快速插秧機用覆膜機研究的重要意義與現(xiàn)狀

田佳航+謝哲東+焦海坤

摘 要：現(xiàn)在，全世界60%的人口以稻米為食，稻米對人們的生活有著極其重要的影響。各國對主要作物的種植也是格外重視。我國東北地區(qū)，春季的氣候有些干燥和寒冷，這個時候?qū)λ镜纳L是十分不利的，所以在種植水稻之前，在水田表面覆蓋一層塑料膜就變得極為重要。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；水稻插秧機；覆膜機

中圖分類號：S22 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170431018

1 覆膜機研究的目的和意義

在世界范圍內(nèi)，水稻作為三大主要糧食作物之一，其種植面積占到世界糧食種植面積的1/5，每年水稻的產(chǎn)量則占世界糧食總產(chǎn)量的年產(chǎn)量1/4，達到了約4.8億t。同時，世界將近1/3的人口將大米作為主食[1]，足可以看出水稻種植在世界糧食產(chǎn)業(yè)中所占的地位。水稻在我國的栽培歷史悠久，我國大部分地區(qū)也將大米作為主食，水稻的播種面積占全國糧食種植面積的1/4，占全國糧食總產(chǎn)量的50%以上[2]。在我國，有60%以上的人口以大米為主食。因此，水稻作為我國如此重要的作物，我國的研究人員對水稻的培育和種植等方面都付出很多艱辛[3]。

目前國內(nèi)覆膜機構(gòu)研究較少，大多仍采用手工作業(yè)或者半機械化作業(yè)，這樣一來，會使覆膜效率低，對于種田多的農(nóng)民工作量太大，耽誤時間，影響水稻生長時間，對與水稻的生長很不利。在進行人工覆膜時，覆膜的質(zhì)量也難以保證，可能造成亂膜、斷膜等情況。而且手工覆膜時，人們常常在稻田中行走，致使水田的地面凹凸不平，致使塑料膜不能完全覆蓋在地面上。因此，將覆膜作業(yè)由手工作業(yè)升級為機械作業(yè)是目前的一個主要方向，通過機械化覆膜可以大大提高效率[8-12]。

2 國內(nèi)外水稻覆膜機構(gòu)的研究現(xiàn)狀

水稻覆膜技術(shù)最早產(chǎn)生于日本，是在20世紀(jì)60年代，屬于旱地覆蓋栽培。我國最早應(yīng)用水稻覆膜技術(shù)是東北等地區(qū)從日本引進的，在20世紀(jì)70—80年代。20世紀(jì)90年代以來，此技術(shù)陸續(xù)被我國的西北和南方的部分地區(qū)使用。20世紀(jì)末，為了應(yīng)對南方和北方的不同地方的稻田寒冷、水資源短缺、低產(chǎn)的特點，研究人員研究出一套全新的水稻覆膜成套系統(tǒng)，在水稻種植機械的研究方面取得新的進展，同時也保證節(jié)水農(nóng)業(yè)和高質(zhì)農(nóng)業(yè)的推進。雖然目前水稻覆膜技術(shù)的研究非常完善，但是該技術(shù)的推廣卻不是很好，很多地方覆膜時仍采用手工作業(yè)，顯示出巨大的失衡[20]。

2.1 國外水稻覆膜機的研究現(xiàn)狀

國外對于水稻覆膜機的研究是從20世紀(jì)初開始，最初研究的國家主要是日本，經(jīng)過不斷的技術(shù)革新，水稻覆膜機從人工牽引逐漸更新成了機械牽引，所使用的播種方式從直播升級到了移栽。在2000年左右，日本的農(nóng)業(yè)研究人員龜井正弘和美問邦彥研發(fā)出了自走式的旱直播覆膜機，這種覆膜機的覆膜原理和人工覆膜類似，其機械結(jié)構(gòu)采用類似于人類的結(jié)構(gòu)，在靈活性和作業(yè)精準(zhǔn)性方面具備很大的優(yōu)勢。并且采用動力裝置驅(qū)動，行進的過程中還能夠自動清除車輪足跡。其車輪帶有橡膠海綿材質(zhì)，在機體前行的過程中能夠保持平穩(wěn)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖1所示。這種裝置由于特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使用于山地地區(qū)的作業(yè)。該機械質(zhì)量11kg，作業(yè)的幅寬為5行，在2人操作下，能夠達到的效率為60～110min/m2。該裝置具備一些有點的同時，還是存在一些局限性，比較適用于面積較小的水田。另外，其在工作時，操作人員背向前進方向，導(dǎo)致前進方向有時發(fā)生彎曲，掉頭時也有跌倒側(cè)翻的危險。最后，該裝置車輪較窄，在水田中極易留下車轍，破壞水田的平整程度。如果水田不平整，對覆膜有所影響，進而影響水稻生長。

日本的MKP610型稻稈纖維地膜敷設(shè)插秧機，作為目前市面上較為先進的覆膜與插秧一體的農(nóng)業(yè)機械，其將覆膜裝置安裝與行走裝置和插秧裝置之間，能夠同時完成覆膜和插秧作業(yè)。但是該機械較為笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于覆膜裝置的加入大大影響了插秧的效率 [4]，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

2.2 國內(nèi)水稻覆膜機的研究現(xiàn)狀

我國目前研究較為靠前，并且取得實際應(yīng)用的覆膜機由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)所研制，其機構(gòu)組成部分主要有開溝器、覆膜輥、壓膜輥、限位擋板等組成。這種裝置需要依靠拖拉機牽引，能夠完成平地、覆膜、壓膜以及覆土等工作[4]。在插秧作業(yè)之前，需要利用其自身的平整機構(gòu)將田平整，然后再進行覆膜作業(yè)。覆蓋塑料薄膜能夠提高水的利用率，減少水稻的病蟲害問題的發(fā)生。自動機械覆膜裝置在稻田地作業(yè)時，需要完成整地、開溝、掛膜、覆膜、壓膜、等內(nèi)容，在覆膜裝置的研究方面也主要對開溝器、整地板和覆土器等機構(gòu)進行研究。裝置在稻田進行覆膜作業(yè)時，有幾方面的要求，即塑料膜要完全覆蓋在地面上、覆膜裝置操作簡便、覆膜機在工作時操作要靈活、同時覆膜機自動化程度高。在研究覆膜裝置時要考慮到構(gòu)件、作業(yè)環(huán)境、機械性能、做功方式和設(shè)備造價等方面。

由黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院研制的水稻覆膜高速插秧機，這種覆膜裝置安裝在乘坐式水稻插秧機上，進行插秧與覆膜工作。由覆膜機機架、覆膜輥、壓膜輥、托膜架和切膜刀等主耍零部件組成[5-6]，該裝置如圖3所示。此裝置在水田工作時，跟隨插秧機前進，先將紙膜潤濕后覆蓋在水田表面，隨后兩側(cè)的壓邊輪件紙膜兩隊亞入土中，防止被風(fēng)吹起。到達地頭時停下，操作人員通過手工作業(yè)的方式采用切膜刀切斷紙膜，然后掉頭繼續(xù)工作。

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種水稻覆膜插秧機[7]，其虛擬樣機如圖4所示，這種插秧機同樣是采用將覆膜裝置安裝在插秧機上的方式，來同時完成覆膜作業(yè)和插秧作業(yè)。覆膜機在工作時，通過膜卷引出塑料薄膜，從展膜棍的一端伸出，然后壓膜輥將薄膜壓在水田表面，同時切紙刀通過液壓作用進行切膜作業(yè)。在這個過程中，壓膜輥主要發(fā)揮2個作用：在垂直方向上通過力的作用壓膜于水田表面；插秧機行進的過程中在水平方向上覆膜。水稻插秧機的分插機構(gòu)在覆膜完成后同步進行插秧工作，一次性完成覆膜作業(yè)和插秧作業(yè)。但是該設(shè)計沒有具體說明如何與插秧部分進行連接，也沒有實際測試說明裝置的作業(yè)效果。

國內(nèi)外對國內(nèi)外對于水稻插秧機覆膜機構(gòu)研究較少，在可以參考的研究資料方面比較缺失。但是在我國各個研究機構(gòu)在進行覆膜插秧技術(shù)的研究過程中，通過反復(fù)的實驗和調(diào)整，仍然積累了大量的水稻覆膜和插秧的機械制造經(jīng)驗。工作部件主要由掛膜裝置、展膜裝置、壓膜裝置以及打孔裝置等組成，并附帶其他工作裝置。

參考文獻

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