摘要

大力發(fā)展棉麥套作棉花種植機械是保證我國糧食和棉花戰(zhàn)略任務(wù)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(fā)展現(xiàn)狀，并從農(nóng)機與農(nóng)藝相融合、大力發(fā)展多功能聯(lián)合作業(yè)技術(shù)和實施產(chǎn)-學-研-推運行模式3個方面對如何促進棉麥套作機械化發(fā)展進行了探討。

關(guān)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?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項基金資助（項目編號：2012ZYTS022）;“十二·五”農(nóng)村領(lǐng)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(nóng)業(yè)機械設(shè)計與制造。*通訊作者：周勇（1976- ），男，湖南新邵人，副教授，從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備設(shè)計與測控技術(shù)研究。

收稿日期 20140928

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

我國棉花生產(chǎn)面積基本穩(wěn)定，且主要集中于新疆、黃河及長江流域3個主要產(chǎn)棉區(qū)。而長江流域棉區(qū)和黃河流域棉區(qū)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(chǎn)戰(zhàn)略任務(wù)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(nóng)業(yè)增收技術(shù)，廣泛應(yīng)用于我國種植業(yè)中，特別是具有生物互補、形態(tài)互補、生育互補、時空利用率高、增效潛力、邊際優(yōu)勢等特點，有力地緩解了糧棉爭地矛盾[3]，良好地實現(xiàn)了糧棉和諧雙增產(chǎn)的發(fā)展局面。

據(jù)中國優(yōu)質(zhì)棉網(wǎng)監(jiān)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(nóng)藝技術(shù)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(xiàn)行的棉麥套作生產(chǎn)過程，仍然建立在以傳統(tǒng)的人畜力作業(yè)為主的基礎(chǔ)上，工序繁多，用工量大。棉麥種套作業(yè)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(yè)項目仍處于無機可用的狀態(tài)。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(yè)的成套機械化技術(shù)及機具尚屬空白。因此，大力發(fā)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(fā)展現(xiàn)狀

我國現(xiàn)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(yǎng)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(fā)展現(xiàn)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?，F(xiàn)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(nèi)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(yè)速度高，整機通用性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)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(chǎn)量繼而提高棉花總產(chǎn)量合理可行的好技術(shù)，正處在研究過程中，如黑龍江八一農(nóng)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(nèi)側(cè)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(yè)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便。盡管理論研究水平較高，但我國實際應(yīng)用的成功機型較少，主要原因是現(xiàn)有精量排種器工作性能不夠穩(wěn)定和目前種子質(zhì)量不能保障，導(dǎo)致人們對漏播減產(chǎn)風險的擔心[11]。

加強現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化和改進設(shè)計是棉花精量排種技術(shù)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(tǒng)的各項特征和機理， 找出其薄弱環(huán)節(jié)， 采取有效措施保證和提高排種系統(tǒng)的可靠性。采用新型傳感器、單片機等各種先進的新技術(shù)，監(jiān)視和檢測裝置以保證播種精度。

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

2.2 我國棉花育苗移栽機械化發(fā)展現(xiàn)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(dǎo)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(nèi)作物移栽機械的效果不是很好，并且價格昂貴?，F(xiàn)有的棉花營養(yǎng)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(xiàn)漏苗現(xiàn)象，且勞動強度大，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，而且對育苗技術(shù)及缽苗質(zhì)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(nóng)藝要求，在機械移栽過程中還容易出現(xiàn)破缽、傷根、窩根和漏苗。同時，移栽質(zhì)量不穩(wěn)定，勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)投入高等都是制約機械化移栽技術(shù)進一步推廣的因素。

國內(nèi)外現(xiàn)有棉花營養(yǎng)缽移栽機主要用于單一棉花種植制度或連作制度的地區(qū)，而對棉麥套作種植制度的地區(qū)，特別是長江中下游地區(qū)，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(xiàn)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(nóng)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(nóng)業(yè)技術(shù)欠成熟，種植方式有待規(guī)范，農(nóng)機與農(nóng)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(nóng)業(yè)大學研制了“地膜棉聯(lián)合播種機組”，該機組以麥田地膜播種機械化技術(shù)為中心，連續(xù)完成包括播種在內(nèi)的播前播后6大機械作業(yè)項目，能實現(xiàn)麥田地膜棉有關(guān)農(nóng)藝要求，適應(yīng)套作環(huán)境，奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ)，展示了較好的應(yīng)用前景。但該技術(shù)受到了當時社會、經(jīng)濟科技發(fā)展環(huán)境的限制，沒有條件及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

長期以來，全國棉麥套作先進農(nóng)藝技術(shù)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(yè)的成套適用機械化技術(shù)及其機具是很重要的因素，致使適于套作的自然、資源優(yōu)勢還遠未得到充分利用;適于套作的生態(tài)環(huán)境還遠未得到完善和提高;棉麥套作區(qū)的勞力結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還遠未得到合理調(diào)整，棉麥生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟效果還遠未得到充分發(fā)揮。

4 對棉麥套作棉花種植機械化發(fā)展的思考

（1）農(nóng)機與農(nóng)藝相融合。一方面，農(nóng)藝研究應(yīng)與農(nóng)機技術(shù)研究緊密結(jié)合?，F(xiàn)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(qū)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(tǒng)一使得適合棉麥套作棉花播種的機械研制方向不明確，農(nóng)藝研究應(yīng)對現(xiàn)有種植方式進行比較，保留少數(shù)幾種較好的種植方式，進而針對這幾種種植模式開發(fā)應(yīng)用適合棉麥套種棉花種植的機械;另一方面，農(nóng)機研究應(yīng)緊密與育種、栽培和土肥研究相結(jié)合，使開發(fā)的農(nóng)機具滿足棉花農(nóng)藝要求。合理地確定株距、行距、作業(yè)幅寬等技術(shù)參數(shù)，并科學地確定種、肥、水的施用量等。

（2）大力發(fā)展多功能聯(lián)合作業(yè)技術(shù)。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(yè)機械多次進地對棉田本身和麥田種植的小麥都會產(chǎn)生不利的影響。今后的機械應(yīng)可以集多種作業(yè)功能于一體，一次完成多項作業(yè)，提高作業(yè)效率，保證及時播種，提高產(chǎn)量;充分利用配套動力，節(jié)省能源，減少機組進地次數(shù)，使土壤免受機具的過度壓實。

（3）采用產(chǎn)-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(shù)和設(shè)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(shù)研究機構(gòu)、機具生產(chǎn)企業(yè)、技術(shù)試驗推廣單位多部門相結(jié)合的產(chǎn)-學-研-推運作模式，加快棉花生產(chǎn)機械化適用技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用，促進農(nóng)業(yè)工程技術(shù)和生物技術(shù)的結(jié)合。通過建立適合棉麥套作棉花種植機械化生產(chǎn)技術(shù)和裝備的核心示范點，進行技術(shù)和裝備的試驗與示范，同時加強對各級技術(shù)人員的培訓(xùn)，以核心示范縣為軸心，向周邊地區(qū)示范和推廣棉麥套作、制棉種植機械化生產(chǎn)技術(shù)和裝備。

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