努爾掃列·吐魯孫汗

（塔城地區(qū)農(nóng)牧機(jī)械技術(shù)推廣站，新疆 塔城 834300）

棉花是新疆的重要經(jīng)濟(jì)作物，據(jù)國(guó)家棉花信息網(wǎng)調(diào)查顯示，2018年度全國(guó)棉花種植面積達(dá)326.67 萬hm2，而新疆棉花種植面積230.47 萬hm2，約占全國(guó)棉花種植面積的70.6%[1-4]。隨著我區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和機(jī)械化水平的不斷提高[5-8]，棉花種植面積不斷增加[9-12]。目前，塔城地區(qū)年種植棉花25.33 萬hm2，其中，沙灣縣種植面積達(dá)12 萬hm2，全縣棉花種植、田間管理、收獲基本實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化，但棉花打頂目前依然靠人工作業(yè)。

2020年塔城地區(qū)農(nóng)牧機(jī)械技術(shù)推廣站依托自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技推廣與服務(wù)“棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)集成與示范推廣”項(xiàng)目，在沙灣縣大泉鄉(xiāng)東泉村建立了83.6 hm2棉花全程機(jī)械化技術(shù)示范區(qū)，并在示范區(qū)舉行了棉花打頂機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，棉花采用機(jī)械打頂能促進(jìn)節(jié)本增收、提高效率、不誤農(nóng)時(shí)。通過現(xiàn)場(chǎng)會(huì)實(shí)地作業(yè)，參會(huì)人員在加強(qiáng)切割部件強(qiáng)度，提高仿形精度等方面提出了合理化的改進(jìn)建議。此棉花機(jī)械打頂技術(shù)及機(jī)具為棉花打頂機(jī)械的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)現(xiàn)棉花全程機(jī)械化起到了積極推動(dòng)作用。

1 3MD-6 型棉花打頂機(jī)介紹

棉花打頂機(jī)主要由液壓升降系統(tǒng)、彈簧、帶輪、鋼珠、切割器、仿形裝置、傳感器a、傳感器b、伸縮仿形支架、固定仿形支架、機(jī)架等組成。

該裝置打頂方式為懸掛式機(jī)械打頂，通過垂直仿形技術(shù)，將棉花高度信息通過傳感器傳遞到液壓電磁閥，來控制液壓分流，調(diào)整動(dòng)刀的高度，實(shí)現(xiàn)不同高度棉花的機(jī)械打頂，工作原理示意見圖1。

本裝置工作時(shí)，仿形板接觸棉株，棉株會(huì)給仿形板一個(gè)支撐力，使仿形板帶動(dòng)與其固連的仿形架根據(jù)棉株的高度繞鉸接點(diǎn)左右擺動(dòng)，當(dāng)仿形板碰到的棉株比上一株棉株高時(shí)，仿形板向上運(yùn)動(dòng)，使仿形架逆時(shí)針擺動(dòng)，碰到左邊的傳感器a，傳感器接收到信號(hào)，信號(hào)傳遞到電磁閥，從而控制液壓桿向上移動(dòng)，帶動(dòng)與液壓桿混合連接的打頂器上升，并帶動(dòng)與液壓油缸固連的仿形支架以及仿形裝置隨之上升；當(dāng)仿形板碰到的棉株比上一株棉株低時(shí)，仿形板向下運(yùn)動(dòng)，使仿形架順時(shí)針擺動(dòng)，碰到右邊的傳感器b，傳感器接收到信號(hào)，信號(hào)傳遞到電磁閥，從而控制液壓桿向下運(yùn)功，帶動(dòng)與液壓桿混合連接的打頂器下降，并帶動(dòng)與液壓油缸固連的仿形支架以及仿形裝置隨之下降；當(dāng)仿形板碰到的棉株和上一株棉株一樣高時(shí)，仿形板和仿形架保持原有的狀態(tài)，此時(shí)仿形架會(huì)處于兩個(gè)傳感器的中間位置，傳感器不會(huì)傳遞信號(hào)，從而液壓桿不運(yùn)動(dòng)，與其混合連接的打頂器以及與液壓油缸固連的仿形支架以及仿形裝置也不運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了仿形裝置對(duì)棉株的高度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并使刀軸跟隨其運(yùn)動(dòng)，保證打頂效果，該機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 3MD-6 型棉花打頂機(jī)技術(shù)參數(shù)

2 3MD-6 型棉花打頂機(jī)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，升降動(dòng)力可以實(shí)現(xiàn)不同高度棉花的機(jī)械打頂。操作簡(jiǎn)單，傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)，噪音低，工作阻力小，可以滿足穩(wěn)定高速作業(yè)。

（2）該機(jī)一天可以作業(yè)8～10 hm2，大大提高了作業(yè)效率，有利于棉花多作蕾鈴，達(dá)到增產(chǎn)的目的。減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低作業(yè)成本，增加了棉農(nóng)的收入。

（3）該棉花打頂機(jī)通過感應(yīng)器來判斷棉花頭的高低，以驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的割刀升高或降低，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打頂。

3 取得的效益

據(jù)測(cè)算，人工打頂一天約打頂0.33 hm2，沙灣縣種植面積達(dá)12 萬hm2，按照每人每天150 元計(jì)算，若全部采用人工打頂，全縣棉花產(chǎn)業(yè)僅在棉花打頂一個(gè)工序就需花費(fèi)5 400 萬元，而采用機(jī)械打頂技術(shù)一天可以作業(yè)8～10 hm2，可以替代40 到50 個(gè)勞動(dòng)力，大大降低了作業(yè)成本，提高了作業(yè)效率，并且爭(zhēng)取到了農(nóng)時(shí)，達(dá)到增產(chǎn)的目的，增加了棉農(nóng)的收入。

4 示范使用情況

3MD-6 型棉花打頂機(jī)在棉花全程機(jī)械技術(shù)示范區(qū)進(jìn)行了約2 hm2的小面積田間試驗(yàn)。前期因該機(jī)調(diào)整不當(dāng)，加之仿形滑板調(diào)整孔位置少，機(jī)具作業(yè)效果不佳，經(jīng)過鉆孔增加仿形位置和不斷的試驗(yàn)、調(diào)整，使棉花打頂機(jī)的試驗(yàn)示范效果逐步明顯，打頂效果好，作業(yè)損失減少，棉農(nóng)對(duì)打頂機(jī)后期示范效果比較認(rèn)可。

試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)具的作業(yè)速度為3 km/h 時(shí)，打頂效率達(dá)到88%。該機(jī)對(duì)棉田的土地和種植行數(shù)有一定要求，在土地平整度高的棉田作業(yè)，棉花長(zhǎng)勢(shì)高度相差不大，比較均勻時(shí)，機(jī)械作業(yè)效率高，打頂精度高。在不平整或者棉花高度差距大的棉田作業(yè)，容易導(dǎo)致棉花漏打頂或過打頂?shù)默F(xiàn)象發(fā)生，對(duì)棉株的蕾、鈴造成一定的損傷；該機(jī)的打頂旋轉(zhuǎn)割刀是3 組，比較適合棉花的1 膜3 行或4 行的種植模式作業(yè)。

5 存在問題及建議

棉花打頂機(jī)對(duì)棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量有著重要的影響。棉花機(jī)械打頂技術(shù)能大大提高棉花打頂?shù)墓ぷ餍?，?jié)省人力和財(cái)力，解決打頂成本高、耗時(shí)長(zhǎng)等問題，但仍存在一些問題：

（1）切割部件易損壞，切割部件強(qiáng)度和耐磨性應(yīng)加強(qiáng)。仿形裝置的仿形精度有待提高，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)每一株棉稈的仿形，后續(xù)可以通過棉花單行打頂高度自動(dòng)識(shí)別與控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)精確打頂。

（2）相較于人工打頂，機(jī)械打頂技術(shù)的漏切率和蕾鈴的損失率偏高，作業(yè)還不夠精準(zhǔn)，應(yīng)在保證高效率作業(yè)的同時(shí)，提高作業(yè)精準(zhǔn)度，降低對(duì)棉花的損傷。

（3）當(dāng)棉花長(zhǎng)勢(shì)不均時(shí)，液壓升降系統(tǒng)中液壓缸升降頻繁，容易使得油溫過高，液壓缸磨損嚴(yán)重導(dǎo)致漏油，應(yīng)添加冷卻系統(tǒng)，保證油溫處于較低水平。

（4）目前，我區(qū)棉花種植模式基本為1 膜6 行，外側(cè)兩行的棉花，由于受覆土層較厚，地溫低，同時(shí)吸收水分、化肥較少等因素影響，普遍長(zhǎng)勢(shì)較矮，該機(jī)械打頂技術(shù)很難滿足現(xiàn)有的1 膜6 行的種植模式，存在棉株高的蕾、鈴打頂損傷較多，長(zhǎng)勢(shì)矮的打頂不上等問題。

（5）該打頂機(jī)的工作部件是帶傳感器的3 組仿形滑板和上下自動(dòng)調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)割刀，仿形器與旋轉(zhuǎn)割刀有50 cm 反應(yīng)距離，機(jī)具向前作業(yè)時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)基本可以對(duì)不同高度棉花作出反應(yīng)打頂，而對(duì)于同一橫向高低不同的棉花無法仿形，存在打頂高低不均勻的問題。

棉花機(jī)械打頂機(jī)的作業(yè)速度、仿形器和旋轉(zhuǎn)割刀高低反應(yīng)的靈敏度、棉花長(zhǎng)勢(shì)高低的均勻度、種植模式、田間管理等是影響機(jī)械打頂效果的關(guān)鍵因素，也是直接影響棉花產(chǎn)量的因素。

因此，建議該棉花機(jī)械打頂技術(shù)首先在1 膜3 行或4 行的種植地里，進(jìn)行機(jī)械打頂試驗(yàn)示范，完善各項(xiàng)田間試驗(yàn)資料，以便今后對(duì)機(jī)具改進(jìn)、示范推廣，積累科研數(shù)據(jù)。原因是在這種種植模式下的各行棉花長(zhǎng)勢(shì)接近，機(jī)具所需調(diào)整幅度小。機(jī)械打頂時(shí)，棉桃的損失率很小，農(nóng)戶一般也能夠接受。

建議棉花機(jī)械打頂技術(shù)在不同種植模式（1 膜3行、4 行或6 行）地里，進(jìn)行田間試驗(yàn)示范時(shí)。為解決棉花全程機(jī)械化技術(shù)中需人工打頂?shù)膯栴}，不能單一要求機(jī)械技術(shù)滿足農(nóng)藝技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合，才能突破棉花全程機(jī)械化的技術(shù)瓶頸問題。

同時(shí)，也要探討棉花機(jī)械打頂采用1 膜3 行或4行的種植作業(yè)模式，保苗株樹相對(duì)減少時(shí)，產(chǎn)量是否會(huì)減產(chǎn)，如何通過完善棉花田間管理措施，保證棉花產(chǎn)量，也需進(jìn)一步開展研究。