長江流域棉花機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展建議

張友昌，馮常輝，別墅，張教海，夏松波，王瓊珊，王孝剛

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，武漢，430064/ 農(nóng)業(yè)部長江中游棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室/ 湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心，武漢430064）

長江流域在氣候上雨熱同季的特點契合了棉花喜溫好光、需水量大的生育特性，有利于棉花生長發(fā)育而獲得高產(chǎn)，是我國重要的三大主產(chǎn)棉區(qū)之一。長江流域棉區(qū)土地肥沃，雨水充沛，是我國多種作物的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。 為提高土地利用率、緩解糧棉油爭地矛盾，棉花生產(chǎn)上推行兩熟或多熟種植制度[1]?；谶@種種植模式形成了兩套棉花栽培技術(shù)體系：一是以麥（油）后板茬移栽和簡化施肥為核心的棉花輕簡化高效栽培技術(shù)體系；二是改套種或移栽為夏棉直播，建立麥（油）后早熟直播技術(shù)[2]。由于前者是基于勞動密集型的精耕細(xì)作模式， 機械化水平低，管理工序過多，投入成本高，與社會經(jīng)濟發(fā)展不相適應(yīng)，當(dāng)前正處于向后者轉(zhuǎn)變的階段。 而隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展及生態(tài)環(huán)境問題的突出，現(xiàn)有的兩套栽培模式由于難以實現(xiàn)機械化，棉花生產(chǎn)上用工多，同時化肥、農(nóng)藥、地膜等對環(huán)境污染嚴(yán)重問題亟需解決。 基質(zhì)育苗/ 營養(yǎng)缽育苗移栽（用工30～45 個·hm－2）和棉花采摘（用工120 個·hm－2）是棉花生產(chǎn)中最費工費時的兩個環(huán)節(jié)，占全生育期用工的60%以上[3]；棉花過長的生產(chǎn)周期、投入過多的化肥和農(nóng)藥、 育苗移栽和直播中采用地膜覆蓋，不但增加了植棉物質(zhì)成本，而且對生態(tài)環(huán)境形成污染。為解決棉花生產(chǎn)中瓶頸問題，用無膜、機械直播代替營養(yǎng)缽育苗移栽，用機械采摘代替人工采摘是未來棉花生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢[4]，也是長江經(jīng)濟帶走生態(tài)優(yōu)先和綠色發(fā)展道路的必然要求。

1 長江流域棉花機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.1 機械化水平低

棉花機械化水平低，在耕地資源有限、棉花成本上漲的背景下，技術(shù)和服務(wù)成為棉花與其他經(jīng)濟作物競爭的手段。我國棉花生產(chǎn)機械化整體落后于發(fā)達國家，而且我國不同棉區(qū)棉花生產(chǎn)機械化進程存在發(fā)展不平衡的現(xiàn)象，長江流域機械化進程相較西北內(nèi)陸棉區(qū)顯著滯后。據(jù)國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系調(diào)研數(shù)據(jù)，目前長江流域棉花生產(chǎn)中，只有耕整地環(huán)節(jié)的機械化率超過了50%，播種和采收環(huán)節(jié)處于試驗階段，而西北內(nèi)陸棉區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了較大面積的機械化播種和采收（其中新疆機械化水平最高達到73.6%）[5]。

發(fā)達國家棉花產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，原棉生產(chǎn)成本低，品質(zhì)較高，市場競爭力強[6-7]，植棉科技最發(fā)達的國家以澳大利亞和美國為代表。發(fā)達國家重視現(xiàn)代科技在棉花生產(chǎn)中的應(yīng)用， 以GPS 定位導(dǎo)航、遙感、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和激光技術(shù)為特征的高新技術(shù)已在棉花生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，形成了棉花現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)體系，實現(xiàn)了低投入高產(chǎn)出的精準(zhǔn)目標(biāo)管理，對提高產(chǎn)量、降低成本、提高效率和提升產(chǎn)品競爭力等發(fā)揮了重要作用[8-11]。

由于機械化水平低，長江流域棉花生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于美棉和澳大利亞的棉花，也導(dǎo)致糧棉比較效益低。最近研究數(shù)據(jù)表明，我國植棉總成本從2004 年的11 147 元·hm－2增加到2014 年的31 560 元·hm－2。其中，人工成本持續(xù)、快速增長，從2004 年的5 322 元·hm－2增加到2014 年的21 126 元·hm－2。與此同時，主導(dǎo)國際棉花市場價格的美棉，由于生產(chǎn)全部實行機械化，棉花生產(chǎn)總成本為10 755 元·hm－2，其中人工成本僅為675 元·hm－2[12-13]。

1.2 植棉效益下降，植棉面積劇減

隨著社會經(jīng)濟和城市化的快速發(fā)展，勞動力數(shù)量減少，人工成本急劇上升。 傳統(tǒng)棉花生產(chǎn)用工主要集中在播種和采收環(huán)節(jié)，人工采收用工占總用工的70%左右，導(dǎo)致棉農(nóng)收益下降，棉花面積下滑。尤其是在機采棉還沒有形成現(xiàn)實生產(chǎn)力的長江流域棉區(qū)，近年來棉花種植面積呈斷崖式下降。 以湖北省為例， 棉花面積從2013 年開始連續(xù)下降，由2012 年 的47.3 萬hm2下 降 至2019 年 的16.3 萬hm2，總產(chǎn)量由53.2 萬t 下降至14.4 萬t。 湖南、江西等植棉大省也呈現(xiàn)同樣的趨勢。最近研究數(shù)據(jù)表明， 長江流域棉花生產(chǎn)平均物化成本6 964 元·hm－2，人工成本15 184 元·hm－2，共22 148 元·hm－2。按每千克平均6.0 元的收購價格， 每公頃產(chǎn)籽棉3 375 kg 計算，每公頃平均收入20 250 元，收不抵支，農(nóng)民植棉意愿不足[14]。

1.3 需要發(fā)展適合自身特點的機采棉生產(chǎn)技術(shù)

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化將呈不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，棉花生產(chǎn)全程機械化同樣也是必然趨勢。 長江流域采用棉花與各種作物套作或復(fù)種，種植時采用育苗移栽或者直播，棉花種植、田間管理機械化技術(shù)日臻完善。由于現(xiàn)代科技發(fā)展使棉種發(fā)芽率大幅度提高，可節(jié)約棉種70%左右，逐步實現(xiàn)精量播種，同時減少間苗用工。 育苗移栽模式也采用了沖壓式制缽機、 移栽打穴機等完成營養(yǎng)缽制備、開溝、施肥、注水、栽苗、覆土、壓實作業(yè)。中耕追肥、植保、灌溉、整枝、打頂?shù)忍镩g管理中均能實現(xiàn)機械化。長江流域部分地區(qū)已經(jīng)試驗過垂直摘錠式采棉機，但是無合適的清花設(shè)備配套，籽棉經(jīng)機采后由于含雜多不能直接用于紡織，因此機采棉目前在長江流域不能形成生產(chǎn)力。

然而，新疆因棉區(qū)氣候干旱少雨，可借鑒美國及澳大利亞等經(jīng)驗，采用大規(guī)模的機械化作業(yè)。 但黃河流域棉區(qū)和長江流域棉區(qū)仍然是新疆產(chǎn)區(qū)的重要補充，小面積的種植模式在今后將繼續(xù)存在一定時期。尤其是長江流域棉區(qū)，不但種植規(guī)模偏小，糧棉油爭地矛盾突出， 而且應(yīng)對的環(huán)境脅迫復(fù)雜，澇漬害、干旱、連陰雨等氣候常見。 因此，長江流域棉區(qū)要實現(xiàn)棉花生產(chǎn)全程機械化，對機采棉品種選育、兩熟制栽培技術(shù)及采收進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]。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及我國人民生活水平的提升，以危害生態(tài)環(huán)境為代價的高投入、高產(chǎn)出的棉花生產(chǎn)模式不適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展突顯生態(tài)優(yōu)先的發(fā)展理念。西北內(nèi)陸棉區(qū)以及黃河流域部分棉區(qū)一直以來都是采用地膜覆蓋的植棉方式，長江流域春播移栽棉也必須使用地膜進行育苗，長期以來造成的土壤和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，亟需向無膜化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型[17]。 由于新疆無霜期較短，而棉花生育期長，因此對生產(chǎn)模式提出了更高的要求，需要新的品種和配套的栽培技術(shù)來適應(yīng)無膜棉機械化生產(chǎn)；而長江流域為應(yīng)對植棉“高投入，低產(chǎn)出”的困境，正由春播移栽棉轉(zhuǎn)型到夏（麥油后）直播棉，也需要新的品種和技術(shù)來適應(yīng)晚播增密、機播機收及解決在無地膜投入下棉花直播一播全苗的難題[18]。

1.4 機采棉試驗示范成效顯著， 已儲備推廣機采棉的生產(chǎn)技術(shù)

長江流域夏直播模式及相關(guān)栽培技術(shù)為機采棉生產(chǎn)打下了理論基礎(chǔ)。麥后直播棉種植技術(shù)通過推遲播種時間及縮短棉鈴成熟吐絮時間減少棉花生產(chǎn)周期， 增加種植密度確保單位面積成鈴總數(shù)，減少肥料用量及秸稈粉碎還田， 降低了化肥投入；見花一次施肥及雜草閾值管理，減少了用工等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了植棉節(jié)本增效、滿幅種植冬作，資源被高效利用[19-20]。但是棉花播種和采收依然是植棉過程中最費工費時的兩個環(huán)節(jié)， 只有完全實現(xiàn)棉花全程機械化， 才能最終減少棉花生產(chǎn)中勞動力的投入。

長江流域相關(guān)科研單位開展了機采棉配套栽培技術(shù)的研究工作，通過對機采棉播種時間、播種方式、栽培密度、水肥管理、化學(xué)調(diào)控及打頂、脫葉催熟等關(guān)鍵栽培技術(shù)進行了深入的試驗研究，機采棉示范效果顯著，為長江流域機采棉的發(fā)展提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。 自2014 年至2019 年，湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所共開展了5 次面積超過2 hm2的機采試驗示范，機收效果逐年提升，機采棉籽棉產(chǎn)量從3 645 kg·hm－2提升至4 875 kg·hm－2，采收損失率低于7%，含雜率約3%，一次性機收采凈率90.0%以上[21]。 江西省棉花研究所、湖南省農(nóng)科院等科研單位的機采棉試驗示范均取得較好的效果， 江西省棉花研究所采收籽棉產(chǎn)量達到了3 689.4 kg·hm－2， 湖南省棉花研究所示范區(qū)籽棉產(chǎn)量平均為3 568.1 kg·hm－2[22]。

2 長江流域發(fā)展機采棉存在的問題

2.1 產(chǎn)業(yè)鏈不健全

長江流域在發(fā)展機采棉生產(chǎn)模式與配套栽培技術(shù)上取得了很大突破，但是還缺少機械采收后的清花設(shè)備。長江流域一直以來都是依靠雜交棉高產(chǎn)的優(yōu)勢采用麥（油）后預(yù)留行營養(yǎng)缽地膜保溫育苗移栽的植棉方式，棉花生產(chǎn)周期長，分次手工采收，含雜率低。因此，生產(chǎn)鏈沒有涉及籽棉清理、烘干及皮棉清理等環(huán)節(jié)。而機采棉使用高效率的采棉機進行一次采收，含雜率高，不進行清理，達不到紡織企業(yè)的要求。長江流域機采棉雖已經(jīng)具備了全面推廣的技術(shù)儲備，但是由于缺乏這些關(guān)鍵設(shè)備，無法在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。 因此，健全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菣C采棉在長江流域必須解決的瓶頸問題。

2.2 種植規(guī)模太小

長江流域90%以上棉田為麥（油）棉兩熟制，農(nóng)戶種植規(guī)模小而且不集中，不利于機械操作。另外，由于棉價下跌，單位面積植棉比較效益下降，只有進行適度規(guī)?；N植，依靠規(guī)?；嵘偟闹裁蘩麧?。 因此，小規(guī)模種植不適應(yīng)機械化高效率的植棉方式，阻礙了機采棉的推廣。

2.3 品種選育滯后

配套的品種是發(fā)展機采棉必備的條件之一。目前長江流域每年選育的品種還是采用的雜交棉育種技術(shù)， 沒有緊跟植棉方式的轉(zhuǎn)變而改變品種選育、區(qū)試的方式。因此，選育出的品種在機采模式下適應(yīng)性不高，熟相普遍偏晚，花鈴期長、始果枝節(jié)位低等，不適于機收。 目前科研單位試驗采用的機采棉品種基本是從黃河流域棉區(qū)引進，長江流域棉區(qū)機采棉品種選育才剛剛起步，尚處于探索階段。 機采棉需要重點選擇早熟、衣分高、果枝始節(jié)位高、吐絮集中、莖稈較硬、品質(zhì)優(yōu)的材料。

2.4 技術(shù)規(guī)程還不完善

機采棉栽培十分復(fù)雜，長江流域還沒實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。綜合考慮棉區(qū)自然地理條件、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合各主產(chǎn)區(qū)相關(guān)綜合配套技術(shù)、設(shè)備、栽培技術(shù)研究， 探索和推廣長江流域的棉花輕簡化栽培模式，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，循序漸進地提高機械化水平。

2.5 政策不健全

根據(jù)我國國情，實現(xiàn)棉花生產(chǎn)機械化、智能化僅靠市場調(diào)劑不夠， 還得靠政府的引導(dǎo)和財政扶持。規(guī)?；七M，機械研制和生產(chǎn)、示范推廣需政府財政投入，采取有效方法，快速提升棉花生產(chǎn)機械化作業(yè)技術(shù)與裝備水平。

3 長江流域發(fā)展機采棉的建議

機采棉相對于人工采收棉花更需要融合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中機械化、信息化、自動化技術(shù)，需要適宜的品種、種植模式及健全的產(chǎn)業(yè)鏈。 針對長江流域機采棉生產(chǎn)上存在加工缺少清花、烘干設(shè)備、品種選育滯后、 種植規(guī)模偏小及無棉籽綜合利用等問題，需要政府部門組織，科研院所、高校、農(nóng)技推廣等研發(fā)單位協(xié)作共同解決這些問題，才能使機采棉在長江流域大面積推廣。

3.1 合理引導(dǎo)，強化管理

機采棉推廣需要合理的政策引導(dǎo)，充分調(diào)動棉農(nóng)種植機采棉的積極性，棉花生產(chǎn)管理部門加強領(lǐng)導(dǎo)，及時掌握工作動態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)的問題，提出解決方案。探索培育市場化、專業(yè)化、社會化的農(nóng)機服務(wù)產(chǎn)業(yè)。建立以政府投入為引導(dǎo)，棉農(nóng)投資為主導(dǎo)，積極鼓勵社會投入的多元化機制。政府部門成立機采棉發(fā)展聯(lián)席會，建立機采棉研發(fā)專項基金，政府牽頭建立籽棉清理、烘干等大型加工廠，借力行政主導(dǎo)作用解決機采棉瓶頸問題加快機采棉的推廣[23]。育種管理部門及科研單位聯(lián)合改變以往的品種選育方式， 在品種區(qū)試試驗中也轉(zhuǎn)變?yōu)闄C采模式，并將有利于棉花機采的品種特性（如含絮力、果枝第一節(jié)位高度、吐絮暢）和有利于提高機采棉品質(zhì)的品種特性納入到區(qū)試標(biāo)準(zhǔn)中。如盡量選育中長絨陸地棉品種、 有利于降低含雜率的光桿特性品種，避免選育有可能增加機采含雜率的雞腳葉品種。在土地扭轉(zhuǎn)上，要給予政策支持，發(fā)展農(nóng)業(yè)大戶進行適度生產(chǎn)，采用高效率的機采棉生產(chǎn)技術(shù)，才能實現(xiàn)植棉“低投入，高產(chǎn)出”。

3.2 推進全程機械化進程

長江流域?qū)C械化的要求與新疆地區(qū)不同，應(yīng)增強整地、播種、采收機械化的研究。在國外成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合地區(qū)實際情況進行創(chuàng)新，研發(fā)低成本、高性能的采棉機械和配套加工清花設(shè)備，促進棉花全程機械化生產(chǎn)的進程。

3.3 棉花品種、農(nóng)機、農(nóng)藝配套

與美國等發(fā)達國家機械化程度相比，我國植棉機械化程度低，究其主要原因是棉花品種、農(nóng)機、農(nóng)藝未配套。 因此。 為實現(xiàn)長江流域棉花生產(chǎn)全程機械化，務(wù)必培育機采棉品種，并研究配套的農(nóng)藝措施。 設(shè)立專項研發(fā)配套的農(nóng)機設(shè)備。 推廣機采棉標(biāo)準(zhǔn)化種植和管理模式，全面提高棉花生產(chǎn)機械化的整體水平。

3.4 技術(shù)研究和示范推廣

在長江流域加強機采棉配套技術(shù)的研究和示范推廣，開展技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，通過研究解決長江流域無膜直播一播全苗，前期容易旺長，后期隱蔽脫葉難及雜草控制等難題，為機采棉的推廣應(yīng)用提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。

3.5 發(fā)展麥（油）棉新型種植模式

機采棉一般在前茬小麥（油菜）收獲后直播，播種期較傳統(tǒng)的移栽棉推遲了30 d 左右[24]，遇陰雨天氣播種期甚至推遲到6 月初，棉花田間生長期明顯縮短，直接影響了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。 建議可將麥（油）后直播方式改為麥（油）套播或板茬直播方式，提早播種，以延長棉花大田生長時間。