棉花是重要的战略物资。我国常年棉花种植面积6300多万亩，年产650多万吨，是世界产棉大国，主要有西北内陆、黄河流域及长江流域三个棉区。目前西北内陆棉区棉花机采率较高，其中，新疆棉区机采棉较为普及，2019年新疆地区棉花机采率达到了42%，内蒙、甘肃有部分地区机采棉开始起步；长江和黄河流域棉区自2010年就已开始探索机采棉生产模式，但受气候与种植农艺的影响，至今仍未有非常适合当地的机采棉模式，棉 花采收仍以人工为主。随着劳动力季节性短缺、采棉劳动强度大、人工成本不断上升，依靠“采棉大军”的生产方式，棉花产业难以维系，机械化采棉是必由之路。
1850年，美国研制出了第一台采棉机，前苏联、巴西等国家相继开始研制采棉机。目前，美国、巴西、澳大利亚等国家的棉花已全部使用机器采收。采棉机按照棉花收获工艺可划分为一次统收式采棉机和分次采收式采棉机2种。
统收式采棉机主要有梳脱式和摘辊式2种型式，将吐絮棉铃和未吐絮棉铃一次性摘下，特
点是结构简单、采净率高，但采
摘后的籽棉含有大量的铃壳、断
枝、碎叶片等杂质，一般需配有
预清理装置和棉铃分选装置，用
于剥铃壳、分离籽棉中的断枝和
银膜碎叶，分选未吐絮棉铃，适用于
植株较矮、株距密集、产量相对
较低、棉絮吐絮集中和抗风性强
的棉花，代表机型有巴西的
Cotton Blue2826梳齿式采棉机
和美国约翰迪尔的CS690摘辊
式采棉机。
式采棉机为主，将已吐絮的棉花
缠绕在旋转的采棉摘锭上，铃
壳、未吐絮棉铃等仍保留着棉株
上，根据摘锭相对于地面的位置
可分成水平摘锭式和垂直摘锭
式两类。
1895年，美国的Angus
Campbell获得了第一个摘锭式
采棉机的专利，1949年生产出第
一批成功的商业化棉花收获机，
20世纪70年代末，采棉机械化
程度达99%以上，拥有采棉机5
万多台。美国采棉机以水平摘锭
式采棉机为主，每个采棉头均有
2个采棉滚筒，每个采棉滚筒安
装216个摘锭（上下18排，圆周非安全
12列），水平摘锭安装在采棉滚
筒，布局合理，适应性强，摘锭
与棉铃的接触面积大，采净率提
高到95%以上；对棉花分枝多、
株型大、结铃较分散的棉株也能
采摘干净。采棉滚筒主要有两侧
国内外采棉机现状与发展趋势
□郝
付平
曲度腰枕仪前后错开布置和单侧布置两种型式。
进入21世纪后，5行、6行采棉机为美国主流机型，我国新疆地区引进较多；其中某公司6行采棉机是最先进机型的代表，重达30吨，能够在收获棉花的同时实现棉花圆形成模与裹包，方便棉花转运。在美国棉区头采作业速度最高可达每小时7.1千米，并且智能化水平提高，可实现棉花在线测产、自动对行等功能。 1924年，前苏联研制出第一台气吸式采棉机，1939年研制成功第一台垂直摘锭式采棉机，1948年开始批量生产。20世纪70年代末，采棉机械化程度达60%，采棉机保有量约3.3万台。垂直摘锭式采棉机摘锭安装在采棉滚筒上，与地面垂直。每个采棉头有4个采棉滚筒，一般左右两侧各有2个，对称布置。垂直摘锭式采棉头结构比水平摘锭式采棉部件简单，易制造，成本低；适宜采摘棉株分枝少而短，棉铃集中、株高低于80cm 的棉花；由于垂直摘锭的有效区较小，棉花采净率和生产效率比水平摘锭低，一般采净率为80% -85%，通常需复采。
我国采棉机发展历程
我国棉花收获机械化的发展经过了引进、仿制和自研3个历程。引进的垂直摘锭式采棉机，以及梳齿式、摘辊式统收型采棉机，均未得到大面积推广应用，目前市场上基本均为水平摘锭式采棉机。水平摘锭式比垂直摘锭式采棉机更适合我国。
2002年，中国农机院开发了4MZ-5型水平摘锭自走式采棉
机，真正开启了我国机采棉推广
的序幕。2010年，针对新疆棉花
播种是一膜3行，使用5行采棉
机作业，交接行时棉花采摘质量
差等现状，中国农机院开发了
4MZ-3型自走式采棉机，收获
行数为3行，与棉花播种1膜3
行相匹配，避免了收获时的交接
行问题，制造成本低，适用于新
疆地方、黄淮海地区、长江流域
等地块小、用户购买力较弱的农
村棉区。
2012年，中国农机院研发了
4MZ-5A智能型采棉机，实现了
采棉机在线测产、作业速度自动
控制、自动巡航等技术的重要突
破。2013年又研制成功4MZ-6
型棉花打包收获机，完全拥有自
主知识产权，核心技术优势显
著，技术先进实用，自动化程度
较高，且满足现有棉花播种机6
行和12行种植农艺要求，特别
是采用机载的棉模成型装置，提
高了作业效率。
2017年，中国农机院研制成
功4MZ-6型棉箱式采棉机，伸
缩式、小倾角侧翻式棉箱，增大
棉箱容量，增加采棉机有效作业
时间，减少卸棉次数，提高作业
效率。2020年，研制了4MY-6
型圆包式采棉机，带式打包装置
可实现棉花采摘、输送、集棉、
打包、裹包，以及不停车卸包联
合作业，作业效率显著提高，裹
消音材料包后的棉花提高了储存的安全
性，降低了转运成本。
采棉机的发展趋势
我国棉花机械化采收技术
历经过几十年的探索与发展，水
平摘锭式采棉机是最适合我国
国情的机型，国产水平摘锭式采
棉机作业性能与国外机型相差
不大，但是可靠性与智能化水平
与美国先进机型相比仍有差距，
大型高端产品供给不足。
笔者认为，3行采棉机具有
机动灵活，小田块适应性好，售
价低，经营性好等优点，适合我卷积编码
国现阶段的国情，竞争力较好，
但随着我国制造水平不断提高、
智能控制技术的不断成熟，以及
现代化生产的需要，3行采棉机
将会逐步向6行智能高效采棉
机发展。
圆包式采棉机采摘棉花的
同时将棉花打成圆包并裹膜，具
有不停车卸棉，作业效率高，裹
包后的棉花便于储存、防火，转
运成本低等优点，将会逐步发展
成为采棉机主流机型。
随着物联网、大数据、卫星
定位导航等信息技术在农机领
域的不断应用，以及采棉作业的
智能调控、在线测产、采棉指标
在线监测、采棉机工况信息在线
刮奖卡制作感知等技术的不断成熟，无人驾
驶作业采棉机将会是未来的发
展方向，以满足智慧农场生产需
要。
回顾我国采棉机的发展历
程，中国农业机械化科学研究院
的身影始终贯穿其中，研发的3
行、5行、6行棉箱式采棉机，以
及方包式、圆包式6行采棉机基
本代表了我国采棉机的技术水
平，一直引领行业技术发展，是
国产采棉机的技术发源地，带动
了一批企业进入采棉机行业，带
来了国产采棉机向好发展的气
象，在我国机采棉的变革与发展
中起到举足轻重的作用。姻
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