新疆兵團棉花打頂機械化的研究現(xiàn)狀與問題綜述

戴翠榮，王獻禮，賀美球，王文濤（新疆兵團第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆　阿拉爾 843300）

新疆兵團棉花打頂機械化的研究現(xiàn)狀與問題綜述

戴翠榮，王獻禮，賀美球，王文濤
（新疆兵團第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆阿拉爾 843300）

打頂是棉花生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。適時適期完成打頂工作，可促使棉花早結(jié)鈴、多結(jié)鈴，提高棉花品質(zhì)，增加棉花產(chǎn)量。實現(xiàn)打頂機械化可以大大減少打頂時間、提高勞動效益、降低勞動強度。為此，文中介紹了新疆兵團棉花打頂機械化的研究現(xiàn)狀，并指出了機械打頂和化學(xué)打頂兩種打頂方式存在的問題及研究方向。

新疆兵團；棉花；打頂機械化；研究現(xiàn)狀；存在問題

新疆兵團作為我國棉花種植面積最大的區(qū)域，在中國棉花總量中占據(jù)比例越來越大［1］。長期以來，兵團棉花打頂工作主要依靠人工打頂，勞動強度大、效率低，同時延長了打頂時期，使得棉花不能在適宜的時期及時完成打頂工作，從而抑制棉花產(chǎn)量的提高。如果解決了人工打頂問題，將是新疆植棉史上繼地膜覆蓋、節(jié)水灌溉、機械采棉之后的又一重大技術(shù)革命，將對兵團乃至全國棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要作用。近幾年來，隨著機械化水平不斷提高，新疆兵團棉花播種、化調(diào)、病蟲害防治及棉花采收、加工都已基本實現(xiàn)機械化作業(yè)，只有棉花打頂還沒有真正實現(xiàn)機械化，每年需要耗費大量人力，成本高，可控性差［2］。因此，實現(xiàn)棉花打頂機械化是實現(xiàn)棉花產(chǎn)業(yè)全程機械化急需解決的環(huán)節(jié)。目前，棉花打頂機械化方式有兩種，一種是用棉花打頂機替代人工切除棉花頂尖，另一種是通過機械噴施能抑制棉花頂端生長的化學(xué)調(diào)節(jié)劑來達到封頂效果。

1　棉花機械打頂研究現(xiàn)狀及存在的問題

1.1研究現(xiàn)狀

早在1961年，就有棉花打頂機的研究報道，新疆八一農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)機械系設(shè)計并試制了馬拉棉花打頂機［3］。2002年石河子大學(xué)的王維新、趙永滿等研究設(shè)計了國產(chǎn)第一代棉花打頂機：3MD-12棉花打頂機［4，5］。2004年，石河子大學(xué)機電學(xué)院研究設(shè)計了后懸掛式3MD-12/20型棉花打頂機。該打頂機初步實現(xiàn)扶禾→打頂→放開連續(xù)作業(yè)和主側(cè)枝同步打頂，基本滿足了棉花打頂作業(yè)的農(nóng)藝要求［6］。2005年，石河子大學(xué)胡斌等研發(fā)了3MDY-12型前懸掛液壓驅(qū)動式棉花打頂機，該機型較好地解決了駕駛員不能根據(jù)前方棉株的長勢適時調(diào)節(jié)棉花打頂?shù)母叨?、打頂機在地頭地尾打頂不徹底、因拖拉機前面無動力輸出裝置，打頂機不能安裝在拖拉機前面工作以及拖拉機底盤下兩行打頂不徹底的問題，實現(xiàn)打頂機對棉株頂部高度的整體仿形與浮動作業(yè)［7］。

2006年，石河子大學(xué)主持研發(fā)了3MDZK-12型組控式單行仿形棉花打頂機［8，9］。該打頂機較好地解決了棉花機械打頂行內(nèi)和行間棉花頂部的獨立仿形技術(shù)難點，較好地實現(xiàn)了各組切割器獨立仿形打頂作業(yè)的控制，當(dāng)棉田地表平整，棉株高度基本一致時，各項指標(biāo)能夠滿足棉花機械打頂?shù)霓r(nóng)藝要求，且作業(yè)效率是人工打頂?shù)?0倍以上。但在打頂過程中，打頂動力通過皮帶直接傳遞到滾筒切割器刀軸，高速旋轉(zhuǎn)的刀軸與四桿機構(gòu)仿形裝置容易產(chǎn)生共振，導(dǎo)致切割器劇烈跳動，嚴(yán)重影響打頂?shù)木群头€(wěn)定性。針對上述問題，設(shè)計研制了基于伸縮套管傳動和垂直升降仿形平臺的3MDZF-6型單體仿形棉花打頂機，該打頂機合理調(diào)整液壓排量和仿形器與切割器刀軸之間的距離，可適應(yīng)多種作業(yè)速度，提高打頂率［10］。

2009年新疆大學(xué)先后研制了 3DDF-8型、3DDF-1800型及3FDD-1800型棉花打頂機［11］。

2010年周海燕等學(xué)者研究設(shè)計了3WZD-6型自走式棉花打頂機，該打頂機實現(xiàn)了打頂作業(yè)后的藥控工作，達到了一機多用的目的［12］。

1.2存在的問題及研究方向

（1）要求機械結(jié)構(gòu)簡單，可調(diào)性強。棉花種植生態(tài)區(qū)差異較大，不同棉區(qū)種植模式不同，采用的栽培技術(shù)不同，棉株的農(nóng)藝性狀就不同，因此，打頂機設(shè)計結(jié)構(gòu)要簡單，田間作業(yè)幅度的可調(diào)范圍要大，以更好地適應(yīng)棉田生產(chǎn)。

（2）提高自動化水平，強化仿形技術(shù)。由于棉花打頂高度不能得到實時識別，導(dǎo)致打頂漏打率高，嚴(yán)重地影響了棉花增產(chǎn)。因此，進一步研究計算機視覺技術(shù)在棉花打頂中的應(yīng)用是當(dāng)前緊迫任務(wù)，根據(jù)棉株生長形態(tài)和地面特征，研究采用自動化程度高、技術(shù)先進的地面實時仿形技術(shù)，實現(xiàn)棉株仿形打頂，地頭地尾打頂需徹底、均勻。

（3）優(yōu)化設(shè)計，降低成本。目前打頂機打掉的棉尖不能得到回收，而棉尖是棉花最容易生蟲的部位，因此結(jié)合棉花生長的農(nóng)藝特點，解決棉花頂尖回收問題以及提高自動化程度和生產(chǎn)率，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計、提高制造工藝水平、降低產(chǎn)品價格，獲得最佳的經(jīng)濟效益，是未來棉花打頂機發(fā)展的重要方向。

（4）向聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展，實現(xiàn)多功能作業(yè)。實現(xiàn)打頂、除蟲、中耕一體化作業(yè)，降低作業(yè)成本和設(shè)備投入費用，減少對蕾鈴的損壞。

2　棉花化學(xué)打頂研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

2.1研究現(xiàn)狀

國內(nèi)化學(xué)打頂研究起步于20世紀(jì)80年代，1980年奚惠達等［13］研究在不同的生育階段施用1，1二甲基哌啶鎓氯化物（DMPC）對棉花生長發(fā)育所產(chǎn)生的效應(yīng)。根據(jù)初步試驗結(jié)果看，使用DMPC可進行化學(xué)打頂，減少棉田用工。1997～1999年李新裕等進行了長絨棉甲哌鎓化學(xué)封頂取代人工打頂?shù)脑囼灒?4］，結(jié)果顯示：用化學(xué)封頂取代人工打頂可減輕人工勞動強度，提高作業(yè)效率。李雪等研究了辛酸甲醋等在棉花上的去頂效果，但效果不明顯［15］。

自2008年開始，新疆兵團掀起了化學(xué)打頂替代人工打頂田間試驗的熱潮，各師紛紛引進化學(xué)打頂劑進行試驗研究，試圖攻克棉花種植全程機械化的最后瓶頸。其中最主要的一種化學(xué)打頂劑為浙江禾田化工有限公司生產(chǎn)的禾田?？桑ㄍㄓ妹麨榉?jié)胺）。氟節(jié)胺是一種觸殺兼內(nèi)吸型二硝基苯胺類高效植物生長調(diào)節(jié)劑，1977年由瑞士人開發(fā)成功，它的作用機理為氟節(jié)胺與棉花生長點細(xì)胞微管蛋白結(jié)合，使得動力分子馬達無法運送微管蛋白，即喪失聚合作用，造成紡錘體微管喪失，影響細(xì)胞的正常分裂，使得棉花生長點停止生長。

各師研究結(jié)果表明，棉花噴施化學(xué)打頂劑后，棉株高于人工打頂，重塑了株型，調(diào)節(jié)了棉花群體質(zhì)量，拓展了棉花群體容量［16］，可改善棉株群體通風(fēng)透光條件，減少人工打頂帶來的葉、鈴劃傷和脫落，減少病蟲害的人為傳播，提高單株成鈴數(shù)，對棉纖維內(nèi)在品質(zhì)無影響［17］。本單位試驗研究的結(jié)果與各師一致，從表中可見，噴施化學(xué)打頂劑后，棉株株高均高于人工打頂10 cm左右，特殊試驗點甚至高出38.5 cm，果臺數(shù)較人工打頂多4臺左右，單株鈴數(shù)與人工打頂相同或少0.5個左右，單鈴重與人工打頂相差不大，衣分甚至高于人工打頂，產(chǎn)量較人工打頂減產(chǎn)不超過5%（表1）。纖維品質(zhì)，除馬克隆值略高于人工打頂外，其它各項指標(biāo)均無影響（表2）。

表1　化學(xué)打頂對棉花產(chǎn)量性狀的影響（第一師農(nóng)科所2013）

表2　化學(xué)打頂對棉花纖維品質(zhì)的影響（第一師農(nóng)科所2013）

2.2存在的問題及應(yīng)用前景

試驗結(jié)果證明噴施化學(xué)打頂劑后，確實能夠有效延緩、抑制棉花的頂端生長，達到封頂效果，具有替代人工打頂?shù)臐摿?，這與蘇成付等的研究結(jié)果相同［18］。噴施化學(xué)打頂劑表現(xiàn)出棉株頂部3～4臺為空果枝，但試驗結(jié)果顯示噴施化學(xué)打頂劑果枝數(shù)均比人工打頂多4臺左右，表明頂部空果枝為化學(xué)打頂藥效持續(xù)期內(nèi)新發(fā)果枝，不是影響產(chǎn)量的主要原因。化學(xué)打頂作為一項新的植棉技術(shù)對棉花生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義，目前化學(xué)打頂還處于試驗及小范圍推廣階段，技術(shù)還不夠成熟，今后需要重點以不影響棉花產(chǎn)量為目標(biāo)，進一步完善其應(yīng)用技術(shù)并研究與之配套的栽培管理措施，爭取早日替代人工打頂，實現(xiàn)南疆棉花種植的全程機械化。

當(dāng)前，精簡化、機械化、規(guī)?；透咝б媸敲藁ㄉa(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。在新疆兵團，棉花生育期間的機械化管理（精量播種、化學(xué)除草、機械采收等）已達到較高水平。棉花栽培管理技術(shù)快速發(fā)展，而打頂仍無法擺脫手工操作，成為新疆棉花生產(chǎn)全程機械化和規(guī)?；钠款i?；瘜W(xué)打頂技術(shù)的成熟和推廣將大幅度提高棉花打頂效率、降低植棉成本，提高植棉機械化水平，減輕田間作業(yè)強度、解放勞動力，擴大職工承包份額，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，為盡快滿足新疆兵團棉花產(chǎn)量和品提高質(zhì)的需要，應(yīng)進一步加強化學(xué)打頂技術(shù)以下方面的研究：（1）棉花化學(xué)打頂劑作用機理及對棉花農(nóng)藝性狀的影響；（2）掌握化學(xué)打頂劑適宜的噴施時間和劑量，減少棉鈴脫落，做到不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)；（3）開展棉花化學(xué)打頂劑與常規(guī)甲哌鎓等化控技術(shù)配合施用研究；（4）加快制定棉花化學(xué)打頂綜合配套技術(shù)規(guī)程，并進行大面積示范推廣。

［1］劉俊奇，王維新，趙永滿.棉花打頂機應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究［J］.農(nóng)機化研究，2008（9）：249～251.

［2］瞿端陽，王維新.新疆棉花機械打頂現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［J］.新疆農(nóng)機化，2012（1）：36～38.

［3］八一農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)機械系.馬拉棉花打頂機［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，1961（4）：141～142.

［4］胡斌，王維新，李盛林等.3MD-12型棉花打頂機的試驗研究［J］.中國農(nóng)機化，2004（2）：41～42.

［5］胡斌.3MD-12型棉花打頂機［J］.農(nóng)機化研究，2003（1）：88～89.

［6］羅昕，胡斌，王維新，李明志.3MDZK-12型組控式單行仿形棉花打頂機［J］.農(nóng)機化研究，2008（11）：136～138.

［7］胡斌，羅昕，李明志等.3MDY-12型前懸掛液壓驅(qū)動式棉花打頂機［J］.新疆農(nóng)機化：2006（2）：26～27.

［8］羅昕，胡斌，王維新等.3MDZK-12型組控式單行仿形棉花打頂機［J］.新疆農(nóng)機化，2008（6）：23～24，31.

［9］胡斌，羅昕，王維新等.3MDZK-12型組控式單行仿形棉花打頂機的研制［J］.農(nóng)機化研究，2008，（5）：73～75，78.

［10］彭強吉，張明輝，胡斌等.3MDZF-6型垂直升降式單體仿形棉花打頂機的試驗研究［J］.農(nóng)機化研究，2014，（1）：170～173.

［11］周桂鵬，張曉輝，范國強等.棉花打頂機械化的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.農(nóng)機化研究，2014，（4）：242～245.

［12］周海燕，尹素珍，朱立成等.3WDZ2-6型自走式棉花打頂機設(shè)［J］.農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2010（41）：86～89.

［13］奚惠達，何鐘佩，李丕明等.新生長延緩劑1，1二甲基哌啶鎓氯化物對棉花生長發(fā)育的影響［J］.中國棉花，1981 （5）：33～37.

［14］李新裕，陳玉娟.新疆墾區(qū)長絨棉化學(xué)封頂取代人工打頂試驗研究［J］.中國棉花，，2001，28（1）：11～12.

［15］李雪，朱昌華，夏凱等.辛酸辛酯、癸酸甲酯和6-BA對棉花去頂?shù)挠绊懀跩］.棉花學(xué)報，2009，21（1）：70～80.

［16］趙強，張巨松，周春江等.化學(xué)打頂對棉花群體容量的拓展效應(yīng)［J］.棉花學(xué)報，2011，23（5）：401～407.

［17］趙強，周春江，張巨松，等.化學(xué)打頂對南疆棉花農(nóng)藝和經(jīng)濟性狀的影響［J］.棉花學(xué)報，2011，23（4）：329～333.

［18］蘇成付，邱新棉，王世林.煙草抑芽劑氟節(jié)胺在棉花打頂上的應(yīng)用［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，24（4）：545～548.

Present research situation and existing problems summary of mechanized cotton topping of XPCC

DAI Cui-rong，WANG Xian-li，HE Mei-qiu，WANG Wen-tao
（Agricultural science reserch institut of the 1st division of XPCC，Alar，843300，Xinjiang，China）

Topping isa key link in cotton product，a timely topping can bring the growth duration of cotton forward，increas the amount of cotton bolls，improve the quality of cotton and increas the output of cotton.Mechanized topping can greatly shortens the working hours，increases working efficiency and reduces labour intensity.This text introduces the present research situation of mechanized cotton topping of XPCC，pionts out the existing problems lies in mechanized topping and chemical topping and showsthe new path offurther research.

XPCC；Cotton；Mechanized topping；Present research situation；Existing problems

1007-7782（2015）06-0034-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.013

S562.01

A

2015-11-11