新疆是中国最大的棉花产区。棉花作为重要的经济作物，在国民经济中占有重要地位。根据国家统计局公布的数字，2014年以来新疆棉花种植面积一直稳定在2000khm2以上，2019年新疆棉花种植面积2540.5khm2，占全国种植面积的76.1%。近年来，随着新疆棉花种植面积的不断扩大和种植模式的不断完善，新疆棉花种植的机械化程度也在不断提高。机械化不仅能满足棉田集约化耕作的要求，提高其田间管理水平，而且能大大提高劳动生产率和规模效益，从而达到增产增收的目的。分析了新疆棉花播种机械的应用现状和发展趋势， 为棉花种植机械化的发展提供理论参考。
新疆主要棉花种植模式
新疆地处内陆干旱区，降水少，蒸发量大，土壤盐渍化程度高，水资源严重短缺。针对这一气候特点，目前新疆大部分地区都采用了膜下滴灌技术进行棉花种植，并诞生了不同的种植模式，其中比较典型的有三种模式:传统模式、机械收割模式和超宽膜模式。第一种传统模式，如图1(a)所示，是推广时间最长，应用范围最广的人工采棉种植模式。地膜宽度约1.45米，膜下种植4行棉花，两边窄行距约30厘米，中间宽行距约40厘米(南疆部分地区也采用55厘米+20厘米的行距)。两条滴灌带分别位于两侧窄行的中间。该模式跟随机器。第二种模式是机采棉的种植模式，如图1(b)所示。随着机采棉的普及，为满足机采棉的种植农艺要求，棉花种植模式发生了明显变化，机采模式地膜覆盖宽度约为1.25m
膜下种植4行棉花，两边窄行间距约10cm，中间宽行间距约66cm，中间宽行有两条滴灌带。由于膜幅较窄，该模式在防风方面比宽膜种植有一定优势。所以这种模式多用于库尔勒、阿克苏等春沙较重的地区。第三种模式是超宽胶片模式，如图1(c)所示。超宽膜模式，膜宽2.05m左右，膜下种植6行棉花，窄行间距10cm左右，宽行间距66cm左右，宽行中间有3条滴灌带。这种模式不仅能满足机械采棉的要求，而且具有较好的保暖保湿效果。近年来，它已被应用于更多的领域， 尤其是北疆主产棉区，南疆图木舒克等地区从2016年开始逐步推广这种种植模式。综上所述，采用“66cm+10cm”的种植模式来满足机械采棉的需求将是新疆棉花种植的一大趋势。
根据国家统计局网站公布的数据，如图2所示，20世纪80年代以前，新疆棉花生产的整体水平很低。1980年，新疆棉花种植面积仅为181.2khm2，不到全国棉花种植面积的4%。自20世纪80年代以来，随着地膜覆盖、滴灌和施肥的引入，以及机采棉的广泛应用和推广，棉花种植面积也稳步增加。棉花机械化播种是棉花产业发展的基础，在棉花产业中占有重要地位。棉花种植机械基本实现了一次完成整地、铺膜、播种、铺滴灌带、覆土、镇压等多项作业的联合播种机。主要经历了三个阶段:第一阶段，80年代以前， 主要是功能单一的棉花播种机，工作效率低，棉花产量低，新疆棉花种植面积不足200khm2；第二阶段，20世纪80年代初，随着地膜种植的引进和迅速推广，研制出播种覆膜一体化的播种机，在短时间内全面实现了地膜种植棉花的机械化，引领了新疆地膜播种机械化技术的发展。第三阶段，20世纪90年代中后期，随着滴灌、地膜覆盖植棉技术的应用和推广，以及机器采棉的广泛使用，在地膜覆盖植棉技术的基础上提出了全新的适合采棉机收割作业的植棉模式， 开发了一系列与新农艺相配套的联合作业机械。可实现种床整理、滴灌带铺设、开沟覆膜、播种、覆土、镇压一次性完成。据统计，2018年新疆实际机采棉面积约1333.3khm2，2019年达到1666.6khm2。全区机采棉面积实现快速增长，约占40%，农机农艺正在提升。其中，北疆主产区棉花机械收获率已超过90%，部分县市接近100%。南疆机采棉发展相对较慢，机采棉率在30%左右。预计未来五年南疆机采棉将快速发展。因此，目前， 新疆大部分地区的棉花播种机正在向机械采棉的联合作业机具方向发展，这种播种机也是目前新疆棉花播种机的主流产品。
目前，新疆棉花种植广泛采用地膜覆盖技术，并已实现机械化。棉花铺膜播种机有很多种。经过三个阶段的发展，功能越来越强，技术也越来越完善。基本上可以一次性完成苗床整理、滴灌带铺设、开沟覆膜、播种、覆土、镇压等作业。随着机械采棉的普及，种植行距逐渐固定在66cm+10cm。新疆市场上使用的棉花播种机主要是新疆当地农机企业生产的大型铺膜播种联合机。小型播种机发展缓慢，工作质量和可靠性有待加强。它主要用于小型零售棉农的生产， 并且会随着技术的发展逐渐被淘汰。目前新疆棉花播种市场的主流机型是2MBJ系列播种机，具有结构简单、操作方便、性价比高等特点。可一次性完成整平、压平、开沟、铺膜、压膜、膜边覆盖、膜上穴播、膜空覆盖、土带压等多道工序，该机型有不同类型。
(1)根据支撑力和地膜宽度的不同，主要有2MBJ-1/4、2MBJ-1/6、2MBJ-2/8、2MBJ-2/12、2MBJ-3/12和2MBJ-3/18。主流产品有2MBJ-2/12和2MBJ-3/12，即2膜12行和3膜12行，其支撑功率一般为50~90kW，播种行距为66cm+10cm，2MBJ-2/12的宽度为205cm。目前该机在北疆和南疆部分地区广泛使用。2MBJ-3/12适用于宽度为125cm的地膜。这种模式在南疆的库尔勒、阿克苏等地区应用广泛。主要技术性能参数见表1(以新疆天成农业机械制造有限公司产品为例，其同类产品略有变化):
(2)根据工作原理的不同，棉花排种器一般可分为气动式和机械式。气动式:拖拉机动力输出轴通过两级传动带动风扇转动，使排种器的吸气室产生负压，种子被吸种盘吸走，点种鸭嘴通过变速齿轮带动吸种盘转动完成喂种，最后种子被点种鸭嘴点在塑料薄膜上。通过更换不同的吸种盘，可以播种棉花、玉米、甜瓜等不同作物的种子。因为装有风扇，所以噪音很大。在田角作业时，风扇转速降低，造成漏播严重。因此， 目前在单个棉花播种机上使用的气动排种器并不多。机械式:目前新疆棉花播种机械多采用机械式精量穴播机。有两种:一种是通过机械手段直接从群体中准确采摘种子，确定排种量，如指型排种器，对种子的形状和大小有严格的要求，需要精选种子，有些种子必须进行丸化处理，在棉花播种中很少使用；其次，通过控制种子体积来确定排种量，如各种穴式排种器、勺式排种器、窝式轮式排种器，利用排种元件上的空腔将单粒种子从种子群中准确分离出来， 因此，种子的形状和大小以及模孔的形状对排种有直接影响。在新疆棉花播种作业中，无论是气动还是机械，目前基本实现了精量播种，即一穴播一粒，不需要间苗、定苗。大大减轻了棉农的体力劳动，降低了生产成本。
据调查，新疆棉花播种机械近年来发展迅速，作业功能单一的小型机械已经相当成熟，随着市场的发展正在被淘汰。大型多功能播种联合作业机已成为新疆大型农场和农民的主流产品。根据今后的调查，新疆棉花播种机械近年来发展迅速，功能单一作业的小型机械已经相当成熟，并且随着市场的发展正在被淘汰，大型多功能播种联合收割机已经成为新疆大型农场和农民的主流产品，今后仍将占主导地位。随着北斗导航、智能控制和液压技术在农业领域的应用， 棉花播种机械也将迎来新的机遇和发展。
4.1信息智能在棉花播种机械中的应用
目前，新疆棉花种植中，播种、覆膜、铺管已基本实现全程机械化。在此基础上，利用GPS、北斗导航、信息管理和智能控制技术，进一步提高播种机械的信息化和智能化水平，必将是一大发展趋势。2012年，新疆兵团农机推广部开展了卫星导航自动驾驶技术试验示范。2014-2016年，第八师133团、134团、148团、149团、150团、石河子总场已播种冬小麦6.66khm2、春小麦23.3khm2、棉花105.3 khz m2[18]。2013年，华南农业大学罗团队研发的国内第一套“基于GPS的轮式农机导航及自动作业系统”棉花铺膜播种机 中国工程院院士，在新疆兵团第八师121团33连棉田演示。这些技术的应用为棉花播种机械向信息化和智能化发展指明了方向。
4.2同步变量施肥等操作的高度集成
新疆棉花种植的一般操作程序是:施肥-耕作-播种。有的地区前一年整地，第二年春天施肥播种。无论哪种方式，施基肥和整地都是棉花播种前必不可少的两个环节。目前棉花播前施基肥主要有两种方式:一种是施基肥(主要是二铵、尿素、钾肥等。)在耕地表面使用撒肥盘式撒肥机械；另一种是通过开沟施肥机械将肥料播到土下，目前广泛使用。开发播种施肥一体化的联合作业机，同步施肥播种，减少作业环节，提高作业效率，是今后棉花播种机械的一个发展方向。近年来， 一些企业开发了施肥播种一体化的机械产品，如新疆博世然智能农机有限公司的2MBJF-2/12机械式精密铺膜施肥播种机，实现了播种、施肥、覆膜、压管同步进行，但只是简单地将施肥装置集成到覆膜播种机中，没有独立动力驱动排肥，稳定性差，排肥精度低，无法实现变量控制。因此，研究变量可控的精准施肥播种机械，实现高度集成和智能控制，将是新疆棉花播种机械的又一发展方向。
4.3宽度更大、效率更高的大型联合作业机
提高棉花播种作业效率的有效途径是增加一次作业的宽度。由于配套动力和道路容量的限制，目前市场上主流机型有2MBJ-2/12和2MBJ3/12两种，一次作业可播种12行，机型宽度为4.5m~4.7m，国内企业生产的2MBJ-3/18覆膜播种机最大宽度约为7.3m，而国外一些大型免耕条播机采用液压技术折叠收放机械设备，一次可播种80行，最大宽度超过在借鉴国外同类产品的基础上，利用液压技术实现棉花播种机械的折叠也是未来棉花播种设备的一个发展方向， 从而当机器在道路上行走时，两侧车架与中间车架成一定角度设置，有效地缩短了机器的宽度，提高了机器的道路通过性。
总之，棉花播种机械经过几十年的发展，基本实现了精量播种、地膜覆盖、压管一体化作业，未来必将向智能化、信息化、高效化、规模化方向发展。
资料来源:新疆农业机械化
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