新型多功能一體化煙苗移栽機的研發與應用

王瑞

摘 要：針對云南省特有的土壤、地形情況，通過引進國外先進的煙苗移栽機械技術，進行消化、吸收及再創新，研發一種適合國情、技術先進、國內急需的移栽機，即能夠滿足在一些特有、復雜條件下的種植農藝要求，集栽苗、施肥、澆水為一體的多功能機具。價位與進口機具相比大幅度降低。

關鍵詞：煙苗移栽機；研發；存在問題

中圖分類號：S223.9 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.004

建設現代煙草農業是煙草行業的重大歷史任務，其目的是通過促進傳統農業向現代煙草農業的轉變，支撐煙草經濟的可持續發展。

我省是全國最大的煙葉生產區，產量占全國總量的40%，無論是生產規模還是技術水平，在全國煙葉行業中都處于領先地位，但也應看到：在煙葉生產過程中，一些傳統的、落后的、效能低下的、低質量的、高成本的、高消耗的作業環節大量存在，嚴重阻礙了科技興煙和大力推進煙草標準化生產的進程，最為突出的是烤煙移栽環節，傳統的手工移栽消耗了大量人力、物力、財力，而且生產效率低下，常耽誤節令，煙葉成活及生長的可控性差，機械化移栽勢在必行。目前，隨著煙葉生產組織形式的轉變及基礎設施配套完善，機械化代替傳統人工的時機己逐漸成熟。

1 新型多功能一體化煙苗移栽機研發的意義

機械移栽能抗御干旱、寒冷 、鹽堿、病蟲害，保證苗全、齊、勻 、壯，縮短田間生長期，在提高經濟效益，提高作物產量，降低勞動強度，提高生產效率，減少生產成本等方面對發展高產高效農業具有重要意義。在現代煙草農業建設逐步推進的新形勢下，烤煙機械化移栽技術必將推廣應用，但國內卻無一種技術成熟、先進可靠、經濟適用的移栽機與之相配套。國外引進的煙苗移栽設備價格昂貴，并且不完全適合我省土壤及地形情況。

本項目通過引進、消化、吸收、再創新，研發一種適合國情、技術先進、國內急需的移栽機，即：能夠滿足在一些特有、復雜條件下的種植農藝要求，集栽苗、施肥、澆水為一體的多功能機具，價位大幅度低于進口。本項目屬于填補省內空白及技術水平達到國際先進、國內領先的項目。

機械化移栽具有利于煙葉生長的綜合效應，能提高產量8%，提高中上等煙比例5%。以曲靖市為例：每年可增加產量1400萬kg，增加產值1.8億元；與人工相比，機械移栽的生產效率至少是人工的20倍以上；而人工移栽每畝的用工數卻是機械移栽的10倍以上。因此，研發及推廣應用移栽機作業，將實現提質、增量、減工、增效的惠農目標，有利于規模化種植、標準化生產、機械化耕作、專業化服務的促進工作。

2 國內外移栽機械發展現狀與存在問題分析

2.1 國外移栽機類型及移栽效果剖析

國外移栽機的種類較多，從移栽器形式分，有鉗夾式（圓盤鉗夾式和鏈條鉗夾式）、導苗管式（導管推落苗式、導管直落苗式）、吊籃式及帶夾圓盤式等多種。移栽器形式不同，所適合移栽的作物也有區別，但一般移栽器的通用性都比較強。煙苗與其它苗類作物類似，移栽不同的作物只需對設備作一些機械調整，國外研制生產的移栽機通過農業生產的實際應用，已明顯地表現出了移栽機械的優越性，它不僅能保證移栽秧苗的株行距和移栽深度均勻一致，而且能按技術要求在一定范圍內調整。重要的是基本上消除了移栽過程中的傷苗問題，秧苗移栽后的直立度 、覆土壓密程度等都可以得到良好地控制。國外移栽機械已成熟，多品種多系列，性能穩定，可靠性高，通用性好，但由于土地環境的差異，表現在對栽種的環境條件要求高，同時價格昂貴，經過引進試驗證明，不適用于在我國使用。

2.2 國內移栽機研究發展類型及存在問題剖析

2.2.1 移栽機的分類

目前，我國對移栽機械并沒有統一的分類標準。根據移栽機械的工作特性和移栽對象，可對移栽機械進行不同的分類：

（1）按適應栽植作物的種類，可以分為棉花移栽機 、煙葉移栽機 、玉米移栽機、蔬菜移栽機等，其分類直接與其相適應的栽植作物相關。

（2）按幼苗特征，可以分為土缽或營養缽苗移栽機、不帶土（裸根）秧苗移栽機 。

（3）按其栽植部件的工作原理，可以分為鉗夾式移栽機 、鏈夾式移栽機、吊籃式移栽機、帶式移栽機 、撓性圓盤移栽機等。

（4）按自動化程度，可分為手動移栽機、半自動移栽機、全自動移栽機。

2.2.2 移栽機的形式

目前已經研制開發的移栽機主要以半自動為主。全自動移栽機因結構復雜，成本高，尚處在研究起步階段。目前國內常見的移栽機主要有以下幾種形式：

（1）鉗夾式移栽機。這種移栽機械結構簡單，株距和移栽深度穩定，但作業速度低，一般為30～40株/min，而且容易夾傷秧苗，移栽的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒。

（2）鏈夾式移栽機。工作原理和鉗夾式移栽機相似，只改變了傳動方式，因此其性能與鉗夾式移栽機相同。

（3）撓性圓盤式移栽機。撓性圓盤式移栽機的主要特點是夾持秧苗可以不受鉗夾或鏈夾數量的限制，因此對株距的適應性較好，結構簡單實用，但株距和移栽深度不穩定，也容易出現埋苗，同時撓性圓盤的壽命較短。

（4）吊藍式移栽機。具有可以進行膜上打孔移栽的獨特優點。這種移栽機的優點是在移栽過程中不受任何沖擊，缺點是結構相對復雜，喂苗速度不能過高，否則漏栽率增加，生產率不高。

（5）導苗管式移栽機。秧苗在導苗管式移栽機內的運動是自由的，不是強制性的，因此不易傷苗。作業速度能到達60～70株/min，比鉗夾式移栽機提高 30%～50%，但是這種移栽機的結構比較復雜。

（6）帶式移栽機。帶式移栽機由水平輸送帶和傾斜輸送帶組成，兩帶的運動速度不同，這種栽植機結構簡單，栽植頻率高達 240株/min，但是在工作可靠性方面需要進一步改進。

（7）滑道式移栽機。滑道式移栽機由上滑道 、下滑道 和分缽輪組成.與以上幾種移栽機相比，該機型實現了全自動喂苗，作業速度大大提高，可達到 3株/s，而且結構簡單，是一種高速高效的移栽機型。

我國在移栽機械的研究開發方面，近幾年來研制發展非常迅速，但是與發達國家相比，目前仍然有一定差距，在許多方面還是空白，研制的移栽機都沒有得到大面積推廣應用。

2.2.3 移栽機存在的主要問題

（1）與移栽相配套的育苗機具和設施非常薄弱，而適于盤育苗和營養缽育苗的高效精量播種機具更缺乏。應研究開發成本低、管理方便、利于機械化移栽的育苗方式，完善育苗設施及相應的配套技術。

（2）目前研制出的移栽機通用性差，規格單一，不能適于多種作物的移栽作業。應當完善常用零部件，形成標準，增加互換性。在適合國內作物移栽特點的情況下，應汲取國際上的成功經驗。

（3）存在許多低水平的重復研究，農機和農藝脫節等問題。移栽機械化是一個系統工程，加強從機械移栽整個系統的研究 ，進一步完善與移栽機械配套的育苗設施及相應的配套移栽技術，使移栽過程實現機械化、專業化，研制出與移栽技術相適應的移栽機，通過煙草這一龍頭行業的率先應用，形成帶動效應，從而全面實現農作物移栽機械化。

3 主要研發內容

機械化幼苗栽植技術必將越來越受到人們的重視，并逐漸在適宜的地區、適宜的作物上率先推廣應用，特別是煙草、花卉及一些經濟作物的生產上。

3.1 內容

移栽機的應用是代替傳統的手工移栽作業，研究其代替手工作業的可行性、合理性、經濟性是前提，研究國內外產品現狀與技術，取其長、避其短是手段，因此必須研究的主要內容是：

（1）機械移栽的高效率性：與人工相比效率提高20倍以上。

（2）機械移栽的質量保證性：達到種植農藝要求、標準，且質量穩定。

（3）機械移栽的投入與運行成本的經濟性：機具價位在煙農平均收入水平可承受的范圍，機具購置及使用的成本費用與產生的經濟效益之差，應體現增收的實際意義。

（4）機具的功能配置與可操作性：解決栽、肥、水同步集成問題、操作簡易、可調整、狀態穩定。

（5）機具使用的安全性與環保性：人機工程設計確保操作人員的工作安全，機具堅固耐用，無安全隱患，機具制造、使用無污染。

（6）機具應達到的技術水平先進性：達到國際先進水平，有可持續改進的潛力。

煙草種植移栽機的研發將圍繞上述主要內容進行，吸收消化國內外先進技術，適合我國土壤、氣候、種植農藝要求條件，尤其是適合我省我市土壤條件下使用的工作原理、牽引方式及動力、行走速度的配套合理性為研究對象。

3.2 目的

（1）瞄準國際先進水平，開發生產“國內一流，替代進口，經濟適用，品質優良”的現代煙草農業機械裝備。

（2）市場需求量大，屬于國內或我省空白的產品。

（3）符合國家、行業當前急需及鼓勵發展的產品方向。

（4）產品價位大大低于進口，并且安全環保。

4 技術關鍵點及創新點

4.1 該項目研究開發的技術關鍵

（1）研究適合我國地形土壤條件、種植農藝要求下，使用的工作原理、牽引方式及動力、行走速度的配套合理性。

（2）研究灌溉和施肥的有效方式。

（3）研究機具動作的可靠性、準確性及使用的耐用性。

4.2 該項目研究開發的創新點

（1） 一次完成開溝、栽苗、施肥、澆水、覆土、鎮壓的完整移栽過程。

（2） 結構緊湊、重量輕，各功能動作均可調（移栽深度、株距、行距、施肥量、澆水量及位置等）。

（3） 切刀輪組能有效解決土壤含雜率過高而堵土的問題。

（4） 直立苗筒在分苗、落苗、推苗、扶苗過程中能確保煙苗的完好，避免了夾持式栽種對煙苗的損傷及需要多人操作的缺點。

（5） 施肥、澆水與栽種同步、定點，節肥、節水。

（6） 兩個地輪作為堅固防滑的驅動輪，兩輪均能共同或單獨提供傳動動力，確保了株距的準確一致性、各動作的連續性。

（7） 由30馬力四輪驅動的拖拉機牽引，1人操作移栽機，機器可升降，轉彎半徑小，轉向方便，可適應小地塊作業。

（8） 該機具通用性強，可移栽其它苗類的農作物。

5 項目的技術路線、研究方法和實施方案

引進、消化、吸收國外先進技術，在機具的適用性、可靠性、經濟性、先進性等方面再創新。

（1）首先以曲靖2008年引進試驗的意大利撥盤式、加拿大鉗夾式兩種烤煙移栽機為參考樣機，通過生產試用，全面掌握其技術狀態，經過征求用戶意見，研究分析與實際考察，形成引進試驗結論。

（2）結合本地實際，確定合理預期達到的技術經濟指標。

（3）進行方案設計（以意大利引進的懸掛撥盤式烤煙移栽機為母機，吸收其他國家和國內生產的烤煙移栽機的優點）、技術設計、初樣機制造、田間試驗、完善改進設計、正樣制造、復試驗、小批量產品試制、生產試驗、再完善改進設計、鑒定定型、轉入批量生產。

6 機具的技術指標

機具重量：510 kg；

苗箱容量：1200株；

水箱容量：400 kg；

肥箱容量：50 kg；

工作行數：1行；

行距：100～1300 mm （可調）；

株距：500 mm、550 mm、600 mm、650 mm、700 mm（可調）；

生產率：2～3畝/h ；

施肥量：0.3～0.75 kg/m2（可調）；

澆水量：0.3～0.5 kg/株（保苗水）；

配套動力：30馬力；

操作人數：1人；

移栽深度： 60～80 mm（可調）；

漏栽率：≤3%；

成活率：≥95%。

機具的預期指標已能滿足我省地理環境、土壤條件及種植農藝要求下使用，通過試驗示范推廣，最終可達到普及推廣使用的目標。機具的技術指標達到和超過國外現有產品，國內尚無對比目標。首先，價位低是進口產品的一半。第二，適應性強，可在山地、平地、大塊小塊地、沙土粘土地上作業。第三，功能齊全、結構緊湊、堅固耐用。