新型多功能一體化煙苗移栽機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用

王瑞

摘 要：針對(duì)云南省特有的土壤、地形情況，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的煙苗移栽機(jī)械技術(shù)，進(jìn)行消化、吸收及再創(chuàng)新，研發(fā)一種適合國情、技術(shù)先進(jìn)、國內(nèi)急需的移栽機(jī)，即能夠滿足在一些特有、復(fù)雜條件下的種植農(nóng)藝要求，集栽苗、施肥、澆水為一體的多功能機(jī)具。價(jià)位與進(jìn)口機(jī)具相比大幅度降低。

關(guān)鍵詞：煙苗移栽機(jī)；研發(fā)；存在問題

中圖分類號(hào)：S223.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.004

建設(shè)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)是煙草行業(yè)的重大歷史任務(wù)，其目的是通過促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，支撐煙草經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

我省是全國最大的煙葉生產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量占全國總量的40%，無論是生產(chǎn)規(guī)模還是技術(shù)水平，在全國煙葉行業(yè)中都處于領(lǐng)先地位，但也應(yīng)看到：在煙葉生產(chǎn)過程中，一些傳統(tǒng)的、落后的、效能低下的、低質(zhì)量的、高成本的、高消耗的作業(yè)環(huán)節(jié)大量存在，嚴(yán)重阻礙了科技興煙和大力推進(jìn)煙草標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的進(jìn)程，最為突出的是烤煙移栽環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的手工移栽消耗了大量人力、物力、財(cái)力，而且生產(chǎn)效率低下，常耽誤節(jié)令，煙葉成活及生長的可控性差，機(jī)械化移栽勢在必行。目前，隨著煙葉生產(chǎn)組織形式的轉(zhuǎn)變及基礎(chǔ)設(shè)施配套完善，機(jī)械化代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工的時(shí)機(jī)己逐漸成熟。

1 新型多功能一體化煙苗移栽機(jī)研發(fā)的意義

機(jī)械移栽能抗御干旱、寒冷 、鹽堿、病蟲害，保證苗全、齊、勻 、壯，縮短田間生長期，在提高經(jīng)濟(jì)效益，提高作物產(chǎn)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本等方面對(duì)發(fā)展高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)具有重要意義。在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)逐步推進(jìn)的新形勢下，烤煙機(jī)械化移栽技術(shù)必將推廣應(yīng)用，但國內(nèi)卻無一種技術(shù)成熟、先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)適用的移栽機(jī)與之相配套。國外引進(jìn)的煙苗移栽設(shè)備價(jià)格昂貴，并且不完全適合我省土壤及地形情況。

本項(xiàng)目通過引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新，研發(fā)一種適合國情、技術(shù)先進(jìn)、國內(nèi)急需的移栽機(jī)，即：能夠滿足在一些特有、復(fù)雜條件下的種植農(nóng)藝要求，集栽苗、施肥、澆水為一體的多功能機(jī)具，價(jià)位大幅度低于進(jìn)口。本項(xiàng)目屬于填補(bǔ)省內(nèi)空白及技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先的項(xiàng)目。

機(jī)械化移栽具有利于煙葉生長的綜合效應(yīng)，能提高產(chǎn)量8%，提高中上等煙比例5%。以曲靖市為例：每年可增加產(chǎn)量1400萬kg，增加產(chǎn)值1.8億元；與人工相比，機(jī)械移栽的生產(chǎn)效率至少是人工的20倍以上；而人工移栽每畝的用工數(shù)卻是機(jī)械移栽的10倍以上。因此，研發(fā)及推廣應(yīng)用移栽機(jī)作業(yè)，將實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增量、減工、增效的惠農(nóng)目標(biāo)，有利于規(guī)?；N植、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、機(jī)械化耕作、專業(yè)化服務(wù)的促進(jìn)工作。

2 國內(nèi)外移栽機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題分析

2.1 國外移栽機(jī)類型及移栽效果剖析

國外移栽機(jī)的種類較多，從移栽器形式分，有鉗夾式（圓盤鉗夾式和鏈條鉗夾式）、導(dǎo)苗管式（導(dǎo)管推落苗式、導(dǎo)管直落苗式）、吊籃式及帶夾圓盤式等多種。移栽器形式不同，所適合移栽的作物也有區(qū)別，但一般移栽器的通用性都比較強(qiáng)。煙苗與其它苗類作物類似，移栽不同的作物只需對(duì)設(shè)備作一些機(jī)械調(diào)整，國外研制生產(chǎn)的移栽機(jī)通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用，已明顯地表現(xiàn)出了移栽機(jī)械的優(yōu)越性，它不僅能保證移栽秧苗的株行距和移栽深度均勻一致，而且能按技術(shù)要求在一定范圍內(nèi)調(diào)整。重要的是基本上消除了移栽過程中的傷苗問題，秧苗移栽后的直立度 、覆土壓密程度等都可以得到良好地控制。國外移栽機(jī)械已成熟，多品種多系列，性能穩(wěn)定，可靠性高，通用性好，但由于土地環(huán)境的差異，表現(xiàn)在對(duì)栽種的環(huán)境條件要求高，同時(shí)價(jià)格昂貴，經(jīng)過引進(jìn)試驗(yàn)證明，不適用于在我國使用。

2.2 國內(nèi)移栽機(jī)研究發(fā)展類型及存在問題剖析

2.2.1 移栽機(jī)的分類

目前，我國對(duì)移栽機(jī)械并沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)移栽機(jī)械的工作特性和移栽對(duì)象，可對(duì)移栽機(jī)械進(jìn)行不同的分類：

（1）按適應(yīng)栽植作物的種類，可以分為棉花移栽機(jī) 、煙葉移栽機(jī) 、玉米移栽機(jī)、蔬菜移栽機(jī)等，其分類直接與其相適應(yīng)的栽植作物相關(guān)。

（2）按幼苗特征，可以分為土缽或營養(yǎng)缽苗移栽機(jī)、不帶土（裸根）秧苗移栽機(jī) 。

（3）按其栽植部件的工作原理，可以分為鉗夾式移栽機(jī) 、鏈夾式移栽機(jī)、吊籃式移栽機(jī)、帶式移栽機(jī) 、撓性圓盤移栽機(jī)等。

（4）按自動(dòng)化程度，可分為手動(dòng)移栽機(jī)、半自動(dòng)移栽機(jī)、全自動(dòng)移栽機(jī)。

2.2.2 移栽機(jī)的形式

目前已經(jīng)研制開發(fā)的移栽機(jī)主要以半自動(dòng)為主。全自動(dòng)移栽機(jī)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，尚處在研究起步階段。目前國內(nèi)常見的移栽機(jī)主要有以下幾種形式：

（1）鉗夾式移栽機(jī)。這種移栽機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，株距和移栽深度穩(wěn)定，但作業(yè)速度低，一般為30～40株/min，而且容易夾傷秧苗，移栽的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒。

（2）鏈夾式移栽機(jī)。工作原理和鉗夾式移栽機(jī)相似，只改變了傳動(dòng)方式，因此其性能與鉗夾式移栽機(jī)相同。

（3）撓性圓盤式移栽機(jī)。撓性圓盤式移栽機(jī)的主要特點(diǎn)是夾持秧苗可以不受鉗夾或鏈夾數(shù)量的限制，因此對(duì)株距的適應(yīng)性較好，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，但株距和移栽深度不穩(wěn)定，也容易出現(xiàn)埋苗，同時(shí)撓性圓盤的壽命較短。

（4）吊藍(lán)式移栽機(jī)。具有可以進(jìn)行膜上打孔移栽的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。這種移栽機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在移栽過程中不受任何沖擊，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，喂苗速度不能過高，否則漏栽率增加，生產(chǎn)率不高。

（5）導(dǎo)苗管式移栽機(jī)。秧苗在導(dǎo)苗管式移栽機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是自由的，不是強(qiáng)制性的，因此不易傷苗。作業(yè)速度能到達(dá)60～70株/min，比鉗夾式移栽機(jī)提高 30%～50%，但是這種移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

（6）帶式移栽機(jī)。帶式移栽機(jī)由水平輸送帶和傾斜輸送帶組成，兩帶的運(yùn)動(dòng)速度不同，這種栽植機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，栽植頻率高達(dá) 240株/min，但是在工作可靠性方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。

（7）滑道式移栽機(jī)。滑道式移栽機(jī)由上滑道 、下滑道 和分缽輪組成.與以上幾種移栽機(jī)相比，該機(jī)型實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)喂苗，作業(yè)速度大大提高，可達(dá)到 3株/s，而且結(jié)構(gòu)簡單，是一種高速高效的移栽機(jī)型。

我國在移栽機(jī)械的研究開發(fā)方面，近幾年來研制發(fā)展非常迅速，但是與發(fā)達(dá)國家相比，目前仍然有一定差距，在許多方面還是空白，研制的移栽機(jī)都沒有得到大面積推廣應(yīng)用。

2.2.3 移栽機(jī)存在的主要問題

（1）與移栽相配套的育苗機(jī)具和設(shè)施非常薄弱，而適于盤育苗和營養(yǎng)缽育苗的高效精量播種機(jī)具更缺乏。應(yīng)研究開發(fā)成本低、管理方便、利于機(jī)械化移栽的育苗方式，完善育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。

（2）目前研制出的移栽機(jī)通用性差，規(guī)格單一，不能適于多種作物的移栽作業(yè)。應(yīng)當(dāng)完善常用零部件，形成標(biāo)準(zhǔn)，增加互換性。在適合國內(nèi)作物移栽特點(diǎn)的情況下，應(yīng)汲取國際上的成功經(jīng)驗(yàn)。

（3）存在許多低水平的重復(fù)研究，農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝脫節(jié)等問題。移栽機(jī)械化是一個(gè)系統(tǒng)工程，加強(qiáng)從機(jī)械移栽整個(gè)系統(tǒng)的研究 ，進(jìn)一步完善與移栽機(jī)械配套的育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套移栽技術(shù)，使移栽過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、專業(yè)化，研制出與移栽技術(shù)相適應(yīng)的移栽機(jī)，通過煙草這一龍頭行業(yè)的率先應(yīng)用，形成帶動(dòng)效應(yīng)，從而全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物移栽機(jī)械化。

3 主要研發(fā)內(nèi)容

機(jī)械化幼苗栽植技術(shù)必將越來越受到人們的重視，并逐漸在適宜的地區(qū)、適宜的作物上率先推廣應(yīng)用，特別是煙草、花卉及一些經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)上。

3.1 內(nèi)容

移栽機(jī)的應(yīng)用是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工移栽作業(yè)，研究其代替手工作業(yè)的可行性、合理性、經(jīng)濟(jì)性是前提，研究國內(nèi)外產(chǎn)品現(xiàn)狀與技術(shù)，取其長、避其短是手段，因此必須研究的主要內(nèi)容是：

（1）機(jī)械移栽的高效率性：與人工相比效率提高20倍以上。

（2）機(jī)械移栽的質(zhì)量保證性：達(dá)到種植農(nóng)藝要求、標(biāo)準(zhǔn)，且質(zhì)量穩(wěn)定。

（3）機(jī)械移栽的投入與運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)性：機(jī)具價(jià)位在煙農(nóng)平均收入水平可承受的范圍，機(jī)具購置及使用的成本費(fèi)用與產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益之差，應(yīng)體現(xiàn)增收的實(shí)際意義。

（4）機(jī)具的功能配置與可操作性：解決栽、肥、水同步集成問題、操作簡易、可調(diào)整、狀態(tài)穩(wěn)定。

（5）機(jī)具使用的安全性與環(huán)保性：人機(jī)工程設(shè)計(jì)確保操作人員的工作安全，機(jī)具堅(jiān)固耐用，無安全隱患，機(jī)具制造、使用無污染。

（6）機(jī)具應(yīng)達(dá)到的技術(shù)水平先進(jìn)性：達(dá)到國際先進(jìn)水平，有可持續(xù)改進(jìn)的潛力。

煙草種植移栽機(jī)的研發(fā)將圍繞上述主要內(nèi)容進(jìn)行，吸收消化國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，適合我國土壤、氣候、種植農(nóng)藝要求條件，尤其是適合我省我市土壤條件下使用的工作原理、牽引方式及動(dòng)力、行走速度的配套合理性為研究對(duì)象。

3.2 目的

（1）瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，開發(fā)生產(chǎn)“國內(nèi)一流，替代進(jìn)口，經(jīng)濟(jì)適用，品質(zhì)優(yōu)良”的現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。

（2）市場需求量大，屬于國內(nèi)或我省空白的產(chǎn)品。

（3）符合國家、行業(yè)當(dāng)前急需及鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)品方向。

（4）產(chǎn)品價(jià)位大大低于進(jìn)口，并且安全環(huán)保。

4 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 該項(xiàng)目研究開發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵

（1）研究適合我國地形土壤條件、種植農(nóng)藝要求下，使用的工作原理、牽引方式及動(dòng)力、行走速度的配套合理性。

（2）研究灌溉和施肥的有效方式。

（3）研究機(jī)具動(dòng)作的可靠性、準(zhǔn)確性及使用的耐用性。

4.2 該項(xiàng)目研究開發(fā)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1） 一次完成開溝、栽苗、施肥、澆水、覆土、鎮(zhèn)壓的完整移栽過程。

（2） 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，各功能動(dòng)作均可調(diào)（移栽深度、株距、行距、施肥量、澆水量及位置等）。

（3） 切刀輪組能有效解決土壤含雜率過高而堵土的問題。

（4） 直立苗筒在分苗、落苗、推苗、扶苗過程中能確保煙苗的完好，避免了夾持式栽種對(duì)煙苗的損傷及需要多人操作的缺點(diǎn)。

（5） 施肥、澆水與栽種同步、定點(diǎn)，節(jié)肥、節(jié)水。

（6） 兩個(gè)地輪作為堅(jiān)固防滑的驅(qū)動(dòng)輪，兩輪均能共同或單獨(dú)提供傳動(dòng)動(dòng)力，確保了株距的準(zhǔn)確一致性、各動(dòng)作的連續(xù)性。

（7） 由30馬力四輪驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)牽引，1人操作移栽機(jī)，機(jī)器可升降，轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向方便，可適應(yīng)小地塊作業(yè)。

（8） 該機(jī)具通用性強(qiáng)，可移栽其它苗類的農(nóng)作物。

5 項(xiàng)目的技術(shù)路線、研究方法和實(shí)施方案

引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，在機(jī)具的適用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性等方面再創(chuàng)新。

（1）首先以曲靖2008年引進(jìn)試驗(yàn)的意大利撥盤式、加拿大鉗夾式兩種烤煙移栽機(jī)為參考樣機(jī)，通過生產(chǎn)試用，全面掌握其技術(shù)狀態(tài)，經(jīng)過征求用戶意見，研究分析與實(shí)際考察，形成引進(jìn)試驗(yàn)結(jié)論。

（2）結(jié)合本地實(shí)際，確定合理預(yù)期達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（3）進(jìn)行方案設(shè)計(jì)（以意大利引進(jìn)的懸掛撥盤式烤煙移栽機(jī)為母機(jī)，吸收其他國家和國內(nèi)生產(chǎn)的烤煙移栽機(jī)的優(yōu)點(diǎn)）、技術(shù)設(shè)計(jì)、初樣機(jī)制造、田間試驗(yàn)、完善改進(jìn)設(shè)計(jì)、正樣制造、復(fù)試驗(yàn)、小批量產(chǎn)品試制、生產(chǎn)試驗(yàn)、再完善改進(jìn)設(shè)計(jì)、鑒定定型、轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。

6 機(jī)具的技術(shù)指標(biāo)

機(jī)具重量：510 kg；

苗箱容量：1200株；

水箱容量：400 kg；

肥箱容量：50 kg；

工作行數(shù)：1行；

行距：100～1300 mm （可調(diào)）；

株距：500 mm、550 mm、600 mm、650 mm、700 mm（可調(diào)）；

生產(chǎn)率：2～3畝/h ；

施肥量：0.3～0.75 kg/m2（可調(diào)）；

澆水量：0.3～0.5 kg/株（保苗水）；

配套動(dòng)力：30馬力；

操作人數(shù)：1人；

移栽深度： 60～80 mm（可調(diào)）；

漏栽率：≤3%；

成活率：≥95%。

機(jī)具的預(yù)期指標(biāo)已能滿足我省地理環(huán)境、土壤條件及種植農(nóng)藝要求下使用，通過試驗(yàn)示范推廣，最終可達(dá)到普及推廣使用的目標(biāo)。機(jī)具的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到和超過國外現(xiàn)有產(chǎn)品，國內(nèi)尚無對(duì)比目標(biāo)。首先，價(jià)位低是進(jìn)口產(chǎn)品的一半。第二，適應(yīng)性強(qiáng)，可在山地、平地、大塊小塊地、沙土粘土地上作業(yè)。第三，功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用。