喻樹迅，張雷，馮文娟

（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000）

棉花生產(chǎn)規(guī)?；?、機械化、信息化、智能化和社會服務化發(fā)展戰(zhàn)略研究

喻樹迅，張雷，馮文娟

（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000）

棉花生產(chǎn)規(guī)?；?、機械化、信息化、智能化和社會服務化發(fā)展是解決棉花生產(chǎn)過程中勞動力短缺、降低棉花生產(chǎn)成本、實現(xiàn)棉花產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、鞏固棉花產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢地位的必然選擇。為此，本文介紹了我國植棉的基本情況、棉花生產(chǎn)規(guī)?；C械化、信息化、智能化和社會服務化的發(fā)展現(xiàn)狀及制約因素，最后為加快實現(xiàn)快樂植棉提出了對策建議。

棉花；現(xiàn)代化；建議

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.01.016

一、前言

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物和紡織工業(yè)原料，涉及近1億棉農(nóng)和2 000多萬紡織工人的收入和就業(yè)問題，2012年我國棉紡織品服裝出口創(chuàng)匯高達2 500億美元[1]，在國民經(jīng)濟中具有不可替代的地位，特別是在我國西北棉區(qū)，棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在消除貧困，推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，增加貧困偏遠地區(qū)群眾收

入、提升生活水平、維護邊疆穩(wěn)定具有重要的意義。

近五年來，我國棉花年均總產(chǎn)量為6.65×106t，而需求量卻高達1.015×106t，棉花供需缺口逐漸擴大，同時，由于美國等出口國的巨額補貼，具有價格優(yōu)勢的進口棉花對國內(nèi)棉花產(chǎn)業(yè)形成威脅，棉花產(chǎn)業(yè)安全關系到我國棉紡織產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。根據(jù)我國人多地少的基本國情，在耕地資源稀缺、植棉機械化水平低下、棉花成本不斷上漲的背景下，加快實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化成為棉花奪取高產(chǎn)、提高農(nóng)民收益、并與糧食和其他經(jīng)濟作物競爭的主要手段。因此，在保障國家糧食安全的基礎上，我國棉花產(chǎn)業(yè)要取得突破，必須依靠科技協(xié)作，加強理論和技術創(chuàng)新，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

二、我國植棉基本情況分析

13世紀以后，棉花成為中國重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物，棉纖維成為人們衣著的主要原料。19世紀末，隨著機器棉紡織工業(yè)的興起，陸地棉（細絨棉）引入中國[2]，棉花產(chǎn)業(yè)在全國得到迅速發(fā)展。20世紀50年代末，陸地棉取代了亞洲棉，成為中國棉花的當家品種。20世紀50年代，中國還引入了海島棉（長絨棉）[3]，并在新疆、廣東、廣西、云南等地試種成功。目前，中國棉花種植的主要品種是陸地棉和海島棉。其中陸地棉占全國種植面積的96 %以上，海島棉常年種植面積約為2×106畝（1畝≈666.67 m2），主要集中在新疆南部的阿克蘇地區(qū)。

（一） 植棉面積

中國植棉面積占全球比例的15 %～16 %，位居全球第二；印度植棉面積超過1×106hm2（約占全球植棉面積的27 %），位居全球第一。新中國成立以來，中國平均植棉面積為5.089×106hm2，波動幅度在3.333×106～6.923×106hm2（見圖1），雖然植棉面積整體呈減少趨勢但總體規(guī)模仍很大。比較1949―2012年的植棉面積，以20世紀50年代面積最大，達到5.436×106hm2；60年代最小為4.678×106hm2，比50年代減幅13.9 %；70年代為4.883×106hm2，比60年代增長4.3 %；80年代為5.396×106hm2，比70年代增長10.5 %，其中1984年為6.923×106hm2，為60年中面積最大；90年代為5.239×106hm2，比80年代減幅2.9 %，其中1990年、1991年和1992年持續(xù)攀高，分別達到5.6× 106hm2、6.54×106hm2和6.835×106hm2；21世紀前十年，植棉面積為5.135×106hm2，比20世紀90年代略減少1.8 %，其中2006―2007年面積增幅較大，分別達到5.816×106hm2和5.926×106hm2[4～6]。

圖1 1949―2012年全國棉花播種面積變化圖

（二）棉花單產(chǎn)和總產(chǎn)水平

1.單產(chǎn)水平

新中國成立以來，我國棉花單產(chǎn)水平不斷提高（見圖2）。21世紀前十年全國平均單產(chǎn)水平比1949年增長了6.1倍，比20世紀50年代增長了3.7倍；從20世紀50年代至70年代，單產(chǎn)水平每隔十年約增長100 kg·hm–2，年均增長10 kg·hm–2；20世紀80年代單產(chǎn)水平增長最快，比70年代增長287 kg·hm–2，年均增長28.7 kg·hm–2，90年代單產(chǎn)水平達到870 kg·hm–2，比80年代增長128 kg·hm–2，年均增長12.8 kg·hm–2，這一階段單產(chǎn)的增長速率相對較慢；21世紀前十年，全國單產(chǎn)1 174 kg·hm–2，

比20世紀90年代增長304 kg·hm–2，年均增長30.4 kg·hm–2，可見近10年是自1949年以來單產(chǎn)增長速度最快的時期；由于面積總體減少，單產(chǎn)的提高對總產(chǎn)增長的貢獻率為100 %；從20世紀50年代到21世紀前十年，我國棉花單產(chǎn)年遞增率為3.12 %，在1980―2009年的30年間，年遞增率為1.08 %[4～6]?？梢?，未來提高單產(chǎn)仍有較大潛力。在提高棉花單產(chǎn)的同時，棉花的遺傳品質(zhì)和生產(chǎn)品質(zhì)得到全面的改進和提高，能不斷地滿足紡織工業(yè)的新需求。

圖2 1949―2012年全國棉花單產(chǎn)變化

圖3 1949―2012年全國棉花總產(chǎn)變化

2. 總產(chǎn)水平

20世紀50年代到60年代，全國棉花產(chǎn)能處于較低水平，年均總產(chǎn)為1.35×106～1.67×106t，70年代年均總產(chǎn)比60年代增長33.1 %（見圖3）；20世紀80年代棉花產(chǎn)能進入首個快速發(fā)展期，年均總產(chǎn)提高到4.004×106t，比70年代增長80.2 %，但總產(chǎn)穩(wěn)定性為歷史上較差時期，年際間波幅為24.6 %，其中1984年創(chuàng)歷史最高總量紀錄，達到6.258×106t，占當年世界總量的1/3；80年代棉花生產(chǎn)發(fā)展加快，實現(xiàn)了原棉自給有余并開始出口；90年代總產(chǎn)提高到4.467×106t，比80年代增長11.8 %；總產(chǎn)穩(wěn)定性為歷史上較好時期，年際間波幅為12.2 %；其中1991年創(chuàng)歷史上第二個高產(chǎn)記錄，達到5.675×106t；但是，1992―1993年由于黃河流域棉鈴蟲和黃萎病的爆發(fā)，導致棉花大幅減產(chǎn)，全國年均皮棉總產(chǎn)大幅下降，供需矛盾尖銳。

進入21世紀，全國棉花生產(chǎn)迎來了第二個快速發(fā)展期，年均總產(chǎn)上升到6.07×106t的高水平，比20世紀90年代凈增1.6×106t，增長35.8%，是20世紀50年代的3.45倍；其中2006―2008年連續(xù)3年總產(chǎn)創(chuàng)立新高，達到750萬噸級水平[4～6]。然而，由于紡織產(chǎn)能連續(xù)10多年的快速擴張，雖然年均總產(chǎn)躍入600萬噸級的高臺階，但仍供不應

求，需要進口大量的國際原棉。

（三） 棉花纖維品質(zhì)

從長江流域、黃河流域、西北內(nèi)陸棉區(qū)纖維品質(zhì)在年份間的差異來看（見圖4），我國生產(chǎn)領域棉纖維上半部平均長度以中絨28～30.9 mm為主，占77.1 %；斷裂比強度主要分布在中等檔次（26 cN· tex–1～28.9 cN·tex–1），占44.51 %；馬克隆值主要分布在4.3～4.9檔次，占49.34 %（見圖4）；棉花綜合品質(zhì)年度間有逐年增加的趨勢，西北內(nèi)陸棉區(qū)近幾年來纖維品質(zhì)逐步好于黃河流域和長江流域棉區(qū)。這與近幾年來我國大力提倡品質(zhì)育種的重視程度是分不開的，育種水平和栽培技術都在大幅度提高，海陸雜交品種的不斷推廣，使得纖維品質(zhì)在長度和強度方面有很大的改進。

但是在收購棉花時，一些軋花廠不分品種，主要以外在質(zhì)量（眼觀色澤、手扯定長）定級、定價，忽視內(nèi)在品質(zhì)。棉農(nóng)上交的棉花得不到合理的分垛堆放，現(xiàn)場看到一些收購單位對棉農(nóng)上交的棉花不嚴格按照“一試五定”來細分，混合入倉。因此，要適應市場的需求，提高原棉質(zhì)量，必須大力選育、引進和推廣優(yōu)良品種，加快優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病蟲品種的推廣，優(yōu)化品質(zhì)布局、實現(xiàn)品種的區(qū)域種植，密切聯(lián)系紡織部門，強化訂單生產(chǎn)，保證生產(chǎn)的原棉品質(zhì)基本一致。加強棉種經(jīng)營企業(yè)的管理，提高種子企業(yè)部門的品種選育技術水平，保證為棉農(nóng)提供優(yōu)質(zhì)棉種，對老齡化的植棉人提供技術保證和規(guī)范化管理。

圖4 1998―2011年三大流域棉花纖維抽樣基本情況

（四） 棉花生產(chǎn)成本較高、效益較低

由于中國生產(chǎn)資料價格上漲等因素，棉田生產(chǎn)資料等物化投入的成本不斷增加。1978年每畝棉花種植的物質(zhì)與服務費用僅41.3元，2009年達到393.6元，2012年已經(jīng)超過400元，以年均7.2 %的速度增長；其中化肥是投入的主要部分；1978年每畝棉花種植的化肥支出為8元，占物質(zhì)與服務總支出的19.5 %；2008年達到168.8元，占物質(zhì)與服務總支出的41.8 %，這主要是由于化肥價格的上漲所引起的[7]。

從勞動力投入的數(shù)量來看，棉花生產(chǎn)的勞動力

投入量呈現(xiàn)明顯下降趨勢，但與其他農(nóng)作物相比，仍然很大。1978年每畝棉花生產(chǎn)需投入61個工作日，到2009年每畝棉花生產(chǎn)需要20多個工作日。隨著棉花單產(chǎn)水平的增加，勞動生產(chǎn)率不斷提高，勞動工價顯著上漲，帶動人工成本顯著增加；從勞動工價來看，呈現(xiàn)階段性上漲的態(tài)勢，1978―2009年，勞動日工價從0.8元上漲到24.8元；雇工工價從2004年起呈現(xiàn)快速上漲的態(tài)勢，2009年增長到43.7元，由于勞動工價的上漲幅度大于勞動投入數(shù)量的下降幅度，使得棉花生產(chǎn)的人工成本顯著增加；1995年以前，人工成本小于物化成本；從1995年開始，人工成本所占比例越來越大；尤其是2003年以來，人工成本保持快速的增長勢頭，到2009年，每畝棉花生產(chǎn)的人工成本達到575元，占棉花生產(chǎn)成本的54.3 %。

2001―2011年，每畝棉田的平均物化成本為282元，人工成本為383元，總成本為665元，純收益為389元（見表1）。就具體年度來看，由于人工和生產(chǎn)資料價格不斷上漲，棉花生產(chǎn)的純收益不高，有些年份基本沒有純收益，如2008年每畝平均利潤僅為2元[4～6]；與種植小麥、玉米、水稻等機械化程度高、用工少、收入穩(wěn)定的作物相比，植棉比較優(yōu)勢減弱。

總之，隨著農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移、勞動力數(shù)量的減少，要滿足新型勞動者的需求，亟需從勞動密集型向技術密集型轉(zhuǎn)變，用輕簡化、機械化、信息化、智能化替代傳統(tǒng)的精耕細作。

表1 2001―2011年全國棉花產(chǎn)值和收益情況 (元·畝–1)

三、棉花生產(chǎn)規(guī)?；?、機械化、信息化、智能化及社會服務化現(xiàn)狀分析

當前，我國棉花生產(chǎn)管理存在的突出問題是棉花管理繁瑣，用工多、機械化程度低，加上種植制度復雜，戶均植棉規(guī)模小，農(nóng)機與農(nóng)藝不配套，急需規(guī)?；C械化、信息化和社會服務予以破解。

（一）棉花生產(chǎn)規(guī)?；F(xiàn)狀分析

推進農(nóng)村土地承包經(jīng)營權流轉(zhuǎn)，實行適度規(guī)模經(jīng)營，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、建設社會主義新農(nóng)村的客觀要求，是穩(wěn)定農(nóng)村土地承包經(jīng)營制度、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟、增加農(nóng)民收入的重要舉措，也是實現(xiàn)信息化、智能化、機械化的必要條件。如果地塊小，機械化作業(yè)和信息化、智能化的手段均無法應用，所以棉花生產(chǎn)機械化、信息化及智能化所要具備的首要條件是規(guī)?；?。必須依靠政府來實現(xiàn)這一目標，要運用當前土地流轉(zhuǎn)、農(nóng)場經(jīng)營的機遇，積極組織農(nóng)場、莊園式的經(jīng)營方式，擴大生產(chǎn)規(guī)模，以期應用先進的生產(chǎn)裝備，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

隨著城市化、工業(yè)化的逐步推進，大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到非農(nóng)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)民合作經(jīng)濟組織和種植大戶等規(guī)模經(jīng)營主體不斷出現(xiàn)，加之農(nóng)村生產(chǎn)力水平的不斷提高，土地流轉(zhuǎn)從自發(fā)到自覺，模式由單一到多樣。

1. 長江流域土地扭轉(zhuǎn)情況分析

長江流域棉區(qū)植棉歷史悠久，種植規(guī)模小，棉田基礎薄弱，生產(chǎn)方式落后，大部分以精耕細作的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式（營養(yǎng)缽育苗移栽）為主。長江流域多省積極響應，鼓勵土地流轉(zhuǎn)。四川植棉第一大縣射洪縣，全縣土地流轉(zhuǎn)截至2013年年底為13 200 hm2，占全縣總耕地面積的18.8 %，其中流轉(zhuǎn)于種植業(yè)的占46.6 %。湖北省2012年以前通過土地流轉(zhuǎn)的有一些棉花種植大戶（30～200畝），2012年以后植棉大戶逐步減少，棉區(qū)土地流轉(zhuǎn)種植棉花的減少，流轉(zhuǎn)土地種植水稻、小麥、玉米的逐步增多。阜陽市潁東區(qū)先后出臺的一些政策，有力地推動了農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)。2015年上半年，全區(qū)新增土地流轉(zhuǎn)面積2.35×104畝，流轉(zhuǎn)土地總面積達3.585×105畝，占全區(qū)6.2×105畝耕地面積的58 %左右，其中，流轉(zhuǎn)土地50畝以上的規(guī)模種植戶已突破1 000戶，規(guī)模經(jīng)營總面積超過1.9×105畝。

蘇北地區(qū)部分農(nóng)民自發(fā)進行土地流轉(zhuǎn)，取得了一定的成效。江西九江市共建立土地流轉(zhuǎn)示范基地181個，基本上做到了每個縣區(qū)有千畝連片的流轉(zhuǎn)示范區(qū)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)有500畝規(guī)模流轉(zhuǎn)示范點。通過流轉(zhuǎn)建立了1 180多個100畝以上規(guī)模的生產(chǎn)基地，有效地促進了農(nóng)業(yè)的規(guī)?；?jīng)營。

2. 新疆農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)基本情況分析

2008年以來，新疆認真貫徹農(nóng)村土地承包法，使農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)工作在遵循依法、有序、審慎、穩(wěn)妥的原則下有序開展。截至2010年年底，全區(qū)農(nóng)村家庭承包經(jīng)營耕地面積為3.041 5×107畝，總流轉(zhuǎn)土地面積為3.190 7×106畝，占總家庭承包土地面積的10.5 %。但是，南疆和北疆地區(qū)土地承包經(jīng)營權流轉(zhuǎn)差異較大。北疆地區(qū)10個地州家庭承包經(jīng)營的耕地面積為1.715 33×107畝，占全區(qū)家庭承包經(jīng)營面積的56.4 %；流轉(zhuǎn)面積為2.88×106畝，占全區(qū)總流轉(zhuǎn)面積（3.190 7×106畝）的90.3 %，占北疆家庭承包面積的16.8 %。南疆5個地州家庭承包經(jīng)營耕地面積為1.326 2×107畝，占全區(qū)家庭承包面積的43.6 %，流轉(zhuǎn)面積為3.105×105畝，占全區(qū)總流轉(zhuǎn)面積（319.07萬畝）的9.7 %，占南疆家庭承包面積的2.34 %。

表2 2012年棉花機械化水平

（二）棉花生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀分析

植棉用工多、機械化程度低是制約當前我國實現(xiàn)“五化”(生產(chǎn)規(guī)?；C械化、信息化、智能化和社會服務化) 的主要障礙，棉花生產(chǎn)全程機械化是實現(xiàn)現(xiàn)代化植棉的根本出路[8]。我國棉花種植主要集中在西北內(nèi)陸棉區(qū)、黃河流域及長江流域。由于諸多因素的限制，我國的棉花機械化水平還很低，各棉區(qū)之間、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間，機械化水平差異大，部分棉區(qū)機械化生產(chǎn)還處于剛剛起步階段。

據(jù)棉花產(chǎn)業(yè)技術體系調(diào)研數(shù)據(jù)分析，我國目前棉花生產(chǎn)中僅耕地和播種兩個環(huán)節(jié)的機械化率超過了50 %，分別為86.6 %和56.4 %，采摘收獲環(huán)節(jié)為13.1 %，噴藥、鋪膜、施肥環(huán)節(jié)機械化率分別為42.5 %、33 %、24.1 %，整枝打頂環(huán)節(jié)機械化率為7.5 %。根據(jù)毛樹春[5]按國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準的測算，2010年全國棉花耕、種、收綜合機械化水平為38.3 %，遠遠低于全國農(nóng)業(yè)的機械化水平（52.3 %）。從全國三大棉花主產(chǎn)區(qū)來看，我國棉花生產(chǎn)機械化程度由高到低依次為：西北內(nèi)陸棉區(qū)、黃河流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)。2012年三大產(chǎn)棉區(qū)機械化率差異很大（見表2），其中西北內(nèi)陸棉區(qū)機械化率為75.35 %，黃河流域機械化率為25 %，長江流域機械化率只有10 %。

1. 黃河流域棉區(qū)

該棉區(qū)中的河北、山西、山東、陜西和甘肅均實現(xiàn)了大面積的棉花機耕；機播方面，除河南和陜西較低，分別為5 %和34 %外，河北、山西和山東均高于54 %的全國平均水平；只有河北、陜西、山西、山東等省實現(xiàn)了大面積棉花機播，機播率為34 %～97 %；其中陜西省最低為34 %，河北省最高達97 %，山西、山東棉花機播水平分別為92 %和67 %，其余各省機播水平基本都在1 %以下；機收方面，山西、陜西、河北有少量機收。棉花田間管理和排灌基本實現(xiàn)機械化，育苗移栽處于示范、推廣和完善階段[9]。

2. 長江流域棉區(qū)

長江流域棉區(qū)是三大棉區(qū)中機械化水平最低的，機耕水平都低于全國平均水平， 其中江西的機耕水平在全國各棉花主產(chǎn)省中最低，約為3.6 %；機播水平不到1 %。機收僅湖南省為2.23 %，其余

各省幾乎為零[10]。棉花田間管理多靠人工，直播棉采用人工穴播方式。近年來，不少地方在制缽、育苗移栽棉中試驗示范了沖壓式制缽機，但移栽技術以及配套機械的研發(fā)還需進一步改進和完善。

3. 西北內(nèi)陸棉區(qū)

以新疆為主的西北內(nèi)陸棉區(qū)的棉花生產(chǎn)機械化水平全國領先，不過地方和兵團的差距也很大。新疆生產(chǎn)建設兵團機械化水平最高，2009年棉花生產(chǎn)機械化程度為77 %，棉花機耕、機播水平均達到100 %，但棉花機收水平也只有23 %。在植保、中耕追肥、噴藥、棉籽脫絨等環(huán)節(jié)也均已實現(xiàn)機械化作業(yè)。可以說，西北內(nèi)陸棉區(qū)除了收獲環(huán)節(jié)外，其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本上實現(xiàn)了機械化作業(yè)。

（三）棉花生產(chǎn)信息化現(xiàn)狀分析

信息化涵蓋了農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后各過程的信息采集、傳輸、處理過程，包括作物生長模擬模型、作物生產(chǎn)決策系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)等[2]。近20多年來，農(nóng)業(yè)信息技術的快速發(fā)展使作物栽培學進入到定量化和精確化的研究與應用階段。美國已建成世界最大的農(nóng)業(yè)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)——飛行試驗空地一體化綜合測試網(wǎng)絡系統(tǒng)(AGNET)。我國棉花生產(chǎn)信息化起步較晚，近年來才發(fā)展較快。20世紀90年代，南京農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所、中國農(nóng)業(yè)大學、石河子大學、新疆農(nóng)墾科學院等單位先后在棉花生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、長勢監(jiān)測、肥水管理、生長發(fā)育和形態(tài)模擬、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)以及3S(地理信息系統(tǒng) (GIS)、遙感(RS)和全球定位系統(tǒng)(GPS))技術的應用等方面開展了一系列研究，取得了良好的進展，建立了基于遙感的棉花生長監(jiān)測模型。

1. 長江流域棉區(qū)

長江流域目前處在粗略信息化階段，主要通過廣播、電視、會議、刊物、網(wǎng)絡等進行棉花生產(chǎn)信息傳播。長江流域也參與各類生產(chǎn)信息的采集與發(fā)布工作。江西棉花生產(chǎn)信息化主要在于測土配方施肥系統(tǒng)的應用，按照《測土配方施肥技術規(guī)范（試行）》的要求，采樣前收集采樣區(qū)域土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖等資料，繪制樣點分布圖，制訂采樣工作計劃，分析各縣市土壤元素情況，完成網(wǎng)上配方施肥系統(tǒng)。近年來，湖南省也啟動了測土配方施肥項目，對土壤信息進行采集整理，以便用于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

2. 黃河流域棉區(qū)

黃河流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)的信息化還停留在科研人員進行學術探討的“概念”形成階段。離生產(chǎn)應用階段還相距甚遠。

3. 西北內(nèi)陸棉區(qū)

新疆地區(qū)在棉花生產(chǎn)信息化研究方面起步較晚，始于20世紀90年代。新疆生產(chǎn)建設兵團一直堅持農(nóng)業(yè)信息技術發(fā)展道路“高水平集成，大面積示范”的原則。2005年，新疆生產(chǎn)建設兵團結合棉花種植的實際情況和基礎條件，利用地理信息系統(tǒng)、遙感、 全球定位系統(tǒng)和專家系統(tǒng)(ES)等新技術，組裝集成了一套包含精準播種、節(jié)水灌溉、變量施肥、病蟲害預測、預報與防治，長勢監(jiān)測等產(chǎn)前、產(chǎn)中管理決策的棉花生產(chǎn)管理智能化決策系統(tǒng)[11]。目前已基本實現(xiàn)利用全球定位系統(tǒng)導航和生長模型對棉花進行精量播種，利用遙感和地理信息系統(tǒng)技術進行棉花面積和長勢的提取、產(chǎn)量的估測，建立了棉田信息監(jiān)測系統(tǒng)、智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)以及微機決策平衡施肥系統(tǒng)，制訂了多項現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的技術指標與技術規(guī)程，進行了廣泛的棉花信息化和機械化技術的試驗、示范和推廣。

（四） 棉花生產(chǎn)智能化現(xiàn)狀分析

絞好的肉、食鹽和亞硝酸鈉(用水溶解)放入攪拌機中攪拌為10min，肉出料溫度控制在3～6℃。用塑料薄膜覆蓋肉的表面進行腌制，腌制溫度為2～6℃，腌制時間控制為20h。

所謂智能化農(nóng)業(yè)，我們可以定義為：在動態(tài)環(huán)境下，先進的農(nóng)業(yè)技術通過電子信息技術的邏輯運算、傳導、傳遞，發(fā)出適宜指令指揮的科研儀器、農(nóng)業(yè)機械來完成正確的動作，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的智能化。智能化農(nóng)業(yè)包涵農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)智能化控制系統(tǒng)和農(nóng)作物智能化機械。此外，智能化機械在我國也已經(jīng)被科技界和社會廣為接受。目前在西北內(nèi)陸棉區(qū)應用得較多。

1．信息采集手段

石河子大學等引入中分辨率陸地衛(wèi)星 (Landsat)監(jiān)測棉花黃萎病、利用圖像識別技術快速獲取棉花水分信息的方法、對棉花群體數(shù)字圖像的顏色特征值和實測葉綠素含量及其關系，可以監(jiān)測黃萎病的發(fā)生、棉花生長期水分變化和棉花長勢[12]。

同時，王克如[13]將作物病蟲草害識別的專家知識與數(shù)字圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡結合，綜合運用人

工智能和網(wǎng)絡技術，研究實現(xiàn)了作物病蟲草害的遠程圖像識別與診斷。此外，何清海[14]研究設計了一種基于ARM-Linux的棉花嵌入式圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)棉花病蟲害的智能檢測，該系統(tǒng)具有體積小、成本低、實時性好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。

2. 信息化決策

該系統(tǒng)發(fā)展傳統(tǒng)的施肥技術，將地理信息系統(tǒng)技術引入到現(xiàn)代施肥技術領域，有力地促進了農(nóng)業(yè)施肥技術的改良，提高了農(nóng)肥的利用率，減少了對環(huán)境的污染，增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，新型智能灌溉技術將在原有滴灌系統(tǒng)節(jié)水的基礎上進一步節(jié)水40 %， 截至2012年年底，兵團農(nóng)業(yè)有效灌溉面積為1.628 07×107畝，其中高新節(jié)水灌溉面積為1.155 06×107畝，占有效灌溉面積的比重超過70 %。

3. 信息化田間作業(yè)

筆者開展了土壤養(yǎng)分管理系統(tǒng)與變量施肥機的集成研究，建立了棉田土壤養(yǎng)分信息數(shù)據(jù)庫、膜下滴灌棉田施肥決策支持系統(tǒng)、滴灌棉田變量自動控制施肥裝置三個主要部分的研究開發(fā)，并將三部分有機組裝，構建棉田養(yǎng)分管理、施肥推薦決策與滴灌施肥自動控制為一體的綜合系統(tǒng)[17]。

4. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)

鄭欽華等[18]采用Borland Delphi 7.0高級編程語言Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫、模塊化程序設計思想、面向?qū)ο蟮募砷_發(fā)模式開發(fā)了棉田墑情遠程監(jiān)測分布式結構的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測設備系統(tǒng)實時獲取水分監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過互聯(lián)網(wǎng)遠程獲取中國氣象科學數(shù)據(jù)共享平臺中新疆全境自動氣象站的實時氣象數(shù)據(jù)、棉田苗情數(shù)據(jù)，判斷棉花是否缺水并向農(nóng)戶手機發(fā)布棉田墑情狀態(tài)和灌溉決策。該系統(tǒng)在新疆生產(chǎn)建設兵團農(nóng)六師105團2連、農(nóng)八師149團11連、農(nóng)八師150團12連自動化灌溉地塊進行了安裝應用。

5. 地理信息系統(tǒng)的研究

危常州等[19]開發(fā)的基于地理信息系統(tǒng)的棉田精準施肥和土壤養(yǎng)分管理系統(tǒng)，通過田間試驗、土壤測試和農(nóng)田地理信息資源開發(fā)，試圖建立新疆芳草湖農(nóng)場綜合肥料效應模型，并以MapInfo 6.0 地理信息系統(tǒng)為平臺，建立相應的計算機棉田養(yǎng)分管理和精準施肥計算機系統(tǒng)。

王海江[20]結合實驗室多年的研究成果建立了基于地理信息系統(tǒng)的棉花施肥信息數(shù)字化管理與決策系統(tǒng)，將棉田土壤養(yǎng)分、棉田施用肥料、歷年種植品種、病蟲害發(fā)生、棉田基本信息等數(shù)據(jù)資料輸入計算機，導入Access數(shù)據(jù)庫完成了棉田基礎信息數(shù)據(jù)庫的設計和建立，以SQL Server為后臺數(shù)據(jù)庫，把棉花田間管理和作物施肥理論等專家知識進行科學組裝和集成，建立了基于網(wǎng)絡的棉花施肥推薦專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程專家施肥推薦和信息查詢等功能。

（五）服務社會化現(xiàn)狀

我國棉花種植服務大致可分為兩個階段: 第一階段為“代工”服務。采用代耕、代播、代育、代栽、代管、代治、代收和代運的服務方式。從當前來看，要為棉農(nóng)提供階段式的服務，如整地、播種、育苗、移栽、防治、化學調(diào)控、施肥、灌排、收獲和交售產(chǎn)品運輸服務等，切實解決生產(chǎn)和經(jīng)營中的具體問題。第二階段為“全程式”服務。采用專業(yè)化服務、全程服務和托管式服務。

從棉花產(chǎn)前領域來看，生產(chǎn)資料服務尚可，而種苗服務及信息服務明顯滯后；新疆生產(chǎn)建設兵團是以團場為基礎單位的棉花生產(chǎn)企業(yè)，其專業(yè)化、組織化和社會化經(jīng)營、管理、服務體系完整，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備先進，組織、管理和服務手段健全，這是中國棉花的特例。在黃河流域，小麥機收始于1990年，經(jīng)過十幾年的努力，到2005年實現(xiàn)小麥全部機械化收獲，2011年玉米機收達到70 %。棉花生產(chǎn)社會化還沒有啟動，相對較落后。

在棉花大田生產(chǎn)中領域，傳統(tǒng)的地域性服務急劇削弱，而新興的專業(yè)性服務興起緩慢；從棉花收

獲后領域來看，整個棉花流通環(huán)節(jié)服務都相對滯后。在國內(nèi)棉花買方市場擴大、棉花過剩和市場競爭加劇的條件下，倉儲、運輸、銷售環(huán)節(jié)服務滯后，已成為農(nóng)民走向市場、發(fā)展棉花生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的主要障礙。我國農(nóng)業(yè)信息服務體系建設還處于起步階段，還不能完全適應農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀要求，信息服務體系的能力與對信息服務的需求相比，也存在較大差距，還需要進一步加強建設。

四、“五化”存在的問題及限制因素

（一）土地規(guī)?；まD(zhuǎn)不可回避

推進農(nóng)村土地承包經(jīng)營權流轉(zhuǎn)，實行適度規(guī)模經(jīng)營，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、建設社會主義新農(nóng)村的客觀要求，是穩(wěn)定農(nóng)村土地承包經(jīng)營制度、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟、增加農(nóng)民收入的重要舉措，也是實現(xiàn)信息化、智能化、機械化的必要條件。棉花種植規(guī)模是實現(xiàn)機械化、信息化和智能化所必備的條件。

我國棉區(qū)植棉歷史悠久，種植較為分散，規(guī)模小，生產(chǎn)方式落后，既不利于統(tǒng)一品種，也不便于新技術的推廣，更不適宜機械化的耕種。棉田基礎薄弱，其主產(chǎn)棉區(qū)田間基礎設施投入不足，排灌設施差。隨著勞動力的轉(zhuǎn)移，加快土地流轉(zhuǎn)，改善基礎設施，實現(xiàn)規(guī)?；N植，也是大勢所趨。不少企業(yè)種植大戶參與進行土地流轉(zhuǎn)，土地流轉(zhuǎn)進行規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營的規(guī)模和面積不斷增大，但種植和經(jīng)營的作物多數(shù)為水果、蔬菜等高附加值的特色經(jīng)濟作物，土地流轉(zhuǎn)規(guī)模生產(chǎn)棉花的很少。因為植棉實現(xiàn)“五化”的必要條件是規(guī)模化，如果地塊沒有足夠的面積，機械化作業(yè)和信息化、智能化的手段均無法應用，所以必須依靠政府來實現(xiàn)這一目標，抓住當前土地流轉(zhuǎn)、農(nóng)場經(jīng)營的機遇，積極組織農(nóng)場式、莊園式的經(jīng)營方式，擴大生產(chǎn)規(guī)模，以期應用先進的生產(chǎn)設備，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化。

（二）缺乏適合機采棉花品種

棉花采收機械化程度低，是制約我國棉花生產(chǎn)機械化水平的關鍵因素。機采需要重點選擇早熟、衣分高、株型通透、果枝始節(jié)位高、吐絮集中、含絮較好、抗倒伏、纖維品質(zhì)優(yōu)的棉花品種。當前棉花生產(chǎn)中應用的品種雖然通過栽培、化學調(diào)控等措施可以達到適合機采的要求，但是熟相偏晚、成鈴不集中、含絮力差、始節(jié)位低等仍是棉花機械采收的不利因素。目前針對機采棉的育種進展不大，既具備以上基本的機采性狀，又高抗、高產(chǎn)的優(yōu)良品種尚未出現(xiàn)。

隨著我國工業(yè)化、城市化步伐的加快和人民生活水平的不斷提高，農(nóng)村階段性用工矛盾不斷加劇，用工成本急劇上升，棉花收獲已成為影響棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素，實現(xiàn)機械化收獲勢在必行。采用機械化收獲，可極大地提高勞動生產(chǎn)力，降低農(nóng)民的勞動強度，為社會經(jīng)濟發(fā)展節(jié)約大量的人力資源，為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供新的經(jīng)濟增長點。我國農(nóng)業(yè)機械化程度與發(fā)達國家相比，差距較大，因此，選育適合機采的棉花品種勢在必行。根據(jù)現(xiàn)有機采棉的特性和生產(chǎn)方式，利用現(xiàn)代分子生物技術培育機采棉，要重點改良：早熟，成熟期一致；纖維長度好，纖維斷裂比強度高，吐絮暢，不夾殼；株型緊湊，抗倒伏，棉朵離地高度大于20 cm，從而提高機械采摘的效率，促進農(nóng)機和農(nóng)藝結合。

（三）機采棉栽培技術規(guī)程不完善

機采棉栽培技術是一項復雜的農(nóng)藝栽培技術，實現(xiàn)機采棉栽培標準化是中國棉花生產(chǎn)全程機械化的關鍵。中國土壤、氣候、農(nóng)藝技術與國外差異很大，目前國內(nèi)外均無成熟的機采棉栽培技術規(guī)程，制訂實施機采棉栽培技術規(guī)程成為迫切需要解決的問題。農(nóng)機與農(nóng)藝緊密結合是發(fā)展趨勢，機采棉栽培技術體系需要符合中國國情[21]。

（四）輕簡化、機械化技術跟不上

在耕地資源稀缺、棉花成本不斷上漲的背景下，技術和服務成為棉花奪取高產(chǎn)，并于糧食、其他經(jīng)濟作物競爭的手段。棉花機械化水平低，區(qū)域間差異大。根據(jù)毛樹春（2011）[22]按國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準規(guī)定的測算，2010年全國棉花耕、種、收綜合機械化水平為38.3 %，同年全國農(nóng)作物耕、種、收綜合機械化水平為52.3 %，棉花的機械化水平比全國農(nóng)作物的機械化水平低14個百分點。與此同時，三大棉區(qū)機械化水平的差異很大，西北內(nèi)陸棉區(qū)最高為73.6 %，新疆生產(chǎn)建設兵團還高于地方10.5個

百分點，在兵團一些團場棉花生產(chǎn)機械化率達到了98 %[23]。根據(jù)棉花產(chǎn)業(yè)技術體系調(diào)研數(shù)據(jù)分析，我國棉花綜合機械化水平僅為47.83 %，其中機耕為76.84 %，機播為54.18 %，機收為2.81 %，而同期小麥、大豆、玉米和水稻的綜合機械化水平分別為89.4 %、68.9 %、60.2%和55.3 %[24]。棉花生產(chǎn)中收獲環(huán)節(jié)是勞動強度最大、耗費人力最多、投入成本最高的環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為影響我國棉花生產(chǎn)的瓶頸。

1952年以來，我國先后引進了垂直摘錠式采棉機、摘棉鈴機及水平摘錠采棉機等多種棉花收獲機械。在引進吸收國外先進技術的同時，結合我國棉花種植特點，加大了采棉機及清花設備的開發(fā)力度，取得了較大的科技成果，先后研制出了氣流加機械振動的采棉工作部件、小型單行間歇式水平摘錠采棉機和雙行平面式水平摘錠采棉機、真空氣吸式采棉機等產(chǎn)品?，F(xiàn)有采棉機主導機型為水平摘錠式，要求棉花行距不同，采棉機采收行距的局限性要求栽培農(nóng)藝要與其相配套。缺乏適應不同種植模式、不同區(qū)域棉花采收的采棉機。

目前使用的田間運輸車主要是自主研發(fā)和制造的，還有一些籽棉抓斗，結構簡單、成本低廉、使用方便，在實際作業(yè)過程中都起到了很好的作用。隨著采收面積的不斷增加，棉花的儲運成為關鍵，急需研制出與采棉機配套的棉花打模、開模及清花設備。但缺乏經(jīng)濟適用型的棉花田間作業(yè)機具。為此，亟需加快植棉業(yè)從勞動密集型向技術密集型轉(zhuǎn)變，用輕簡化、機械化等現(xiàn)代植棉技術替代傳統(tǒng)的精耕細作。

（五）政策不健全

根據(jù)我國的國情，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)的“五化”光靠市場調(diào)節(jié)是不夠的，還必須依賴政府的正確引導和財政扶持，規(guī)?；耐七M，機械的研制與生產(chǎn)、示范推廣都必須有政府的大力支持和財政投入，設立棉花機械化研究專項，加快研究進程。另外，應逐步完善農(nóng)業(yè)機械購置補貼，加大補貼力度。

同時，組織大專院校和科研院所的專家教授對棉花機械化作業(yè)技術中存在的問題進行攻關，集中創(chuàng)新力量，突破棉花機械化技術瓶頸，快速提高我國棉花生產(chǎn)的機械化作業(yè)技術與裝備水平。

五、加快實現(xiàn)棉花生產(chǎn)“五化”的政策建議

（一）采用同質(zhì)同價政策，保留長江流域、黃河流域、西北內(nèi)陸棉區(qū)三大棉區(qū)三足鼎力的布局

盡管新疆地區(qū)有著得天獨厚的棉花種植環(huán)境和優(yōu)勢，但仍需保留我國三大棉區(qū)，主要原因如下：①可減輕新疆過度植棉造成的地膜污染、水資源匱乏等環(huán)境問題；②可以充分利用我國黃河流域棉區(qū)的鹽堿地、長江流域的缺水區(qū)種植棉花，在保證我國植棉面積的同時，解決鹽堿地生態(tài)環(huán)境和農(nóng)用水資源短缺的問題；③可以利用早熟棉品種在長江流域、黃河流域棉區(qū)進行小麥和油菜后直播，在保證我國糧食用地的同時，保證植棉面積和棉花產(chǎn)量。

（二）研發(fā)適合全程機械化作業(yè)的棉花新品種及與其配套的栽培措施和農(nóng)機設備

與美國等發(fā)達國家機械化水平相比，我國的機械化植棉水平很低，主要原因是我國農(nóng)機、品種、栽培不配套。

因此，要實現(xiàn)我國棉花生產(chǎn)的全程機械化，首先要立項培育適合機械化作業(yè)的棉花新品種，并研究與其相配套的栽培措施；其次要立項研發(fā)與品種、栽培相配套的農(nóng)機設備；最后是保證機械化后棉花不減質(zhì)，紡織企業(yè)愿意收購機采棉。

（三）增強長江流域、黃河流域的研發(fā)力度，推進內(nèi)地棉花的機械化進程

長江流域、黃河流域因種植方式分散、種植規(guī)模小、棉田基礎薄弱、生產(chǎn)方式落后等問題，機械化植棉水平很低。

因特殊的種植模式及地理環(huán)境，長江流域、黃河流域棉區(qū)對機械化的要求與新疆地區(qū)完全不同，甚至比新疆地區(qū)要求更高。因此，應增強內(nèi)地整地、播種、采收機械化的研究力度，尤其是采收環(huán)節(jié)機械化的研究力度。

六、結語

本研究根據(jù)我國棉花生產(chǎn)的基本情況，在充分調(diào)研我國三大棉區(qū)植棉規(guī)?；?、機械化、信息化和

智能化的基礎上，通過借鑒國外植棉的先進經(jīng)驗，提出采用同質(zhì)同價政策，穩(wěn)定長江流域、黃河流域、西北內(nèi)陸棉區(qū)三大棉區(qū)三足鼎力的布局，加大適合機采棉花新品種及配套栽培措施和農(nóng)機設備的研發(fā)力度，推進我國三大棉區(qū)棉花生產(chǎn)的機械化進程，加快實現(xiàn)快樂植棉。

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Study on Strategy of Large Scale, Mechanization, Informationization, Intelligence and Social Services for Cotton Production

Yu Shuxun, Zhang Lei, Feng Wenjuan
(Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences / State Key Laboratory of Cotton Biology, Anyang 455000, Henan, China)

The development of large scale, mechanization, informationization, intelligence and social services for cotton production is an inevitable choice to solve the labor shortage in cotton production, reduce the cost of cotton production, realize cotton industry modernization and consolidate the cotton industry dominance. The paper introduces the basic situation of cotton cultivation, the development situation and restricting factors of large scale, mechanization, informationization, intelligence and social services for cotton production in China, and puts forwards suggestions for easy cotton planting.

cotton; modernization; suggestion

S37

A

2015-12-25；

2016-01-05

喻樹迅，中國農(nóng)業(yè)科學院，教授，博士生導師，主要研究方向為棉花遺傳育種；E-mail: yu@cricaas.com.cn

中國工程院咨詢研究項目“棉花生產(chǎn)規(guī)模化、機械化、信息化、智能化發(fā)展戰(zhàn)略研究”（2014-07-XY-002）

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