煙草種植移栽自動(dòng)化應(yīng)用研究

陳晨 牛莉莉 程玉淵 孫善興 胡燕芳 賈曉果 范志珂

摘? ? 要：在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)程中，自動(dòng)化技術(shù)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，在各行各業(yè)中的應(yīng)用也更為廣泛。煙草種植產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)種植移栽作業(yè)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與人力，工作量大，同時(shí)煙草的成活率相對(duì)低。在煙草種植移栽階段應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操作，包括挖坑、施肥、澆水以及移栽等工作，提升了工作效率。必須要對(duì)煙草種植移栽自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，明確自動(dòng)化技術(shù)在煙草種植移栽過程中的作用，保障煙草種植行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煙草種植;移栽;自動(dòng)化

文章編號(hào)：1005-2690（2021）22-0135-02? ? ? ?中國圖書分類號(hào)：F768.29? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中，煙草作為一種經(jīng)濟(jì)作物為廣大農(nóng)戶創(chuàng)造了大量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前種植面積已經(jīng)超過200萬hm2。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國在煙草種植方面的效率越來越高，實(shí)現(xiàn)了煙草行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[1]。

相較于發(fā)達(dá)國家我國在煙草種植與移栽作業(yè)中整體技術(shù)水平低，更多采用人工種植以及移栽的手段，造成煙草的成活率與保苗率較低，對(duì)煙草行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。在現(xiàn)代煙草種植農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的種植移栽技術(shù)，推進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，為煙草種植移栽注入新的活力。

1? ?煙草移栽機(jī)械現(xiàn)狀

從我國農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，煙草移栽機(jī)械最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代。在高等院校與各級(jí)科研機(jī)構(gòu)的大力合作下，煙草移栽機(jī)的出現(xiàn)為煙草種植行業(yè)的發(fā)展提供了可靠保障。

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，盡管在煙草移栽機(jī)的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)煙草種植步驟的簡化，實(shí)現(xiàn)煙草移栽成活率的提升，但是由于實(shí)際應(yīng)用與設(shè)計(jì)工作的不協(xié)調(diào)，造成煙草移栽過程中，農(nóng)戶成本增加，因而機(jī)械沒有得到大面積的推廣[2]。

近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)條件更加充裕，在國家對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化重視程度不斷提升的情況下，煙草移栽機(jī)獲得了新的發(fā)展機(jī)遇。各種新型移栽機(jī)械設(shè)備的使用，實(shí)現(xiàn)了煙草種植現(xiàn)代化水平的提升。

20世紀(jì)末，新疆農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所研制成功了2ZT-2型煙草移栽機(jī)，其在運(yùn)行過程中，可以借助行走輪來進(jìn)行動(dòng)力傳輸，開展煙草移栽作業(yè)工作，實(shí)現(xiàn)了種植移栽水平的提升。

首先，移栽機(jī)在前進(jìn)的時(shí)候，能夠借助開溝器來開墾栽植溝，然后借助抓苗器或者人工輔助的方式在移栽區(qū)域進(jìn)行煙苗的鋪放，利用橫向輸送帶保證煙苗能夠進(jìn)入到立式帶當(dāng)中。

其次，借助栽植盤將煙苗夾住，放入開好的栽植溝當(dāng)中，隨著移栽機(jī)的前進(jìn)，利用鎮(zhèn)壓輪實(shí)現(xiàn)煙苗的覆土與壓實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)煙草移栽的自動(dòng)化作業(yè)。

在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)與多家單位的合作下，2006年研制成功了2ZQ型移栽機(jī)，其能夠?qū)崿F(xiàn)煙草移栽種植環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，包括覆土、開溝、澆水、栽植以及施肥等，同時(shí)在煙草移栽以后，可以提升成活率，具有較高的直立度，實(shí)現(xiàn)了煙草種植作業(yè)效率的提升，降低了煙草種植農(nóng)戶的工作量。2009年重慶北卡農(nóng)業(yè)公司研發(fā)的半自動(dòng)落苗移栽機(jī)在現(xiàn)有移栽機(jī)基礎(chǔ)之上，對(duì)送苗與扶苗的自動(dòng)化流程進(jìn)行優(yōu)化[3]。

在設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候，可以在傳送帶中放入煙草幼苗，配備質(zhì)地柔軟的傳送帶，避免在煙草幼苗夾持的時(shí)候出現(xiàn)損傷幼苗的情況，實(shí)現(xiàn)幼苗的直立栽植，提升煙草移栽的存活率以及作業(yè)效率。在半自動(dòng)落苗移栽機(jī)的幫助下，旱地?zé)煵菀圃粤磕軌蜻_(dá)到2 500株/h以上，同時(shí)將倒苗率控制在3%以下。

除此之外，在煙草種植移栽的過程中，為了提升自動(dòng)化水平，許多農(nóng)村地區(qū)的種植戶不斷改良各種煙草移栽設(shè)備，將實(shí)踐與理論相結(jié)合，為煙草移栽機(jī)械的發(fā)展注入新的活力。

種植戶發(fā)明的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了操作流程的優(yōu)化，同時(shí)對(duì)整個(gè)操作步驟進(jìn)行簡化，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)能夠隨意對(duì)煙草移栽設(shè)備的深淺進(jìn)行調(diào)節(jié)，做到自動(dòng)覆土，最大程度上減少對(duì)地膜產(chǎn)生的損傷。

2? ?煙草種植移栽常見自動(dòng)化設(shè)備

2.1? ?鉗夾式栽植器

鉗夾式栽植器主要通過鏈條的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)煙苗的輸送，放置到苗溝當(dāng)中，然后借助控制結(jié)構(gòu)，打開鉗夾，保證煙苗能夠掉入到苗溝當(dāng)中，并完成后續(xù)的覆土工作[4]。這種自動(dòng)化設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，制造成本較低，能夠有效控制相鄰煙苗的距離和移栽深度，但是存在一定的缺點(diǎn)，作業(yè)過程速度相對(duì)較慢，增加了煙苗受損的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2? ?撓性圓盤式栽植器

在撓性圓盤式栽植器當(dāng)中，植苗撓性圓盤是關(guān)鍵部分，主要是利用兩片圓盤，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙苗的控制，然后開展自動(dòng)化移栽工作[5]。這種設(shè)備的制作成本較低，由于其圓盤為塑料制品，很容易被磨損，降低了自身的使用壽命。除此之外，應(yīng)用這種設(shè)備容易出現(xiàn)埋苗與漏苗的問題。

2.3? ?導(dǎo)苗管式栽植器

導(dǎo)苗管式栽植器在應(yīng)用的過程中，需要在傳送帶中放置煙苗，然后運(yùn)輸?shù)綄?dǎo)苗管上面，在重力的作用下，可以順著導(dǎo)苗管將煙苗放置到苗溝當(dāng)中。其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)熋绲闹昃噙M(jìn)行合理調(diào)整，減少埋苗、漏苗的發(fā)生概率，在小規(guī)模或大規(guī)模的煙草移栽過程中，都能夠取得良好的效果。

3? ?煙草種植移栽自動(dòng)化存在的問題與發(fā)展趨勢

3.1? ?煙草種植移栽自動(dòng)化存在的問題

在目前的煙草移栽機(jī)械制造過程中，由于各個(gè)環(huán)節(jié)的連接度相對(duì)較低，移栽自動(dòng)化、育苗等體系的構(gòu)建出現(xiàn)了相互分裂的情況。特別是在煙草移栽機(jī)械設(shè)備研制階段，沒有形成比較規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，更多以國外設(shè)備為依據(jù)，沒有從自身的實(shí)際情況出發(fā)，影響了煙草種植移栽設(shè)備的本土化發(fā)展。同時(shí)，煙草移栽機(jī)械設(shè)備的使用率低，機(jī)械自身功能比較單一，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，很容易產(chǎn)生一些故障，使得機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)成本提升，對(duì)煙草種植移栽機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化推廣產(chǎn)生了不利影響[6-7]。

3.2? ?煙草移栽自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

在推動(dòng)煙草移栽自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要集中科研力量，加強(qiáng)制缽、移栽以及育苗等環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，從我國實(shí)際情況出發(fā)，構(gòu)建符合中國特色的煙草移栽設(shè)備研發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作效率的提升。鉗夾式移栽機(jī)成本較低，目前得到比較廣泛的應(yīng)用，但是其自身的工作效率相對(duì)低，煙苗幼苗的受損概率大。在未來的研發(fā)過程中，需要將導(dǎo)苗管式栽植器作為主要研發(fā)方向，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。

在煙草種植移栽自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，不僅需要積極學(xué)習(xí)國外的一些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)需要自主創(chuàng)新，結(jié)合我國的實(shí)際情況研制一些具有地方特色的煙草種植移栽設(shè)備。我國目前煙草種植分布主要集中在丘陵區(qū)域。這就需要在設(shè)備研發(fā)中，重點(diǎn)考慮丘陵地區(qū)的實(shí)際情況，加大自走式小型化移栽機(jī)械等設(shè)備的研發(fā)力度，保證其在進(jìn)行煙草種植移栽的同時(shí)可以開展施肥、噴藥等作業(yè)，提升整體的自動(dòng)化水平。

4? ?煙草種植移栽自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用情況

4.1? ?移栽器對(duì)栽苗效果的影響

針對(duì)煙草移栽作業(yè)工作來說，移栽器自身的打開度、直立程度以及打開時(shí)間等，都會(huì)對(duì)移栽的效果產(chǎn)生影響。在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的時(shí)候，移栽器需要保持在一個(gè)垂直的狀態(tài)，減少外界因素的干擾，防止產(chǎn)生偏移的情況，從而實(shí)現(xiàn)煙苗移栽質(zhì)量的提升。

移栽器的落苗效果受打開度的影響，成正比關(guān)系，與覆土的效果成反比關(guān)系。通過提升打開度，能夠改善落苗問題。在打開時(shí)間方面，必須進(jìn)行合理把握，避免打開時(shí)間過早對(duì)煙苗產(chǎn)生損傷，影響煙草移栽的質(zhì)量。

移栽器的入土深度會(huì)對(duì)栽苗效果產(chǎn)生直接影響，入土越淺，其所形成的坑穴直徑也就越小，覆土的速度會(huì)加快，這就造成煙苗移栽作業(yè)中，根部的埋深相對(duì)較淺。在這種情況下，必須要對(duì)入土深度進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，將其控制在200～240 mm，保證栽苗效果。

4.2? ?煙草種植移栽機(jī)的應(yīng)用效果

大量實(shí)踐證明，借助煙草種植移栽機(jī)，可以保證煙苗在移栽時(shí)提高保苗率，維持在97.5%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人工移栽的效果。與此同時(shí)，在機(jī)械移栽機(jī)作業(yè)的過程中，可以對(duì)煙苗變異系數(shù)進(jìn)行有效控制，保證在0.4%以內(nèi)，相較于人工移栽23.5%的變異系數(shù)，明顯得到改善。

5? ?結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。在煙草種植移栽作業(yè)階段，引入自動(dòng)化移栽機(jī)，可以為煙草移栽的規(guī)模化發(fā)展提供保障，提升煙苗成活率，提高煙草種植經(jīng)濟(jì)效益。

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