新疆棉花早已实现智能采摘，我们强迫机器劳动了？

科普中国-科普融合创作与传播 2021-04-08

　　出品：科普中国

　　制作：陆风（中国农业大学）

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　近日，某些品牌厂商捏造了“强迫劳动”的理由碰瓷新疆棉花。为了辟谣，大家都在网上晒出了新疆机采棉的壮观场景。也正是这个机会，让我们更加了解了新疆棉花种植和采摘的机械化、智能化过程。

　　棉花为什么要长出这么多棉絮？采棉机器在棉花田里“走”一圈，为什么能把棉花摘下来？为什么说新疆的长绒棉是世界顶级？

　　棉花长出的棉絮是为了给种子保暖吗？

　　棉花原产于亚热带，隶属于锦葵科棉属，目前该属已有50多个种。棉花开花初期呈现淡黄色或乳白色，转成深红色后很快凋谢，留下绿色小型的蒴果，称为棉铃。

　　棉铃就像裹着婴儿的襁褓一样，把棉籽包裹于其中，棉籽上的茸毛从棉籽表皮长出，塞满棉铃内部。棉铃逐渐成熟膨大，此时称为棉桃，不过一般棉铃和棉桃并不加以区分。

　　（图片来源：699pic.com）

　　我们日常所说的棉花，其实是棉属植物种子外侧包裹的纤维。未经处理的棉纤维呈现白色或淡黄色，长约2至4厘米，含纤维素约87-90%。

　　棉花纤维对于棉属植物的作用，可不仅仅是保护棉籽这么简单。和柳絮、杨絮以及蒲公英的绒毛类似，它们是为了植物能够更顺利地借助风力播种而进化出的特殊形态。

　　棉田中的棉花成熟后，棉桃裂开，露出柔软的棉花纤维团——棉絮。棉絮一旦露出棉桃就需要尽快采棉，否则棉花的品质将迅速劣化。因此，在曾经的棉花采摘季到来时，成百上千的采棉工人就会奔赴产棉区，亲手摘下一朵朵棉桃。

　　不过，自从1920年代第一代采棉机诞生以来，采棉机也经历了100年的发展。如今，采棉机单位时间内的收割效率超过300名熟练的采棉工，早已是大型棉田收割的不二选择。

　　成熟的棉桃和其中的棉絮（图片来源：699pic.com）

　　机械化收割：采棉机如何瞬间让棉花变成棉垛

　　曾经的采棉行业存在一些痛点，无法用机械进行大规模收割。早期的棉花种植，即使在同一片田里，植株开花时间各有不同，因此只能人力多轮反复采摘。

　　但经过农业科学家的培育，如今的棉花品种在植株高度和开花同步性等方面都比较一致，很适合机械化收割。

　　机器在棉花田里“走”一遍，棉花就被摘下来了，是怎么做到的？

　　采棉机开过棉田，棉絮带着干枯的棉铃外壳和一部分茎秆被卷入采棉机的进料口，进料口同时还充当着采棉机的分拣机构。

　　在这里，高速转动的采棉滚筒上密布着一排排的锥形钢刺（摘锭），而且这些钢刺本身也在高速转动。钢刺表面的倒钩可以轻易缠住棉絮，让棉絮穿进钢刺和挡板间的缝隙，而茎秆等杂质不容易通过这些狭缝，因此会被筛除在外。这种像巨型狼牙棒一样的分拣装置往往不止一个，经过它们的棉桃瞬间就被扯掉“外衣”，缠绕在滚筒和钢刺上。

　　采棉机的进料口、采棉滚筒示意图（图片来源：参考文献1）

　　采棉滚筒的旁边，布置着一个旋转方向恰好和其相反的脱棉盘，脱棉盘一般由橡胶或者树脂材料制成，有一定的摩擦力，可以将缠绕在采棉滚筒上的棉絮剥离下来。

　　之后，一朵朵翻飞的棉絮在气流的冲击下飞向位于采棉机后部的棉箱。棉箱像个大笼子一样负责收集采好的棉花，当棉箱逐渐集满后，可以将一整箱棉花运往负责棉花压缩打包的打包机。

　　近年来，采棉机进一步进化，同时集成了打包机的功能，可以在收割的同时完成打包。

　　打包好的棉垛会被采棉机后部的可开放式料斗缓缓放到棉田上，让不少网友戏称其为下蛋式采棉机。

　　打包好的棉垛中含有大量的棉籽和植株碎屑等杂质，外观看上去也远不是洁白无瑕的形态，这样的棉花称为籽棉。到这里，棉花从原料到成衣的旅程才刚刚开始。

　　新疆产棉区常用的一种采棉机（图片来源：MarcelX42 Wikipedia）

　　新疆长绒棉品质上乘早已实现智能采摘

　　籽棉并非可以直接用来捻线织布，还要通过轧棉机等装置进行一系列处理，以去除其中的杂质并回收棉花籽。

　　棉花籽中含有23%的蛋白质，20%的脂肪和25%的植物纤维。从成分上来说，棉花籽不光是良好的家畜饲料，还能用来榨取食品和化工领域常用的棉籽油。甚至棉籽上缠绕着的短棉纤维，也是贵重的工业品。棉籽上附着的短纤维称为短绒，经过剥绒工艺后可以将其与棉籽分离。短绒可以用来制造高档的钱币用纸、生产电影胶片和军用无烟火药等。

　　去除了各种杂质的籽棉称为皮棉，然而即便此时棉花的纯净度仍然不足以进行接下来的工艺。因此，皮棉还要经过进一步的清理、梳棉、练条、粗纺、精仿、绕线等工艺，才能变成可以用来进行纺织的棉线。而织布又将是一个需要多种工艺配合的繁杂过程。制衣厂商在此基础上制作成衣，才能最终让一朵棉花完成自己的使命。

　　在古代，从种植棉花到收割棉絮再到轧棉除籽，都需要人力和一些简单的手工工具来完成。而捻制棉线和手工织布则同样只能借助一些简单的人力或者畜力机械，生产效率极为低下。因此，棉布在古代一度是非常贵重的物资，这种局面直到优秀的长纤维棉种开始流行后才有所改观。