袁 旭 ,郭林杰 ,韓忠祿 ,周 奇
(貴州省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣總站,貴州 貴陽 550003)
近年來,我國(guó)水稻機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展迅速,截至2021 年,我國(guó)水稻耕種收綜合機(jī)械化率已經(jīng)達(dá)到85.59%,隨著大量耕整地機(jī)械和收獲機(jī)械投入市場(chǎng),機(jī)耕和機(jī)收環(huán)節(jié)已基本成熟,然而機(jī)械化種植機(jī)械種類仍較少,市場(chǎng)應(yīng)用少,導(dǎo)致水稻機(jī)種率僅為59.11%,是明顯短板[1]。
水稻機(jī)械化種植最主要的模式是機(jī)械栽植,主要分為毯狀苗插秧和缽苗移栽[2]。毯狀苗在插秧過程中由秧爪將秧苗根部撕開,秧苗根系受到損傷,栽植后存在一周左右的緩苗期,會(huì)影響秧苗的生長(zhǎng)發(fā)育。而缽苗是按缽移栽,缽體中的營(yíng)養(yǎng)土能提供育秧前期生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng),秧齡彈性大,秧苗素質(zhì)好,且在移栽過程中按缽取秧,基本無根傷,移栽后的秧苗無返青期、出穗早,增產(chǎn)效果明顯[3]。缽苗移栽還能緩解茬口矛盾,能有效減少“倒春寒”的侵害。但是缽苗移栽機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴,長(zhǎng)期以來一直是水稻機(jī)械化栽植研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。馬瑞峻等[4]采用機(jī)械手夾持秧苗、分秧滑道送秧的方式實(shí)現(xiàn)缽苗擺栽。宋建農(nóng)等[5]通過對(duì)輥式取秧和導(dǎo)管式送秧等方式,將缽苗有序移栽在大田中。葉秉良等[6]利用齒輪嚙合傳遞的方式,通過移栽臂實(shí)現(xiàn)缽苗機(jī)械化栽植。但是,這些研究大多數(shù)停留在取送秧機(jī)構(gòu)研究、試驗(yàn)室樣機(jī)開發(fā)和小面積試驗(yàn)示范階段,尚未制成產(chǎn)品進(jìn)行大面積推廣。
由于丘陵山區(qū)特殊的地形地貌,移栽機(jī)械不配套、不適應(yīng)的問題更突出,可選用的機(jī)型受到了很大限制,而傳統(tǒng)的缽苗移栽機(jī)由于機(jī)身重且大、價(jià)格高等因素,推廣極其困難。貴州詹陽動(dòng)力重工有限公司(以下簡(jiǎn)稱詹陽重工)結(jié)合丘陵山區(qū)地形特點(diǎn),研制出一款車身小、重量輕、能爬坡,還能原地掉頭的3 輪4 行式2ZB-4B(JYNBY-4B)型水稻缽苗移栽機(jī),但其具體的作業(yè)質(zhì)量如何還需開展進(jìn)一步研究。因此,為加快該機(jī)型在丘陵山區(qū)的推廣應(yīng)用,研究小組對(duì)其開展了田間試驗(yàn),測(cè)試其作業(yè)質(zhì)量,為下一步的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
被試機(jī)械為詹陽重工2ZB-4B 型3 輪4 行式水稻缽苗移栽機(jī),其標(biāo)定技術(shù)參數(shù)如表1所示。
表1 主要技術(shù)參數(shù)
試驗(yàn)地點(diǎn)位于貴州省貴定縣盤江鎮(zhèn)金海雪山壩區(qū),試驗(yàn)區(qū)域總長(zhǎng)30 m,寬30 m,試驗(yàn)前需打田、沉實(shí),做好移栽前的準(zhǔn)備,試驗(yàn)時(shí)間是2023 年5 月20日,試驗(yàn)依據(jù)DG/T 102—2019《水稻缽苗移栽機(jī)》[7],試驗(yàn)用秧苗為同一品種,長(zhǎng)勢(shì)良好。為保證插秧密度不少于11 000 穴/666.7 m2,試驗(yàn)時(shí)將種植穴距調(diào)整為180 mm。
采用5 點(diǎn)取樣法選取5 個(gè)測(cè)區(qū),作業(yè)前,測(cè)量秧苗質(zhì)量和泥腳深度。秧苗質(zhì)量主要是每缽株數(shù)和移栽前均勻度合格率,隨機(jī)抽取待移栽的5 盤秧苗,在每盤秧苗中隨機(jī)選取20 缽,記錄每缽中的秧苗株數(shù)[8]。在每個(gè)測(cè)區(qū)隨機(jī)選取20 個(gè)點(diǎn),以60 kg 左右的人在水田中踩踏時(shí)腳底到水田表面的高度尺寸作為泥腳深度[9]。
移栽后,測(cè)量并計(jì)算作業(yè)質(zhì)量,在每個(gè)測(cè)區(qū)隨機(jī)選取50 穴測(cè)算,傷秧率=(受傷秧苗株數(shù)/測(cè)定總株數(shù))×100%;漂秧率=(漂浮在水面的秧苗株數(shù)/測(cè)定總株數(shù))×100%;漏插率=(空穴數(shù)/測(cè)定總穴數(shù))×100%;移栽前(后)均勻度合格率=(合格穴數(shù)/測(cè)定總穴數(shù))×100%[10-11]。在每個(gè)測(cè)區(qū)連續(xù)測(cè)取一行20穴秧苗的平均栽秧深度作為栽植深度(秧苗底部與泥面的距離),栽插深度合格率=(栽插深度合格的穴數(shù)/測(cè)定總穴數(shù))×100%[12]。當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求移栽前每缽有秧苗2~7 株,移栽后每穴有秧苗2~7 株,栽插深度30±8 mm為合格。
移栽前每缽秧苗株數(shù)、移栽后每穴秧苗株數(shù)分布情況分別如圖1、圖2 所示,移栽前秧苗質(zhì)量如表2 所示,移栽后每穴株數(shù)質(zhì)量如表3 所示。結(jié)果顯示:移栽前每缽秧苗的平均株數(shù)為3.3 株,空格率為0,平均均勻度合格率為97.2%,表明秧苗質(zhì)量好,能滿足機(jī)械化移栽的標(biāo)準(zhǔn)。但移栽前每缽株數(shù)變異系數(shù)為26.3%,呈正態(tài)分布,說明每缽株數(shù)分布較為分散,這可能是由于播種不均勻和發(fā)芽率不一致造成的。
圖1 移栽前每缽秧苗株數(shù)分布情況
圖2 移栽后每穴秧苗株數(shù)分布情況
表2 移栽前秧苗質(zhì)量
表3 移栽后每穴株數(shù)質(zhì)量
由圖2 和表3 可知,移栽后每穴秧苗平均株數(shù)為3.2 株,移栽后均勻度合格率為96.0%,移栽后株數(shù)變異系數(shù)為29.5%,也呈正態(tài)分布,說明移栽后秧苗質(zhì)量未發(fā)生明顯變化,證明該款式移栽機(jī)能相對(duì)精準(zhǔn)地將秧盤中的秧苗移栽到大田中。同時(shí),育苗質(zhì)量直接影響移栽效果,機(jī)械化移栽必須要培育出高質(zhì)量的秧苗。
泥腳深度與栽植深度情況試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示,試驗(yàn)區(qū)泥腳深度平均值為242 mm,泥腳深度平均變異系數(shù)為7.8%,相對(duì)較小,表明該試驗(yàn)區(qū)泥腳深度均勻性較好。栽植深度平均值為34.7 mm,略高于當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求,栽植深度合格率為100%,栽植深度平均變異系數(shù)為27.3%,表明該機(jī)型栽植的深度符合要求,但是栽植的均勻度略差。
表4 泥腳深度與栽植深度情況
栽植深度的均勻度可能會(huì)受到泥腳深度均勻度的影響,為了進(jìn)一步分析栽植深度均勻度與泥腳深度均勻度的關(guān)系,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立函數(shù)模型,如圖3 所示。在該模型中,R2=0.996 7,說明該模型中泥腳深度變異系數(shù)和栽植深度變異系數(shù)的相關(guān)性很好,且呈指數(shù)關(guān)系,表明該機(jī)型在移栽過程中,移栽前的泥腳均勻性直接關(guān)系到栽植深度的均勻性。因此,為了保證泥腳深度的均勻性在要求的范圍內(nèi),必須把田塊整平,可采用水田激光平地機(jī),同時(shí)建議使用履帶式拖拉機(jī)進(jìn)行耕整地,以減少作業(yè)機(jī)械對(duì)泥腳深度的影響。
圖3 函數(shù)模型
具體試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示,移栽后平均穴距為182.5 mm,穴距變異系數(shù)為5.4%,說明穴距均勻性好;傷秧率為0,漂秧率為0.8%,漏插率為2.0%,均符合DG/T 102—2019《水稻缽苗移栽機(jī)》的要求。穴距略大于180 mm 可能是受機(jī)械打滑系數(shù)等因素影響;秧苗空格率為0,而漏插率為2.0%,說明該機(jī)型在取秧、送秧和機(jī)械化移栽過程中不可避免要遺漏少數(shù)秧苗,但是影響不大,符合要求。
表5 穴距、傷秧率、漂秧率和漏插率情況
1)試驗(yàn)結(jié)果表明,2ZB-4B 型水稻缽苗移栽機(jī)的每穴株數(shù)、傷秧率、漂秧率、漏插率、移栽后均勻度合格率、穴距、栽插深度和栽插深度合格率等主要性能指標(biāo)均符合農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定大綱和當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求。
2)通過分析育苗質(zhì)量與移栽后每穴株數(shù)質(zhì)量之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)該款缽苗移栽機(jī)性能良好,移栽后,秧苗的株數(shù)分布、株數(shù)均勻度合格率和移栽后株數(shù)變異系數(shù)均未發(fā)生明顯變化,但與此同時(shí),必須提高育苗質(zhì)量來確保該機(jī)型的移栽質(zhì)量。
3)通過建立泥腳深度變異系數(shù)和栽植深度變異系數(shù)的函數(shù)模型,發(fā)現(xiàn)在機(jī)械化移栽過程中,隨著泥腳深度變異系數(shù)的增加,栽植深度變異系數(shù)呈指數(shù)增加趨勢(shì),因此,必須提高耕整地質(zhì)量,把泥腳深度穩(wěn)定在要求的范圍內(nèi)。