水稻缽苗機(jī)械化移栽研究現(xiàn)狀及展望

摘要：水稻機(jī)械化移栽是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其中水稻缽苗移栽能夠提高水稻產(chǎn)量、改善稻米質(zhì)量，但是由于缽苗移栽機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，且沒有成熟的配套農(nóng)藝支撐和移栽設(shè)備，尚未得到推廣?；诖?，分析我國水稻種植機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，提出水稻缽苗移栽不僅具有產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)，而且在雙季稻間作、雜交稻育種等方面更符合作業(yè)要求；重點(diǎn)闡述國內(nèi)外水稻缽苗移栽的研究現(xiàn)狀及裝備現(xiàn)狀，介紹國內(nèi)水稻缽苗移栽方式中機(jī)栽插和機(jī)拋秧兩種主要類型及各自特點(diǎn)，從育秧技術(shù)、育秧階段秧盤問題、機(jī)具技術(shù)發(fā)展與農(nóng)戶使用成本、機(jī)具區(qū)域性發(fā)展等方面分析其不足；對(duì)水稻缽苗移栽機(jī)具的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望探討，提出規(guī)范育秧、加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合、研制通用機(jī)具、挖掘無人機(jī)應(yīng)用潛能、加快數(shù)字化智能化技術(shù)融合等建議，為后續(xù)進(jìn)一步研究工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水稻;缽苗;種植特點(diǎn);移栽優(yōu)勢(shì);機(jī)械化發(fā)展

中圖分類號(hào)：S223.9" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：2095?5553 （2025） 04?0029?07

Research status and prospects of mechanized transplanting of bowl?seedlings in rice

Yuan Peichao， Ji Yao， Zhang Wenyi， Zhou Xunze

（Nanjing Institute of Agricultural Mechanization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， 210014， China）

Abstract： Mechanized transplanting of rice is a key focus and challenge in the whole process of mechanized rice production. Among them， the transplantation of rice bowl seedlings can increase rice yield and improve rice quality. However， due to the complexity of the bowl seedling transplanting mechanism， high production costs， lack of mature supporting agronomic support and transplanting equipment， it has not been widely promoted. This study examines the current development status of mechanized rice cultivation in China and the characteristics of rice planting models. Pot seedling transplanting not only demonstrates superior yield performance but also exhibits enhanced compatibility with operational requirements in practices such as double?season rice intercropping and hybrid rice breeding. The article focuses on the current research status and equipment status of rice bowl seedling transplanting at home and abroad， introduces the two main types of rice bowl seedling transplanting methods in China： mechanical planting and mechanical seedling throwing， and their respective characteristics. The shortcomings are analyzed from the aspects of seedling raising technology， seedling tray problem in seedling raising stage， the development of machinery and tools technology and the use cost of farmers， and the regional development of machinery and tools. The article also discusses the development trends of rice bowl seedling transplanting machines， proposes suggestions such as standardizing seedling raising， strengthening the combination of agricultural machinery and agronomy， developing universal machinery， exploring the potential applications of drones， and accelerating the integration of digitalization and intelligent technologies， providing reference for further research work.

Keywords： rice; bowl?seedlings; growth characteristics; transplanting advantages; mechanized development

0 引言

水稻是我國主要糧食作物之一，種植面積約3×104 khm2，占全國糧食谷物種植面積的30%以上，年產(chǎn)量超2×108 t，占糧食總產(chǎn)量的30%以上[1]。提高水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平是加快水稻生產(chǎn)發(fā)展的主要方向，是保障國家糧食安全、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、增加農(nóng)業(yè)收入和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要舉措之一[2]。但目前水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平還比較低，相比土地耕整、作物收獲環(huán)節(jié)，其中水稻機(jī)械種植環(huán)節(jié)更為薄弱，是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化進(jìn)程中的短板[3]。目前，我國水稻種植方式主要有直播、毯狀苗移栽和缽苗移栽3種。其中關(guān)于直播機(jī)和毯狀苗插秧機(jī)的研究比較深入，而水稻缽苗移栽機(jī)具的研究相對(duì)較少。

為此，本文分析我國水稻種植特點(diǎn)，從機(jī)直播、毯苗機(jī)插秧、缽苗機(jī)栽插、缽苗機(jī)拋秧4種作業(yè)方式入手，描述不同作業(yè)方式下各自的種植優(yōu)勢(shì)，對(duì)比水稻缽苗移栽在提高種植質(zhì)量、適應(yīng)多種稻作模式的發(fā)展前景；圍繞缽苗移栽機(jī)械的發(fā)展情況，以部分較為成熟的水稻缽苗移栽機(jī)具為例，闡述缽苗拋秧、缽苗栽插的基本原理和常見問題；并對(duì)水稻缽苗移栽機(jī)械未來的發(fā)展提出展望。

1 水稻種植特點(diǎn)

目前，水稻機(jī)械化種植主要包括機(jī)械直播和機(jī)械移栽兩種方式。水稻機(jī)直播不需要育秧、運(yùn)秧和移栽等過程，能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種輕簡、高效的栽培方式[4]。但是也存在一些弊端：例如直播水稻生長前期容易出現(xiàn)病蟲草害風(fēng)險(xiǎn)，后期根系較淺容易發(fā)生倒伏；水稻機(jī)直播受氣候、土壤條件限制，不適應(yīng)雙季稻種植，否則季節(jié)性較緊，易受寒露風(fēng)危害；我國稻田多為中小田塊，不適用大型直播機(jī)械，機(jī)直播高效種植優(yōu)勢(shì)發(fā)揮不明顯[5]。

水稻移栽可以分為毯狀苗移栽與缽苗移栽，二者的共同特點(diǎn)是都包含育秧技術(shù)、移栽技術(shù)及兩者之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，要求農(nóng)機(jī)農(nóng)藝協(xié)調(diào)配合，是我國應(yīng)用最廣泛的水稻種植技術(shù)[6]。其中毯狀苗移栽方式為插秧機(jī)機(jī)插。該技術(shù)移栽效率高，在我國發(fā)展時(shí)間較長，技術(shù)相對(duì)成熟，是現(xiàn)階段水稻機(jī)械化移栽的主要模式[7]。但是毯狀苗育秧時(shí)種量消耗較大，在栽插過程中由于分插撕裂而出現(xiàn)傷根、傷秧現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致緩苗期較長[8]，并且毯狀苗機(jī)插秧技術(shù)對(duì)秧苗的苗齡、苗高要求很高，現(xiàn)有毯狀苗移栽僅適應(yīng)于中小苗栽插。在面對(duì)雙季稻和連作稻晚稻茬口緊張問題時(shí)，需要培育長秧齡大苗，機(jī)插秧技術(shù)在此應(yīng)用場(chǎng)景下有很大的局限性[9]。目前，盡管許多科研單位例如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等加快對(duì)大苗插秧機(jī)的研制，但是尚未大面積推廣[10]。

缽苗移栽主要分為機(jī)械栽插和機(jī)械拋秧兩種方式。缽苗機(jī)栽插技術(shù)能夠做到水稻有序栽植，容易發(fā)揮個(gè)體優(yōu)勢(shì)、優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)從而提高產(chǎn)量[11， 12]。但是缽苗栽插機(jī)具投入成本較高，在育種環(huán)節(jié)，種子播量不易控制。播種量過大，秧苗通風(fēng)透光不好，缽內(nèi)個(gè)體營養(yǎng)競(jìng)爭激烈，導(dǎo)致秧苗素質(zhì)較差；播種量過小，缽體成型差，機(jī)具作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)漏插問題，影響栽植效果[13， 14]。另外根據(jù)缽苗栽植深淺不同，入泥較淺的也被稱為“機(jī)擺秧”。其特點(diǎn)是有序輕植，分秧機(jī)構(gòu)不入泥，秧苗入土淺立苗快，穩(wěn)定性較好。該方式對(duì)田塊整理要求較高，栽植效果與田塊平整度和泥漿沉降時(shí)間密切相關(guān)[15]。缽苗機(jī)拋秧技術(shù)采用帶土移栽的模式，依靠缽體重力拋入田中。該方式對(duì)水稻根部損傷較小，根部落泥較淺，水稻低節(jié)位有效分蘗多，所以有效穂數(shù)更多。另外缽苗拋秧受地形地勢(shì)、交通條件以及田塊大小的制約較小，有很大的發(fā)展?jié)摿Α５?，機(jī)拋秧對(duì)拋秧的均勻度有很高的要求，有序拋秧是實(shí)現(xiàn)拋秧種植優(yōu)勢(shì)，提高水稻產(chǎn)量的重要方式[16]。

綜上所述，水稻缽苗移栽相比于毯狀苗機(jī)插秧具有不易傷根、無緩苗期、缽苗質(zhì)量較高、返青快、增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)明顯等特點(diǎn)；與機(jī)直播相比，缽苗移栽對(duì)于雙季稻和連作稻有很高的適應(yīng)性。因此，水稻缽苗移栽是一種優(yōu)勢(shì)明顯的種植方式，機(jī)栽插、機(jī)拋秧在育秧環(huán)節(jié)、移栽原理、作業(yè)效率以及應(yīng)用場(chǎng)景上各有優(yōu)勢(shì)，上述類型的機(jī)具近年來發(fā)展迅速。

2 水稻缽苗移栽研究現(xiàn)狀

2.1 國外缽苗移栽研究現(xiàn)狀

國外研制水稻缽苗移栽機(jī)械的主要是日本、韓國、印度等，其中日本最先開始研究缽盤的育苗移栽。從紙筒育苗到紙盤、塑料盤育秧，日本育秧技術(shù)不斷進(jìn)步與完善，研制出各種形式的拋秧機(jī)，例如氣力式散拋機(jī)和自動(dòng)散拋機(jī)等。這些機(jī)具在作業(yè)速度上可以滿足當(dāng)時(shí)的要求，但作業(yè)質(zhì)量比較差，不適應(yīng)水稻高質(zhì)量生產(chǎn)。1980年，日本將缽盤育苗與機(jī)插秧技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，研制出樹脂缽盤大苗插秧機(jī)。雖然該機(jī)器機(jī)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，難以推廣，但是開啟了水稻缽苗有序栽插技術(shù)的先河，為后續(xù)機(jī)具的研究提供參考[17]。

1986年，日本井關(guān)農(nóng)機(jī)株式會(huì)社研究了缽苗乘坐式高速插秧機(jī)的旋轉(zhuǎn)滑道式分插機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)首先通過移箱機(jī)構(gòu)將缽盤移動(dòng)到取苗位置，然后取苗機(jī)構(gòu)頂出并接住帶營養(yǎng)基質(zhì)的缽苗，最后將其取下并運(yùn)送到指定位置，由栽植臂進(jìn)行擺栽。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的配合要求較高，在實(shí)際工作時(shí)容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，影響栽植質(zhì)量和栽植可靠度，栽植效率不高。20世紀(jì)90年代，日本開發(fā)了RX-6型頂出式水稻缽苗移栽機(jī)，提高了作業(yè)效率。該機(jī)具使用頂桿從缽盤的底孔中頂出缽苗，在頂針被彈簧彈回后，送秧機(jī)構(gòu)送入新的缽苗，進(jìn)行下一次頂出過程。為防止漏栽現(xiàn)象，該機(jī)對(duì)育秧質(zhì)量要求很高；并且頂桿直接作用于缽苗的土缽，頂出過程是間歇性的，需要復(fù)雜的定位機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)，對(duì)加工精度要求較高。因此，該機(jī)造價(jià)高昂，機(jī)具折舊成本在生產(chǎn)成本中占比較大，不適應(yīng)小規(guī)模農(nóng)戶。針對(duì)頂出式取苗的弊端，2006年，日本洋馬農(nóng)機(jī)株式會(huì)社改變了取苗方式，研發(fā)了齒輪連桿式缽苗取苗機(jī)構(gòu)。將齒輪連桿機(jī)構(gòu)與滑道機(jī)構(gòu)結(jié)合，完成取苗動(dòng)作，并通過栽植機(jī)構(gòu)將秧苗植入田間。然而，該取苗機(jī)構(gòu)對(duì)滑道形狀有嚴(yán)格的控制要求，對(duì)滑槽壁材料要求較高，但滑道容易磨損，取苗速度不宜過快，移栽效率較低[18]。2021年，日本坂垣內(nèi)貴保等[19]設(shè)計(jì)一種回轉(zhuǎn)式取苗移栽機(jī)，該機(jī)利用栽植爪將置于載苗臺(tái)的缽苗取出，然后栽植爪與缽苗一起以規(guī)定的栽植深度插入于壟上。在此過程中，缽苗栽植機(jī)構(gòu)會(huì)提前形成一道溝，缽苗被栽植于溝內(nèi)，不會(huì)受到來自地面的負(fù)荷，并且能夠使泥土適當(dāng)?shù)馗采w缽體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高精度的缽苗定植。

2.2 國內(nèi)缽苗移栽研究現(xiàn)狀

我國對(duì)水稻缽苗移栽技術(shù)的研究起步于20世紀(jì)60—70年代，浙江縉云、嘉興等地農(nóng)民首先進(jìn)行小苗帶土拋秧的種植應(yīng)用。80年代，我國引進(jìn)日本的拋秧技術(shù)，隨即開展了紙筒和塑料軟盤育秧拋栽試驗(yàn)，這一階段紙盤及塑料軟盤已逐步應(yīng)用于水稻育苗拋秧，進(jìn)行生產(chǎn)示范。80年代末，我國降低秧盤成本、改進(jìn)育苗技術(shù)和水田栽培管理技術(shù)，為缽苗移栽技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供條件[20]，并且國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切需要提高生產(chǎn)作業(yè)效率，各科研單位先后研制出多種水稻缽苗拋秧和缽苗栽插機(jī)械。

2.2.1 水稻缽苗拋秧機(jī)械研究現(xiàn)狀

1994年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出2ZPY系列旋轉(zhuǎn)錐盤式水稻拋秧機(jī)，該機(jī)是模擬人工拋秧的原理，利用拋秧盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，由人工喂入秧苗后，依靠缽體慣性將缽苗甩出，缽苗憑借自身重力落入田間，完成栽植過程，相比于人工散拋，該機(jī)提高了作業(yè)效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。但是該機(jī)受拋秧高度影響，缽苗入土后直立性較差，倒秧漂秧率偏高，并且容易出現(xiàn)缽苗黏盤停機(jī)問題。所以實(shí)際作業(yè)效果不理想，未能得到有效推廣[21]。

1996年，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)明了2ZP-3型夾秧式水稻拋秧機(jī)。如圖1所示，該機(jī)器通過拖拉機(jī)的牽引在田間行進(jìn)，由農(nóng)機(jī)手站在踏板向秧箱中添加秧苗，在送秧機(jī)構(gòu)的作用下，秧苗不斷向右移動(dòng)，落在拋射帶上，在拋射帶和壓帶輪的夾持作用下，從拋射器上方加速拋出，隨機(jī)地落入田間。該機(jī)可以拋射帶土、無土秧苗，對(duì)秧苗規(guī)格要求不高，適應(yīng)性較強(qiáng)。但是秧苗與傳動(dòng)帶接觸時(shí)受沖擊力大，易損傷秧苗，同時(shí)受秧苗帶土量輕重的影響，拋秧均勻度難以控制[22]。

1996年，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)改變了機(jī)械式射秧原理，利用氣流拋送成功研制氣力式水稻拋秧機(jī)[23]。如圖2所示，該機(jī)利用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速氣流，經(jīng)過先寬后窄的整流風(fēng)筒后，在拋送槽加速噴出，進(jìn)而將喂入到風(fēng)口處的水稻缽苗吹向空中。該機(jī)器通過改變離心風(fēng)機(jī)功率，可以調(diào)整拋秧高度，滿足不同地況下的入土立苗要求，對(duì)缽苗的機(jī)械損傷較小，但是存在氣力消耗大，動(dòng)力利用率低等問題，不適合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用[24]。

上述機(jī)型均屬于無序作業(yè)，秧苗行株距不能得到有效控制，均勻性不好。雖然相比于人工拋秧大幅提高了生產(chǎn)效率，但是不能發(fā)揮水稻群體生長優(yōu)勢(shì)，增產(chǎn)作用不明顯，后期管理也不方便。為避免這些問題，水稻缽苗拋秧機(jī)械逐漸從無序作業(yè)向有序作業(yè)轉(zhuǎn)變。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)改變了缽苗吹出方式，研究了氣力有序拋秧機(jī)。如圖3所示，該機(jī)工作時(shí)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)撥動(dòng)輸秧滾筒上的齒盤步進(jìn)，實(shí)現(xiàn)秧盤輸送，將缽苗喂入到拋秧位置，然后利用脈沖噴嘴壓縮氣流，吹出秧盤內(nèi)的缽苗，使其經(jīng)過導(dǎo)苗管落入田里。該機(jī)通過攜帶蓄氣罐取代傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)，使用脈沖噴嘴提高了氣力利用效率；通過排布固定間距的導(dǎo)苗管，限制秧苗的落苗位置，實(shí)現(xiàn)有序栽植。但是該機(jī)器在工作中也存在導(dǎo)苗管內(nèi)容易積苗積土、噴嘴偶爾吹不出秧苗的問題，導(dǎo)致作業(yè)效果不穩(wěn)定[25， 26]。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)采用對(duì)輥式拔秧機(jī)構(gòu)，研制了2ZPY-CH530型水稻缽苗行拋機(jī)。如圖4所示，該機(jī)采用鏈條式送秧機(jī)構(gòu)，當(dāng)秧苗到達(dá)工作位置后，由拔秧機(jī)構(gòu)兩個(gè)大小相同的上、下拔秧輥實(shí)現(xiàn)取秧動(dòng)作，使秧苗在重力的作用下掉落到水田中。該取秧結(jié)構(gòu)較為簡單，但是存在漏夾和多夾缺陷，并且由于秧輥直接作用于秧苗莖稈，在夾緊秧苗后，依靠摩擦力將秧苗拔出，這一過程可能會(huì)對(duì)秧苗造成損傷，移栽后會(huì)有一定的緩苗期，不利于發(fā)揮水稻缽苗的生長優(yōu)勢(shì)[27]。

以上兩種拋秧機(jī)具，均使用導(dǎo)秧管實(shí)現(xiàn)有序移栽，如果導(dǎo)秧管設(shè)計(jì)不合理，極易發(fā)生堵苗現(xiàn)象。湖南某公司通過皮帶的規(guī)律排布引導(dǎo)落苗，研制了2ZP-13型水稻有序拋秧機(jī)。如圖5所示，該機(jī)工作時(shí)由人工喂入秧盤后，縱向取秧帶對(duì)行，逐漸夾住缽苗的秧徑處，隨秧盤同步前行；當(dāng)秧盤向下回轉(zhuǎn)時(shí)，缽苗與秧盤分離，落入雁行型排列的輸秧帶上；隨后將13株缽苗分別輸送到不同的拋秧帶，在末端分離，使秧苗有初速度的自由落體。該機(jī)器通過改變兩側(cè)拋秧帶的速度調(diào)整行距，限制缽苗落點(diǎn)，與導(dǎo)苗管式相比，沒有堵苗風(fēng)險(xiǎn)，作業(yè)時(shí)秧苗行列整齊有序，克服了人工拋秧無序不均的弊端。但是缽苗主要靠自重入土，其定植立苗效果不理想，容易出現(xiàn)漂秧問題，對(duì)水田整理要求較高[28]。

綜上，實(shí)現(xiàn)水稻缽苗有序拋秧，導(dǎo)苗裝置必不可少；秧苗憑自重入泥，為達(dá)到理想立苗效果，需要控制好拋秧高度或者將秧苗加速拋出。因此，如何在拋秧高度、落苗姿態(tài)、立苗效果之間得以平衡，并且適配好導(dǎo)苗裝置，是未來水稻拋秧機(jī)需要進(jìn)一步深入研究的內(nèi)容。

2.2.2 水稻缽苗栽插機(jī)械研究現(xiàn)狀

水稻缽苗機(jī)械栽插技術(shù)不同于機(jī)械拋秧，雖然該技術(shù)起步較晚，機(jī)型沒有拋秧設(shè)備種類豐富，但它以高效、精準(zhǔn)化水稻移栽作業(yè)為目標(biāo)，沒有無序向有序轉(zhuǎn)變的過程，更符合我國對(duì)水稻高質(zhì)量種植的研究方向。

常州某公司引進(jìn)日本的配套技術(shù)，生產(chǎn)2ZB-6A型缽苗高速擺栽機(jī)，該機(jī)工作步驟：推—接—落—送—插，由人工將整盤秧苗喂入送秧機(jī)構(gòu)，采用旋轉(zhuǎn)滑道式送秧，然后通過一排圓柱型頂桿將秧苗從秧盤底部頂出至傳送帶上的夾持部位，隨后將秧苗輸送到移栽機(jī)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)滑道機(jī)構(gòu)的縱向轉(zhuǎn)爪，將缽苗壓入田塊完成栽插。該機(jī)移栽效率高，與毯狀苗機(jī)插秧相比傷苗小，可以實(shí)現(xiàn)水稻移栽精準(zhǔn)化作業(yè)。但是該機(jī)核心部件仍為日本進(jìn)口，機(jī)具與配套秧盤價(jià)格較高，農(nóng)戶無法承擔(dān)[29]。吉林某公司研制曲柄搖桿式水稻缽苗移栽機(jī)，該機(jī)工作時(shí)由萬向節(jié)輸送動(dòng)力到傳動(dòng)箱，再通過鏈輪傳遞給每一個(gè)分秧機(jī)構(gòu)，最后由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)把缽盤內(nèi)的缽苗移栽到水田中，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但是存在很多問題：栽植機(jī)構(gòu)的絕對(duì)軌跡傾斜，導(dǎo)致秧苗入土直立性較差；連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣性力大，限制栽植速度；栽植臂無推秧?xiàng)U，取秧夾張開后形成負(fù)壓，易出現(xiàn)漂秧現(xiàn)象，栽苗效果不理想。為彌補(bǔ)以上缺陷，該公司與東北農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，通過對(duì)雙曲柄五桿機(jī)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，提出取出式“8”字形移栽軌跡，并且發(fā)明取秧、推秧一體的夾秧裝置，改善栽植效果。但是連桿機(jī)構(gòu)振動(dòng)大、效率低的問題仍未得到有效解決[30]。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)使用非圓齒輪替代連桿機(jī)構(gòu)，開發(fā)貝塞爾行星輪系高速水稻缽苗移栽機(jī)，該回轉(zhuǎn)式移栽機(jī)構(gòu)由5個(gè)非圓齒輪組成，采用彈簧夾片與推秧?xiàng)U配合的方式進(jìn)行取苗、栽苗作業(yè)。相比曲柄機(jī)構(gòu)，行星輪系回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，優(yōu)化作業(yè)軌跡，提高作業(yè)效率和穩(wěn)定性。但是構(gòu)成該機(jī)構(gòu)的非圓齒輪輪廓過渡較差，長時(shí)間工作磨損較高，傳動(dòng)不穩(wěn)定；另外推秧?xiàng)U行程較短，不能完全推到缽苗，該機(jī)型正處于試驗(yàn)示范狀態(tài)，尚未廣泛推廣[31]。江蘇大學(xué)周脈樂等[32]研究一種單臂水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)以非圓太陽輪和行星架為原動(dòng)件，通過單級(jí)非圓齒輪副的不等速傳動(dòng)，完成移栽臂移栽軌跡和姿態(tài)。該非圓齒輪系單臂移栽機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，避免多臂輪系移栽機(jī)構(gòu)存在移栽臂相互干涉的情況，適用于小苗、小株距水稻缽苗的機(jī)械化移栽。濰坊某公司設(shè)計(jì)撥秧回轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，不同于移栽臂直接推秧入土的方式，該機(jī)構(gòu)通過撥秧回轉(zhuǎn)體的撥秧爪夾持和松開缽苗，使秧苗穿過回轉(zhuǎn)體下方的兩根撥秧輥，以矯正秧苗入土姿態(tài)，并加速通過撥秧輥下方的擋風(fēng)板，減小環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的干擾，進(jìn)而保證秧苗直立度[33]。

綜上所述，與日本發(fā)展情況不同，水稻缽苗移栽在我國擁有更廣闊的應(yīng)用前景。近年來，我國水稻缽苗移栽機(jī)具發(fā)展迅速，其中導(dǎo)苗管式有序拋秧和行星輪系回轉(zhuǎn)式栽插成為研究熱點(diǎn)內(nèi)容。相比于日本價(jià)格高昂的缽苗移栽機(jī)，我國加快了自主產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)研發(fā)，逐漸降低成本。并且隨著對(duì)育秧技術(shù)和送秧、取秧部件研究的不斷深入，國內(nèi)研制的產(chǎn)品日漸成熟，但是其技術(shù)成本和機(jī)具穩(wěn)定性尚未達(dá)到市場(chǎng)要求，所以距離大規(guī)模推廣應(yīng)用還有一段距離。

3 存在問題與發(fā)展建議

3.1 存在問題

1） 標(biāo)準(zhǔn)化育秧技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。育秧技術(shù)是實(shí)現(xiàn)缽苗機(jī)械化移栽的前提，機(jī)栽插和機(jī)拋秧都要求提供適合機(jī)器工作的秧苗。個(gè)體或小體量農(nóng)戶自行育秧，育秧技術(shù)掌握程度存在較大差異，培育出來的秧苗質(zhì)量參差不齊，難以育出符合要求的秧苗，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化育秧存在很大的難度。

2） 育秧階段的秧盤問題不容忽視。現(xiàn)有的缽苗育秧盤品類不一，不同的機(jī)具適配不同的秧盤，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。有的秧盤可以多次使用但是價(jià)格較高，有的價(jià)格雖低，如果回收不及時(shí)，不能自然降解，長期使用會(huì)有污染風(fēng)險(xiǎn)[34]。如何選擇綠色環(huán)保、耐用價(jià)廉的秧盤材料，從而提高秧盤使用壽命，降低使用成本，降低對(duì)環(huán)境的污染，是推進(jìn)水稻缽苗移栽機(jī)械發(fā)展不可或缺的一環(huán)。

3） 機(jī)具技術(shù)發(fā)展與農(nóng)戶使用成本存在矛盾。在現(xiàn)有機(jī)具的原理基礎(chǔ)上，為提高機(jī)具作業(yè)質(zhì)量，不僅對(duì)單環(huán)節(jié)例如送秧、取秧要求較高，而且也對(duì)各環(huán)節(jié)相互配合要求很高。進(jìn)而機(jī)具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格都比較高，大多數(shù)小農(nóng)戶無法承擔(dān)其成本。

4） 機(jī)具區(qū)域性發(fā)展不平衡。我國地域遼闊，不同地區(qū)地形、氣候等條件差異較大，水稻種植也有差異，面對(duì)不同的稻作區(qū)域或者水稻品種，現(xiàn)有缽苗移栽機(jī)具不能統(tǒng)一適配。另外，缺少能夠應(yīng)對(duì)丘陵山區(qū)梯田地形地勢(shì)、交通條件以及田塊大小和形狀這種復(fù)雜環(huán)境的作業(yè)機(jī)具。

3.2 發(fā)展建議

1） 設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化育秧規(guī)范。為發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)，方便后期管理，水稻缽苗機(jī)械化移栽都是朝向有序移栽方向發(fā)展。有序移栽，離不開高質(zhì)量的秧苗。從移栽方式來看，缽苗機(jī)拋秧、機(jī)擺秧和機(jī)插秧對(duì)育秧均有不同要求，無法以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行育秧。面對(duì)我國土壤、地形、水肥和氣候條件的不同，應(yīng)研制區(qū)域化通用型移栽機(jī)具，設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化的育苗規(guī)范，實(shí)現(xiàn)工廠化統(tǒng)一育苗，以便地區(qū)水稻種植統(tǒng)一管理，進(jìn)而提高機(jī)具的作業(yè)質(zhì)量，并為農(nóng)戶解決育秧難題。

2） 推動(dòng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合發(fā)展。首先針對(duì)傷秧、漏栽、效率低等問題，改善工作部件，實(shí)現(xiàn)符合農(nóng)藝要求的高質(zhì)量栽插；然后針對(duì)機(jī)具成本問題，簡化機(jī)具的工作原理，降低機(jī)具的復(fù)雜程度，研制出農(nóng)戶少投入、易操作的國產(chǎn)機(jī)具；最后在滿足作業(yè)效果的前提下，應(yīng)不斷提高機(jī)具作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)水稻缽苗的高速移栽。

3） 研制通用型缽苗移栽機(jī)具。面對(duì)不同的稻作品種，由于缽苗低播量精密播種育秧的特性，緊密適配于雜交稻和超級(jí)稻移栽作業(yè)，重點(diǎn)要求缽苗移栽機(jī)具能夠做到精密栽植，從而解決雜交稻和超級(jí)稻種植難題；面對(duì)不同的稻作區(qū)域，雙季稻和連作稻對(duì)缽苗大小和移栽行距有不同要求。早稻行距小、秧苗生育期短，晚稻行距大、秧苗生育期長，需要研制出同時(shí)適應(yīng)不同行距、不同苗齡的缽苗移栽機(jī)具，進(jìn)而推動(dòng)我國水稻全程機(jī)械化發(fā)展。

4） 探索無人機(jī)缽苗移栽技術(shù)。我國丘陵山區(qū)梯田和坡耕地種植的水稻仍有較大面積，因其耕地稟賦條件差、地塊狹小、坡度大、耕地過于分散、機(jī)具田間轉(zhuǎn)移困難等原因，水稻種植機(jī)械化水平還不足10%。未來水稻移栽機(jī)具需要在此方向上進(jìn)行探索，但是地面作業(yè)機(jī)具局限性很大，短時(shí)間內(nèi)很難將現(xiàn)有機(jī)器改進(jìn)成完全適應(yīng)丘陵地區(qū)的水稻移栽機(jī)。而無人機(jī)可以不受地面復(fù)雜環(huán)境的影響，據(jù)報(bào)道，已有農(nóng)戶將農(nóng)業(yè)無人機(jī)用來運(yùn)秧，無人機(jī)作為水稻移栽環(huán)節(jié)的輔助角色對(duì)丘陵地區(qū)水稻種植有很大幫助，并且無人機(jī)施藥、施肥、播種已經(jīng)相對(duì)成熟。隨著無人機(jī)保有量、載荷量不斷提高和飛控技術(shù)的不斷發(fā)展，解決好無人機(jī)載苗量與旋翼風(fēng)場(chǎng)影響問題，無人機(jī)或許可以作為水稻缽苗移栽機(jī)具的載體，代替地面機(jī)械進(jìn)行空中拋秧作業(yè)。

5） 加快數(shù)字化、智能化技術(shù)融合。為適應(yīng)當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展需要，水稻栽植裝備將朝向數(shù)字化、精準(zhǔn)化、智能化融合發(fā)展。通過智能化育秧、智能導(dǎo)航技術(shù)種植，提高水稻缽苗移栽的效率，通過數(shù)字化施肥施藥后期管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)資源的合理配置，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和種植效益。

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