水稻工廠化育苗關鍵技術裝備研究

王福義

摘要：基于水稻工廠化育苗的實際需要，針對營養(yǎng)土配制、棚室運輸、高速精量播種、智能化監(jiān)管等關鍵環(huán)節(jié)，設計研究相關成套機具設備，為提高育苗機械化和智能化水平提供機具支撐。

關鍵詞：水稻；工廠化育苗；高速精量播種；營養(yǎng)土配制；智能化監(jiān)測

中圖分類號：S223.2；S511? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）01-0043-03

水稻工廠化育苗是一種人工控制下的快速育苗技術[1]，其目標是運用機械化、自動化手段創(chuàng)造保證秧苗生產優(yōu)質、高產、高效的最佳環(huán)境，且能適應機械化插秧作業(yè)要求。與常規(guī)育苗相比，工廠化育苗更適于機械化生產[2]，不僅成本低、效率高、品質好，大大降低水稻育苗的自然風險，減輕農民的勞動強度，提高糧食單產[3]，而且可以縮短育苗時間、便于集中管理，特別適合大批量商品化秧苗生產。作為一項現代農業(yè)工程技術，水稻工廠化育苗對相關機械化裝備的需求日益高漲，尤其在營養(yǎng)土機械化配制、棚室機械化運輸、高速精量播種、智能化監(jiān)測管理等關鍵環(huán)節(jié)表現得更加迫切?；谒竟S化育苗的實際需要，遼寧省農業(yè)機械化研究所針對關鍵環(huán)節(jié)設計研發(fā)相應成套機具，為提高育苗機械化智能化水平提供物質支撐。

1 營養(yǎng)土機械化配制技術及成套設備

為滿足秧苗生長發(fā)育而專門配制的營養(yǎng)土含有多種礦物質，具有疏松通氣、保水保肥、無病蟲害的特點。隨著水稻工廠化育苗技術的普及應用，營養(yǎng)土需求量越來越大。遼寧省每年水稻種植面積約為53.3萬hm2，如果按667 m2水田需20盤秧苗、每盤需營養(yǎng)土3.5? kg計算，則每年共需營養(yǎng)土達56萬t。

近年來，營養(yǎng)土生產企業(yè)不斷增多，育苗對“客土”的依賴也愈來愈重，使營養(yǎng)土的價格一路攀升，增加了育苗成本。為此，遼寧省農業(yè)機械化研究所研制一種利用“本土”配制營養(yǎng)土的成套設備，以有效降低作業(yè)成本、提高生產效率，助推全省水稻育苗機械化技術的普及應用。

營養(yǎng)土機械化配制成套設備能解決基質配比不準確的難題，降低勞動強度，實現基質生產機械化自動化及標準化。該設備設置4個獨立出料機，包括2個大容量自然土、無土基質出料機和2個小容量肥料、藥劑出料機。各出料機的出料量可調，用以控制各種成分配比量。配比好的物料通過混合機混勻，即完成營養(yǎng)土配制。該套設備額定生產率為10 m3/h，可滿足大型育苗基地生產需求，配制原理和結構簡圖分別見圖1和圖2。

2 棚室機械化輸送設備

水稻工廠化育苗是棚室設施農業(yè)的延伸，可實現物料、工具等在有限空間內的快速有序傳輸。667 m2育苗棚可一次育苗3 500盤以上。按每盤秧苗10 kg計算，則整個育苗過程中累計搬運總重達105 t，搬運總量（包括入棚、煉苗、出棚等）達1.05萬次。如此繁重的工作僅靠人工操作難以完成，不僅耽誤農時，而且棚內空間有限，極易造成失誤操作，影響生產質量和作業(yè)安全。

遼寧省農業(yè)機械化研究所研制一種載重150 kg、輸送速度0.5 m/s的苗盤棚室輸送機，可在 3 h內輕松完成輸送工作，如圖3所示。

輸送機采用電池動力裝置驅動，人工操縱或遙控均可，實現了棚菜保護地農用機械從傳統(tǒng)燃油驅動向集成電力驅動的轉變。電力系統(tǒng)每充放電1次，可往返運行300次（以百米棚為參照）。輸送機既能運載貨物，又可噴施農藥、液體肥料或水，一機多用，安全可靠，無污染、零排放

3 高速精量播種技術及配套機具

在水稻工廠化育苗過程中，播種環(huán)節(jié)是重中之重。目前，遼寧普遍采用日本水稻播種技術，播種速度在500盤/h左右，每盤用種量0.15～0.20 kg。國內自行研發(fā)的類似設備普遍存在播種速度低、單盤用種量高等問題。結合遼寧水稻種植實際，遼寧省農業(yè)機械化研究所研發(fā)一種水稻育苗超高速精量播種成套設備。該成套設備由機架總成、底土覆土總成、灌水總成、播種總成、表土覆土總成等關鍵部件組成，見圖4。生產應用實踐表明，該成套設備的生產效率為2 000～3 000盤/h，播種量為125～130 g/盤，底土厚度為1.5 cm，覆土厚度為0.8 cm，播種均勻度大于88%，均達到設計和農藝要求。

4 棚室智能化監(jiān)測系統(tǒng)

水稻工廠化育苗是一種多學科多專業(yè)的技術集成體系。只有各作業(yè)環(huán)節(jié)相互協調，才能體現出高效優(yōu)勢。目前，水稻工廠化育苗普遍存在農藝與機具不配套的現象，主要表現在高速播種與低效苗盤輸送、高質量溫室與人工放風、移動噴灌施肥與人為操作控制等，嚴重影響作業(yè)效率，難以發(fā)揮工廠化育苗設施的作用。

只有將加熱、通風、空氣循環(huán)、植物保護、高壓噴霧降溫、補充光照、灌溉施肥等系統(tǒng)集成于一體，實現育苗環(huán)境的智能化控制，才能為水稻工廠化育苗提供最優(yōu)的環(huán)境，并最大限度地節(jié)約勞動力。近年來，水稻工廠化育秧對大棚種植環(huán)境提出了更高要求，即需要適時掌握并及時調控棚內溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環(huán)境因子，以確保秧苗的健康生長。對此，遼寧省農業(yè)機械化研究所設計一種大棚智能遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其控制原理見圖5。該系統(tǒng)配備了空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度、二氧化碳濃度等傳感器，可將環(huán)境因子數據化后傳輸給采集控制器，用以分析處理和實時顯示。

采集控制器采用STM32系列核心主件，配備高清觸控顯示屏，既可收發(fā)采集數據和控制指令，也能實時提供數據信息和報警信息。控制器通過本地服務平臺與網絡控制器相連，支持多棟大棚同時監(jiān)控，監(jiān)控距離達1 000 m以上，便于管理人員根據生產參數及時做出相應操控。

5 結語

水稻工廠化育苗已成為主流生產技術，在育苗全程機械化生產環(huán)節(jié)，營養(yǎng)土配制、棚室運輸、精量播種、智能化監(jiān)測管理等配套裝備研究不斷深入。隨著科學技術的不斷發(fā)展，軌道式移動噴灌系統(tǒng)、智能控卷膜通風裝置等先進技術將融入其中，助推水稻工廠化育苗技術及配套機械化智能化水平進一步提升。

參考文獻

[1] 李洪輝.盤錦地區(qū)水稻工廠化育苗技術[J].特種經濟動植物，2022（9）：138-140.

[2] 武仲科.水稻工廠化育苗技術[J].北方水稻，2014（4）：61-62.

[3] 張作鵬.水稻工廠化育苗技術[J].農技服務，2017（2）：66.

Research on Key Technology and Equipment of Rice Industrialized Seedling Cultivation

WANG Fuyi

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： Based on the actual needs of rice industrialized seedling cultivation， complete sets of machinery and equipment were designed and studied for the key links such as nutrient soil preparation， greenhouse transportation， high-speed precision seeding， and intelligent monitoring， so as to provide support for improving the mechanization and intelligent level of seedling cultivation.

Key words： rice; industrialized seedling cultivation; high speed precision sowing; nutritional soil preparation; intelligent monitoring