煙草移栽機械化技術(shù)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

煙草移栽機械化技術(shù)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

稻草是以種子移植為主的品種，主要分布在西南、華南、長江流域、黃淮海和東北部20多個?。▍^(qū)）。我國雖然是世界上最大的煙葉生產(chǎn)國,但是煙葉生產(chǎn)的機械化水平非常低,目前采用人工移栽煙草的勞動效率很低,約0.02hm2/人·天,且存在勞動強度大,移栽質(zhì)量差等問題。采用機械化移栽效率約0.83hm2/人·天,實現(xiàn)從育苗到移栽的機械化作業(yè),不僅可以提高煙草幼苗的質(zhì)量,降低育苗成本,還能提高經(jīng)濟效益,因此實現(xiàn)我國煙草移栽機械化已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要。1煙草機的研究現(xiàn)狀1.1機械結(jié)構(gòu)及使用分析美國Kennco農(nóng)機生產(chǎn)公司研制的半自動膜上打穴移栽機,可以進行沒有覆膜的壟上移栽,實現(xiàn)單行和多行的膜上移栽作業(yè)且能根據(jù)生產(chǎn)實際需要調(diào)節(jié)單株注水量,其結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用,主要適合于大株距的蔬菜移栽,既可以移栽裸苗也可以移栽缽苗,還生產(chǎn)了“火焰燎膜”的膜上移栽機,配備液化氣罐,在打穴之前用火焰先在地膜上燎一個小孔,防止在打穴過程中出現(xiàn)地膜撕裂,但該系列產(chǎn)品移栽速度慢,需要專人放苗,自動化程度不高。美國移栽機公司(MechanicalTransplanter)生產(chǎn)的吊杯式膜上移栽機,采用了四桿機構(gòu)吊杯,作業(yè)時能完成膜上移栽、注水、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè),由于對育苗的要求低,因此在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,但該機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高。日本久保田公司研發(fā)的一種全自動鴨嘴式膜上移栽機,作業(yè)時可以在一壟上實現(xiàn)往返多行移栽,移栽株距也可以進行任意調(diào)節(jié),在移栽的同時還可以完成注水和施藥等作業(yè),該機結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,成本高,對育苗要求非常苛刻,僅適合專業(yè)育苗方式的集約化生產(chǎn)。此外日本秋山產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)的高架管理作業(yè)式AP-1H型專用煙草移栽機,主要用于烤煙大田移栽作業(yè),每分鐘可移栽30多株烤煙,每天可移栽0.7~1.3hm2,比人工移栽快3~4倍,同時配置了一次可噴霧五滴的水泵噴霧機,可用于機械噴霧,還具有煙葉采收裝卸功能,能減少人工運輸?shù)膭诹τ霉?。加拿大某公司研制的煙葉“轉(zhuǎn)植機”,融挖窯、栽煙、澆水、施肥、封土為一體,由一臺22050W的拖拉機進行牽引,由4個人操作,一人負(fù)責(zé)駕駛拖拉機,一人負(fù)責(zé)添加水、肥料,二人負(fù)責(zé)分裝煙苗,每天可移栽煙葉2.02hm2以上。另外日本甜菜制糖株式會社的增田昭芳,鶴龍藏,南部哲男等研發(fā)的一種用來移栽在連接起來的多個罐中生長的罐栽籽苗而不需要把它們相互分開的罐栽籽苗移栽機。井關(guān)農(nóng)機株式會社的渡部伸、木下榮一朗、久保環(huán)等開發(fā)的蔬菜移栽機,利用移栽裝置上設(shè)置的移栽爪和推苗部件,在載苗臺的出苗口使苗分離成缽苗后,移栽到大田中由挖坑裝置挖好的坑內(nèi),再由覆土裝置進行覆土,以上機械都能在良好的條件下,高效地將煙苗移栽的到大田中去。1.2栽植機械的改進我國自20世紀(jì)80年代起逐步采用移栽機械移栽煙苗,移栽機械按移栽地是否覆膜可分為膜上移栽和壟上移栽。20世紀(jì)70年代末至80年代初,由延邊朝鮮族自治州農(nóng)機研究所、河南省農(nóng)業(yè)機械研究所和中國農(nóng)科院煙草研究所分別研制成聯(lián)合栽植機、煙草移栽機和煙棉移栽機等,操作簡單,使用方便,栽植質(zhì)量較好,工效較高,但由于與農(nóng)藝明顯脫節(jié),忽略了綜合經(jīng)濟效益,從而一直未能大面積推廣應(yīng)用。近年來,隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進步和農(nóng)民經(jīng)濟水平的不斷提高,煙草實現(xiàn)機械移栽的趨勢越來越明顯且有多種新型栽植機械出現(xiàn)。但總體來講,我國很多從事煙草移栽機研究的工作單位主要是在引進和借鑒國外移栽機的基礎(chǔ)上進行改進仿造,目前研制使用的移栽機械仍以半自動為主。全自動機型均因結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,價格過高而沒有廣泛推廣。1990年黑龍江省農(nóng)業(yè)機械化研究所的丁永凱、丁健偉、李光中等設(shè)計了一臺煙苗栽植機,一次作業(yè)即可完成開溝、定位灌水、夾持送苗、翻苗、覆土、鎮(zhèn)壓及栽后堵土等全部煙苗栽植工序,還適用于移栽玉米、甜菜、蔬菜、樹苗等秧苗,具有適用性廣、生產(chǎn)效率高、作業(yè)質(zhì)量好、一機多用的特點。2000年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在消化吸收國內(nèi)外移栽機技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點的2ZDF型半自動導(dǎo)苗管式移栽機,其主要特點是設(shè)計了一種柵條式扶苗器,能較好地保證秧苗直立度和株距均勻性且移栽的株距易于調(diào)整,適應(yīng)性好,還能移栽玉米、棉花、甜菜、樹苗、油菜等作物,避免干裸根苗產(chǎn)生窩根現(xiàn)象。2001年河南省鄧州豐奇集團的孫重澤、張豐奇、邢京頌等設(shè)計了一臺煙苗移栽機,主要特點是在機架上分別設(shè)置了儲苗分苗裝置、投苗裝置、鏈?zhǔn)矫缤矌?、覆土?zhèn)壓裝置及懸掛裝置,經(jīng)過剪葉鍛煉后的托盤煙苗,分裝到苗筒帶內(nèi),牽引機械前進,開溝器開溝,儲苗分苗裝置分苗,投苗裝置投苗,投苗擋鐵壓下苗筒內(nèi)套,內(nèi)套壓迫苗筒下邊的開閉機構(gòu)張開,煙苗落下,覆土輪隨即由兩側(cè)將土封好壓實,完成移栽任務(wù)。能減輕移栽勞動強度,提高工作效率和移栽質(zhì)量。2002年黑龍江省牡丹江煙草分公司的鄧曉光研制的煙草移栽機,在驅(qū)動軸上固定有驅(qū)動圓盤,驅(qū)動圓盤上通過支撐架連接儲水箱,儲水箱的下部設(shè)置有鴨嘴形栽苗器,在機架中后部的兩側(cè)下方依次固定有開溝樺、掛膜輪、壓膜輪和覆上輪,在機架的前方設(shè)置有開溝器?？梢淮瓮瓿砷_溝、定植等作業(yè)。除此之外,在廣大農(nóng)村,煙農(nóng)也積極想出了大量提高移栽效率的辦法,自主制造了部分適用的煙草移栽工具,如喀喇沁旗乃林鎮(zhèn)農(nóng)民楊占久研制成功了烤煙刨坑施肥機解決了人工刨坑施肥勞動強度大,用工多的問題。澠池縣陳村鄉(xiāng)石板溝村六旬老漢孟丙禮自制了煙苗移栽器,能大大減輕移栽勞動強度,提高栽植效率2~3倍。河南省洛陽市洛寧縣王村鄉(xiāng)王窯村村民王寶寧發(fā)明的煙苗移栽器結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,使用時可自由調(diào)節(jié)深淺,自然覆土,不傷地膜。2主要的栽植裝置和栽植設(shè)備按栽植器類型進行分類,我國煙草移栽機械主要分為鉗夾式、撓性圓盤式、吊籃式和導(dǎo)苗管式4種類型,其原理和優(yōu)缺點分別分析如下:(1)鉗夾式缽苗移栽機:由人工將秧苗放在轉(zhuǎn)動的鉗夾上,秧苗被夾持并隨栽植盤轉(zhuǎn)動,到達(dá)苗溝時,鉗夾被一機構(gòu)打開,秧苗落入苗溝,然后覆土,完成栽植過程。鉗夾式栽植機結(jié)構(gòu)簡單,成本低,株距和栽植深度穩(wěn)定;但株距調(diào)整困難,鉗夾易傷苗,栽植速度低,2ZYM-2型煙棉移栽機增加了分苗器,栽植頻率稍有改善。我國研制的鉗夾式栽植機主要有2ZT型移栽機、UT-2型移栽機和2ZYM-2型煙棉移栽機等。(2)撓性圓盤式栽植機:由兩片可以變形的撓性圓盤來夾持秧苗,由于不受秧苗數(shù)量的限制,它對株距的適應(yīng)性較好,在小株距移栽方面具有良好的推廣前景,但人工直接喂苗時容易造成株距不均勻,目前一般應(yīng)用有一定分苗功能的部件來實現(xiàn)自動喂苗,如通過輸送帶來實現(xiàn)自動喂苗等。圓盤一般由橡膠材料制做,結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但圓盤的壽命較短,且栽植深度不穩(wěn)定。(3)吊籃式栽植機:吊籃式移栽機的栽植結(jié)構(gòu)是由吊籃或桶形栽植器連接在偏心圓盤上組成的。當(dāng)?shù)趸@在最高位置時,人工將秧苗放入吊籃內(nèi);當(dāng)?shù)趸@轉(zhuǎn)到最低位置附近時,吊籃下部在固定滑道作用下打開,秧苗落入開溝器開出的溝內(nèi),隨后被覆土固定。此類機型最大的優(yōu)點是缽苗在移栽過程中不受任何沖擊,特別適合于根系不很發(fā)達(dá)且易破的缽苗移栽,喂苗速度不能過高,否則漏栽率將增加,生產(chǎn)率較低,所以吊籃式移栽機主要適合于缽苗移栽。我國煙草吊籃式栽植機主要有萊陽農(nóng)學(xué)院研制的2YZ-40型吊籃式缽苗栽植機;黑龍江八五零農(nóng)場研制的2ZB-6型缽苗栽植機等。(4)導(dǎo)苗管式移栽機:一種新型的缽苗移栽方式,秧苗在導(dǎo)苗管中的運動是自由的,秧苗在導(dǎo)苗管中靠重力自由落到苗溝內(nèi)。為了保證秧苗的直立度,需要使導(dǎo)苗管傾斜一個合適的角度,同時對秧苗增加扶持裝置。為了保證穩(wěn)定的株距,喂苗裝置采用水平回轉(zhuǎn)杯、水平回轉(zhuǎn)格盤或水平喂入帶等機構(gòu)。導(dǎo)苗管式移栽機可以保證較好的秧苗直立度和株距均勻性。由于喂入杯數(shù)量較多,作業(yè)過程中喂苗人員可以隨時向空杯中放入秧苗。與鉗夾式相比,導(dǎo)苗管式移栽機的漏苗率小,喂苗的勞動強度小,對干裸根苗不產(chǎn)生窩根現(xiàn)象。移栽的株距易于調(diào)整,主要有兩種調(diào)整方法:①通過變換傳動鏈輪來實現(xiàn),可以按株距要求事先設(shè)計好各種備用鏈輪,田間作業(yè)時按實際要求的株距選擇鏈輪;②可以通過改變喂入杯的間距來實現(xiàn),在喂入器轉(zhuǎn)速一定的條件下,改變喂入杯的間距就可以相應(yīng)改變株距的大小。導(dǎo)苗管式移栽機適應(yīng)性好,既可以移栽缽苗,也可以移栽裸根苗;既適應(yīng)小規(guī)模移栽,也適應(yīng)大規(guī)模工廠化育苗移栽。我國導(dǎo)苗管式移栽機主要有:①水平回轉(zhuǎn)喂入杯式:黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院研制的2ZB-4型杯式缽苗移栽機;中國農(nóng)大研制的2ZDF型半自動導(dǎo)苗管式移栽機;山東泰安與吉林工大合作研制的2ZY-200型移栽機。②帶喂入式:山東工程學(xué)院研制的2ZG-2型喂入式缽苗移栽機。3研制、研發(fā)和推廣的自動移栽機及技術(shù)我國煙草移栽機的研究和應(yīng)用方面還存在許多有待解決的問題:移栽機的研制與農(nóng)藝不協(xié)調(diào);作業(yè)時要求喂入手精力高度集中,否則造成漏苗、缺苗,栽植手勞動強度大;過多地借鑒國外機型,缺少適合我國國情的特色機型;目前機型移栽質(zhì)量不穩(wěn)定;現(xiàn)有的半自動移栽機功能單一,通用性差,自動化程度較低;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,機具造價較高?？v觀煙草移栽機械的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,可以總結(jié)出我國煙草移栽機械的發(fā)展方向和研究重點:(1)堅持科技創(chuàng)新,不斷提高煙草移栽機械的整體水平。加快科技創(chuàng)新,既要引進和吸收國外最新農(nóng)業(yè)技術(shù)和工程科技成果,又要因地制宜地形成具有中國特色的煙草移栽機械及技術(shù)。(2)煙草移栽機的研制與煙草育苗設(shè)備及育苗方式緊密結(jié)合,研制適合農(nóng)藝要求的移栽機械。我國許多移栽機械均是在借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上直接研制出來的,育苗技術(shù)卻不配套,應(yīng)研究開發(fā)成本低、管理方便、有利于機械化移栽的育苗方式,完善育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù),實現(xiàn)工廠化。對于缽苗,缽體形狀和尺寸的設(shè)計,尤其應(yīng)當(dāng)與移栽機械相結(jié)合。農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合的重要性尤其體現(xiàn)在對全自動移栽機的研究過程中,目前國外已有基于倒錐形穴盤的全自動移栽機,但結(jié)構(gòu)極復(fù)雜,價格昂貴,對作物的適應(yīng)性也比較差,難以推廣應(yīng)用。通過分析國外全自動移栽機的研究進展,筆者認(rèn)為,雖然在農(nóng)藝上穴盤育苗技術(shù)是比較成熟的,也易于工廠化,但穴盤并不利于機械自動分苗的實現(xiàn),設(shè)計出的全自動移栽機也就結(jié)構(gòu)復(fù)雜,穩(wěn)定性、可靠性和通用性相對較差。我們應(yīng)當(dāng)充分吸取國外全自動移栽機研究中的經(jīng)驗和教訓(xùn),從我國育苗技術(shù)的實際情況出發(fā),研制出適合我國國情的、穩(wěn)定可靠的全自動移栽機。(3)目前鉗夾式移栽機由于價格較低,在我國有較廣泛的應(yīng)用。但是它生產(chǎn)率低、易傷苗,進一步推廣受到限制。導(dǎo)苗管式移栽機能較好地克服其他幾種移栽機的缺點,是今后研究推廣的重點。(4)煙草移栽機的研究開發(fā)仍以半自動為主,部分機構(gòu)自動化程度增強,應(yīng)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和規(guī)格化方向發(fā)