棉花机械化生产现状与发展建议

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摘要：近年来长江流域棉花种植面积与总产持续下降，生产成本逐年上升，价格连续下滑。棉花机械化生产远远落后于国外，在机采棉的研究上进展不大。棉花品质越来越难以满足社会生产和发展的需求。为了在棉花产业上推动长江经济带高质量发展，亟需推进棉花产业供给侧结构性改革，同步实现棉花生产生态优先、提质增效。本文从棉花生产成本、种植模式、机械化生产方面，分析长江流域棉花机械化生产现状、趋势以及存在问题，提出了长江流域棉花机械化生产发展的建议。

关键词：棉花；长江流域；机械化；机采棉

长江流域在气候上雨热同季的特点契合了棉花喜温好光、需水量大的生育特性，有利于棉花生长发育而获得高产，是我国重要的三大主产棉区之一。长江流域棉区土地肥沃，雨水充沛，是我国多种作物的优势产区。为提高土地利用率、缓解粮棉油争地矛盾，棉花生产上推行两熟或多熟种植制度[1]。基于这种种植模式形成了两套棉花栽培技术体系：一是以麦（油）后板茬移栽和简化施肥为核心的棉花轻简化高效栽培技术体系；二是改套种或移栽为夏棉直播，建立麦（油）后早熟直播技术[2]。由于前者是基于劳动密集型的精耕细作模式，机械化水平低，管理工序过多，投入成本高，与社会经济发展不相适应，当前正处于向后者转变的阶段。而随着我国社会经济的快速发展及生态环境问题的突出，现有的两套栽培模式由于难以实现机械化，棉花生产上用工多，同时化肥、农药、地膜等对环境污染严重问题亟需解决。基质育苗/营养钵育苗移栽（用工30～45个•hm－2）和棉花采摘（用工120个•hm－2）是棉花生产中最费工费时的两个环节，占全生育期用工的60%以上[3]；棉花过长的生产周期、投入过多的化肥和农药、育苗移栽和直播中采用地膜覆盖，不但增加了植棉物质成本，而且对生态环境形成污染。为解决棉花生产中瓶颈问题，用无膜、机械直播代替营养钵育苗移栽，用机械采摘代替人工采摘是未来棉花生产发展的必然趋势[4]，也是长江经济带走生态优先和绿色发展道路的必然要求。

1长江流域棉花机械化生产现状与发展趋势

1.1机械化水平低

棉花机械化水平低，在耕地资源有限、棉花成本上涨的背景下，技术和服务成为棉花与其他经济作物竞争的手段。我国棉花生产机械化整体落后于发达国家，而且我国不同棉区棉花生产机械化进程存在发展不平衡的现象，长江流域机械化进程相较西北内陆棉区显著滞后。据国家棉花产业技术体系调研数据，目前长江流域棉花生产中，只有耕整地环节的机械化率超过了50%，播种和采收环节处于试验阶段，而西北内陆棉区已经实现了较大面积的机械化播种和采收（其中新疆机械化水平最高达到73.6%）[5]。发达国家棉花产业实现了农业现代化，原棉生产成本低，品质较高，市场竞争力强[6-7]，植棉科技最发达的国家以澳大利亚和美国为代表。发达国家重视现代科技在棉花生产中的应用，以GPS定位导航、遥感、物联网技术和激光技术为特征的高新技术已在棉花生产中得到广泛应用，形成了棉花现代化生产技术体系，实现了低投入高产出的精准目标管理，对提高产量、降低成本、提高效率和提升产品竞争力等发挥了重要作用[8-11]。由于机械化水平低，长江流域棉花生产成本远高于美棉和澳大利亚的棉花，也导致粮棉比较效益低。最近研究数据表明，我国植棉总成本从2004年的11147元•hm－2增加到2014年的31560元•hm－2。其中，人工成本持续、快速增长，从2004年的5322元•hm－2增加到2014年的21126元•hm－2。与此同时，主导国际棉花市场价格的美棉，由于生产全部实行机械化，棉花生产总成本为10755元•hm－2，其中人工成本仅为675元•hm－2[12-13]。

1.2植棉效益下降，植棉面积剧减

随着社会经济和城市化的快速发展，劳动力数量减少，人工成本急剧上升。传统棉花生产用工主要集中在播种和采收环节，人工采收用工占总用工的70%左右，导致棉农收益下降，棉花面积下滑。尤其是在机采棉还没有形成现实生产力的长江流域棉区，近年来棉花种植面积呈断崖式下降。以湖北省为例，棉花面积从2013年开始连续下降，由2012年的47.3万hm2下降至2019年的16.3万hm2，总产量由53.2万t下降至14.4万t。湖南、江西等植棉大省也呈现同样的趋势。最近研究数据表明，长江流域棉花生产平均物化成本6964元•hm－2，人工成本15184元•hm－2，共22148元•hm－2。按每千克平均6.0元的收购价格，每公顷产籽棉3375kg计算，每公顷平均收入20250元，收不抵支，农民植棉意愿不足[14]。

1.3需要发展适合自身特点的机采棉生产技术

随着经济和社会的发展，农业现代化将呈不可逆转的趋势，棉花生产全程机械化同样也是必然趋势。长江流域采用棉花与各种作物套作或复种，种植时采用育苗移栽或者直播，棉花种植、田间管理机械化技术日臻完善。由于现代科技发展使棉种发芽率大幅度提高，可节约棉种70%左右，逐步实现精量播种，同时减少间苗用工。育苗移栽模式也采用了冲压式制钵机、移栽打穴机等完成营养钵制备、开沟、施肥、注水、栽苗、覆土、压实作业。中耕追肥、植保、灌溉、整枝、打顶等田间管理中均能实现机械化。长江流域部分地区已经试验过垂直摘锭式采棉机，但是无合适的清花设备配套，籽棉经机采后由于含杂多不能直接用于纺织，因此机采棉目前在长江流域不能形成生产力。然而，新疆因棉区气候干旱少雨，可借鉴美国及澳大利亚等经验，采用大规模的机械化作业。但黄河流域棉区和长江流域棉区仍然是新疆产区的重要补充，小面积的种植模式在今后将继续存在一定时期。尤其是长江流域棉区，不但种植规模偏小，粮棉油争地矛盾突出，而且应对的环境胁迫复杂，涝渍害、干旱、连阴雨等气候常见。因此，长江流域棉区要实现棉花生产全程机械化，对机采棉品种选育、两熟制栽培技术及采收进程管理等方面要求更高，需要形成自己特有的植棉模式[15-16]。随着社会经济的发展以及我国人民生活水平的提升，以危害生态环境为代价的高投入、高产出的棉花生产模式不适应现代农业发展突显生态优先的发展理念。西北内陆棉区以及黄河流域部分棉区一直以来都是采用地膜覆盖的植棉方式，长江流域春播移栽棉也必须使用地膜进行育苗，长期以来造成的土壤和环境问题日益严重，亟需向无膜化生产转型[17]。由于新疆无霜期较短，而棉花生育期长，因此对生产模式提出了更高的要求，需要新的品种和配套的栽培技术来适应无膜棉机械化生产；而长江流域为应对植棉“高投入，低产出”的困境，正由春播移栽棉转型到夏（麦油后）直播棉，也需要新的品种和技术来适应晚播增密、机播机收及解决在无地膜投入下棉花直播一播全苗的难题[18]。

1.4机采棉试验示范成效显著，已储备推广机采棉的生产技术

长江流域夏直播模式及相关栽培技术为机采棉生产打下了理论基础。麦后直播棉种植技术通过推迟播种时间及缩短棉铃成熟吐絮时间减少棉花生产周期，增加种植密度确保单位面积成铃总数，减少肥料用量及秸秆粉碎还田，降低了化肥投入；见花一次施肥及杂草阈值管理，减少了用工等关键技术，实现了植棉节本增效、满幅种植冬作，资源被高效利用[19-20]。但是棉花播种和采收依然是植棉过程中最费工费时的两个环节，只有完全实现棉花全程机械化，才能最终减少棉花生产中劳动力的投入。长江流域相关科研单位开展了机采棉配套栽培技术的研究工作，通过对机采棉播种时间、播种方式、栽培密度、水肥管理、化学调控及打顶、脱叶催熟等关键栽培技术进行了深入的试验研究，机采棉示范效果显著，为长江流域机采棉的发展提供相应的技术支撑。自2014年至2019年，湖北省农业科学院经济作物研究所共开展了5次面积超过2hm2的机采试验示范，机收效果逐年提升，机采棉籽棉产量从3645kg•hm－2提升至4875kg•hm－2，采收损失率低于7%，含杂率约3%，一次性机收采净率90.0%以上[21]。江西省棉花研究所、湖南省农科院等科研单位的机采棉试验示范均取得较好的效果，江西省棉花研究所采收籽棉产量达到了3689.4kg•hm－2，湖南省棉花研究所示范区籽棉产量平均为3568.1kg•hm－2[22]。

2长江流域发展机采棉存在的问题

2.1产业链不健全

长江流域在发展机采棉生产模式与配套栽培技术上取得了很大突破，但是还缺少机械采收后的清花设备。长江流域一直以来都是依靠杂交棉高产的优势采用麦（油）后预留行营养钵地膜保温育苗移栽的植棉方式，棉花生产周期长，分次手工采收，含杂率低。因此，生产链没有涉及籽棉清理、烘干及皮棉清理等环节。而机采棉使用高效率的采棉机进行一次采收，含杂率高，不进行清理，达不到纺织企业的要求。长江流域机采棉虽已经具备了全面推广的技术储备，但是由于缺乏这些关键设备，无法在生产上推广应用。因此，健全产业链是机采棉在长江流域必须解决的瓶颈问题。

2.2种植规模太小

长江流域90%以上棉田为麦（油）棉两熟制，农户种植规模小而且不集中，不利于机械操作。另外，由于棉价下跌，单位面积植棉比较效益下降，只有进行适度规模化种植，依靠规模化提升总的植棉利润。因此，小规模种植不适应机械化高效率的植棉方式，阻碍了机采棉的推广。

2.3品种选育滞后

配套的品种是发展机采棉必备的条件之一。目前长江流域每年选育的品种还是采用的杂交棉育种技术，没有紧跟植棉方式的转变而改变品种选育、区试的方式。因此，选育出的品种在机采模式下适应性不高，熟相普遍偏晚，花铃期长、始果枝节位低等，不适于机收。目前科研单位试验采用的机采棉品种基本是从黄河流域棉区引进，长江流域棉区机采棉品种选育才刚刚起步，尚处于探索阶段。机采棉需要重点选择早熟、衣分高、果枝始节位高、吐絮集中、茎秆较硬、品质优的材料。

2.4技术规程还不完善

机采棉栽培十分复杂，长江流域还没实现标准化。综合考虑棉区自然地理条件、经济发展状况，结合各主产区相关综合配套技术、设备、栽培技术研究，探索和推广长江流域的棉花轻简化栽培模式，制定行业标准，循序渐进地提高机械化水平。

2.5政策不健全

根据我国国情，实现棉花生产机械化、智能化仅靠市场调剂不够，还得靠政府的引导和财政扶持。规模化推进，机械研制和生产、示范推广需政府财政投入，采取有效方法，快速提升棉花生产机械化作业技术与装备水平。

3长江流域发展机采棉的建议

机采棉相对于人工采收棉花更需要融合现代农业中机械化、信息化、自动化技术，需要适宜的品种、种植模式及健全的产业链。针对长江流域机采棉生产上存在加工缺少清花、烘干设备、品种选育滞后、种植规模偏小及无棉籽综合利用等问题，需要政府部门组织，科研院所、高校、农技推广等研发单位协作共同解决这些问题，才能使机采棉在长江流域大面积推广。

3.1合理引导，强化管理

机采棉推广需要合理的政策引导，充分调动棉农种植机采棉的积极性，棉花生产管理部门加强领导，及时掌握工作动态，研究发现的问题，提出解决方案。探索培育市场化、专业化、社会化的农机服务产业。建立以政府投入为引导，棉农投资为主导，积极鼓励社会投入的多元化机制。政府部门成立机采棉发展联席会，建立机采棉研发专项基金，政府牵头建立籽棉清理、烘干等大型加工厂，借力行政主导作用解决机采棉瓶颈问题加快机采棉的推广[23]。育种管理部门及科研单位联合改变以往的品种选育方式，在品种区试试验中也转变为机采模式，并将有利于棉花机采的品种特性（如含絮力、果枝第一节位高度、吐絮畅）和有利于提高机采棉品质的品种特性纳入到区试标准中。如尽量选育中长绒陆地棉品种、有利于降低含杂率的光杆特性品种，避免选育有可能增加机采含杂率的鸡脚叶品种。在土地扭转上，要给予政策支持，发展农业大户进行适度生产，采用高效率的机采棉生产技术，才能实现植棉“低投入，高产出”。

3.2推进全程机械化进程

长江流域对机械化的要求与新疆地区不同，应增强整地、播种、采收机械化的研究。在国外成熟技术基础上，结合地区实际情况进行创新，研发低成本、高性能的采棉机械和配套加工清花设备，促进棉花全程机械化生产的进程。

3.3棉花品种、农机、农艺配套

与美国等发达国家机械化程度相比，我国植棉机械化程度低，究其主要原因是棉花品种、农机、农艺未配套。因此。为实现长江流域棉花生产全程机械化，务必培育机采棉品种，并研究配套的农艺措施。设立专项研发配套的农机设备。推广机采棉标准化种植和管理模式，全面提高棉花生产机械化的整体水平。

3.4技术研究和示范推广

在长江流域加强机采棉配套技术的研究和示范推广，开展技术培训和指导，通过研究解决长江流域无膜直播一播全苗，前期容易旺长，后期隐蔽脱叶难及杂草控制等难题，为机采棉的推广应用提供相应的技术支撑。

3.5发展麦（油）棉新型种植模式

机采棉一般在前茬小麦（油菜）收获后直播，播种期较传统的移栽棉推迟了30d左右[24]，遇阴雨天气播种期甚至推迟到6月初，棉花田间生长期明显缩短，直接影响了棉花的产量和品质。建议可将麦（油）后直播方式改为麦（油）套播或板茬直播方式，提早播种，以延长棉花大田生长时间。

作者：张友昌 冯常辉 别墅 张教海 夏松波 王琼珊 王孝刚 单位：湖北省农业科学院经济作物研究所