水稻秧棚苗床平地機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢＊

陸博遠(yuǎn) ， 萬 霖 ， 車 剛 ， 田雨琪

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

水稻是我國的主要糧食作物，種植面積占全國谷物種植面積的30%，產(chǎn)量約占全國谷物產(chǎn)量的一半[1-2]。作為北大倉的黑龍江省，糧食總產(chǎn)量位居全國首位，商品糧產(chǎn)量也是全國第一。其中水稻是黑龍江省重要的糧食作物，該省水稻種植面積不斷提高，從2010年的近314萬公頃增加到2019年的近390萬公頃，增加了76萬公頃，種植面積的提高和發(fā)展意味著對水稻育秧的需求大大增加。

黑龍江省是寒地水稻的產(chǎn)區(qū)，土地積溫對比華中等地區(qū)低很多，所以延長水稻生長周期至關(guān)重要。在東北地區(qū)通過水稻育秧大棚來增加水稻生長過程中的積溫，改善在室外生長階段的積溫不足的問題，是非常有效且常見的一種水稻育秧的方式。水稻標(biāo)準(zhǔn)化育秧大棚是針對東北水稻產(chǎn)區(qū)和作業(yè)時(shí)間較早的稻米季節(jié)氣溫低的特點(diǎn)，通過大棚提高溫度、精選種子品種、精準(zhǔn)播放種子、精確對準(zhǔn)施肥、加強(qiáng)病蟲害防治、培育壯秧等相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水稻的增產(chǎn)豐收。大棚育秧能提高水稻的抗寒抗旱能力。同時(shí)具有扣棚早、保溫效果好、集約化程度高，省工時(shí)、省人力、便于集中管理等優(yōu)勢，通過試驗(yàn)和基層調(diào)查的對比可以看出，水稻大棚基質(zhì)育秧所育秧苗根系發(fā)達(dá)，苗身健壯整齊，不易倒伏，適宜于下個(gè)階段的機(jī)插作業(yè)。栽培后的緩苗時(shí)間短，成苗速度快，秧苗栽插的成活率高也是大棚育秧的優(yōu)勢之一。

因此，必須結(jié)合適合東北水稻種植方式的現(xiàn)狀，認(rèn)識到水稻大棚育秧技術(shù)的優(yōu)勢，不斷加大對大棚育秧技術(shù)的研究力度，促進(jìn)水稻生產(chǎn)能更好地發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量的提高和經(jīng)濟(jì)收益的提升。通過總結(jié)分析現(xiàn)階段存在的技術(shù)問題，筆者發(fā)現(xiàn)，其中的水稻育秧大棚的機(jī)械配套設(shè)施不完善尤為突出，導(dǎo)致從根本上難以形成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)要求。主要表現(xiàn)在自身標(biāo)準(zhǔn)化秧棚的苗床凹凸不平，不在同一水平面，會出現(xiàn)后續(xù)秧棚作業(yè)機(jī)械難以適應(yīng)當(dāng)前秧棚苗床實(shí)際環(huán)境，造成后來起苗和移栽作業(yè)出現(xiàn)漏起等現(xiàn)象，并且目前國內(nèi)沒有較為理想的適合秧棚內(nèi)部的小型苗床精整地機(jī)械，多為人工找平，不僅土地平整度難以保證，而且浪費(fèi)大量的勞動力，也會造成不必要的經(jīng)濟(jì)支出。

1 平地機(jī)研究現(xiàn)狀

自從19世紀(jì)出現(xiàn)最早的平地機(jī)以來，經(jīng)過近百年的發(fā)展，專家學(xué)者不斷地改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，平地技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工程施工、工程測量、建筑和農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，美國首次將激光技術(shù)使用在農(nóng)用平地機(jī)械上。到20世紀(jì)的80年代中后期，平地技術(shù)依靠電子控制等領(lǐng)域的技術(shù)，開始了一次高速發(fā)展。美國、加拿大等歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用農(nóng)業(yè)上的激光平地系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的推廣應(yīng)用。一些發(fā)達(dá)國家采用以半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外激光設(shè)備，使得平地精度和作業(yè)半徑大大增加[3]。最突出的就是美國和葡萄牙兩個(gè)國家，葡萄牙機(jī)械設(shè)備的平地精度誤差不足1.7 cm；美國機(jī)械設(shè)備的平地精度誤差不足1.2 cm，同時(shí)，作業(yè)半徑擴(kuò)大到200 m。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國外農(nóng)用平地機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式方面的改變小，但是駕駛?cè)藛T的舒適度有所提高，并且在平地系統(tǒng)中添加了微電腦控制系統(tǒng)，提高了平地機(jī)械智能化程度和人員安全方面的保障，既降低了能源消耗，也減少了環(huán)境污染，向低能耗、低污染、可持續(xù)性方面發(fā)展。但這類平地機(jī)械設(shè)備都具有體型龐大特點(diǎn)，在水稻標(biāo)準(zhǔn)化秧棚中難以使用，且價(jià)格昂貴，高于同等國產(chǎn)機(jī)械3倍以上，農(nóng)戶難于負(fù)擔(dān)，不符合中國國情，推廣起來難度較大。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

1995年，黑龍江農(nóng)墾的研究人員研制了一種新型的1JPY-6型激光平地機(jī)[4]，平地的精度誤差為1.5 cm左右，該機(jī)型代表了當(dāng)時(shí)國內(nèi)最先進(jìn)科研水平。2001年，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種1PJ2-3型激光平地機(jī)。吳明良為解決舊式水田耕作機(jī)具重量過大、穩(wěn)定性差等方面問題研制出1ZS-20型水田耕整地機(jī)。2013年，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的唐明、崔保鍵、袁永偉等人設(shè)計(jì)了一種專門針對溫室大棚里土地平整度問題的溫室電動旋平機(jī)，該機(jī)械具有整機(jī)小巧簡單、無污染、精度較高等特點(diǎn)，但是動力來源是電力驅(qū)動，在東北旱地推廣難度較大。同時(shí)，相對于其他機(jī)型，日后維修的零件匹配性難以保證，增加了維修費(fèi)用。山東理工大學(xué)的李騰、刁培松等人研制了一種液控智能激光平地機(jī)，機(jī)型為12PJY-3A，加上智能化的液壓控制系統(tǒng)讓平地的效果和平地精度更好一些。姚東偉、劉存祥針對我國土地集約化農(nóng)業(yè)耕作現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一款JPD-360型旱地激光平地機(jī)，解決了當(dāng)時(shí)平地機(jī)的適應(yīng)性差和作業(yè)抖動造成信號中斷失準(zhǔn)等問題。2018年，昆明理工大學(xué)的楊青豐針對平地機(jī)在水平控制方面的缺陷設(shè)計(jì)一種攪漿平地系統(tǒng)。近年來，對于平地機(jī)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面較少，大部分學(xué)者和研究人員在平地系統(tǒng)方面的研究較多。

2014年，胡煉等人設(shè)計(jì)了1PJ-4.0型水田激光平地機(jī)，使得平地機(jī)的平地效果得到了較大提升，同時(shí)，使工作部件的反應(yīng)時(shí)間大幅度縮小，提高了工作效率。2016年，楊偉偉等人優(yōu)化了現(xiàn)有水田激光平地機(jī)的控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)更加人性化和智能化。2019年，周浩等人設(shè)計(jì)了一款新型的激光控制打漿平地機(jī)[5]，一次性實(shí)現(xiàn)了水田作業(yè)的打漿和平地作業(yè)，節(jié)約了工作時(shí)間，提高了工作效率。同年，胡煉、杜攀設(shè)計(jì)一種懸掛式的多輪支撐旱地激光平地機(jī)，因?yàn)槎噍喼危詷O大地減少了支撐輪對松軟土壤的壓實(shí)輪轍，該機(jī)型在小地塊的田間作業(yè)有一定優(yōu)勢。

綜合國內(nèi)文獻(xiàn)可知，國內(nèi)學(xué)者和研究人員開展了大量針對水田或者旱田等大地塊的田間大型平地機(jī)的研制，但是針對育秧大棚中的小型平地機(jī)械的研究較少。而且近年來的發(fā)展趨勢是結(jié)合現(xiàn)有的激光技術(shù)，使得土地平整度更高，對于水稻育秧大棚內(nèi)的相對于封閉的小地塊而言，采用激光平地裝備設(shè)施不僅會加大平地作業(yè)的復(fù)雜性和不確定性，同時(shí)在一定程度上也會增加不必要的成本支出。

2 苗床平地機(jī)存在的問題

1）目前國內(nèi)外平地機(jī)型皆是大型機(jī)械應(yīng)用于大田作業(yè)較多，反觀小地塊和棚室作業(yè)的機(jī)型少之又少。

2）人工找平難以達(dá)到上實(shí)下虛的秧棚農(nóng)藝要求，也不能制定出符合作業(yè)要求的苗床平整度標(biāo)準(zhǔn)。

3）擺盤前的春季，單純運(yùn)用人工不僅平整度差，而且增加作業(yè)成本，農(nóng)戶們急需一款可靠實(shí)用的苗床機(jī)械進(jìn)行平地作業(yè)。

3 水稻苗床平地機(jī)的發(fā)展趨勢

1）發(fā)展前景大，目前國內(nèi)外沒有相對于水稻秧棚苗床的平地機(jī)械，研究此機(jī)械可填補(bǔ)相關(guān)平地機(jī)械的空白。

2）科學(xué)技術(shù)性好，傳統(tǒng)的人工找平的方法，難以達(dá)到相關(guān)的農(nóng)藝要求，會造成秧盤的高低不平，不利于稻苗的生長發(fā)育。

3）節(jié)約成本，符合政策。用機(jī)械代替人工，不僅節(jié)約人工成本，同時(shí)還可以提高作業(yè)效率，一舉兩得。有利于實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的大方向。

4 結(jié)語

水稻秧棚苗床平地機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電子、液壓等多方面于一體的復(fù)雜機(jī)具，因此，需要專家和學(xué)者不斷進(jìn)行創(chuàng)新與改善[6]。由于水稻秧棚的復(fù)雜性和空間狹小性，這就決定了該機(jī)具必須具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等特點(diǎn)。所以，如何將該機(jī)具完善和投產(chǎn)使用，服務(wù)于廣大的農(nóng)民群眾，需要各位專家和學(xué)者的不懈努力。