川芎機(jī)械化栽植生產(chǎn)建議*

劉宇 伍正芳 劉波 梅林森 郭佳 葉江紅 蔣輝霞

四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，四川成都

苓種，川芎地上莖膨大成盤狀部分的莖節(jié)，是川芎無性繁殖的主要組織。苓子栽種時需保持節(jié)盤兩端都留有一段莖稈，存留莖稈需一半扦插在土中，一半留在地表上，同時要保證芽口朝上，保證川芎的正常出苗和生長。由于川芎苓種既非幼苗也非顆粒種子的特性和栽植農(nóng)藝要求，當(dāng)前還沒有一款專用的栽植機(jī)械。由大蒜播種機(jī)改良的川芎播種機(jī)在一定程度上達(dá)到了解放勞動力、提高生產(chǎn)力的目的，但該機(jī)苓種多粒取種勺的設(shè)計導(dǎo)致后續(xù)清苗工作繁瑣，增加了勞動量；加上無法保證苓種的順向扦插、芽口朝上，川芎出苗率難以得到保障。張宇[1]針對苓種漏播、重播和傷種問題，優(yōu)化了播種器關(guān)鍵部件參數(shù),提升了精量播種性能，但未見整機(jī)大范圍的推廣應(yīng)用。突破苓種機(jī)械化種植關(guān)鍵技術(shù)，研制苓種高效栽植裝備仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

1 川芎栽植要求和存在問題

1.1 川芎生長特性

四川盆地氣候溫和濕潤，土質(zhì)肥沃疏松、排水性好，富含礦質(zhì)，適宜于川芎生長。川芎在幼苗期要防止烈日和高溫灼傷，同時注意洼澇和干旱環(huán)境，以避免川芎生長出現(xiàn)不良或死亡的現(xiàn)象，影響品質(zhì)和產(chǎn)量。在栽植前，旋耕整地成廂，做到能排能灌，改善土壤的通透性，增加土壤的保墑能力。在苓種栽植后廂面上覆上稻草[2]，以促進(jìn)川芎生長發(fā)育、干物質(zhì)積累。

1.2 川芎栽植技術(shù)要求

苓種選擇與處理是栽種前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3-4]，是有效防控川芎土傳病害、保證出苗率、促進(jìn)川芎生長、提高產(chǎn)量的重要支撐手段。選用莖節(jié)粗壯、節(jié)間短、無病蟲害的健壯川芎地上莖，節(jié)盤直徑大于13 mm，以莖節(jié)為中心剪切成3～4 cm的不等長的小節(jié)，兩端各保留一段莖稈。栽種前用10%苯醚甲環(huán)唑水乳劑1 000 倍液浸種20 min，按行距25～28 cm開2～3 cm 深的淺溝，溝內(nèi)每隔15～20 cm 放1 個苓種，苓種應(yīng)芽向上或側(cè)向上斜放溝內(nèi)，輕輕按入土中，苓種莖節(jié)入土通常以1～2 cm 為宜，使苓種既與土壤接觸，節(jié)盤半露。過淺易將苓種曬死，過深則出苗慢而不整齊。

1.3 無專用機(jī)械可用

苓種栽植，平均每667 m2人工費用達(dá)到320 元[5]，勞動強(qiáng)度大，費時費力、效率低下，不利于搶墑栽種。在農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移的背景下，用工需求保障難；加上人工作業(yè)難以保障栽植的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性、一致性，不利于高效生產(chǎn)。川芎種植行業(yè)急需苓種專用栽植機(jī)械“以機(jī)換人”，突破川芎現(xiàn)有栽種模式，實現(xiàn)川芎產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

3 川芎機(jī)械化栽植關(guān)鍵技術(shù)

3.1 單粒取種技術(shù)

川芎苓種的獨特物理特性，抓取時不能使用顆粒狀種子排種器和蔬菜缽苗移栽機(jī)的排苗杯，可借鑒大蒜播種機(jī)的取種勺[6]，以實現(xiàn)苓種順利取種。在循環(huán)鏈?zhǔn)饺》N裝置中，取種勺通過循環(huán)往復(fù)運動，從種箱中按序取入苓種，苓種跟隨鏈條運動，進(jìn)入后續(xù)階段。現(xiàn)取種勺結(jié)構(gòu)和尺寸是基于大蒜形狀和尺寸建立的，取種勺中的多粒苓種種子，影響后續(xù)扶正定植，難以保證每個穴孔中只放入一個川芎苓種。一穴多芎依靠后期人工清苗作，無法機(jī)械化實現(xiàn)“一穴一芎”農(nóng)藝要求。

基于苓種物理特性，建立苓種三維模型，開展苓種取種勺取種技術(shù)及裝置研究。循環(huán)鏈?zhǔn)絾瘟Ｈ》N裝置采取“取多保一”形式，“取多”即鏈?zhǔn)饺》N勺在排種箱取種時可以取到2～3 粒苓種，避免漏取形成漏植；“保一”即取種勺沿著柵板構(gòu)成的清種滑道移動，在柵板的傾斜角度和重力的共同作用下，取種勺只保留1粒苓種，多余的回落到排種箱，完成單粒取種。

圖1 川芎苓種物理特性

圖2 苓種種箱及取種勺

3.2 扶正定植技術(shù)

苓種栽植后需保持芽口朝上。扶正結(jié)構(gòu)主要完成苓種在排種運動過程中的扶正作業(yè)，確保苓種方向的一致順向朝上?；趶澏葟椈蓪?dǎo)管結(jié)構(gòu)，建立苓種扶正仿真模型。當(dāng)苓種進(jìn)入彎度彈簧內(nèi)，不論其初始狀態(tài)，在自身重力以及彈性緩沖力的共同作用下，依靠彈簧間隙對苓種苓芽的夾擋，使苓種翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)正頭。經(jīng)過多次階段扶正，保證苓種牙口朝上。以彎度彈簧導(dǎo)管長度、內(nèi)徑、節(jié)距為影響因子的三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗,并運用Design-Expert 12 軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，得到各影響因子與扶正效果指標(biāo)之間的回歸模型。開展川芎栽種機(jī)進(jìn)行田間試驗，基于回歸模型優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化。

川芎苓種生長需要打孔放苓后，立刻重新覆蓋泥土，同時保證種植后莖稈豎直，且苓種上部裸露在泥土表面?；谡駝娱]合原理，開展打孔覆土裝置配合移栽作業(yè)研究，探索打孔深度、振動幅度最優(yōu)參數(shù)組合，實現(xiàn)川芎苓種的機(jī)械化定植[7]。

4 川芎機(jī)械化栽植建議

《四川省中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2018-2025）年》《關(guān)于促進(jìn)成都醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施意見》等文件，明確指出要對川芎等道地藥材開展規(guī)范化種植技術(shù)研究，打造高質(zhì)量種植基地。

4.1 加強(qiáng)機(jī)械化栽植技術(shù)研究和推廣

機(jī)械化種植是規(guī)范化、規(guī)?；N植的基礎(chǔ)，是川芎高產(chǎn)種植的重要手段。現(xiàn)有川芎栽植技術(shù)存在局限，難以滿足大面積種植的需求，只有選用先進(jìn)適宜的機(jī)械化種植生產(chǎn)技術(shù)才能提質(zhì)增效降本。以現(xiàn)有栽植技術(shù)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)技術(shù)的改良研究，開發(fā)新的栽植裝備，形成示范應(yīng)用，以點帶面，多方式多渠道宣傳推廣，積極引導(dǎo)種植戶采用新技術(shù)新裝備，切實提高川芎產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)水平。

4.2 推進(jìn)機(jī)械化栽植技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建立

加快川芎種植作業(yè)機(jī)械化發(fā)展，保證全程機(jī)械化各環(huán)節(jié)和流程的有效性，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，制訂和落實機(jī)械化種植技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。高效標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的機(jī)械化苓種栽植是實現(xiàn)川芎全程機(jī)械化生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，是提高川芎生產(chǎn)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大力推進(jìn)機(jī)械化栽植技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建立，才能引領(lǐng)苓種栽植新模式創(chuàng)新，推進(jìn)苓種栽植提檔升級。嚴(yán)格規(guī)范技術(shù)人員、機(jī)手等的作業(yè)規(guī)程，從根本上保障川芎生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)質(zhì)量，從而發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械在實際應(yīng)用過程中的作用和價值。

4.3 加強(qiáng)建設(shè)高素質(zhì)農(nóng)機(jī)手隊伍

實現(xiàn)川芎種植作業(yè)機(jī)械化的標(biāo)準(zhǔn)化，需要構(gòu)建一支具有高素質(zhì)、高專業(yè)技能水平的農(nóng)機(jī)機(jī)手隊伍。不僅要保證機(jī)手的專業(yè)技能水平，具有扎實的理論知識和豐富的實踐操作經(jīng)驗，能夠嚴(yán)格按操作流程和標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對機(jī)具的使用，完成川芎機(jī)械化生產(chǎn)；更要對川芎的生長特性、機(jī)具作業(yè)環(huán)境等方面有深入了解，這樣才能從根本上實現(xiàn)川芎機(jī)械化生產(chǎn)的工藝要求，最大限度滿足種植作業(yè)機(jī)械化的基本標(biāo)準(zhǔn)。

5 展望

加快川芎種植生產(chǎn)的機(jī)械化進(jìn)程，實現(xiàn)川芎種植管理的集約高效，既切合川芎種植戶的現(xiàn)實需求，又符合川芎產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展要求，促進(jìn)川芎種植戶增收，助力鄉(xiāng)村振興和推進(jìn)農(nóng)業(yè)大省向農(nóng)業(yè)強(qiáng)省跨越，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。