新疆兵团机采棉品种及种植模式对其品质的影响

新疆兵团机采棉品种及种植模式对其品质的影响

棉花是我国的一个重要作物。种植面积为533万hm，占世界种植面积的15%。然而,棉花种植管理复杂,从种到收有40多道工序,每公顷用工300多个,生产成本较高。为省时省力,节约成本,理应大力发展棉花生产全程机械化。新疆生产建设兵团(以下简称兵团)在棉田耕整、播种、中耕施肥、植保、灌溉等环节已基本实现机械化,2012年全兵团棉花机械化收获比例达到58.79%。随着棉花机械收获水平的不断提高,残膜回收不完全、机采棉品质较低等问题也随之而来,低品质的棉花会给棉农带来巨大的经济损失。李荣新认为由品种决定的棉花纤维表面含糖量与种植模式决定的种植密度均与机采棉的含杂率有关,子棉清理设备会产生短纤维和棉结,锯片隔距小也增加短纤维率。杨建梅等通过对机采棉品种、种植环节、采摘环节、贮运加工环节等诸多因素的试验研究,得出吐絮棉铃距地面最低高度应高于150mm,棉花吐絮时间应相对集中,机采棉田应彻底清除杂草;机械采收(机采)后棉纤维含杂率较高,或采后需贮存较长时间后加工,必须进行二级皮棉清理。Ozu3000Erdal等研究了品种和行距对采棉机性能的影响,并指出品种和行距有显著影响。Bednarzu3000Cu3000W等在4个种植密度、2个品种的条件下,分别将棉花机械收获的产量和品质进行对比,认为品种是影响棉花的产量和品质的最重要因素,种植密度次之。1996—2000年兵团立项实施的“兵团机采棉引进试验示范项目”探索出了(680+80)mm和(660+100)mm三角带状种植模式,至今大部分团场都使用这种种植模式,既保证了产量,又使得棉花机械化收获跃上新的台阶;后来又慢慢演变成“矮密早膜”种植模式。但是“矮密早膜”种植模式下的棉株非常紧凑,脱叶效果不理想,采棉机收获的子棉中杂质多,一般清理加工阶段就需要2次子棉清花、2次皮棉清花,比手采棉各多1次,增加了成本,降低了皮棉的等级。本文从农机农艺结合的角度出发,对新疆不同农艺条件下棉花的产量以及相同机械设备采收条件下机采棉的含杂率和轧花后皮棉的品质进行了对比试验,以期探究品种与种植模式等农艺条件对机采棉品质的影响。1材料和方法1.1取样棉田的机械收获技术选取新疆兵团2个不同种植模式的农八师149团(以下简称A团)(45°3′N,86°13′E)和农七师127团(以下简称B团)(45°5′N,84°24′E)进行了对比取样分析,A、B两团棉花种植面积均在533hm2以上且全部实现机械收获。取样材料为A团和B团随机抽取的2块棉田的待收棉花。A团取样时间为2013年9月29日,取样棉田9月8日喷洒瑞脱龙和乙烯利,9月24日霜降;B团取样时间为2013年10月1日,取样棉田9月5日喷施脱吐隆和补喷施乙烯利,9月23日霜降。两团取样棉田均已达到适宜机械收获的状态。A团棉田的品种为新陆早45号,平均铃重5.54g,纤维上半部平均长度30.3mm;采用传统的“矮密早膜”(660+100)mm三角带状种植模式。B团棉田的品种为引进的鲁棉研24号,铃重5.70~6.03g,纤维上半部平均长度30.1mm,采用760mm等行距种植模式。A团地处莫索湾垦区,为早熟棉亚区陆地棉优质区;B团地处车排子垦区,为早熟棉亚区陆地棉次优质区。1.2采棉机收获时间在所采集数据的取样棉田,A团使用约翰迪尔7760六行采棉机收获,7760采棉机自带圆模打捆装置,采摘速度为6.8km·h-1;B团使用国产贵航平水五行采棉机收获,采摘速度为5.93km·h-1。虽然采棉机型号不一致,但贵航的采棉机采摘头仍从约翰迪尔进口,故分析时可看作是相同的收获机械。用SJY18-280型子棉锯齿衣分试轧机(陕西华斯特仪器有限责任公司)对机械收获的子棉轧花。1.3数据的获取与分析1.3.1划定测区方法。为了避免计算时带来的误差,取样测区选择能被667m2(1亩)整除的地块6.67m2(1厘)。然后根据不同幅宽的采棉机确定测区长度,测区长度的计算采用如下公式:式中:S0为面积,6.67m2;D为棉花行距即采棉机单个幅宽,0.76m;n为采棉机采摘行数。算得五行采棉机测区长度为1.75m,用同样方法算得六行采棉机测区长度为1.5m。在试验进行中为保证数据一致性和简便性,五行和六行采棉机的测区长度均设置为1.5m,每次测3行,测区面积均为3.34m2(半厘地)。考虑到试验的严谨性并力求数据的准确性,避免人为拨动棉花对统计的干扰,将一个测区内的3行按阶梯状选取,如图1所示。1.3.2获取数据方法。取样前先对每块测区进行标记,在不干扰统计数据的情况下将每个测点内首尾2株棉花的根部系上红绳,方便于机械收获后确认。然后统计测区地块内机采前棉花的株数、棉铃数、未脱落叶数。并随机抽取20株棉花,人工摘下吐絮棉铃,记下每株棉花的棉铃数用于本地块测产。但由于随机选取有主观意向,容易挑选长势茂盛的棉株,后又采取统计连续1.75m行长棉株的测产方式,测产棉样由于杂质较少可直接称量;再根据种植密度和铃重计算出这块地的棉花产量。随后将测产棉样作为手采棉进行轧花处理。在采棉机收获后棉厢或棉模的上、中、下部位分别抓取一个1kg以上的子棉样品用于含杂率的测算。从棉厢或棉模取回的每个棉样,取1kg,先人工挑出铃壳、叶柄、枝秆等大块杂质(大杂)以及叶片杂质(叶杂)并分别称重记录,然后称量简单除杂的子棉质量,接着用试轧机轧花,称量分离的棉子、轧花后叶杂质量并记录,随后将棉子里面的叶杂筛出并称质量记录。轧花后棉纤维长度由新疆农垦科学院棉花研究所检测,手工采摘试轧花后的纤维长度作为对照组,机械收获试轧花后的纤维长度作为分析组。为了验证取样分析与大规模的生产实际的差异,从中国棉花公正检验网站对相同时间机械收获的棉花批量连续获取了A、B两团100个数据作为验证组,其中A团皮棉公检号为66071,B团皮棉公检号为66181。这些公检数据是A、B两团各自机采棉加工厂生产的皮棉的检测结果。两团机采棉加工厂的加工工艺均为:原棉———喂花———重杂分离———均匀卸料———清铃———一级烘干———一级子棉清理———二级烘干———二级子棉清理———轧花———一级皮棉清理———二级皮棉清理———(加湿)———集棉、打包———取样、称量———输送棉包。2棉铃1、2个月内的产量和密度分布根据上述测区确定及数据获取的方法,分别统计A、B两团3个测区机采前棉田的基本数据,并取平均值记录于表1中。由表1数据可知A、B两团单株棉铃分别为4.68个、8.08个,A、B两团平均1.5m行长分别有27、17个棉株;A团取样棉田的种植密度24.3万株·hm-2,B团取样棉田的种植密度为15.3万株·hm-2,约为A团的三分之二;A、B两团每公顷棉铃分别约为1.16×106个、1.24×106个。2.1棉田铃重和产量分析认为,A团(660+100)mm种植模式下的种植密度较大,可能不利于棉花的光合作用,从而导致其生长状况较差;而B团较大的株距使得品种的自然属性充分表达出来,因此可能B团机采子棉产量高于A团。根据测产的取样方案分别统计2次A、B两团的测产统计结果,并取平均值记录于表2。由于测产是采用随机方式,具有一定的主观性,容易采摘长得茂盛的棉株,故每个棉株的棉铃数应由表1中的数据算得,但测产统计结果中的数据并不影响平均铃重的计算。从表2可知,A团试验棉田平均铃重为4.34g,平均产量为4929.90kg·hm-2,B团试验棉田平均铃重为5.30g,平均产量为6552.00kg·hm-2,高出A团24.76%。A团往年平均产量为6750.00kg·hm-2,B团往年平均产量为8250.00kg·hm-2,也反映出2013年由于天气原因造成棉花减产。2.2棉株各枝秆期生长规律2.2.1机采前棉田状况对含杂率的影响。分析认为稀疏的种植密度会使脱叶效果更好,从而使棉花机械收获前未落地叶片数(包括未脱落和脱落后未落地的叶片数)更少,可能收获后子棉含杂率也更低,故取样调查了平均每个棉铃上的叶片数,作为可能影响含杂率的参考指标。表1中平均每个棉铃上的叶片数=未落地叶片数/棉铃数,数值越小表明脱叶效果越好,在机械收获时进入采摘头的杂质就越少,收获后子棉的含杂率就越低。从表1可以看出,A团试验棉田平均每个棉铃上的叶片为1.06片,而B团的仅为0.36片,约为A团的三分之一,进一步验证了B团的脱叶效果比A团的好,推测B团机械收获后子棉含杂率以及加工后皮棉的含杂率均比A团的低。从水平摘锭式采棉机结构及工作原理来看,B团采用从山东引进的棉花品种鲁研棉24号和760mm单行、低密度的种植模式,棉株各枝秆相互交错少,故采棉机采收时,被顺带缠进棉絮里的铃壳和小枝秆较少;此外,稀疏的行距使叶片在脱叶剂的作用下脱落时,掉落在棉铃上的叶片数不多;且叶片间相互交错较少,机采前叶片受到较小的挤压作用,破碎较少;机采时在摘锭的碰撞下,只有一次由于外力而破碎,故平均单粒叶片杂质面积较大,不易缠绕棉纤维,只附着于表面。A团选用当地传统的棉花品种新陆早45号,采用(660+100)mm双行、高低度的种植模式,较小的行距造成棉株枝秆交错程度严重,在机器采收时,会有较多的铃壳和小枝秆随子棉被高速旋转的摘锭带进采摘滚筒;且枝秆相互交错给即将脱落的叶片造成第一次破坏,采棉机采收时部分碎叶混入子棉,在摘锭的作用下发生二次破坏,导致叶杂进一步破碎,平均单粒叶杂面积较小,更易缠绕棉纤维。2.2.2机采后子棉杂质构成对含杂率的影响。从取回棉样的外观上可以看出,A团机采子棉杂质细小,分布范围广,铃壳、叶杂清晰看见,导致棉花颜色整体上偏暗;B团机采子棉杂质分布较A团少,叶杂大而稀疏,棉花颜色呈较明亮的白色,整体效果较好。轧花后,A团的皮棉中仍有许多较小的叶杂,棉纤维颜色仍较暗沉;B团皮棉叶杂含量很少,平均单粒叶杂面积比A团稍大,且只有少量叶杂缠绕棉纤维,只经过简单的轧花,就达到了比较理想的效果。按照试验方案分别对A、B两团取回的3个棉样进行处理,取平均值记录于表3中。从表3可以看出,B团的铃壳平均质量百分比、叶柄和枝干质量百分比在整体上低于A团;轧花前A团的叶杂平均质量百分比低于B团,但轧花后却高于B团;A团轧花前叶杂的质量低于轧花后叶杂的质量,B团轧花前叶杂的质量高于轧花后叶杂的质量。推测轧花过程中B团皮棉叶杂比A团清除得更彻底。由于B团平均单粒叶杂面积大,大部分附着于棉纤维表面,在人工处理时,通过轻微的抖动,叶杂就掉落,故在轧花前抖落的叶杂质量要大于轧花过程中掉落的叶杂质量;A团平均单粒叶杂面积小,已缠绕棉纤维,轻微的抖动作用已不能将其从纤维之中抖落,所以在轧花前抖落的叶杂质量要小于轧花过程中掉落的叶杂质量。根据表3中的数据可以算得A团皮棉含杂率平均为10.81%,B团皮棉含杂率平均为9.46%。从计算结果看,A团试轧后皮棉含杂率与B团相差不大,这与外观上差异显著不符,是因为试轧机没有将叶杂清除干净。经新疆农垦科学院棉花研究所进一步除杂发现,A团100g试轧后的皮棉仍含有15g叶杂,而B团100g试轧后的皮棉仅含4g叶杂。这验证了上述推测,即B团子棉的杂质较A团更易于清除,B团机械收获加工后皮棉的含杂率比A团的低。2.3机采棉品质指标2.3.1取样数据的品质状况。新疆农垦科学院棉花研究所检测数据显示,在取样分析棉田中A团对照组手采棉平均纤维长度为29.32mm,取样组机采棉平均纤维长度为28.36mm;B团对照组手采棉平均纤维长度为28.85mm,取样组机采棉平均纤维长度为28.55mm。可以看出由于种植模式不同,A团机采棉比手采棉的纤维长度下降了一个品级,而B团机采棉与手采棉的纤维长度仍在同一品级,一定程度上避免了经济损失。取样数据表明了,在取样棉田B团的机采棉品质比A团的好,推测B团的整体机采棉品质比A团的更好。2.3.2公检数据的品质状况。从中国棉花公正检验网站连续截取取样当天的100个数据如表4所示。从表4可以看出A团皮棉等级以三级为主,约占80%;纤维长度以28mm为主,约占74%。B团皮棉等级以二级为主,约占80%;纤维长度以29mm为主,约占74%。2个团场的马克隆值分布情况基本一致。然而A团的新陆早45号平均纤维长度为30.3mm,高于B团鲁棉研24号的30.1mm,在加工后B团的平均纤维长度却高于A团的平均纤维长度;而且A团地处早熟棉亚区的优质棉区,B团地处次优质棉区,通过机械收获并清理加工后B团皮棉的等级要高于A团一个等级。这验证了B团的机采棉品质比A团的更好。可以观察到,取样数据与公检数据的纤维长度不太一致,是因为取样为局部,而公检为整体,而且在同等条件下分析对比时,着重考察相对值,而不是绝对值。3棉田全棉纤维长度与棉株品质的关系在相同机械设备采收条件下,采用760mm等行距种植模式及杂交棉鲁棉研24号品种的B团比采用(660+100)mm种植模式及早熟陆地棉新陆早45号品种的A团子棉产量更高。B团平均皮棉含杂率低于A团且棉花杂质比A团更易于清除。其中A团待收棉田平均每个棉铃上的叶