "文獻標識碼 A "文章編號 0517-6611（2014）32-11597-02

The Development Status and Thinking for WheatCotton Interplanting Mechanization

ZHANG Guoqiang， ZHOU Yong*

（Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract Striving to develop wheatcotton interplanting cotton planting mechanization is an important means of

guaranteeing the strategic mission of grain and cotton. By introducing the situation of wheatcotton interplanting of China and analyzing the current development of cotton planting mechanization， how to promote wheatcotton interplanting mechanization development was discussed from three aspects of integration of agricultural machinery and agronomic， vigorously developing the multifunctional joint operation technology， and implementing of producestudyresearchpush operation mode.

Key words "Cotton; Wheatcotton interplanting; Planting mechanization

基金項目 中央高校基本科研業務費專項基金資助（項目編號：2012ZYTS022）;“十二·五”農村領域國家科技計劃課題（項目編號：2013BAD08B02）。

作者簡介

張國強（1990-），男，安徽渦陽人，在讀碩士研究生，研究方向：農業機械設計與制造。*通訊作者：周勇（1976- ），男，湖南新邵人，副教授，從事現代農業裝備設計與測控技術研究。

收稿日期 20140928

棉花是我國的大宗優勢農產品，也是我國主要的經濟作物。我國棉花的種植面積和產量，均位于世界植棉大國的前列。2012～2013年度我國棉花產量684萬t，占全球棉花產量的25.95%，2013～2014年度我國棉花產量630萬t，占全球棉花產量的24.58%[1]。

我國棉花生產面積基本穩定，且主要集中于新疆、黃河及長江流域3個主要產棉區。而長江流域棉區和黃河流域棉區光、溫、水、肥條件好，以兩熟制棉田為主，其種植方式以棉麥套作為主。因此棉麥套作是保證我國糧食和棉花生產戰略任務的重要種植制度[2]。

1 我國棉麥套作種植的基本情況

套作作為一種集約種植、精耕細作的農業增收技術，廣泛應用于我國種植業中，特別是具有生物互補、形態互補、生育互補、時空利用率高、增效潛力、邊際優勢等特點，有力地緩解了糧棉爭地矛盾[3]，良好地實現了糧棉和諧雙增產的發展局面。

據中國優質棉網監測，2009、2010兩年我國棉麥套作制棉田面積46.67萬hm2（700萬畝）左右[4-5]，到了2011、2012兩年棉麥套種制棉田面積分別為36.53萬和31.33萬hm2（548萬和470萬畝）[6-7]。從中可以看出麥套作制棉田種植面積有所減少，究其原因有兩個方面。一方面是因農藝技術的進步，使得一些其他的種植制度取代了棉麥套作種植制度;另一方面則是現行的棉麥套作生產過程，仍然建立在以傳統的人畜力作業為主的基礎上，工序繁多，用工量大。棉麥種套作業過程中除了耕整、灌溉、植保、脫粒等尚有可供選配的機械外，其余作業項目仍處于無機可用的狀態。特別是麥田棉花種植方式仍以人畜力移栽或直播并用，適于在麥田中作業的成套機械化技術及機具尚屬空白。因此，大力發展棉麥套作棉花種植機械是十分必要的。

2 我國棉花種植機械化發展現狀

我國現有棉花種植制度中，棉花的栽培方式分為直播和育苗移栽兩大體系。21世紀前10年，營養缽育苗移栽面積占棉花總面積的39%～42%，其余為直播棉[8]。

2.1 我國棉花直播機械化發展現狀

目前，我國棉花播種方式以半精量播種為主[9]。棉花排種器一般分機械式排種器和氣力式排種器兩類。現有機械式排種器主要類型有外槽輪式排種器、垂直圓盤式排種器、離心式排種器、水平圓盤式排種器、內測囊種式排種器、傾斜圓盤式排種器、勺式排種器、指甲式排種器、型孔式排種器，存在容易傷種、排種均勻性較差、對高速播種的適用性較差等問題。氣力式排種器有氣吸式排種器、氣吹式排種器和氣壓式排種器3種[10]。氣力式排種器相對于機械式排種器作業速度高，整機通用性好，但結構復雜，密封要求高，且易磨損。

精量播種作為一種提高單位面積產量繼而提高棉花總產量合理可行的好技術，正處在研究過程中，如黑龍江八一農墾大學研制的精量播種小粒距作物的XGJP多功能多用型孔式精量排種器，播種速度高達11 km/h;內側囊種垂直圓盤式排種器是我國在機械式精量排種器研制方面的一次重大突破，排種頻率為 22 次/S，株距合格率達 90%;吉林工業大學研制的高速精量播種小粒距作物的氣力輪式精密排種器，所需氣源全壓僅為 4.1 kPa，而且結構簡單、操作方便。盡管理論研究水平較高，但我國實際應用的成功機型較少，主要原因是現有精量排種器工作性能不夠穩定和目前種子質量不能保障，導致人們對漏播減產風險的擔心[11]。

加強現有產品結構參數的優化和改進設計是棉花精量排種技術今后研究的一個主要方向。通過開展可靠性試驗分析，分析排種系統的各項特征和機理， 找出其薄弱環節， 采取有效措施保證和提高排種系統的可靠性。采用新型傳感器、單片機等各種先進的新技術，監視和檢測裝置以保證播種精度。

近年來，我國的聯合作業播種機發展比較快，其機具類型主要有播種施肥聯合作業機，耕作播種聯合作業機，松土、施肥、覆膜、穴播聯合作業機等。這些播種機均可滿足大田作業的播種要求，但適應于棉麥套作小體積的聯合作業機型尚沒有。

2.2 我國棉花育苗移栽機械化發展現狀

目前，我國研制和使用的移栽機都是半自動式的，而且在移栽機械的研制上很大程度上是對國外移栽機的改進和仿造。目前使用的棉花移栽機主要有鉗夾式移栽機、吊籃式移栽機、鏈夾式移栽機、帶式栽植機、導苗管式移栽機和撓性圓盤移栽機[12-13]。由于我國氣候、土壤等條件與國外存在較大的差異，引用國內作物移栽機械的效果不是很好，并且價格昂貴。現有的棉花營養缽移栽機要求人工喂缽，且需要較多的輔助人員，栽植速度有限，容易出現漏苗現象，且勞動強度大，生產率不高，僅為人工移栽的2～5倍。

全自動化移栽機，理論上可以提高喂苗頻率，但由于結構復雜，制造成本高，而且對育苗技術及缽苗質量要求高，因此，目前仍處于研究試驗階段。

棉花缽苗移栽機械還受到諸多使用條件的限制，比如難以滿足地膜覆蓋移栽、大缽移栽、寬窄行移栽、免耕打穴移栽等農藝要求，在機械移栽過程中還容易出現破缽、傷根、窩根和漏苗。同時，移栽質量不穩定，勞動生產率低，生產投入高等都是制約機械化移栽技術進一步推廣的因素。

國內外現有棉花營養缽移栽機主要用于單一棉花種植制度或連作制度的地區，而對棉麥套作種植制度的地區，特別是長江中下游地區，先進適用的棉花缽苗移栽機還是空白。

3 棉麥套作棉花種植機械化的現狀與存在的問題

20世紀70年代末至80年代初，在湖北省和江蘇省的一些農機研究所先后研制過適用于棉麥套作的機具，但由于當時農業技術欠成熟，種植方式有待規范，農機與農藝配合意識不夠等原因，造成研究成果大都束置高閣。1993年，華中農業大學研制了“地膜棉聯合播種機組”，該機組以麥田地膜播種機械化技術為中心，連續完成包括播種在內的播前播后6大機械作業項目，能實現麥田地膜棉有關農藝要求，適應套作環境，奠定了較好的技術基礎，展示了較好的應用前景。但該技術受到了當時社會、經濟科技發展環境的限制，沒有條件及時轉化為生產力。

長期以來，全國棉麥套作先進農藝技術速度緩慢的原因固然是多方面的，但是缺少能在麥林和棉林中穿行作業的成套適用機械化技術及其機具是很重要的因素，致使適于套作的自然、資源優勢還遠未得到充分利用;適于套作的生態環境還遠未得到完善和提高;棉麥套作區的勞力結構和產業結構還遠未得到合理調整，棉麥生產的最佳經濟效果還遠未得到充分發揮。

4 對棉麥套作棉花種植機械化發展的思考

（1）農機與農藝相融合。一方面，農藝研究應與農機技術研究緊密結合。現階段我國棉麥套作種植方式形式多樣，長江流域麥套春棉種植方式有5種：機條播麥，麥棉“3-1式”或“4-1式”;寬幅撒播麥，“一麥兩花”;寬幅撒播麥，“一麥四花”;麥、肥間作，套栽棉花，“行麥行棉”;溝邊麥、哇中棉，“兩麥一棉”。黃河流域棉區麥套春棉種植方式有“3-2式”、“4-2式”、“6-2式”和“3-1式”;麥套夏棉種植方式有“3-1式”、“2-1式”和“3-2式”3種[14]。種植方式不統一使得適合棉麥套作棉花播種的機械研制方向不明確，農藝研究應對現有種植方式進行比較，保留少數幾種較好的種植方式，進而針對這幾種種植模式開發應用適合棉麥套種棉花種植的機械;另一方面，農機研究應緊密與育種、栽培和土肥研究相結合，使開發的農機具滿足棉花農藝要求。合理地確定株距、行距、作業幅寬等技術參數，并科學地確定種、肥、水的施用量等。

（2）大力發展多功能聯合作業技術。棉麥套作制下的每塊棉田空間有限，尤其是寬度比較窄。作業機械多次進地對棉田本身和麥田種植的小麥都會產生不利的影響。今后的機械應可以集多種作業功能于一體，一次完成多項作業，提高作業效率，保證及時播種，提高產量;充分利用配套動力，節省能源，減少機組進地次數，使土壤免受機具的過度壓實。

（3）采用產-學-研-推運作模式。除了通過引進和吸收國外先進的種植機械技術和設備，以加快我國棉花種植機械的研制步伐之外，可采用政府管理部門、技術研究機構、機具生產企業、技術試驗推廣單位多部門相結合的產-學-研-推運作模式，加快棉花生產機械化適用技術的研發和推廣應用，促進農業工程技術和生物技術的結合。通過建立適合棉麥套作棉花種植機械化生產技術和裝備的核心示范點，進行技術和裝備的試驗與示范，同時加強對各級技術人員的培訓，以核心示范縣為軸心，向周邊地區示范和推廣棉麥套作、制棉種植機械化生產技術和裝備。

參考文獻

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