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本文導(dǎo)讀目錄：

1、棉花打頂機帥氣登場，藍海市場潛力巨大

2、棉花抗黃萎病研究取得重大進展

棉花打頂機帥氣登場，藍海市場潛力巨大 ♂

棉花打頂機帥氣登場，藍海市場潛力巨大

資料圖

連日來，由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所自行設(shè)計研發(fā)的3MD-4型棉花打頂機，正在山東省濱州市無棣縣進行田間試驗。這款機器于2014年開始研制，經(jīng)多次改進，至今已經(jīng)是第三次開展試驗測試了。根據(jù)目前的研發(fā)情況來看，該機型可同時實現(xiàn)4行棉花的精準(zhǔn)仿形打頂作業(yè)，打頂高度可有效控制在20—70毫米范圍內(nèi)，打頂合格率達到85%以上，作業(yè)效率為每小時8—10畝。

目前，棉花生產(chǎn)全程機械化的技術(shù)中，耕播已有較為完善成熟的機械，但棉花打頂機械作業(yè)是仍然存在、急需攻克的技術(shù)難題。棉花打頂是在棉花生產(chǎn)過程中去除棉花頂端、促進棉株結(jié)鈴結(jié)桃、實現(xiàn)棉花豐產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。棉花打頂作業(yè)機械化水平低，已成為制約我國棉花產(chǎn)業(yè)全程機械化發(fā)展的瓶頸之一。

我國棉花打頂作業(yè)的現(xiàn)狀

與其他農(nóng)作物相比，棉花作物具有著高矮不一、行距密度不同的特點，這使得棉花打頂實現(xiàn)機械化作業(yè)存在著更高的難度。目前我國棉花打頂幾乎全部由人工進行作業(yè)，存在著勞動強度大、勞動力需求大等問題。據(jù)了解，棉花人工打頂?shù)淖鳂I(yè)效率為一人一天可打頂2—3畝，而成本高達每平米0.5元左右。同時，低下的作業(yè)效率，還有可能造成大量棉花的生長狀況不一，耽誤棉花的生長時間，影響棉花整體產(chǎn)量。

我國目前擁有的棉花打頂機，在棉花打頂作業(yè)中存在著損傷率高、適用性差等問題。南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研究員石磊稱，目前我國正在研制中的棉花打頂機通常采用兩種方法，第一種方法為使用單刀切割，即利用一個圓盤刀對棉花進行旋轉(zhuǎn)切割，第二種方法為甩繩切割，即利用一根高速旋轉(zhuǎn)的繩子進行切割，“這兩種方法在作業(yè)中穩(wěn)定性很差，容易損壞棉花?！?/p>

正是由于我國現(xiàn)有的棉花打頂機存在著這樣那樣的問題，無法完全滿足棉花打頂作業(yè)的要求，所以目前我國的棉花打頂幾乎全部由人工進行作業(yè)。

3MD-4型棉花打頂機研發(fā)歷程

據(jù)石磊介紹，3MD-4型棉花打頂機于2014年開始研制，去年，南京農(nóng)機化所的莖稈類收獲機械創(chuàng)新團隊開發(fā)出了第一臺3MD-4型的原型機，并進行了首次試驗，在試驗中，原型機的作業(yè)效率達到了每小時5-6畝，雖然這已遠遠高于人工打頂?shù)淖鳂I(yè)效率，但試驗也暴露出了原型機打頂精度不夠、可靠性不足等問題。

通過對機器不斷地研發(fā)與改進，今年7月，創(chuàng)新團隊攜改進后的3MD-4型棉花打頂機在山東濱州、聊城，河南安陽等多地開展了為期兩周的第二次田間試驗。創(chuàng)新團隊針對不同品種、不同生長狀況的棉花，對棉花打頂機的響應(yīng)速度、切削量及控制算法等部分進行了試驗研究。針對棉花機械打頂、人工打頂及化學(xué)打頂?shù)炔煌绞綄γ藁óa(chǎn)量的影響進行了試驗。

“經(jīng)過兩周田間試驗獲得的數(shù)據(jù)來看，目前我們自主研發(fā)的3MD-4型棉花打頂機作業(yè)效率達到了每小時8—10畝，同時打頂精度和機器的可靠性也有了巨大的提升，”石磊說，截至目前，3MD-4型棉花打頂機的打頂高度可控制在20—70mm范圍內(nèi)，打頂合格率達到了85%以上，可適應(yīng)不同品種棉花的打頂作業(yè)，在保證打頂精度與機器可靠性的前提下，機械打頂?shù)淖鳂I(yè)效率已遠遠超過了人工打頂。

棉花打頂機技術(shù)的重大突破

棉花的切割，相較于其他農(nóng)作物更為麻煩，“不是隨便切一刀就行，棉花有一個切割的結(jié)構(gòu)范圍，需要在打頂位置下面的7公分左右進行切割，切太多了會損傷棉花，切得太少又會導(dǎo)致切不掉?！笔谡f。

南京農(nóng)機化所的創(chuàng)新團隊為3MD-4型棉花打頂機安裝了高精度超聲波傳感器與光柵檢測傳感器，同時使用了南京農(nóng)機化所自主研發(fā)的智能控制器，并結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計的快速響應(yīng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，將這些技術(shù)集中起來，使得3MD-4型棉花打頂機可以利用智能控制探測棉花的高度，機身刀具切割的方向可以移動，并能根據(jù)棉花頭的高度進行仿形。

3MD-4型棉花打頂機的研發(fā)突破了兩個難點：切割和仿形。在切割方面，創(chuàng)新團隊對切割刀具進行了創(chuàng)新，摒棄了過去常用的單刀切割和甩繩切割兩種方式，首次應(yīng)用了雙圓盤刀切削系統(tǒng)。在仿形方面，創(chuàng)新團隊在機器上應(yīng)用了高精度超聲波傳感器與光柵檢測傳感器，同時優(yōu)化了機器的響應(yīng)速度，通過編輯程序，控制算法提升了機器智能系統(tǒng)的完成度，值得一提的是，與現(xiàn)有機械仿形技術(shù)不同的是，現(xiàn)有機械是通過調(diào)整作業(yè)機器的高低來實現(xiàn)仿形作業(yè)，而3MD-4型棉花打頂機是通過直接調(diào)整刀具的高低來實現(xiàn)仿形作業(yè)的。

石磊表示，棉花打頂機的研發(fā)是否成功，主要取決于能否降低機械作業(yè)的漏切率和棉花損傷率，“棉花的產(chǎn)量是最重要的，與人工打頂相比，如果機械打頂結(jié)束后，棉花的產(chǎn)量不低于人工打頂后的棉花產(chǎn)量，那就算是成功了?！?/p>

據(jù)石磊介紹，本周正在山東省濱州市無棣縣進行的第三次田間試驗是根據(jù)7月的試驗結(jié)果進行改進的機型，主要針對棉花打頂機的速度匹配，目的是為了優(yōu)化機器的行駛速度，自動調(diào)節(jié)功能與打頂切削的響應(yīng)速度，這使得駕駛員不再需要非常謹(jǐn)慎地控制作業(yè)中機器的行駛速度，從而簡化作業(yè)操作，進一步提高棉花打頂?shù)臏?zhǔn)確性與適應(yīng)性。本次試驗將為3MD-4型棉花打頂機的后續(xù)改進提供關(guān)鍵性的參數(shù)。

科研成果即將落地

據(jù)悉，目前泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司已經(jīng)與農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所就3MD-4型棉花打頂機達成了合作，泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司主要負(fù)責(zé)這款棉花打頂機的制造，“我們會根據(jù)近期的實驗情況進行分析，如果最終結(jié)果顯示機械打頂后棉花產(chǎn)量不比人工打頂棉花產(chǎn)量低的話，今年就會在改進的基礎(chǔ)上小批量生產(chǎn)并投放市場。”石磊表示，一項新技術(shù)的研制開發(fā)一般需要3-5年的時間，研究所只是提供最基礎(chǔ)的設(shè)計與技術(shù)原理，如果產(chǎn)品大面積投入市場，還需要想辦法降低成本、完善設(shè)計，“當(dāng)然，這就需要研究所與企業(yè)聯(lián)合進行了?！?/p>

泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司的負(fù)責(zé)人周主任稱，企業(yè)與科研所合作，看重的是先進的技術(shù)，“據(jù)我們了解，目前國內(nèi)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)棉花機械化打頂?shù)霓r(nóng)業(yè)裝備?！碑?dāng)談到3MD-4型棉花打頂機的市場前景時，周主任說，“全國棉花產(chǎn)區(qū)巨大，新型棉花打頂機的市場需求應(yīng)該也很大，我們對這款機器的市場前景非?？春茫　?/p>

棉花抗黃萎病研究取得重大進展 ♂

棉花抗黃萎病研究取得重大進展

大麗輪枝菌是一種具有毀滅性的植物病原真菌，寄主非常廣泛，能夠侵染多達400多種植物，其中包括很多具有重要經(jīng)濟價值的農(nóng)作物，全世界范圍內(nèi)由大麗輪枝菌引起的黃萎病損失每年超過數(shù)十億美元。大麗輪枝菌引起的棉花黃萎病是世界棉花種植區(qū)危害最為嚴(yán)重的真菌病害，不僅顯著降低棉花產(chǎn)量而且大大降低纖維質(zhì)量，一般發(fā)生會減產(chǎn)10%～30%，嚴(yán)重棉田減產(chǎn)可達80%以上，甚至絕收。

1935年由美國引進斯字棉時將大麗輪枝菌帶入我國，隨后迅速傳播。目前，我國棉花種植區(qū)一半左右面積都受黃萎病害影響，成為棉花生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害，經(jīng)濟損失每年達15~20億元，損失巨大。

大麗輪枝菌屬于土傳病菌，在土壤中形成微菌核抵抗不良環(huán)境存活達10年以上，至今生產(chǎn)上沒有任何有效殺菌劑，因此，培育抗病棉花品種被認(rèn)為是防治黃萎病的重要手段，但因缺乏有效抗源，目前為止尚未成功培育高抗品種。因此，黃萎病一直被認(rèn)為是棉花的“癌癥”。

天麻是一種傳統(tǒng)中藥材，在我國已有1000多年的藥用歷史。研究發(fā)現(xiàn)，在天麻塊莖的表皮和皮層薄壁細胞中存在一種小分子量的天麻抗真菌蛋白是這一防御體系的基礎(chǔ)。離體抗真菌活性實驗表明，gafps具有非常廣譜的抑菌活性，對很多植物病原真菌具有很強的抑制作用，預(yù)示著其在植物抗真菌病基因工程中具有很大應(yīng)用前景。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所副研究員王義琴通過用蛋白提純、測序和cdna文庫篩選等方法從天麻中克隆到一個天麻抗真菌蛋白基因，命名為gafp，并證明gafp對包括黃萎病在內(nèi)的多種真菌具有較好抗性，進一步篩選天麻基因組文庫發(fā)現(xiàn)，天麻中存在著4個gafp基因。

通過對4個成員的活性比較研究發(fā)現(xiàn)，一個新的成員gafp4在體內(nèi)和體外都具有最強的抑菌活性，且?guī)в邪g質(zhì)定位的信號肽可以明顯增強抗性。通過和中國農(nóng)科院棉花所研究員李付廣課題組、中國農(nóng)科院植保所簡桂良課題組和山西農(nóng)科院棉花所研究員焦改麗課題組長達10余年的合作，將gafp4轉(zhuǎn)入2個陸地棉栽培品種，并在山西運城、河南安陽和河北廊坊三地黃萎病病圃中進行連續(xù)三年黃萎病鑒定試驗表明，gafp4對不同生理型黃萎病菌株都具有非常明顯的抗性，是一個有效的高抗棉花黃萎病蛋白。尤為重要的是，gafp4轉(zhuǎn)基因棉花在纖維產(chǎn)量上也有20.7%~51.7%的增加，因此，這項研究成果為通過植物基因工程手段攻克棉花的“不治之癥”提供了可能。