禚冬玲,王成,毛紅燕,廖培旺,張愛民
(1.256600 山東省 濱州市 濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所;2.256600 山東省 濱州市 濱州市濱城區(qū)濱北街道辦事處)
棉花作為重要的經(jīng)濟(jì)作物和紡織工業(yè)原料,其生產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生具有緊密聯(lián)系。但是,近年來(lái)由于棉花種植成本高,植棉面積逐年下降[1-2]。棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化能夠有效降低棉花種植成本,保證棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,確保棉花生產(chǎn)安全。
濱州市作為黃河流域棉區(qū)的植棉大市和“中國(guó)棉紡織之都”,其植棉歷史悠久,2018 年棉花播種面積達(dá)31 964 hm2,總產(chǎn)量31 514 t,單產(chǎn)皮棉986 kg/hm2。但是由于棉花用工成本高、利潤(rùn)低,制約了棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展,導(dǎo)致濱州市棉農(nóng)植棉意愿降低,植棉面積逐年下降[3-6]。
為提高棉花種植面積,濱州市推廣棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化,降低植棉成本,提高棉農(nóng)植棉利潤(rùn),為濱州市棉花生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。
截至2018 年,濱州市已在耕整地、播種、封土、中耕培土、打頂、植保、機(jī)械采收、棉稈收獲、殘膜收獲等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)機(jī)械化,并已建立棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化核心示范區(qū)35 處,示范面積0.2 萬(wàn)hm2,創(chuàng)造了全國(guó)棉花生產(chǎn)機(jī)械化示范的“濱州經(jīng)驗(yàn)”。
棉花耕整地主要包括耕地和整地。其中,耕地主要是通過對(duì)土壤進(jìn)行機(jī)械深層翻耕、疏松,恢復(fù)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱狀況,為棉花的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的條件;整地主要是通過對(duì)耕地作業(yè)后的土壤進(jìn)行耕層細(xì)碎疏松、地表平整和壓實(shí)的作業(yè),達(dá)到表層松軟、下層緊密的目的,為棉花播種及生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件[7]。
目前,濱州市棉田耕整地機(jī)械化程度較高,土地深松、犁地、平整地(含地表殘茬處理)等環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè),常用設(shè)備有1SZL深松整地施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)、1LF-430 型、1LF-435 型、1LYF-435B 型液壓翻轉(zhuǎn)雙向犁、1LZ-3.6(5.6、7.2)型聯(lián)合整地機(jī)、激光平地儀等。當(dāng)?shù)赝恋厣钏勺鳂I(yè)機(jī)具還配備了作業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),數(shù)據(jù)會(huì)匯總到農(nóng)機(jī)深松監(jiān)測(cè)大廳,農(nóng)機(jī)部門可以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為依據(jù),對(duì)農(nóng)機(jī)深松工作指揮調(diào)度[8]。
播種是棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。濱州市棉花播種已實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化,復(fù)式作業(yè)機(jī)型是主要機(jī)型,北斗導(dǎo)航播種已開始推廣。復(fù)式作業(yè)機(jī)一次進(jìn)地可完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓、鋪膜等多道工序,能夠在很大程度上提高棉花播種效率,降低人工投入和成本[9]。
近年來(lái),濱州市棉花種植主要以一年一熟為主,大力推廣76 cm 等行距機(jī)采棉棉花種植模式,種植密度為7~10 萬(wàn)株/hm2,播種機(jī)械主要有一膜三行、兩膜四行等播種機(jī)械。多年推廣種植驗(yàn)證,76 cm 等行距種植模式是適合濱州市的機(jī)械化種植模式,與大小行種植模式相比,其具有通風(fēng)透光性強(qiáng)、大幅度減少爛鈴量、抗倒伏能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[10-11]。
根據(jù)濱州市棉田的具體作業(yè)要求,濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所研發(fā)了2BMJ-3A 型基于機(jī)采棉的智能精量播種機(jī)、2BMC-4/8 型棉花雙行錯(cuò)位苗帶精量穴播機(jī)(適用于沙壤土質(zhì))、2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機(jī)適用于麥棉連作夏棉直播,2BMJ-2/4A 型棉花覆膜精量播種機(jī)、2BMZ-3/6A 型折疊式覆膜精量播種機(jī)適用于春棉覆膜播種。以上機(jī)型,在濱州市已實(shí)現(xiàn)全面推廣。
棉花封土具有滅草、增溫、保墑的作用,能夠促進(jìn)棉花的生長(zhǎng),使幼苗壯實(shí),達(dá)到全苗和均苗的效果。
目前,濱州市棉花封土機(jī)械品種較少,封土機(jī)械推廣度也比較低,主要由部分植棉大戶使用封土機(jī)械進(jìn)行封土,多數(shù)植棉戶還是采用人工封土。封土機(jī)械主要有溜板式封土機(jī)和攪龍式封土機(jī)。其中,溜板式封土機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定,但是該種機(jī)械容易受土壤性質(zhì)、上土量和作業(yè)環(huán)境的影響,導(dǎo)致機(jī)具作業(yè)效率低、封土效果不理想,例如;攪龍式封土機(jī)工作效果穩(wěn)定、不會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象、封土均勻、效果好,但是該種機(jī)械能耗比較大[12-13]。
為盡快實(shí)現(xiàn)機(jī)械化封土,濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所根據(jù)濱州市棉田的具體封土要求,研制了多用途棉花封土機(jī),該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用便捷,多功能,取土溝淺。
中耕培土主要是在棉花生長(zhǎng)過程中進(jìn)行表土的行間中耕松土、除草、培土和追肥等作業(yè),促進(jìn)土壤內(nèi)空氣流通、加速肥料分解、提高地溫、減少水分蒸發(fā)、減少病蟲害、促進(jìn)作物根系發(fā)育、防止倒伏,并為溝灌和排除多余雨水、促進(jìn)行間通風(fēng)透氣創(chuàng)造條件。
目前,濱州市棉花中耕培土機(jī)械品種較少,功能比較單一,主要采用2 行中耕培土機(jī)和2 行中耕施肥機(jī)進(jìn)行中耕培土作業(yè)[14]。現(xiàn)階段棉花種植仍使用人工進(jìn)行中耕培土作業(yè)或者不進(jìn)行中耕培土作業(yè)。
為促進(jìn)棉花中耕培土機(jī)械的快速發(fā)展,濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所研制了棉花中耕施肥培土機(jī),該機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合作業(yè),一次進(jìn)地可完成棉花中耕、施肥、培土三種田間管理作業(yè),減少了機(jī)器的進(jìn)地次數(shù)和作業(yè)成本;中耕施肥仿形單體能夠保證中耕與施肥深度的一致性;回轉(zhuǎn)式培土機(jī)構(gòu)具有很好的碎土能力和培土效果。
打頂是棉花生長(zhǎng)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),棉花機(jī)械打頂技術(shù)是在如今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展過程中逐步形成的替代人工打頂?shù)奈锢泶蝽敿夹g(shù)。其原理與人工打頂一致,通過棉花打頂機(jī)械替代人工,利用機(jī)械將棉花頂端切除實(shí)現(xiàn)打頂,從而提高棉花打頂作業(yè)效率,降低棉農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度及棉花生產(chǎn)成本。
目前,濱州市還沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)械化打頂,主要還是人工打頂。主要打頂機(jī)械為濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所聯(lián)合研制的智能單株仿形棉花打頂機(jī),該機(jī)工作行數(shù)3 行,作業(yè)速度2.5 km/h,打頂長(zhǎng)度10~100 mm,生產(chǎn)率0.6 hm2/h,打頂合格率達(dá)到89.1%,滿足實(shí)際生產(chǎn)需要[15]。但是,該機(jī)型還處在示范階段,沒有形成可推廣的成熟技術(shù)。
棉花植保貫穿于棉花的各個(gè)環(huán)節(jié),主要作用是進(jìn)行病蟲草害的防治,提高棉花品質(zhì)和產(chǎn)量。目前,濱州市棉花植保機(jī)械品種繁多,選用植保機(jī)械需要根據(jù)棉花的生長(zhǎng)情況和棉田的規(guī)模而定。小面積的棉田選用背負(fù)式電動(dòng)噴霧機(jī)、背負(fù)式噴霧噴粉機(jī)等;較大面積的棉田采用背負(fù)式動(dòng)力噴霧機(jī)、背負(fù)式噴霧噴粉機(jī)等;棉花花蕾期及棉花吐絮期棉花枝葉茂密,交叉封行,此時(shí)人工下田進(jìn)行防治較為困難,此時(shí)期的病蟲害防治通常選用擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)、高地隙噴桿噴霧機(jī)、高地隙吊桿噴霧機(jī)以及風(fēng)送遠(yuǎn)程噴霧機(jī)等大型施藥機(jī)械[16-17]。
目前,濱州市棉田植保噴霧機(jī)主要有自走式、懸掛式和牽引式3 種,其中自走式高架噴霧機(jī)作業(yè)靈活,不需要另行配備動(dòng)力,如北京中科圣農(nóng)科技有限公司生產(chǎn)的3WF1600-500 型自走式高地隙風(fēng)送噴桿噴霧機(jī)、約翰迪爾4630 高地隙自走式打藥機(jī)。近年來(lái),航空植保機(jī)械發(fā)展很快,并應(yīng)用于棉花生產(chǎn),但由于無(wú)人機(jī)價(jià)格高、載荷小、續(xù)航時(shí)間短、單次作業(yè)面積少、不享受購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼等原因,航空植保在濱州市尚未大范圍應(yīng)用。
2011 年起,濱州市就引進(jìn)內(nèi)地首臺(tái)采棉機(jī)進(jìn)行機(jī)采試驗(yàn),此后多次舉辦機(jī)采現(xiàn)場(chǎng)會(huì)和棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化推進(jìn)活動(dòng),但由于采棉機(jī)價(jià)格較高,濱州市采棉機(jī)保有量?jī)H2 臺(tái),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足棉花機(jī)采的需要,許多以機(jī)采模式種植的棉花只能通過人工采摘。
目前,濱州市采棉機(jī)主要是水平摘錠式采棉機(jī),該種采棉機(jī)摘棉率可達(dá)90 %左右,籽棉含雜率為5%~10 %,但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)工作部件的制造精度要求高,價(jià)格昂貴,不利于推廣。
由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的4MZ-3 型統(tǒng)收式采棉機(jī)已在濱州市試驗(yàn)推廣5 年左右,該機(jī)具有摘凈率高、適用范圍廣和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn),解決了傳統(tǒng)采棉機(jī)存在的落地棉損失嚴(yán)重、掛枝棉多、購(gòu)買成本高的問題,實(shí)現(xiàn)了棉花高效低損機(jī)械化采收,加快了機(jī)采棉模式推廣[18]。
棉稈機(jī)械化收獲可促進(jìn)棉稈的“五化”利用,降低棉稈就地焚燒的可能性,具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。
目前,濱州市棉稈已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲,棉稈收獲機(jī)具以2 行齒盤式棉稈收獲機(jī)為主,此外還有濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所研制的粉碎集箱式棉稈收獲機(jī)和棉稈收獲打捆機(jī)等機(jī)具作業(yè)。2 行齒盤式棉稈收獲機(jī)采用地輪傳動(dòng)方式,通過地輪錐齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)拔稈齒盤實(shí)現(xiàn)拔稈作業(yè);粉碎集箱式棉稈收獲機(jī)和棉稈收獲打捆機(jī)一次進(jìn)地可完成棉稈收獲、輸送、集箱或者打捆的聯(lián)合作業(yè)[19-20]。
棉田殘膜污染的危害主要表現(xiàn)在降低棉田肥力、影響棉種發(fā)芽和棉花根系生長(zhǎng)、影響棉花機(jī)具作業(yè)、影響機(jī)采棉質(zhì)量等方面,殘膜的機(jī)械化回收可有效避免以上問題。
目前,濱州市的棉田殘膜機(jī)械化回收機(jī)具以簡(jiǎn)單的密排彈齒摟膜機(jī)為主,密排彈齒摟膜機(jī)的主要缺點(diǎn)是需要人工脫膜,作業(yè)效率低,殘膜回收率也不高。為促進(jìn)濱州市殘膜回收機(jī)械化的進(jìn)程,濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所引選了新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的4SM—1.5 型殘膜回收機(jī),該機(jī)能夠回收80%以上棉田殘膜且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫膜,濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所還設(shè)計(jì)了棉田廢膜回收打捆機(jī),對(duì)殘膜進(jìn)行回收打捆[21-22]。
機(jī)械化裝備是制約棉花生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前,濱州市雖然已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)棉花全程機(jī)械化,但是這些機(jī)械或簡(jiǎn)陋或進(jìn)口,缺乏先進(jìn)適用和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝備。近幾年,雖然濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所研制了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的棉花播種、封土、中耕培土、棉稈收獲、殘膜回收等聯(lián)合作業(yè)機(jī)械,但是這些機(jī)械還處在試驗(yàn)示范階段,沒有實(shí)現(xiàn)大面積推廣。
品種是制約機(jī)采棉技術(shù)發(fā)展的瓶頸。機(jī)采棉品種的選育已開展了大量卓有成效的工作,仍缺乏能大面積推廣的適于機(jī)采的棉花品種。通過近幾年的試驗(yàn),選取了魯棉研37、魯棉研36、K836 等比較適合機(jī)采的棉花品種,但這些都是原有手采棉花品種,并不是真正為機(jī)采“量身定做”的棉花品種。
雖然專業(yè)合作社引領(lǐng)帶動(dòng)了棉花生產(chǎn)規(guī)模化發(fā)展,但從總體情況來(lái)看,在棉花生產(chǎn)方式上,小農(nóng)戶分散種植仍大量存在。一家一戶的小地塊植棉不利于大型機(jī)具的應(yīng)用,不利于采棉機(jī)機(jī)采作業(yè),也不利于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合新技術(shù)的快速推廣,阻滯了棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的進(jìn)程。
由于國(guó)家沒有出臺(tái)明確的機(jī)采棉等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),機(jī)采棉的質(zhì)量、等級(jí)評(píng)定存在很大的隨意性,現(xiàn)行普遍的做法是沿用手摘棉的標(biāo)準(zhǔn)確定機(jī)采棉的等級(jí),由于采摘和加工方式的不同,機(jī)采棉與手摘棉在質(zhì)量指標(biāo)上存在客觀差異,這就導(dǎo)致加工企業(yè)收購(gòu)機(jī)采棉花積極性不高,一些棉花加工廠對(duì)機(jī)采棉的質(zhì)量要求苛刻,扣除水分和雜質(zhì)的比例分別達(dá)到了12%和5%,棉農(nóng)很難承受,造成機(jī)采棉“能采難賣”的尷尬局面。
針對(duì)濱州市棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化存在的問題,提出以下對(duì)策。
投入專項(xiàng)資金,加快機(jī)具的研發(fā)創(chuàng)新,爭(zhēng)取盡快在棉花種植、田間管理、植保、采摘、棉稈收獲、殘膜收獲等生產(chǎn)環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)新型機(jī)具的研發(fā)突破,投入生產(chǎn),加快棉花生產(chǎn)機(jī)械裝備發(fā)展,為棉花生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展提供先進(jìn)的裝備支撐。尤其應(yīng)充分考慮到機(jī)械裝備的適用性,在地塊較小的棉區(qū)鼓勵(lì)發(fā)展兩行或三行等小型自走式采棉機(jī)。
為促進(jìn)棉花機(jī)采的推廣,應(yīng)選育適合機(jī)采的棉花品種。從農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合的角度對(duì)品種提出了以下幾點(diǎn)要求:(1)株型緊湊,第一果枝節(jié)位高;(2)莖稈堅(jiān)硬不倒伏;(3)早熟性好,吐絮集中;(4)有利于后期鈴重和纖維品質(zhì);(5)纖維長(zhǎng)度適當(dāng)高1~2 mm;(6)對(duì)脫葉劑敏感,有利于機(jī)械采收;(7)產(chǎn)量與不打脫葉劑能持平。
棉花品種科研、生產(chǎn)管理和農(nóng)機(jī)等部門相互合作是解決棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化問題的關(guān)鍵。農(nóng)機(jī)部門要大力示范推廣先進(jìn)適用的棉花生產(chǎn)機(jī)械,積極探索科學(xué)完善的棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的技術(shù)路線和適應(yīng)市場(chǎng)需求的社會(huì)化服務(wù)方式;農(nóng)業(yè)科研部門要加快培育更適應(yīng)棉花機(jī)械收獲的新品種;農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣單位要積極引導(dǎo)棉農(nóng)改進(jìn)種植和管理方式,從農(nóng)藝上為棉花機(jī)械收獲提供支持;農(nóng)機(jī)鑒定部門應(yīng)按規(guī)定優(yōu)先鑒定棉花生產(chǎn)機(jī)械。
加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合,積極引導(dǎo)農(nóng)村土地合理流轉(zhuǎn),促進(jìn)棉花種植標(biāo)準(zhǔn)化,為大面積推廣棉花全程機(jī)械化創(chuàng)造條件。充分發(fā)揮農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社的龍頭帶動(dòng)作用,實(shí)行統(tǒng)一種植、管理、收獲、加工、銷售等一條龍服務(wù),提高棉花生產(chǎn)組織化、規(guī)模化程度。
充分利用國(guó)家購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策的引導(dǎo)扶持作用,向棉花全程機(jī)械化機(jī)具傾斜,適當(dāng)提高補(bǔ)貼比例,調(diào)動(dòng)農(nóng)民購(gòu)機(jī)積極性。各級(jí)財(cái)政要加大對(duì)棉花機(jī)械采收技術(shù)裝備、機(jī)采棉加工生產(chǎn)線等配套設(shè)施的政策扶持力度。
完善機(jī)采棉系列標(biāo)準(zhǔn),為實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合提供統(tǒng)一遵循。制定執(zhí)行“機(jī)采棉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”是推廣棉花機(jī)械采收的迫切任務(wù),目前全國(guó)都面臨實(shí)現(xiàn)棉花機(jī)采問題,棉花生產(chǎn)環(huán)節(jié)可充分依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求提高機(jī)采棉質(zhì)量,保證國(guó)家棉花產(chǎn)業(yè)安全地由手工采棉向機(jī)采棉過渡。
近年來(lái),雖然濱州市在棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化取得了快速發(fā)展,但是在機(jī)械打頂、機(jī)采棉、殘膜回收等方面還處在示范推廣階段,在先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備研發(fā)等方面還存在較大差距。因此,為濱州市能夠盡早實(shí)現(xiàn)棉花全程機(jī)械化,應(yīng)構(gòu)建產(chǎn)、學(xué)、研、推協(xié)作平臺(tái),實(shí)現(xiàn)新型機(jī)具的研發(fā)突破,投入生產(chǎn),加快棉花生產(chǎn)機(jī)械裝備發(fā)展;加強(qiáng)部門協(xié)作,大力推進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合;創(chuàng)新服務(wù)機(jī)制,積極引導(dǎo)農(nóng)村土地合理流轉(zhuǎn),促進(jìn)棉花種植標(biāo)準(zhǔn)化;加大棉花全程機(jī)械化先進(jìn)機(jī)具的補(bǔ)貼比例。