فرآیند پرورش و تولید پنبه

الیاف پنبه به راحتی به صورت نخ ریسیده می‌گردند؛ در روند تولید پنبه ابتدا آنها صاف و مسطح می‌شوند، سپس به دور هم تابانده گردیده و به صورت طبیعی در هنگام ریسندگی در هم قفل می‌شوند. همچنین پارچه پنبه ای (نخی) به تنهایی سهمی‌۵۰% از پارچه‌های مورد استفاده برای ساخت پوشاک را در جهان به خود اختصاص می‌دهد.

لباس‌های پنبه ای برای آب و هوای گرم بسیار مناسب هستند؛ زیرا به راحتی رطوبت پوست را به خود جذب می‌کنند. قسمت اعظم پنبه ای که در ایالات متحده کشت می‌شود؛ پنبه استیپل کوتاه است که در جنوب آمریکا رشد می‌کند. هر ساله پنبه با استفاده از بذرهای موجود در قسمت پشمی‌و پرزدار گیاه، دوباره کاشته می‌شود.

ایالت‌هایی که کشت پنبه در آنها رایج است در «کمربند پنبه ای» ایالات متحده واقع شده اند؛ این کمربند از شرق تا غرب ایالات متحده امتداد دارد و شامل بخش‌هایی از کالیفرنیا، آلاباما، آرکانزاس، جورجیا، آریزونا، لوئیزیانا، می‌سی سی پی، میسوری، نیومکزیکو، کارولینای شمالی، اکلاهما، کارولینای جنوبی، تنسی و تگزاس می‌شود. تنها دو ایالت آخر سالیانه نزدیک به ۵ میلیون عدل پنبه تولید می‌کنند. رقم تولیدی پنبه کل این ایالت‌ها سالیانه روی هم رفته به ۱۶ میلیون عدل پنبه می‌رسد که از نظر حجم تولید پس از چین در جایگاه دوم قرار می‌گیرند. امروزه درآمد تجاری پنبه سالیانه تقریباً ۱۲۲.۴ میلیارد دلار است که بیشترین درآمد در بین تمام محصولات زراعی در ایالات متحده را به خود اختصاص می‌دهد.

گیاه پنبه علاوه بر پارچه، منشاء بسیاری از محصولات مهم دیگر نیز هست. پنبه دانه (Cottonseed) جزء مهمترین آنهاست که پرس شده و روغن پنبه دانه از آن استحصال می‌شود؛ این روغن در محصولات تجاری مانند روغن سالاد، غذاهای سبک، لوازم آرایشی، صابون، شمع، مواد شوینده و رنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. از پوسته و کنجاله پنبه به عنوان خوراک دام استفاده می‌شود. در ضمن پنبه منبعی برای تولید محصولات سلولزی، کود، سوخت، تایر خودرو، کاغذ فشرده و مقوا نیز است.

مواد خام

موارد مورد نیاز برای برداشت غوزه‌های پنبه به منظور ریسیدن پنبه عبارت است از دانه‌های پنبه برای کاشتن، آفت کش‌ها که خود شامل حشره‌کش‌ها، قارچ کش‌ها و علف کش‌ها می‌شود؛ زیرا بیماری‌ها و حشرات همواره گیاه پنبه را تهدید می‌کنند؛ و کودها جهت غنی سازی خاک.

کشت پنبه در ایالات متحده مستلزم رعایت پیش شرط‌های خاصی در حوزه کشاورزی است. پنبه فصل رشد طولانی دارد (که گاهاً ممکن است تا ۷ ماه هم به درازا بکشد)؛ از این رو باید در مناطقی مانند تگزاس در اوایل فوریه کاشته شود، اما برای کشت در ایالت‌های پنبه کار شمالی مانند میسوری، باید اواخر ژوئن دست به کار شد.

بذرهای پنبه را نباید قبل از گرم شدن خاک توسط خورشید کاشت. پنبه در خاک‌های سست و زهکشی شده که می‌توانند رطوبت را در خود نگه دارند، بهترین بازدهی کشت را دارد.

پنبه امکان رشد بین عرض‌های جغرافیایی ۳۰ درجه شمالی و ۳۰ درجه جنوبی را داراست. گیاه پنبه برای اینکه به خوبی رشد کند به یک فصل رشد طولانی و آفتابی نیازمند است؛ به همین دلیل لازم است که این گیاه حداقل ۱۶۰ روز در سال تحت شرایط رطوبت بالا (ناشی از بارندگی یا آبیاری) و بدون سرمای شدید و یخبندان رشد کند. با این حال عواملی چون بارش شدید باران در هنگام رشد گیاه و یا ورزش باد شدید در هنگام برداشت پنبه، می‌توانند به غوزه‌های باز پنبه آسیب برسانند؛ چرا که الیاف پنبه خیس آب شده و ممکن است در انبار خراب شوند.

یک کشاورز پنبه کار باید سالیانه حدود ۲۰ هزار هکتار زمین را زیر کشت پنبه ببرد تا این کار از نظر اقتصادی برایش با صرفه باشد. هر هکتار به طور متوسط ۱.۵ عدل پنبه یا ۳۴۰ کیلوگرم پنبه تولید می‌کند.

 فرآیند تولید و پرورش پنبه

۱ – زمینی که قرار است زیر کشت پنبه برود؛ در بهار پاکسازی می‌شود. ماشین‌های شخم زنی و علف هرز کن، علف‌های هرز و گیاهانی که ممکن است رقیب گیاه پنبه از نظر جذب مواد مغذی، آب و نور خورشید شوند را بر‌می‌دارند؛ به علاوه سعی می‌کنند تا آفاتی که به پنبه آسیب می‌رسانند را از سطح زمین جمع آوری کنند. سپس زمین را شخم می‌زنند و خاک را تفکیک کرده و به صورت ردیفی درمی‌آورند.

۲ – در این مرحله بذر پنبه توسط دستگاه‌هایی که همزمان قادرند ۱۲ ردیف را پوشش دهند، به صورت مکانیکی کاشته می‌شود. شیوه کار این بذرپاش مکانیکی به این صورت است که یک شیار کوچک را در هر ردیف خاک باز می‌کند، بذر پنبه را در داخل آن می‌گذارد، سپس آن را می‌پوشاند و در نهایت خاک بیشتری بر روی آن ریخته می‌شود. بذرهای پنبه ممکن است به صورت توده‌های کوچک (کپه ای) یا به صورت دانه ای (سوراخ سوراخ) در خاک کشت شوند. بذر گیاه پنبه باید بسته به شرایط آب و هوایی منطقه در عمق ۱.۹ تا ۳.۲ سانتی متری زمین قرار بگیرد. همچنین باید در عمق کمتر مناطق سرد و خشک و در مناطق گرم در عمق بیشتری از خاک کشت شود.

۳ – جوانه‌های پنبه معمولاً بعد از ۵ تا ۷ روز، سر از خاک بیرون می‌آورند؛ البته این زمان به رطوبت خاک و دمای زمین بستگی دارد و غالباً بعد از ۱۱ روز توده گیاه پنبه کاملاً ظاهر می‌گردد.

گاهی اوقات بیماری در میان گیاهان پنبه شیوع پیدا می‌کند و رشد آنها را به تاخیر می‌اندازد. به علاوه گاهی ممکن است قشر خاک مانع از رویش جوانه‌ها شود؛ از این رو لازم است که قشر خاک در هنگام زهکشی کاملاً سست شود تا جوانه گیاه به راحتی بتواند از آن خارج شود.

۴ – تقریباً ۶ هفته پس از ظهور جوانه‌های پنبه، غنچه‌های گیاه شروع به تشکیل شدن می‌کنند. غنچه‌ها پس از گذشت سه هفته بالغ می‌شوند و سپس به گل‌های زرد کرمی‌تبدیل می‌گردند؛ در مرحله بعد به رنگ قرمز درمی‌آیند و تنها سه روز بعد از گل دادن می‌ریزند.

پس از اینکه برگ‌های گل گیاه پنبه ریختند؛ تنها یک تخمدان کوچک روی گیاه باقی می‌ماند. این تخمدان رسیده و بزرگ می‌شود، و در نهایت به شکل یک غلاف سبز رنگ در‌می‌آید که به آن غوزه پنبه گفته می‌شود.

۵ – دوره بلوغ و رسیدگی غوزه پنبه بین ۵۵ تا ۸۰ روز طول می‌کشد. در این مدت غوزه پنبه که به شکل یک توپ فوتبال است، رشد کرده و الیاف مرطوب گیاه، دانه‌های تازه تشکیل شده پنبه را به سمت بیرون از غوزه می‌رانند. غوزه پنبه حتی پس از رسیدن کامل نیز رنگ سبز خود را حفظ می‌کند. الیاف همچنان در زیر گرمای خورشید به رشد خود ادامه می‌دهند؛ هر یک از الیاف در طول سه هفته کاملاً قد کشیده و طولی در حدود ۶.۴ سانتی متر پیدا می‌کنند. پس از اینکه این دوره به حدود ۶ هفته رسید؛ الیاف ضخیم تر گردیده و لایه‌های سلولزی دیواره سلولی پنبه را تشکیل می‌دهند.

حدود ۱۰ هفته پس از ظهور اولین گل‌های گیاه، غوزه پنبه شکافته شده و الیاف کرمی‌رنگ پنبه از آن بیرون می‌زنند. این الیاف مرطوب را در آفتاب خشک می‌کنند؛ پس از خشک شدن آنها را به هم پیچیده و شبیه روبان‌هایی جمع می‌کنند. هر غوزه شامل سه تا پنج سلول است که در هر یک از آنها حدود ۷ عدد بذر پنبه در الیاف ادغام شده است.

۶ – در این مرحله چنانچه قرار باشد گیاه پنبه به صورت ماشینی برداشت شود، برگ زدایی صورت می‌گیرد. معمولاً برگ زدایی گیاه پنبه با سم پاشی گیاهان با یک ماده شیمیایی انجام می‌شود. حتماً باید توجه شود که برگ‌ها همراه الیاف پنبه برداشت نشوند؛ زیرا برگ‌ها ضایعات محسوب گردیده و باید در نقطه ای حذف شوند.

به علاوه با از بین بردن برگ‌ها، احتمال لکه دار شدن الیاف به حداقل می‌رسد و منبع رطوبت اضافی نیز حذف می‌شود.

بخشی از محصولات پنبه آمریکا به صورت طبیعی در اثر سرمازدگی از بین می‌روند؛ اما باید بتوان حداقل نصفی از گیاهان برداشت شده را با استفاده از مواد شیمیایی برگ زدایی کرد. بدون طی کردن مرحله برگ زدایی باید پنبه با دست چیده شود؛ در این صورت کارگران هنگام کار، برگ‌های پنبه را جدا می‌کنند.

۷ – برداشت پنبه در ایالات متحده با ماشین آلات مکانیزه انجام می‌شود و تنها یک دستگاه می‌تواند جایگزین ۵۰ کارگر دست چین شود.

برای برداشت پنبه از دو سیستم مکانیکی استفاده می‌شود. سیستم پنبه زن از نیروی باد برای بیرون کشیدن الیاف پنبه از گیاه استفاده می‌کند؛ از این رو معمولاً فقط برگ‌ها و بقیه قسمت‌های گیاه باقی می‌مانند.

اما سیستم استریپر (Stripper System)، گیاه پنبه را خرد می‌کند و با استفاده از هوا، ضایعات پنبه را از الیاف آن جدا می‌نماید. قسمت اعظم پنبه‌های کشت شده در ایالات متحده، با استفاده از دستگاه‌های پنبه زن برداشت می‌شوند.

استفاده از این دستگاه‌ها باید بعد از خشک شدن شبنم صبحگاهی بر روی گیاه پنبه آغاز شود و باید کار آنها قبل از تشکیل دوباره شبنم بر روی گیاه پنبه در پایان روز، به پایان برسد. غالباً در این مرحله از آشکارسازهای رطوبت استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل گردد که رطوبت گیاهان بیش از ۱۲% نیست و پنبه با موفقیت برداشت و ذخیره می‌شود. همه پنبه‌ها به صورت همزمان نمی‌رسند؛ در نتیجه برداشت پنبه ممکن است به صورت موجی صورت بگیرد و پنبه به صورت چند باره چیده شود.

۸ – در مرحله بعد قسمت اعظم پنبه در اتاقک‌هایی ذخیره می‌شود که می‌توانند ۱۳ تا ۱۵ عدل پنبه را در ظروف مقاوم در برابر آب در مزارع نگهداری کنند. پنبه تا زمانیکه برای پنبه پاک کنی آماده شود؛ همچنان در این اتاقک‌ها باقی می‌ماند.

۹ – پس از اینکه پنبه از این اتاقک‌ها خارج شدند؛ آنها را تمیز و فشرده کرده، و برچسب گذاری می‌کنند و سپس در محل پنبه پاک کنی (برای ذخیره عدل‌های بعدی پنبه) نگهداری می‌نمایند.

در ادامه پنبه دوباره تمیز می‌شود تا گرد و خاک، دانه‌ها و الیاف کوتاه پنبه از آنها جدا شوند. پنبه در مرحله پنبه پاک کنی وارد تغذیه کننده‌های ماژول می‌گردد؛ وظیفه این دستگاه پوش دادن الیاف پنبه، قبل از تمیز کردن آنهاست. برخی از کارگاه‌های پنبه پاک کنی از لوله‌های خلاء برای ارسال الیاف پنبه به تاسیسات تمیزکاری استفاده می‌کنند که در آنجا ضایعات پنبه حذف می‌شوند. پنبه پس از پاک شدن به غرفه‌های پاکسازی فرستاده می‌شود که در آنجا اره‌های مدور، الیاف را از طریق دنده‌های سیمی‌بیرون می‌کشند و در نتیجه دانه‌ها از الیاف جدا می‌شوند.

ماشین‌های پنبه پاک کنی با ظرفیت بالا می‌توانند ۶۰ عدل پنبه یا ۲۲۷ کیلوگرم پنبه را در یک ساعت فرآوری کنند.

۱۰ – سپس پنبه تمیز شده و فاقد دانه، به صورت عدل‌های پنبه فشرده می‌شود؛ از این رو می‌توان پنبه را به صورت اقتصادی حمل و نقل و نگهداری کرد. در مرحله بعد عدل‌های پنبه نوار پیچی می‌شوند.

معمولاً جنس بسته بندی‌های پنبه از پوشش پنبه‌ای یا پلی پروپیلنی است؛ چرا که می‌توانند رطوبت پنبه را در سطح مناسبی حفظ کنند، و در ضمن عدل‌های پنبه را در طول نگهداری و حمل و نقل تمیز نگه می‌دارند.

۱۱ – هر عدل پنبه ای که در ایالات متحده تولید می‌شود، دارای دو شماره برچسب است که یکی از آنها مربوط به کارگاه پنبه پاک کنی است و دیگری در انبار به عدل‌های پنبه الصاق می‌شود. برچسب پنبه پاک کنی تا زمان بافت پنبه، مشخصه آن به حساب می‌آید. این برچسب‌ها در اصل حاوی بارکد محصول هستند و در هنگام بازرسی عدل‌های پنبه کنده می‌شوند.

یک نمونه از هر عدل پنبه برای ارزیابی به وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA) فرستاده می‌شود؛ در آنجا الیاف پنبه از نظر رنگ، محتوای برگ، استحکام، ظرافت، بازتابش، طول الیاف و محتوای ضایعات مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. نتایج این ارزشیابی‌ها، ارزش هر عدل پنبه را مشخص می‌کند. در ضمن نتایج این بازرسی‌ها باید در دسترس خریداران احتمالی نیز قرار بگیرد.

۱۲ – عدل‌های پنبه پس از بازرسی، در انباری که به دقت کنترل می‌گردد نگهداری می‌شوند. عدل‌های پنبه در انبار باقی می‌مانند تا زمانیکه برای فرآوری بیشتر به کارخانه فروخته شوند.

امروزه اکثر مراحل تولید پنبه از بذرکاری و برداشت گرفته تا پنبه پاک کنی و عدل بندی، به صورت مکانیزه انجام می‌شوند. غالباً برای تعیین کیفیت پنبه از عدل‌ها نمونه گیری صورت می‌گیرد.

کنترل کیفیت پنبه

کشت پنبه یک فرآیند زمان بر و پیچیده است؛ لذا تولید کنندگان باید با الزامات کشت این گیاه آشنا بوده و همواره مراقب مشکلات احتمالی باشند. استفاده از آفات باید همواره به منظور تولید محصولات زراعی با کیفیت مدیریت شود؛ در ضمن کشاورزان پنبه کار باید از مواد شیمیایی با احتیاط استفاده کنند تا آسیب‌های احتمالی محیط زیستی را به حداقل برسانند.

معمولاً هدف از فرآیند برگ کشی (برگ زدائی)، به حداکثر رساندن بازده پنبه و کنترل رنگ الیاف است.

کشاورزان باید به دقت سطح رطوبت گیاه پنبه را در هنگام برداشت کنترل کنند تا عدل‌های پنبه در هنگام ماندن در انبار، به دلیل رطوبت اضافی خراب نشوند. در ضمن آزمایش خاک نیز الزامی‌است؛ زیرا چنانچه نیتروژن خاک بیش از حد باشد، باعث می‌شود آفات خاصی به گیاه جذب شوند.

تجهیزات گران قیمتی مانند کشت‌ گرها و ماشین آلات برداشت پنبه باید به دقت نگهداری‌شوند.

کشت‌ گرهای مکانیکی باید با دقت تنظیم شوند تا بذرها در عمق مناسبی از خاک قرار بگیرند؛ فاصله بین چرخ‌ها و کفشک‌های آنها باید در هنگام کاشت ردیفی، متناسب با زمین تنظیم شود.

به طور مشابه چنانچه دوک‌های ماشین آلات برداشت پنبه به درستی تنظیم نشوند؛ پنبه روی دوک‌ها باقی می‌مانند، از این رو کیفیت پنبه و بازده برداشت کاهش می‌یابد.

چنانچه دستگاه پنبه زن به خوبی تنظیم شود؛ میزان ضایعات جمع آوری شده به حداقل می‌رسد و پنبه جمع شده تمیزتر خواهد بود.

محصولات جانبی

ضایعات پنبه امروزه بحث در مورد میزان مواد شیمیایی مورد استفاده در کشت پنبه، بالا گرفته است. در حال حاضر برآورد می‌شود که تولیدکنندگان برای تولید یک پوند پنبه فرآوری شده، به طور متوسط از ۱۵۱ گرم مواد شیمیایی استفاده می‌کنند.

کشت پنبه مسئول مصرف حدود ۲۵% از کل آفت کش‌های شیمیایی مصرف شده در ایالات متحده است. متاسفانه پنبه آفات زیادی را به خود جذب می‌کند (به ویژه شپشک غوزه) و مستعد ابتلا به انواع پوسیدگی‌ها و لکه‌هاست؛ از این رو برای کنترل این آفات از مواد شیمیایی استفاده می‌شود.

لذا در این زمینه نگرانی‌هایی در مورد مسمومیت حیات وحش و ته نشین شدن سموم (هر چند امروزه از فلزات سنگین در مواد شیمیایی استفاده نمی‌شود) مدت‌ها پس از برداشت پنبه در خاک‌های لم یزرع وجود دارد. در نتیجه برخی از کشاورزان به کشت پنبه ارگانیک روی آورده اند.

در کشاورزی ارگانیک از کنترل بیولوژیکی برای خلاص شدن از شر آفات پنبه استفاده می‌شود، و با تغییر الگوی کشت به روش‌های خاص، استفاده از قارچ کش‌ها به حداقل می‌رسد. هر چند امکان کشت ارگانیک در اکثر موارد فراهم است؛ اما باید توجه داشت که بازده کشت ارگانیک در حالت کلی کمتر است.

این بدان معناست که یک کشاورز پنبه کار ارگانیک باید سطح زیر کشت خود را گسترش دهد و پنبه بیشتری بکارد و برداشت کند تا آنقدر پنبه فرآوری شده تولید نماید که به سودآوری برسد و یا مجبور است هزینه‌هایش را به روش‌های دیگر کاهش دهد تا در نهایت به سود برسد.

امروزه خدمات آموزش ترویجی دانشگاهی دولتی در ایالات متحده به صورت گسترده ای با کشاورزان پنبه کار همکاری می‌کنند؛ هدف از این همکاری این است که با استفاده از جنبه‌های خاصی از کنترل بیولوژیکی، استفاده از مواد شیمیایی کاهش یابد تا بدین وسیله هم سموم ته نشین شده در زمین و هم سمومی‌که به سیستم‌های آبی راه پیدا می‌کنند، پایین آیند.