黃河流域棉花全程機(jī)械化助推麥棉兩熟制度研究發(fā)展

張愛民(濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所，山東濱州256600)

作為世界上人口最多的國家，中國糧食生產(chǎn)在任何時(shí)刻都不容忽視，國家糧食安全中長期規(guī)劃要求在2020年達(dá)到5.4億t，保證自給率95%以上。棉花是中國重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，既是紡織服裝工業(yè)及產(chǎn)品出口創(chuàng)匯的重要農(nóng)產(chǎn)品原料，也是農(nóng)民增收的大宗經(jīng)濟(jì)作物。如何在有限的耕地上生產(chǎn)出足夠的糧食和棉花是中國種植業(yè)的頭等任務(wù)，鑒于中國人多地少的國情，現(xiàn)階段必須實(shí)行兩熟或多熟種植。

黃河流域是我國主要產(chǎn)糧產(chǎn)棉區(qū)，糧棉爭地的現(xiàn)象尤為突出，隨著勞動(dòng)力成本的提高，植棉效益逐年降低。在該區(qū)域?qū)嵤溍迌墒旆N植模式，并實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化可有效地解決糧食和棉花種植存在的矛盾，提高農(nóng)業(yè)效益，增加農(nóng)民收入，對(duì)保障國家糧食安全和棉花穩(wěn)定供給具有重要意義。

1 黃河流域棉花生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻

1.1 棉花種植面積持續(xù)下滑，黃河流域顯著下降 我國棉花生產(chǎn)主要集中在西北內(nèi)陸、黃河中下游和長江中下游3大地區(qū)。2007年至2013年我國棉花面積從592.6萬hm2下降到434萬hm2，降幅達(dá)到26.76%，下降趨勢(shì)明顯。近年來，全國棉花種植面積下降速度進(jìn)一步加快。2014年全國棉花面積約422.0萬hm2，比上年減少38.67萬hm2，種植面積下降率達(dá)8.9%，同期黃河流域，棉花面積從247.27萬hm2減少至194.5萬 hm2，年均減少6 萬多 hm2，降幅達(dá) 24.48%。山東省棉花面積最近幾年基本上都以每年減少3.33萬hm2左右的速度下降，同期濱州市種棉面積更是由13.9萬hm2降到 9.67 萬 hm2，降幅達(dá)到 30.45%。

1.2 棉花生產(chǎn)下滑的原因

1.2.1 植棉效益低，比較效益低于糧食或其他作物。棉花從種到收，整個(gè)生育期需要14道工序，35次投工，折合22個(gè)工日，比小麥、玉米2季作物用工多2～3個(gè)，單是采收期就長達(dá)2個(gè)月。加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格持續(xù)上漲，自然災(zāi)害和病蟲害頻繁發(fā)生，使棉花生產(chǎn)成本進(jìn)一步提高。特別是2014年國家取消了臨時(shí)收儲(chǔ)政策，只在新疆進(jìn)行目標(biāo)價(jià)格試點(diǎn)，而黃淮海及長江流域的棉價(jià)完全依靠市場調(diào)節(jié)。目前糧食種植已基本上實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化，且種糧國家有很多補(bǔ)貼，農(nóng)民還有空閑時(shí)間打零工掙錢，相比之下，棉花比較效益目前遠(yuǎn)低于糧食作物，即使不考慮糧棉補(bǔ)貼的差距，植棉效益也已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于種糧效益。以山東濱州市為例，近10年來，植棉效益明顯低于種糧效益且年際間波動(dòng)幅度較大，2010年最高，植棉效益16 455元/hm2;2005年和2013年最低，分別為3 870元/hm2和3 975元/hm2。同時(shí)，種植其他作物效益也高于植棉效益，如2013年，山東省濱州市北海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)在鹽堿地探索種植水稻，純效益11 235元/hm2，較植棉效益高7 260元/hm2;無棣和沾化等縣區(qū)部分農(nóng)戶種植高粱，效益為7 185元/hm2，較植棉效益高3 210元/hm2;惠民縣和無棣縣種植綠化苗木，純收益55 950元/hm2，明顯高于植棉效益;露地蔬菜、瓜果純效益也高于植棉收益45 000元/hm2。

1.2.2 用工矛盾突出，機(jī)械化程度低。雖然近些年來農(nóng)村勞動(dòng)力日益緊缺，但棉花生產(chǎn)主要依靠人工的狀況依然沒有大的變化;其中采收環(huán)節(jié)是棉花生產(chǎn)用工需求最為集中的環(huán)節(jié)“且時(shí)間緊”直接關(guān)系到棉花的產(chǎn)量，而在黃河流域棉區(qū)雇拾花工越來越難，在山東省棉花主產(chǎn)地區(qū)濱州市棉花收獲時(shí)期正值三秋季節(jié)，同時(shí)也是當(dāng)?shù)囟瑮棽烧N售的關(guān)鍵時(shí)期，農(nóng)民往往將主要?jiǎng)趧?dòng)力用到效益高的冬棗采摘和不可延誤的秋種上，人力嚴(yán)重緊缺，影響了棉花的及時(shí)采收。農(nóng)戶對(duì)機(jī)械的應(yīng)用需求迫切，但同時(shí)棉花種植因分戶小片種植，機(jī)械化應(yīng)用程度較低。

2012年全國棉花耕種收綜合機(jī)械化水平為59.59%，其中機(jī)耕水平為95.72%，機(jī)播水平為62.75%，機(jī)收水平為8.26%。在薄弱的收獲環(huán)節(jié)，江蘇、安徽、河南的機(jī)收水平均為0，湖北、山東、河北的機(jī)收水平分別為0.06%、0.04%和0.42%，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化工作走在全國前列，機(jī)收水平也只達(dá)到58.79%(2012年數(shù)據(jù))。可以看出，實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)機(jī)械化機(jī)收技術(shù)是亟需攻克的難題，我國棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化特別是機(jī)采棉技術(shù)正處于起步階段。

1.2.3 進(jìn)口棉價(jià)格大大低于國產(chǎn)棉，儲(chǔ)備與需求減少，供需矛盾加劇。2013年，我國棉花臨時(shí)收儲(chǔ)價(jià)格為20 400元/t，而進(jìn)口完稅成本約為15 580元/t，比國內(nèi)臨時(shí)收儲(chǔ)價(jià)格低4 000多元。2014年7月進(jìn)口完稅棉價(jià)跌到了14 000多元/t。由于國內(nèi)價(jià)格大幅高于進(jìn)口成本，紡織企業(yè)不愿入市收購，國家收儲(chǔ)壓力急劇增加，棉花收儲(chǔ)量超過總產(chǎn)量的90%。隨著化纖質(zhì)量性能逐漸接近于棉花，2012年棉紡行業(yè)化纖用量已達(dá)到1 170萬t，而2012年全年原棉使用量也才900萬t，這進(jìn)一步減少了棉花市場的需求。

過去3年國內(nèi)實(shí)行的棉花臨時(shí)收儲(chǔ)政策，形成了數(shù)目龐大的國儲(chǔ)棉，2014年8月底還有1 100多萬噸儲(chǔ)備庫存，相當(dāng)于國內(nèi)1年多的消費(fèi)量，預(yù)計(jì)還需3年才能消化完畢。棉花需求量大大減少，且新疆棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化水平較內(nèi)陸高，使得國家2014年對(duì)新疆棉花實(shí)施目標(biāo)價(jià)格補(bǔ)貼政策試點(diǎn)，將棉花生產(chǎn)重心放在新疆，使黃淮海棉區(qū)及長江流域棉區(qū)的棉農(nóng)植棉積極性大大降低。

《中國農(nóng)業(yè)展望報(bào)告》(2014～2023)中預(yù)測(cè):棉花面積未來10a，受比較效益下降、生產(chǎn)成本提高、國家糧食優(yōu)先戰(zhàn)略等因素影響，棉花面積和產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。至2023年，棉花面積減至405.67 萬 hm2，下降6.7%;產(chǎn)量減至602 萬 t，下降14.0%。棉花消費(fèi)量緩慢增長，年均增幅為0.7%，至2023年達(dá)852萬t。受取消棉花臨時(shí)收儲(chǔ)政策和中國紡織產(chǎn)業(yè)的低速發(fā)展以及亞洲競爭國家紡織產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響，未來棉花進(jìn)口將下降，至2023年中國棉花進(jìn)口量為160萬t，比2013年下降46.7%。

2 麥棉兩熟制度的發(fā)展

麥棉兩熟種植也就是麥棉輪作，在我國，首先出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代的長江流域棉區(qū)，形式為冬小麥棉花直播，前茬除麥類外，還有油菜和蠶豆，采用年間輪作，目的以用地養(yǎng)地為主，產(chǎn)量不高。隨著棉花需求量的增加，加上育苗移栽技術(shù)的推廣，到20世紀(jì)70年代后期發(fā)展較快，已發(fā)展到該區(qū)北緣的南襄盆地和淮河兩岸，甚至到達(dá)黃河流域的豫東和皖北等地;到20世紀(jì)80年代初達(dá)鼎盛期。黃河流域棉區(qū)兩熟種植制度自20世紀(jì)60年代進(jìn)入試驗(yàn)，以麥棉套種為主。

麥棉輪作種植方式按間套方式可分為麥套棉間作方式和麥后棉復(fù)種方式，前者簡稱麥套棉，后者簡稱麥后棉或麥茬棉。而每種方式按其種植技術(shù)又可分為直播棉和移栽棉。麥后棉則是前茬麥田滿幅播種小麥，不預(yù)留棉行，麥?zhǔn)蘸笳販绮缁虬宀绶N植或移栽棉花。棉花品種應(yīng)為當(dāng)?shù)厥煨喳満竺奁绲钠贩N。長江流域的麥后棉模式多以麥后移栽春棉模式為主，少部分直播早熟棉;黃河流域一部分實(shí)行育苗移栽早熟棉，一部分直播短季棉。但是育苗移栽方式存在育苗成本高，移栽機(jī)械技術(shù)不成熟等問題，根據(jù)黃河三角洲區(qū)域棉花種植特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)麥棉輪作，麥后直播超早熟短季棉是最佳方式。

3 棉花生產(chǎn)的根本出路在于機(jī)械化

實(shí)現(xiàn)棉花收獲機(jī)械化可大幅降低棉花生產(chǎn)成本。西北內(nèi)陸棉區(qū)大力推廣機(jī)械化采收棉花集成技術(shù)，棉花可節(jié)約生產(chǎn)成本3 000～3 200元/hm2。山東試驗(yàn)表明，1臺(tái)5行采棉機(jī)可替代600～800個(gè)勞動(dòng)力。從全國情況看，目前人工采摘棉的成本2～3元/kg，按15 000 kg/hm2籽棉計(jì)算，人工采棉成本約為7 500～10 500元/hm2。機(jī)采棉成本約5 550元/hm2(包括作業(yè)費(fèi)2 250元/hm2;機(jī)采損失率2% ～3%，減少收入750元/hm2左右;機(jī)采含雜率高，籽棉售價(jià)降低0.6元/kg，減少收入2 250元/hm2;機(jī)采前噴施脫葉催熟劑需成本300元/hm2)，實(shí)現(xiàn)棉花機(jī)采比人工采摘節(jié)本增收1 850元/hm2以上。

新疆建設(shè)兵團(tuán)2013年棉花機(jī)械收獲水平達(dá)到65%，近期發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化，并逐步向規(guī)模化、信息化、智能化和社會(huì)服務(wù)化方向發(fā)展，引領(lǐng)我國棉花生產(chǎn)機(jī)械化的全面實(shí)施。棉花收獲機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中指出采凈率應(yīng)大于等于93%，籽棉含雜率應(yīng)小于等于11%。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)從1996年開始引進(jìn)技術(shù)裝備開展棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化試驗(yàn)示范，2001年開始推廣棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)，2013年兵團(tuán)棉花機(jī)械收獲水平達(dá)到65%。已經(jīng)證明，穩(wěn)定棉花生產(chǎn)、保障有效供給的根本出路在于機(jī)械化。

4 創(chuàng)造全國棉花機(jī)械化生產(chǎn)示范“濱州經(jīng)驗(yàn)”，奠定麥棉兩熟制度研究核心基礎(chǔ)

自2011年起，濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所在濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局領(lǐng)導(dǎo)下，先后與新疆農(nóng)墾科學(xué)院、新疆石河子貴航農(nóng)機(jī)裝備公司、山東理工大學(xué)、山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院、中國農(nóng)機(jī)化研究院、約翰迪爾(中國)投資有限公司、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)科院棉花研究所等組成項(xiàng)目組，合力謀劃、積極推動(dòng)棉花機(jī)械化生產(chǎn)試驗(yàn)示范。2011年，通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)融合，建立了棉花農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合示范基地，探索棉花機(jī)械化生產(chǎn)模式。2012年，承辦了全國農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合座談會(huì)暨機(jī)采棉現(xiàn)場會(huì)，實(shí)現(xiàn)了黃淮海地區(qū)棉花農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合零的突破，開創(chuàng)了除新疆外國內(nèi)棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的先河。沾化縣被農(nóng)業(yè)部列為全國54個(gè)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)融合示范區(qū)之一。2013年，無棣縣被農(nóng)業(yè)部增設(shè)為棉花農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)融合示范區(qū)，建設(shè)機(jī)采棉萬畝推進(jìn)區(qū)，開展不同棉花品種對(duì)比試驗(yàn)，選育適合機(jī)采的棉花品種。2014年無棣縣又被農(nóng)業(yè)部授予全國機(jī)采棉示范縣。2014年10月，棉花生產(chǎn)“院士工作站”在無棣縣建立，中國工程院喻樹迅院士進(jìn)站，推進(jìn)“萬畝棉花生產(chǎn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合示范區(qū)建設(shè)項(xiàng)目”，建立機(jī)采棉核心示范區(qū)10個(gè)，成方連片種植1 246.67 hm2，輻射帶動(dòng)周邊發(fā)展2 666.67 hm2。10月16日，農(nóng)業(yè)部在濱洲市召開了黃河流域棉花機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)場會(huì)，這標(biāo)志濱洲棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)在山東實(shí)現(xiàn)全面突破，也標(biāo)志著濱洲市初步構(gòu)建起了棉花種、管、收、清理加工生產(chǎn)全程機(jī)械化工作格局，對(duì)黃河流域棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展起到了引領(lǐng)示范作用，為黃河流域棉花機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)在山東的全面突破探索了經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了全國棉花機(jī)械化生產(chǎn)示范的“濱州經(jīng)驗(yàn)”。

5 以試驗(yàn)示范為引領(lǐng)，典型帶動(dòng)、創(chuàng)新推動(dòng)，深入開展麥棉輪作研究

在棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，2013年1月起，濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所與山東理工大學(xué)、山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院組成的項(xiàng)目組，承擔(dān)了“十二·五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目研究任務(wù)“黃河流域麥棉套(輪)作農(nóng)機(jī)農(nóng)藝關(guān)鍵技術(shù)集成示范”。項(xiàng)目實(shí)施以來，項(xiàng)目組采取理論研究和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，以中國農(nóng)科院棉花研究所為技術(shù)依托單位，分別在沾化縣馮家鎮(zhèn)建設(shè)了33.33 hm2的“麥棉輪作”示范區(qū)、無棣縣“渤海糧倉”項(xiàng)目區(qū)建設(shè)了66.67 hm2“麥棉輪作”試驗(yàn)示范基地，開展一年兩熟麥棉輪作試驗(yàn)示范，探索麥棉輪作技術(shù)模式，進(jìn)行品種篩選、體系建設(shè)、配套機(jī)具試驗(yàn)示范。全程跟進(jìn)整個(gè)麥棉輪作管理過程，研究黃河流域適于機(jī)械化采收的水肥運(yùn)籌、化學(xué)調(diào)控技術(shù)，不斷充實(shí)改進(jìn)完善麥棉輪作技術(shù)體系。

5.1 形成了適宜的技術(shù)模式 設(shè)計(jì)出黃河流域麥棉輪作機(jī)械化農(nóng)藝體系，確定黃河流域麥棉輪作適于機(jī)采的棉花標(biāo)準(zhǔn)化種植模式2套。麥棉輪作作業(yè)流程:小麥機(jī)收→夏棉免耕直播或整地后播種或育苗移栽→田間管理(中耕、施肥、植保、化控、催熟、脫葉)→機(jī)械采收→棉稈聯(lián)合收獲(拔除、切段、打捆)→小麥免耕播種→小麥田間管理。

5.2 篩選了優(yōu)良的棉花品種 在中國科學(xué)院李振聲院士和中國工程院喻樹迅院士的支持下，在沾化縣、無棣縣麥棉輪作試驗(yàn)示范基地進(jìn)行了試驗(yàn)，建立夏棉棉種篩選對(duì)比試驗(yàn)區(qū)，試種的兩個(gè)院士提供的小麥晚播耐寒品種小堰81、短季棉品種中棉所50，產(chǎn)量理想。

5.3 加快配套農(nóng)機(jī)具選型研發(fā) 在“十二·五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的引領(lǐng)下，加快推進(jìn)棉花生產(chǎn)機(jī)械化配套機(jī)具的研發(fā)，其中“棉花植保機(jī)械化試驗(yàn)研究”、“2BXJ—2型棉花精密穴播機(jī)”、“JB—2棉柴收獲機(jī)”、“3DM—8低量彌霧機(jī)”、“麥棉套作機(jī)械化試驗(yàn)研究”等多項(xiàng)成果獲省市級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。2014年10月由中國工程院院士羅錫文、陳學(xué)庚、喻樹訊等專家組成的鑒定委員會(huì)對(duì)濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所研制的4項(xiàng)成果進(jìn)行了技術(shù)鑒定，其中“黃河流域麥棉輪作體系種植關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研發(fā)與示范”、“2MB—3/6型折疊式棉花覆膜播種機(jī)研制”綜合技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先。“2BMC－4/8型棉花雙行錯(cuò)位苗帶精量穴播機(jī)研發(fā)與示范應(yīng)用”、“2BMMD－4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機(jī)研發(fā)與示范應(yīng)用”等綜合技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)，同時(shí)完成不對(duì)稱行自走式棉稈聯(lián)合收獲機(jī)的試制。

為進(jìn)一步完善棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化配套機(jī)具，2012年由濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所發(fā)起成立的濱州市惠農(nóng)農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社購買了山東省首臺(tái)貴航4MZ—3型自走式采棉機(jī)。在完成山東棉花機(jī)采試驗(yàn)示范的基礎(chǔ)上，積極參與了河北、河南、安徽、天津、江蘇、江西等地的棉花產(chǎn)業(yè)體系試驗(yàn)站組織的機(jī)械化采收作業(yè)示范演示，取得了棉花機(jī)械化采收方面的第一手資料。

6 結(jié)論

麥棉兩熟種植模式既解決了中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中棉糧爭地問題，提高了土地利用率和產(chǎn)出、復(fù)種指數(shù);又是中國棉區(qū)增糧，麥區(qū)增棉增效的唯一途徑，符合中國現(xiàn)階段人均耕地少的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展水平，具有經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。通過棉麥兩熟，不但生產(chǎn)棉花，還生產(chǎn)相當(dāng)于單作小麥產(chǎn)量的60%～80%糧食，是棉區(qū)增糧的重要手段之一。若在有利條件區(qū)進(jìn)一步實(shí)行棉麥連作模式，較麥套進(jìn)一步增產(chǎn)糧食30%左右，有力保障棉糧雙豐收，具有社會(huì)意義。在兩熟糧區(qū)改小麥－玉米為麥棉兩熟也是糧農(nóng)增收主要途徑。據(jù)調(diào)查，糧棉價(jià)比在大于1∶8時(shí)，糧棉種植較小麥－玉米直接產(chǎn)量增值為1 500～4 500元/hm2以上，或者增加產(chǎn)值10% ～30%，同時(shí)皮棉耐儲(chǔ)藏，收獲打包后具有保價(jià)性，市場抗風(fēng)險(xiǎn)力較強(qiáng)。若實(shí)行簡化栽培或機(jī)械化作業(yè)后可以進(jìn)一步省工節(jié)本，增效增收，具有經(jīng)濟(jì)意義。

在當(dāng)前棉花生產(chǎn)形勢(shì)下，棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化已成必然種植模式，而棉花麥后直播將成為實(shí)現(xiàn)黃河流域棉區(qū)棉田生產(chǎn)機(jī)械化的重要技術(shù)。進(jìn)一步因時(shí)就地結(jié)合棉麥的生長特點(diǎn)，結(jié)合時(shí)代的發(fā)展特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)麥棉兩熟雙高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和高效，是今后的發(fā)展方向。棉花麥后直播不僅能簡化栽培技術(shù)，省工節(jié)本，緩解勞力矛盾，還能促進(jìn)棉田機(jī)械化，最大限度地利用溫光水氣資源，提高土地利用率和產(chǎn)出率，穩(wěn)定棉田面積，達(dá)到高產(chǎn)高效的目的，是一種增糧增棉且綜合效益高的種植方式。

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