膜上開溝栽植工藝的設計

李俊虹++任萍++李俊偉++羅昕

摘要：針對目前新疆地區育苗移栽采用的膜上打孔栽植方式存在栽植效率低、栽后膜上覆土不實等問題，從改變穴苗栽植工藝入手，綜合對比分析裸地開溝與膜上打孔栽植工藝，提出膜上開溝栽植新思路，設計膜上開溝栽植工藝，并分析基于膜上開溝栽植的工藝特點及工藝難點，最后經過膜上開溝種植試驗，通過對試驗對象（包括棵均種植時間、地膜切口間距以及秧苗長勢）的考察來探究膜上開溝栽植工藝的可行性。試驗結果初步驗證了膜上開溝栽植的可行性。

關鍵詞：覆膜栽植；裸地開溝；膜上打孔栽植；對比分析；種植試驗

中圖分類號： S641.204文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）06-0204-03

番茄是新疆主要的經濟作物，種植規模和制品出口量占全國的90%以上，占世界的30%[1]。覆膜栽植是新疆番茄種植發展的主要方式，克服了新疆干旱半干旱的氣候特點[2-4]。目前國內外栽植技術主要歸納為覆膜栽植與裸地開溝栽植兩大類。新疆覆膜栽植的普遍方式為膜上打孔（別稱穴開孔），存在的問題主要有：（1）基于膜上打孔栽植工藝的移栽作業覆土不實，易吊苗，造成移栽苗成活率低，補苗作業頻繁；（2）一孔一苗作業效率低，且造成揭膜困難，致使殘膜回收效果差。而上述的問題直接制約了新疆經濟作物機械化育苗技術的應用與推廣[5-6]。基于國內外覆膜栽植、打孔栽植實例，項目組結合裸地開溝栽植工藝與膜上成穴開孔栽植工藝的技術思想，創新提出膜上開溝栽植工藝方案。本研究著重對膜上開溝栽植工藝進行初步探索，推進了后續研究。

1膜上開溝栽植工藝設計

膜上開溝栽植方式的工藝路線包括平地碎土工序、鋪設滴灌帶工序、鋪膜工序、膜邊覆土工序、膜上壓槽工序、槽內覆土工序、分膜開溝工序、投苗工序、回土工序和鎮壓工序。

1.1工序的內容及作用

平地碎土工序是將所要種植的土地進行平整、打破大塊土壤、破解板結土塊，使土地平整、疏松，為覆膜栽植做好前提準備；鋪設滴灌帶工序是將滴灌管按照栽植模式鋪設到平整好的土地上，為種植作物的后續田間管理做好設備支持；鋪膜工序是在土地上對應好滴灌管的位置鋪設地膜；膜邊覆土工序是在地膜兩端覆上碎土，保證地膜定位；膜上壓槽工序是在鋪好的地膜上壓出溝槽，做為苗溝；槽內覆土工序是將碎土輸入到溝槽內；分膜開溝工序是用不等直徑雙圓盤栽植器將所覆土壤下面的地膜劃開，并分開地膜和土壤，形成苗溝；投苗工序是利用導苗管將穴盤苗導入到苗溝；回土工序是將溝槽內所分出的土壤重新覆到溝內；鎮壓工序就是將溝槽內土壤壓實。

1.2工藝分析

1.2.1與膜上打孔對比（1）省去了膜上打孔的工序，節約了栽植時間，提高了栽植效率；（2）引進了膜上壓槽工序和分膜開溝工序，整合了開溝栽植和覆膜栽植工藝。

1.2.2工藝難點（1）膜上壓槽時會發生地膜中間部分下陷，會不會引起地膜的兩端往中間收縮以及收縮量是關鍵問題；（2）分膜開溝時因地膜處于覆土之下，能不能順利將膜劃開，地膜劃開后地膜會不會往兩端收縮是關鍵問題。

2基于膜上開溝栽植工藝的種植試驗

在分膜栽植工藝設計以及分析工藝難點的基礎上，設計試驗方案，通過試驗對比來驗證分膜過程中地膜是否收縮以及收縮量、地膜能否順利劃開以及分膜栽植的高效性，并統計秧苗長勢情況。

2.1試驗設備和材料

本試驗采用的主要設備和材料為鐵锨、山地自行車（胎寬為5.08 cm）、秒表、游標卡尺，卷尺（測量范圍為0～5 m），普通白色聚乙烯超薄農用地膜，寬度為1 m、苗齡50 d的“里格爾87-5”番茄穴盤苗，番茄苗生長所需復合肥10 kg。

2.2試驗方案設計

2.2.1試驗主要評價指標（1）栽植時間。高效栽植主要取決于栽植時間的長短[6-7]，本試驗的對照組和試驗組分別為膜上打孔栽植與膜上開溝栽植。其中，膜上打孔栽植所需的栽植時間為打孔所需時間與栽植時間之和；膜上開溝栽植所需時間為分膜開溝時間與栽植時間之和。

膜上打孔栽植株均所用栽植時間：

式中：t1為打出n1個穴坑所需的時間，s； t11為栽植n1棵穴盤苗所需的時間，s；n1為膜上打孔栽植株數，株；t2為同等種植長度分膜開溝所需時間，s；t22為栽植n2株穴盤苗所需時間，s；n2為分膜開溝栽植株數，株。

（2）分膜后兩膜邊間距。分膜開溝由于在膜上壓槽時地膜中間部分下陷，地膜兩端產生對中間下陷部分的拉伸力，在拉伸力的作用下地膜中間部分會被拉向兩側，用分膜后兩膜邊之間的距離來表征地膜分開后的回彈程度。試驗采用樣本點進行測量，最后計算各樣本點數據的平均值、各樣本點偏離均值量、方差和標準差。通過各項參數的大小對地膜被分開后的回彈情況進行評估。

式中：d為各樣本點數據的平均值，mm；Δ為樣本點偏離均值量，mm；s2為各樣本點數據的方差，mm2；σ為各樣本點數據的標準差，mm；di為第i個樣本點所測得的數據，mm；n為樣本點的個數，個。

（3）通過調研，在農業生產中常用莖稈直徑、秧苗高度、葉片數量來衡量秧苗的長勢情況。

2.2.2試驗方案試驗地點為石河子大學機械電氣工程學院工廠后邊的空地，規格為5 m×6 m（圖1）。首先，人工將試驗區域進行整地，使其平整、疏松；然后將地膜覆上，總共覆3張膜，其中兩側的2張膜為膜上開溝栽植，中間1張膜為膜上打孔栽植；覆膜后用山地自行車在兩側地膜的中間位置分別壓出溝槽，溝槽寬度為5.08 cm，同時將土覆到溝槽內；用雙圓盤開溝器在溝槽內由人工進行分膜開溝，并記錄由雙圓盤開溝器分膜開溝所需的時間；最后將穴盤苗按照株距25 cm由人工進行溝內栽植，并記錄時間；對于中間1張地膜，首先由人工進行打孔，按照25 cm的栽植株距，并記錄打孔所需的時間；最后由人工進行穴盤苗栽植，并記錄栽植時間。

試驗過程中在分膜開溝之后對覆土之下的地膜的分開距離d進行測量，通過采取樣本點進行測量，每隔50 cm選取1個樣本點，共取12個樣本點。最后計算出通過樣本點所測得所有數據的平均值，以平均值對地膜被分開后的回彈程度進行評估。

試驗過程中，以10 d為1個周期對秧苗的長勢進行測量，衡量秧苗長勢的具體指標為莖稈直徑、秧苗高度、葉片數量。測量莖稈直徑用游標卡尺進行測量，測量的位置統一為秧苗莖稈距離地面4 cm處。秧苗高度使用卷尺進行測量，測量時卷尺保持豎直，以自然狀態下的秧苗最頂端位置的高度作為秧苗的高度。葉片數量的測量采用查數法，通過人工查取每株秧苗的葉片數量來計數。

為了保證試驗數據的準確性，在整個試驗周期內，膜上開溝栽植的秧苗與膜上打孔栽植的秧苗采用同樣的田間管理措施，具體表現在相同時間和等量的澆水、施肥、除草、搭架。

3結果與分析

3.1不同栽植方式各工序所需時間

由表1分析可知，栽植同樣數量的番茄苗，膜上開溝栽植所需要的總時間少于膜上打孔栽植所需的總時間。從栽植工序消耗時間上來看，2種栽植方式栽植相同數量的番茄苗所需的時間基本一致，但是膜上打孔栽植方式打孔所消耗的時間多于膜上開溝栽植方式開溝所消耗的時間。因此，平均到單株秧苗所需要消耗的栽植時間表現為膜上開溝栽植所消耗的時間小于膜上打孔所消耗的時間。

3.2膜邊間距

通過對選取的樣本點所得數據處理（表2）可以得出，地膜被分開后形成的2張膜邊之間的距離平均為54 mm，新疆穴盤苗培育所用的穴盤規格為30 mm×30 mm×45 mm，54 mm 的膜間寬度能夠容納基質上端面為30 mm×30 mm的穴盤苗，兩膜之間的距離過大會導致后期的跑墑嚴重，影響作

物的生長，兩膜之間的距離過小也會為秧苗落入兩膜之間增加難度。54 mm的寬度能夠使穴盤苗落在兩膜之間，經過鎮壓能夠使兩膜之間距離縮小，使覆膜更為有效。兩膜間距基本處于50～60 mm 的范圍內，波動小，變化平穩。樣本點數據的方差為14.5，標準差為3.8 mm，同樣可以發現樣本數據的波動性小，樣本數據基本穩定。

由圖2可知，膜上開溝栽植與膜上打孔栽植所種植的秧苗平均直徑都是在前30 d迅速增大，在30～60 d增大速度變緩，但二者的增加趨勢是一致的，且二者的水平基本保持一致，在整個生長階段二者莖稈平均直徑沒有較大差距。

3.4栽植方式對秧苗平均高度的影響

從秧苗平均高度對比折線圖（圖3）可以得出，膜上開溝栽植與膜上打孔栽植所種植的秧苗在試驗期間高度一直增加，兩者高度水平及其變化趨勢基本保持一致，且在同一時期高度無明顯差異。

3.5栽植方式對葉片數量的影響

從秧苗葉片平均數量對比折線圖（圖4）可以得出，膜上開溝栽植與膜上打孔栽植所種植的秧苗在試驗期內葉片數量在不斷增加，兩者葉片數量水平及增長速度趨勢基本一致，且在同一時期葉片數量無明顯差異。

由本試驗可以得出，在分膜栽植過程中地膜能夠被分開，分開后的地膜兩膜邊間距平均為54 mm，能夠滿足穴盤苗正常落入兩膜之間。通過對比栽植試驗得出膜上開溝栽植棵均栽植時間少于膜上打孔栽植棵均栽植時間，初步顯示了膜上

開溝栽植的高效性。通過對試驗期內秧苗生長過程中各項指標的記錄統計與分析，得出膜上開溝栽植與膜上打孔栽植所種植的秧苗在生長過程中長勢基本保持一致，同一生長期各項指標均無明顯差異。

4結論

基于對國內裸地開溝與膜上打孔栽植實例的分析與對比，提出了膜上開溝栽植方式，并對膜上開溝栽植方式進行了工藝設計，并分析了工藝特點及工藝難點。針對工藝難點，進行了基于膜上開溝栽植工藝的種植試驗，通過種植試驗驗證了膜上開溝栽植方式是可行的，并論證了膜上開溝栽植方式的高效性以及膜上開溝栽植方式所種植的秧苗生長狀況與膜上打孔栽植所種植的秧苗生長狀況基本一致。本研究為基于膜上開溝栽植工藝配套的裝置的設計及研制提供了理論分析基礎。

參考文獻：

[1]陳兵. 中國新疆番茄產業發展現狀分析[J]. 新疆財經大學學報，2011（3）：16-20.

[2]曾紅遠，熊路，吳佳寶，等. 農作物覆膜栽培研究進展[J]. 湖南農業科學，2012（11）：32-34.

[3]馬忠明，白玉龍，薛亮，等. 不同覆膜栽培方式對旱地土壤水熱效應及西瓜產量的影響[J]. 中國農業科學，2015，48（3）：514-522.

[4]景立權，袁建華，趙福成，等. 玉米超高產精確栽培研究進展[J]. 江蘇農業學報，2013，29（2）：429-434.

[5]劉洋，李亞雄，李斌，等. 新疆地區作物移栽與移栽機研究現狀[J]. 廣東農業科學，2013，40（9）：189-191，196.

[6]賀智濤，鄭治華，劉劍君，等. 膜上移栽機的發展現狀及存在的問題[J]. 農機化研究，2014（9）：252-255.

[7]馬麗，李克福，孫國軍，等. 南疆早熟棉品種覆膜與不覆膜栽培比較試驗[J]. 棉花科學，2015，37（3）：27-30.潘小紅. 基于茶園旱情監測的無線傳感器節點能耗檢測[J]. 江蘇農業科學，2017，45（6）：207-210.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.054