自動投苗移栽機(jī)推廣應(yīng)用研究

○新疆巴州農(nóng)機(jī)推廣站 金若成

新疆巴州良佳農(nóng)機(jī)制造有限公司 梁 佳

自動投苗移栽機(jī)是在人工投苗移栽機(jī)械基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代移栽機(jī)具，具有節(jié)省人工、減輕操作手勞動強(qiáng)度，作業(yè)高效等優(yōu)點，在新疆巴州地區(qū)辣椒和西紅柿穴盤苗大田移栽作業(yè)環(huán)節(jié)得到較為廣泛的推廣應(yīng)用。巴州良佳農(nóng)機(jī)制造有限公司是專注移栽機(jī)械的專業(yè)廠家，于2009年開始研制自動投苗移栽機(jī)，經(jīng)與新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，研發(fā)的移栽機(jī)已發(fā)展到5代機(jī)，性能日趨穩(wěn)定。當(dāng)前投放市場的2ZB-2型兩行機(jī)只需1個輔助人工，就可以完成自動投苗、栽苗、覆土的相關(guān)秧苗移栽工序，完全滿足于穴盤辣椒苗和西紅柿苗的大田移栽作業(yè)，受到廣大種植戶歡迎，推動了新疆地區(qū)辣椒和工業(yè)西紅柿大田移栽機(jī)械化進(jìn)程，并遠(yuǎn)銷到上海等省市區(qū)，成為全國為數(shù)不多的批量生產(chǎn)成熟使用的穴盤苗大田移栽自動投苗栽植作業(yè)機(jī)具。

一、工作結(jié)構(gòu)原理及工作過程

1.工作結(jié)構(gòu)該自動投苗移栽機(jī)為兩行機(jī)，主要由自動投苗裝置、吊杯式栽植裝置、旋耕刀及螺旋葉片組合覆土裝置，以及機(jī)架、行走地輪，傳動系統(tǒng)、秧苗托盤、鎮(zhèn)壓輪等部件組成。其核心裝置為自動投苗系統(tǒng)，擁有國家發(fā)明專利及實用新型專利9項。自動投苗系統(tǒng)經(jīng)多次改進(jìn)，當(dāng)前定型產(chǎn)品主要由橫置的偏心旋轉(zhuǎn)輪、固定在偏心旋轉(zhuǎn)輪上的夾持機(jī)械手、卷筒式苗盤步進(jìn)裝置、氣缸及控制閥組等構(gòu)成。

2.主要技術(shù)特點自動投苗移栽機(jī)主要有以下特點，一是實現(xiàn)了自動投苗。通過獨有的自動投苗系統(tǒng)，達(dá)到了自動化取苗放苗，為當(dāng)前移栽機(jī)的提檔升級和全自動化提供了技術(shù)支撐和創(chuàng)新思路。二是覆土性能極好。由于采用了旋耕刀取土，使秧苗埋土量大，土細(xì)碎，不易倒扶，成活率高。三是用工成本低。單臺機(jī)可以解放2個投苗手，用工成本明顯減少，移栽機(jī)用戶有更好的經(jīng)濟(jì)效益。四是由于配備的輔助人工主要承擔(dān)取放苗盤等非技術(shù)性簡單工作，極大地減輕了操作手的工作強(qiáng)度。

圖1 自動投苗移栽機(jī)側(cè)視圖

3.技術(shù)創(chuàng)新點所設(shè)計的吊杯式栽植部件采用了偏心輪盤連桿機(jī)構(gòu)和雙凸輪板機(jī)構(gòu)，可以聯(lián)動精確控制移栽環(huán)節(jié)，利用雙輪盤旋壓，實現(xiàn)栽苗器鴨嘴向兩側(cè)方向開穴，栽苗，覆土輪封掩等功能，確保了無漏栽苗和傷苗現(xiàn)象發(fā)生，保證了秧苗移栽質(zhì)量和成活率，徹底解決了人工移栽深淺不一，株距不均，移栽效率低等問題。

4.主要技術(shù)指標(biāo)株 距：180～350mm（可調(diào)）；行距：400mm（不可調(diào)）；適應(yīng)膜寬：700、800、900mm；栽苗速度：14400株/h；牽引動力：29.4kw以上拖拉機(jī)；機(jī)械栽苗率：大于等于91%；人工配置：拖拉機(jī)手1人，輔助人工1人；機(jī)具重量：約850kg，作業(yè)效率：0.13～0.16hm2/h（視地塊大?。?。

二、推廣使用及效益分析

1.銷售情況自動投苗移栽機(jī)作為當(dāng)前半自動移栽機(jī)的升級換代產(chǎn)品，種植戶需求量較大，市場前景良好。該機(jī)自2011年開始試銷以來，依托農(nóng)機(jī)科技研發(fā)推廣項目以及新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)技術(shù)力量，不斷根據(jù)終端用戶使用情況進(jìn)行反饋改進(jìn)，通過廠家舉辦各類現(xiàn)場觀摩會，各級農(nóng)機(jī)化部門引進(jìn)推廣和組辦機(jī)具演示會，銷量逐年增加，銷售區(qū)域也不斷擴(kuò)大。表1是巴州良佳農(nóng)機(jī)制造公司2017～2020年四年間的銷售量和銷售區(qū)域數(shù)據(jù)。

表1 巴州良佳農(nóng)機(jī)制造公司2017～2020年四年間的銷售量和銷售區(qū)域數(shù)據(jù)

2.試驗對比及效益情況2019年巴州農(nóng)機(jī)推廣站對使用自動投機(jī)移栽機(jī)在焉耆縣北大渠鄉(xiāng)一塊面積約8hm2的條田進(jìn)行移栽辣椒（板椒）種植試驗對比，辣椒品種、施肥量、用水量等生產(chǎn)要素一致的情況下，采用機(jī)械節(jié)省移栽費用450元/hm2，節(jié)省秧苗成本945～1344元/hm2,增產(chǎn)收入10800元/hm2，種植戶節(jié)本增效12195～12594元/hm2。同時采用自動投苗移栽機(jī)的機(jī)主較人工投苗移栽機(jī)增收1222.5元/日。表2為人工、人工投苗移栽機(jī)試驗數(shù)據(jù)如表。

表2 人工、人工投苗移栽機(jī)試驗數(shù)據(jù)

說明：

1）人工移栽畝成活率受工人栽苗質(zhì)量影響較大，后期人工補(bǔ)苗較多,鮮辣椒收購價格9元/kg。

2）人工移栽費用：較機(jī)械移栽，需要多用13500～19200株/hm2，每株0.07元（9元/盤128穴），增加秧苗費用945～1344元/hm2。人工每人每天移栽約0.067hm2地，人工費用165元（3元/盤，55盤/天），種植戶需要承擔(dān)中午飯約15元，工人工資費用2700元/hm2。

3）機(jī)主日作業(yè)收入：人工投苗移栽機(jī)平均日作業(yè)量1hm2，收費2250元/hm2，4個人工費用1220元（其中拖拉機(jī)手500元/天，2個投苗手和1個輔助人工每人約240元/天），燃油費用100元，計算日收入930元；自動投苗移栽機(jī)平均日作業(yè)量1.33hm2，畝收費2250元/hm2，2個人工740元（其中1個拖拉機(jī)手500元，1人輔助人工240元/天），燃油費用100元，計算日收入2152.5元。

4）設(shè)備折舊費：自動投苗移栽機(jī)價格4.9萬元，人工投苗移栽機(jī)價格3.6萬元。每年作業(yè)窗口期20天，技術(shù)使用壽命5年，合自動投苗移栽機(jī)折舊費367.5元/hm2，人工投苗移栽機(jī)折舊費360元/hm2。

三、存在主要問題

1）由于采用一體式結(jié)構(gòu)，兩行機(jī)的行距固定為40厘米不可調(diào)，對當(dāng)前種植作物復(fù)雜，種植模式多樣化的適應(yīng)性差。

2）對拖拉機(jī)動力需求較高，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)身較重，加之需要3路驅(qū)動力，導(dǎo)致29.4kw以下拖拉機(jī)無法匹配牽引，小動力拖拉機(jī)種植戶往往退而購買半自動移栽機(jī)。

3）受制夾持機(jī)械手和分苗器設(shè)計局限性，對類似西紅柿這樣的育苗期過長的分叉型秧苗適應(yīng)性不強(qiáng)。

4）取土用的旋耕機(jī)刀片磨損嚴(yán)重，雖經(jīng)材料改良，使用合金刀片焊合，對砂性土壤仍然需要在一個作業(yè)季節(jié)進(jìn)行兩到三次更換刀片，影響作業(yè)效率。

5）夾持機(jī)械手由氣缸整體控制4個夾爪的開合，對個別倒伏秧苗取苗有遺漏，夾取直徑差異較大幼苗存在潛在損傷風(fēng)險。

6）缽盤步進(jìn)裝置采用的是卷筒結(jié)構(gòu)，需要對缽盤進(jìn)行卷曲推送，對使用時間較長的老舊缽盤或采用再生料比例過大的新缽盤存在不同程度的影響。

7）現(xiàn)有輪盤式吊杯鴨嘴栽植器受到株距調(diào)整極限的限制。不適應(yīng)小株距作物的移栽。

四、改進(jìn)對策

1.技術(shù)改進(jìn)措施

1）運用PLC集成模塊，改進(jìn)自動投苗系統(tǒng)，使投苗速度精準(zhǔn)可調(diào)。為適應(yīng)當(dāng)?shù)赝恋卣虾笠?guī)?；鳂I(yè)需求，進(jìn)一步加大兩膜四行機(jī)和三膜六行機(jī)開發(fā)力度，不斷提高作業(yè)效率。

2）將固定式兩行機(jī)設(shè)計為行距可按種植農(nóng)藝要求調(diào)整，以適應(yīng)各地不同種植模式對作物行距的不同要求。

3）結(jié)合復(fù)式作業(yè)和經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保需要，在自動投苗移栽機(jī)基礎(chǔ)上整合鋪膜滴灌裝置，實現(xiàn)鋪膜、滴灌、移栽聯(lián)合作業(yè)，減少拖拉機(jī)下地次數(shù)，降低種植戶生產(chǎn)成本。

4）增加以取土盤和輸土滾筒為主的覆土部件為選配裝置，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減輕機(jī)具自重，減少動力配置，方便存量中小馬力拖拉機(jī)用戶選購。

5）運用機(jī)器人理念，改進(jìn)機(jī)械手為單株取苗，加快取苗速度，機(jī)械手裝配滑覺傳感器和壓力感應(yīng)器，由滑覺傳感器探測夾持的苗莖是否有滑動，壓力感應(yīng)器判斷被夾持苗的夾持最佳力度，實現(xiàn)最小施加力夾持幼苗，從而確保所夾持的幼苗安全不被損傷。

6）增設(shè)拔苗齒，將個別倒伏幼苗由拔苗齒扶正后再由機(jī)械手夾持取苗，解決倒伏苗漏取漏夾的缺陷。

7）改進(jìn)卷簡式苗盤步進(jìn)裝置，將苗盤卷筒式步進(jìn)改為傾斜式步進(jìn)裝置，提高對新舊苗盤的使用適應(yīng)性。

8）做好下一代產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)工作。改進(jìn)現(xiàn)有吊杯式輪盤栽植器為直插式栽植器，取消分苗器，優(yōu)化機(jī)械手取苗速度，為株距100毫米左右的棉花移栽開發(fā)栽植機(jī)具。

2.政府部門出臺相關(guān)促進(jìn)政策

1）政府相關(guān)部門要統(tǒng)一種植模式，為推廣機(jī)械化移栽技術(shù)創(chuàng)造條件。

2）建議政府將自動投苗移栽機(jī)列為農(nóng)機(jī)新產(chǎn)品，農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼額度適當(dāng)拉開與半自動移栽機(jī)的差距，促進(jìn)農(nóng)機(jī)高新技術(shù)產(chǎn)品的推廣普及。

3）當(dāng)前大力發(fā)展智能農(nóng)機(jī)，組織引導(dǎo)作業(yè)用戶采用北斗導(dǎo)航及自動駕駛技術(shù)用3～5臺移栽機(jī)編組作業(yè)，拖拉機(jī)牽引移栽機(jī)自動行進(jìn)，地頭地尾配備拖拉機(jī)手輔助轉(zhuǎn)彎調(diào)頭，進(jìn)一步減少用工人數(shù)，從而更大程度降低人工成本，提高機(jī)械化移栽作業(yè)質(zhì)量。