棉花生产机械化mechanization of cotton production

在棉花生产各项作业中机电动力和机具的广泛应用。机械化耕整地作业可为棉花播种和灌溉作业创造良好条件；用机械精密播种可达到一播全苗，节省种子和间、定苗劳力；机械化喷药可在大面积棉田及时防治病虫草害；应用化学脱叶催熟和机器采棉，可促使棉花早熟吐絮，增产霜前优质棉，加快采棉进度；发展现代化棉花加工可提高棉花等级，加快轧花进度，并可对各种主、副产品进行深加工，力求综合利用，增加收益。
发展概况 美国棉田作业已在1973年全部实现机械化。1981～1985年平均生产100千克皮棉仅需2.3个工时，而在1925～1929年平均需要123个工时。苏联除采棉外，其他作业都已在70年代实现机械化。在主要棉区乌兹别克共和国，1980～1985年平均生产100千克皮棉约需12.4个工时；1981年采棉机械化程度达68%。在1973年，世界上已有12个国家使用机器采棉，其中美国、澳大利亚和以色列的采棉机械化程度已达100%。苏联和美国都有适应机采棉加工要求的棉花加工厂；剥绒作业则另设工厂或放在油料加工厂内进行。
中国是世界最大的产棉国。1988年皮棉产量414.9万吨，占世界总产量的23%。中国的国营植棉农场在50年代初开始使用引进的棉田作业机具；60年代在新疆、山东、江苏、湖北等棉区设置试点，进行棉花生产机械化的配套试验；1979～1984年，又在一些地区进行了棉田机械化的试点工作，取得较好的经济效益。
中国的棉花加工业已有50年以上的历史，一般只对手采棉进行轧花、剥绒和打包工序，不能适应机采棉加工的要求。50年代以后逐步发展短绒、棉籽油和棉籽饼等副产品的加工和综合利用；70年代开始进一步发展棉杆、棉籽壳和棉籽蛋白等的加工和利用。
作业内容 棉花生产机械化包括耕整地，播种或移栽，中耕除草、培土和追肥，病虫害防治，灌溉与排水，机械和化学整枝，化学脱叶和催熟，机器采棉和摘铃，棉杆清理，籽棉清理加工，棉花副产品加工等作业。
耕整地 棉田土壤要求平整、疏松、细碎、墒情好。为此，每3～4年需进行一次工程性平地，使用铲运机、推土机和平地机在大范围内平掉坑洼，并使地块有适宜的坡度；每2～3年用凿式松土机深松40厘米以下，破除犁底层板结；每年要用铧式犁深耕22～27厘米，苏联推广双层深耕法，耕深30厘米，可彻底翻转下层土垡，有效地消灭杂草；每年要进行耙地、碎土、播前平地或镇压，可应用耙地碎土联合整地机。粮棉间套作棉田要用分组旋耕机进行行间旋耕、灭茬；连作棉田要抢农时，解决麦收、旋耕灭茬或耕耙联合作业的机械化。
播种或移栽 使用经清选分级和药剂拌种的脱绒棉籽，用精密播种机进行精密或半精密播种。利用机械化地膜覆盖播种技术可提高地温、保墒、防渍涝、保肥、保土，促使棉花早熟增产。中国南方间套作或连作棉田，采用营养钵育苗移栽技术。先在棉田小区制钵育苗，然后用开行机或移栽机开沟栽植带钵棉苗。
中耕除草、培土和追肥 在播种机的覆土器上方加装扇形喷头喷除草剂进行苗前除草。为提高地温、保墒、灭草和破除雨后板结，可用带旋转锄部件的中耕机进行显行浅中耕，也可采用行间机械中耕和播种时在苗带上喷除草剂相结合。蕾期可在中耕机上装定向喷头和护罩，喷选择性除草剂；并逐次加深中耕，抑制棉株上部旺长和落蕾。美国还用除草剂涂抹设备通过尼龙绳向高于棉株的大杂草涂除草剂。在蕾期至花铃期，结合中耕进行开沟、培土、追肥等复式作业。还要用高地隙吊杆式喷雾机在棉叶上喷施尿素和磷肥。在中国南方棉区，为翻埋棉行间青绿肥作为花铃期肥料，创制和应用了绿肥埋青机。
病虫害防治 在播种机上装设颗粒剂排施装置，可防治苗期虫害；也可用中耕追肥机的排肥装置，在中耕同时施毒土、毒饵于棉行地表杀虫。在棉花生长期间用吊杆式大、中型高地隙喷雾机或喷粉机，也可使用弥雾机、超低量喷雾机、静电喷雾机、喷烟机和飞机喷雾喷粉设备，以及光电杀虫、高压杀虫电网、灯光气流捕虫机等物理杀虫机械。
灌溉、排水 大面积棉田可采用电动平移塔架式喷灌机或绞盘牵引式远射程喷灌机；小块地可用小型拖拉机配套移动式、担架式或手推车式喷灌机。盐渍地或低洼易涝棉田用开沟埋管机将暗管埋入地下1.5～3米深处，把地下水及土中盐分排出地外。
机械和化学整枝 大面积棉田应用悬挂在棉田中耕拖拉机前方的打顶机(图1)进行打顶作业；化学整枝则是用喷雾机喷施化学生长调节剂以控制叶、枝、赘芽及整个株型的生长并减少蕾、铃脱落；盛花期以后对棉株下部进行化学脱老叶，以防下部烂铃。
化学脱叶和催熟 机器采棉前对棉株喷洒脱叶催熟剂，使棉铃加速成熟吐絮。喷后15～20天可脱叶85%左右，吐絮90%以上，可增产霜前花9～42%，并便于采棉机高效、高质量地进行采棉作业。

图1 打顶机作业示意图

1.横梁；2.传动带轮； 3、4.打顶刀； 5.三角胶带；6.减速器；7.棉株导引器

机器采棉和摘铃 在中国北方棉区，机器收获棉花可分为采吐絮籽棉和霜后摘干僵棉铃两项作业；在南方棉区，由于抢播冬作物的需要，在采棉后期摘收晚吐絮青铃以加快腾地。机采吐絮籽棉，第一次约在吐絮65%时进行；第二次约在吐絮80%左右；最后是采摘残留的未开干铃或青铃。采吐絮籽棉的分次采棉机主要有美国的水平摘锭式和苏联的垂直摘锭式两种。苏联还有分层采留种子棉及采长绒棉的采棉机。摘铃机也有两种类型：美国的尼龙丝刷条—橡胶叶片斜摘辊摘铃机多用于采摘低矮株型、早熟、集中吐絮的旱作棉花，可同时采收籽棉和残留青铃、铃壳和断枝等。苏联使用的钢制棱形斜摘辊摘铃机用于采摘未开的霜后干僵青铃。机器采棉后的落地棉，可用落地棉捡拾机拾起并进行初步清理。
棉杆清理 有棉花枯、黄萎病的棉田，要用棉杆铲拔机将棉杆拔起后堆放在地面，然后用推运机运出棉田。苏联还发展了棉杆铲拔切碎机，将拔起的棉杆由铡刀滚筒切成长10～15厘米的碎段，送入挂车内运出。美国则采用水平转刀式或甩刀滚筒式棉杆粉碎机将棉杆就地粉碎，然后耕翻入土作肥料。
籽棉清理加工 包括用籽棉干燥机将纤维含水率降到6.5～8%；用籽棉清理机和重杂物沉积器清除混入籽棉中的不孕籽、僵瓣、铃壳、果枝、叶片、砂石等杂质；用轧花机将清理后的籽棉分离成皮棉和棉籽；用皮棉清理机进一步清除杂质；最后用皮棉打包机打成便于运输和贮存的棉包。此外，各项配套作业也都实现了机械化。如苏联采用挂车列车运棉、卸棉；用接棉输棉机接棉及堆垛；用扒垛吸棉机将籽棉从棉垛上扒下并气吸送入加工厂。美国则用棉模成型机将收获的籽棉在地头或路边堆放成长方形棉垛（棉模）；轧花时用棉垛装卸运输车将棉垛直接送到加工厂的输送带上。
棉花副产品加工 棉花副产品主要包括由带绒棉籽、棉杆、棉根加工成的各种产品。带绒棉籽由脱绒机脱取短绒，可用作纺织工业、塑料工业和化学工业的原料。脱绒后的棉籽经剥壳、清理、磨碎、蒸熟后可提取食用油或工业用油。提油后的棉仁饼或棉粕在脱毒机组中用硫酸亚铁脱毒后制成蛋白粉饲料，也可用旋液分离法除掉棉酚色素腺体，制成食品、食品添加剂或饲料用蛋白粉。
新鲜棉杆经去枝、锤杆、剥皮、浸泡、发酵脱胶、敲打漂洗并干燥后，制成棉杆皮纤维，可用以制麻袋和绳索；棉杆芯和棉杆皮还可用于造纸或作纤维板。
棉籽壳经粉碎、水解后可用作生产食用菌的培养基或化工原料；棉根皮和棉籽仁中提取的棉酚可用作医药工业的原料。
80年代以来苏联还从棉花加工厂出的杂质废料中提取有机杂质，用作饲料的原料，其加工车间的工艺流程如图2所示。

图2 棉花有机杂质回收加工车间工艺流程

1. 气力输送装置； 2.卸料分离装置； 3、13.风机；4.旋风除尘器； 5.两级旋风除尘-卸料器； 6.靠近饲料车间的回收装置； 7、9.饲料原料小车； 8.灰尘-矿物组分小车； 10.气力输送器； 11.输送器； 12.最终清除无机杂质并干燥的装置； 14.纤维物料清选装置

棉田作业机组的配套 棉田作业机组采用中耕型轮式拖拉机或自走底盘，具有80厘米以上的通过间隙。用于田间管理和收获作业的拖拉机配用窄轮胎，并加装分行扶株的地轮护罩；机体下部及两侧应具有光滑流线型外形。并加装护板，使机组能在后期封行棉田中行走作业。拖拉机的转弯半径要小，轮距可调；用于播种、田间管理、铲拔棉杆等作业的拖拉机，4～6行约需功率18～30千瓦；配两行采棉机作业时，约需功率26千瓦以上。
棉田用播种、中耕、植保、打顶、采棉、摘铃、棉杆铲拔等作业机组一般为悬挂或半悬挂式，以保证较高的对行准确性。机具的突出部位加装护板，以防钩拉、损伤棉枝。
发展趋势 应用液压、气动、电子、激光、光电、电—液压传动、遥感、遥控等项技术，使棉田平地、精密播种、施肥、喷药、采棉等项作业实现作业质量监测、调整和故障报警等的自动化；使棉田中耕机和采棉机实现自动对行；棉田作业机具向轻巧、高速和联合作业的方向发展；各项辅助作业也将进一步实现机械化。此外，还将研究发展应用新的采棉原理，如气吸、振动、光电等，以提高采棉质量，降低机采籽棉含杂率，并简化采棉机的结构。