蔬菜移栽機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及分類特點(diǎn)

吐爾遜娜依·熱依木江，馬 艷，于秀針，帕合爾鼎·阿布來(lái)提

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，烏魯木齊 830091)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)在栽培技術(shù)和實(shí)際產(chǎn)量上都得到了明顯提升，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)也實(shí)現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)。人們生活水平的不斷提升對(duì)于蔬菜產(chǎn)業(yè)提出了更高要求，加之各種蔬菜相關(guān)政策的穩(wěn)步實(shí)施，促進(jìn)了蔬菜產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。蔬菜種植規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，生產(chǎn)力不足的問題也突顯出來(lái)，與大宗農(nóng)作物的機(jī)械化生產(chǎn)相比，蔬菜生產(chǎn)的機(jī)械化程度仍處于劣勢(shì)，這在一定程度限制了蔬菜種植規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。從蔬菜生產(chǎn)過程來(lái)看，種子萌發(fā)后的幼苗移栽工作是確保蔬菜產(chǎn)量的重點(diǎn)，也是勞動(dòng)強(qiáng)度比較大的工作任務(wù)之一。因此，蔬菜的機(jī)械化移栽技術(shù)逐漸成為農(nóng)機(jī)行業(yè)的研究重點(diǎn)，且隨著技術(shù)的成熟，蔬菜移栽機(jī)械逐漸在我國(guó)的很多蔬菜種植地區(qū)得到應(yīng)用，并體現(xiàn)出了高效率、高質(zhì)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 蔬菜移栽機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

從蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程來(lái)看，蔬菜的種植屬于勞動(dòng)量較大的工作程序，傳統(tǒng)的人工蔬菜移栽往往需要雇傭大量的人工，使蔬菜生產(chǎn)的整體成本明顯上升，且移栽工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，不利于大規(guī)模蔬菜生產(chǎn)的實(shí)施。針對(duì)以上問題，在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化快速發(fā)展的過程中，針對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)的大量農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品被重點(diǎn)研究和制造，用于蔬菜移栽的機(jī)械產(chǎn)品就是其中重要的一類。

我國(guó)的蔬菜移栽機(jī)械技術(shù)研究已有40多年的歷史，早期的技術(shù)研究通過引進(jìn)日本和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械技術(shù)為主，但是國(guó)外的成熟技術(shù)直接應(yīng)用到我國(guó)的蔬菜移栽過程中，存在著較多的不適用因素，且機(jī)械購(gòu)置和后期維護(hù)的成本比較高。隨著我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，很多農(nóng)機(jī)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)針對(duì)蔬菜移栽機(jī)械展開了大量研究，逐漸生產(chǎn)并推向市場(chǎng)了一批技術(shù)成熟的蔬菜移栽設(shè)備，旱田缽苗移栽機(jī)、回轉(zhuǎn)式缽苗移栽機(jī)等很多產(chǎn)品在蔬菜生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要的作用。

孫凱等[1]針對(duì)穴盤苗移栽機(jī)自動(dòng)輸送系統(tǒng)展開了技術(shù)研究和設(shè)計(jì)，對(duì)于導(dǎo)取苗進(jìn)程軌跡、回程軌跡和凸輪槽理論輪廓進(jìn)行了深入分析和優(yōu)化，并對(duì)蔬菜移栽的苗杯、凸輪式連桿等核心部件進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。黃冠龍等[2]對(duì)于蔬菜穴盤苗小型全自動(dòng)無(wú)線遙控移栽機(jī)進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)移箱傳感器、步進(jìn)電機(jī)及電缸進(jìn)行了硬件選型計(jì)算，并分析和優(yōu)化了運(yùn)動(dòng)過程的協(xié)調(diào)性。王超等[3]對(duì)于蔬菜移栽機(jī)氣動(dòng)下壓式高速取苗裝置展開了試驗(yàn)研究，取苗單體布置形式、取苗氣缸工作壓力、頂苗器運(yùn)動(dòng)軌跡等進(jìn)行了分析和計(jì)算，明確了高速蔬菜移栽設(shè)備的合理作業(yè)參數(shù)。

2 蔬菜移栽機(jī)械的種類特點(diǎn)

蔬菜移栽機(jī)械針對(duì)不同的蔬菜品種及不同的生產(chǎn)地區(qū)具有明顯的差異性，造成市場(chǎng)上的蔬菜移栽設(shè)備產(chǎn)品種類繁多且功能各異。總體上講，根據(jù)蔬菜移栽機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式，可將其按照動(dòng)力供給形式分為牽引式和自走式兩類，牽引式機(jī)械需要與拖拉機(jī)配套安裝后進(jìn)行作業(yè)，而自走式機(jī)型具有整體的動(dòng)力系統(tǒng)，能夠開展自主作業(yè)。根據(jù)不同栽植形式和機(jī)械結(jié)構(gòu)，蔬菜移栽機(jī)械還包括鉗夾式移栽機(jī)、圓盤式移栽機(jī)、吊杯式移栽機(jī)、導(dǎo)苗管式移栽機(jī)等多種類型。

2.1 鉗夾式移栽機(jī)

鉗夾式移栽機(jī)多為半自動(dòng)化機(jī)型，在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間較早，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、購(gòu)置成本低的特點(diǎn)。工作過程中，需要通過人工的方式將蔬菜秧苗放置到鉗夾機(jī)構(gòu)上，鉗夾上的秧苗隨著鉗夾一同運(yùn)動(dòng)到移栽位置后，鉗夾自動(dòng)打開使蔬菜秧苗落入移栽苗溝，再通過后方的覆土鎮(zhèn)壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行土壤覆蓋和壓實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)移栽的全過程。由于采用半自動(dòng)化的作業(yè)方式，鉗夾式蔬菜移栽機(jī)械的工作效率較低，通常僅為30～35株·min-1，且鉗夾移栽的傷苗率和漏栽率偏高。目前使用較多的機(jī)型包括富來(lái)威2ZQ-4型移栽機(jī)、火絨2ZBX-2型鉗夾式移栽機(jī)等。

2.2 導(dǎo)苗管式移栽機(jī)

導(dǎo)苗管式移栽機(jī)也是一種半自動(dòng)化機(jī)型，是在傳統(tǒng)的移栽設(shè)備基礎(chǔ)上研制的新型產(chǎn)品，其工作過程需人工將蔬菜秧苗放入喂入器中，喂入器根據(jù)導(dǎo)管軌道運(yùn)動(dòng)，最終落入到移栽位置，并進(jìn)行覆土和壓實(shí)。導(dǎo)苗管式蔬菜移栽機(jī)相對(duì)于鉗夾式蔬菜移栽機(jī)能更好地保護(hù)蔬菜秧苗，并使移栽的秧苗保持良好的種植均勻性和直立度，但導(dǎo)苗管式移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在半自動(dòng)化機(jī)械中的售價(jià)較高。現(xiàn)階段使用較多的機(jī)型包括紐荷蘭RT-2型、意大利HORTECH MIDI5型、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)2ZDF系列等導(dǎo)苗管式移栽機(jī)。

2.3 全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)

在傳統(tǒng)的半自動(dòng)化機(jī)型基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，近年來(lái)很多全自動(dòng)的蔬菜移栽機(jī)械逐漸投入市場(chǎng)，并進(jìn)行了高效率作業(yè)。如禾田A5-1200型全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)(圖1)，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性完成8行蔬菜的移栽作業(yè)，與半自動(dòng)化設(shè)備相比，禾田A5-1200型全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)能夠通過取苗器進(jìn)行自動(dòng)取苗，并實(shí)現(xiàn)8行同步的開孔、落苗、覆土全自動(dòng)一體化移栽作業(yè)，具有平地狀態(tài)下松土移栽的功能，作業(yè)過程高效精準(zhǔn)。全自動(dòng)化的蔬菜移栽設(shè)備操作更為簡(jiǎn)單，對(duì)于人力輔助的需求顯著降低，且先進(jìn)機(jī)型的適應(yīng)性很強(qiáng)，可根據(jù)不同蔬菜進(jìn)行不同行距、株距的調(diào)整。除禾田A5-1200移栽機(jī)外，現(xiàn)階段應(yīng)用較多的蔬菜移栽機(jī)械還包括井關(guān)PVHR2-E18、鼎鐸2ZB-2/4、洋馬PF2R等。

圖1 禾田A5-1200型全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)

3 蔬菜移栽機(jī)械的應(yīng)用效果

從多種蔬菜移栽機(jī)械的應(yīng)用來(lái)看，通過機(jī)械設(shè)備替代傳統(tǒng)的人工移栽作業(yè)能夠有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向規(guī)模化發(fā)展的趨勢(shì)下，農(nóng)村地區(qū)的用工短缺問題對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，而蔬菜移栽機(jī)械的應(yīng)用很好解決了這一問題。除此之外，移栽機(jī)械的應(yīng)用促進(jìn)了集中育苗技術(shù)的普及，菜苗的統(tǒng)一化提高了移栽成活率，均勻的機(jī)械化移栽有利于蔬菜的均衡生長(zhǎng)和品質(zhì)統(tǒng)一，且大面積蔬菜種植過程抵抗病蟲害、自然災(zāi)害的能力顯著提高，有利于蔬菜種植經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)定增長(zhǎng)。

4 蔬菜移栽機(jī)械的不足

盡管蔬菜移栽機(jī)械的數(shù)量實(shí)現(xiàn)了不斷增長(zhǎng)，但就我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，其仍存在著以下問題：一是移栽機(jī)械的通用性較差，通常不同的蔬菜品種只能使用專門的機(jī)械產(chǎn)品，即使是同一品種的蔬菜在不同地區(qū)種植，蔬菜移栽機(jī)械的適用性也不同；二是作業(yè)效率和質(zhì)量仍有較大提升空間，總體上講，我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)用的大部分蔬菜移栽機(jī)械以半自動(dòng)化為主，技術(shù)比較落后，整體工作效率有較大提升空間，且移栽后蔬菜的成活率、放苗準(zhǔn)確性等參數(shù)仍不盡人意；三是自主生產(chǎn)的先進(jìn)蔬菜移栽機(jī)械數(shù)量不足，現(xiàn)階段我國(guó)自主生產(chǎn)的蔬菜移栽機(jī)械技術(shù)仍比較落后，很多機(jī)型參照國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，本土化作業(yè)適用性不足，部分機(jī)型市場(chǎng)驗(yàn)證時(shí)間較短，故障率偏高，質(zhì)量達(dá)不到長(zhǎng)期使用的標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步提升。

4 結(jié)語(yǔ)

蔬菜作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，其生產(chǎn)的高效優(yōu)質(zhì)實(shí)施關(guān)系到農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定，隨著蔬菜生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和大田蔬菜種植技術(shù)的普及，蔬菜的機(jī)械化生產(chǎn)受到越來(lái)越高的重視，蔬菜移栽機(jī)械作為生產(chǎn)過程中必須的機(jī)械類型，其先進(jìn)技術(shù)的普及與應(yīng)用對(duì)于蔬菜產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展意義重大，也是蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。