水稻秧棚苗床平地機的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢＊

陸博遠 ， 萬 霖 ， 車 剛 ， 田雨琪

（黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

水稻是我國的主要糧食作物，種植面積占全國谷物種植面積的30%，產(chǎn)量約占全國谷物產(chǎn)量的一半[1-2]。作為北大倉的黑龍江省，糧食總產(chǎn)量位居全國首位，商品糧產(chǎn)量也是全國第一。其中水稻是黑龍江省重要的糧食作物，該省水稻種植面積不斷提高，從2010年的近314萬公頃增加到2019年的近390萬公頃，增加了76萬公頃，種植面積的提高和發(fā)展意味著對水稻育秧的需求大大增加。

黑龍江省是寒地水稻的產(chǎn)區(qū)，土地積溫對比華中等地區(qū)低很多，所以延長水稻生長周期至關重要。在東北地區(qū)通過水稻育秧大棚來增加水稻生長過程中的積溫，改善在室外生長階段的積溫不足的問題，是非常有效且常見的一種水稻育秧的方式。水稻標準化育秧大棚是針對東北水稻產(chǎn)區(qū)和作業(yè)時間較早的稻米季節(jié)氣溫低的特點，通過大棚提高溫度、精選種子品種、精準播放種子、精確對準施肥、加強病蟲害防治、培育壯秧等相關技術，實現(xiàn)水稻的增產(chǎn)豐收。大棚育秧能提高水稻的抗寒抗旱能力。同時具有扣棚早、保溫效果好、集約化程度高，省工時、省人力、便于集中管理等優(yōu)勢，通過試驗和基層調查的對比可以看出，水稻大棚基質育秧所育秧苗根系發(fā)達，苗身健壯整齊，不易倒伏，適宜于下個階段的機插作業(yè)。栽培后的緩苗時間短，成苗速度快，秧苗栽插的成活率高也是大棚育秧的優(yōu)勢之一。

因此，必須結合適合東北水稻種植方式的現(xiàn)狀，認識到水稻大棚育秧技術的優(yōu)勢，不斷加大對大棚育秧技術的研究力度，促進水稻生產(chǎn)能更好地發(fā)展，最終實現(xiàn)水稻產(chǎn)量的提高和經(jīng)濟收益的提升。通過總結分析現(xiàn)階段存在的技術問題，筆者發(fā)現(xiàn)，其中的水稻育秧大棚的機械配套設施不完善尤為突出，導致從根本上難以形成標準化作業(yè)要求。主要表現(xiàn)在自身標準化秧棚的苗床凹凸不平，不在同一水平面，會出現(xiàn)后續(xù)秧棚作業(yè)機械難以適應當前秧棚苗床實際環(huán)境，造成后來起苗和移栽作業(yè)出現(xiàn)漏起等現(xiàn)象，并且目前國內沒有較為理想的適合秧棚內部的小型苗床精整地機械，多為人工找平，不僅土地平整度難以保證，而且浪費大量的勞動力，也會造成不必要的經(jīng)濟支出。

1 平地機研究現(xiàn)狀

自從19世紀出現(xiàn)最早的平地機以來，經(jīng)過近百年的發(fā)展，專家學者不斷地改進與實驗創(chuàng)新，平地技術已經(jīng)應用于工程施工、工程測量、建筑和農(nóng)業(yè)等諸多領域。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

20世紀70年代，美國首次將激光技術使用在農(nóng)用平地機械上。到20世紀的80年代中后期，平地技術依靠電子控制等領域的技術，開始了一次高速發(fā)展。美國、加拿大等歐美發(fā)達國家已經(jīng)廣泛應用農(nóng)業(yè)上的激光平地系統(tǒng)。20世紀90年代，伴隨著半導體技術的推廣應用。一些發(fā)達國家采用以半導體技術為基礎的紅外激光設備，使得平地精度和作業(yè)半徑大大增加[3]。最突出的就是美國和葡萄牙兩個國家，葡萄牙機械設備的平地精度誤差不足1.7 cm；美國機械設備的平地精度誤差不足1.2 cm，同時，作業(yè)半徑擴大到200 m。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國外農(nóng)用平地機械設備的結構形式方面的改變小，但是駕駛人員的舒適度有所提高，并且在平地系統(tǒng)中添加了微電腦控制系統(tǒng)，提高了平地機械智能化程度和人員安全方面的保障，既降低了能源消耗，也減少了環(huán)境污染，向低能耗、低污染、可持續(xù)性方面發(fā)展。但這類平地機械設備都具有體型龐大特點，在水稻標準化秧棚中難以使用，且價格昂貴，高于同等國產(chǎn)機械3倍以上，農(nóng)戶難于負擔，不符合中國國情，推廣起來難度較大。

1.2 國內研究現(xiàn)狀

1995年，黑龍江農(nóng)墾的研究人員研制了一種新型的1JPY-6型激光平地機[4]，平地的精度誤差為1.5 cm左右，該機型代表了當時國內最先進科研水平。2001年，黑龍江八一農(nóng)墾大學的研究人員開發(fā)了一種1PJ2-3型激光平地機。吳明良為解決舊式水田耕作機具重量過大、穩(wěn)定性差等方面問題研制出1ZS-20型水田耕整地機。2013年，河北農(nóng)業(yè)大學的唐明、崔保鍵、袁永偉等人設計了一種專門針對溫室大棚里土地平整度問題的溫室電動旋平機，該機械具有整機小巧簡單、無污染、精度較高等特點，但是動力來源是電力驅動，在東北旱地推廣難度較大。同時，相對于其他機型，日后維修的零件匹配性難以保證，增加了維修費用。山東理工大學的李騰、刁培松等人研制了一種液控智能激光平地機，機型為12PJY-3A，加上智能化的液壓控制系統(tǒng)讓平地的效果和平地精度更好一些。姚東偉、劉存祥針對我國土地集約化農(nóng)業(yè)耕作現(xiàn)狀設計了一款JPD-360型旱地激光平地機，解決了當時平地機的適應性差和作業(yè)抖動造成信號中斷失準等問題。2018年，昆明理工大學的楊青豐針對平地機在水平控制方面的缺陷設計一種攪漿平地系統(tǒng)。近年來，對于平地機的結構創(chuàng)新方面較少，大部分學者和研究人員在平地系統(tǒng)方面的研究較多。

2014年，胡煉等人設計了1PJ-4.0型水田激光平地機，使得平地機的平地效果得到了較大提升，同時，使工作部件的反應時間大幅度縮小，提高了工作效率。2016年，楊偉偉等人優(yōu)化了現(xiàn)有水田激光平地機的控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)更加人性化和智能化。2019年，周浩等人設計了一款新型的激光控制打漿平地機[5]，一次性實現(xiàn)了水田作業(yè)的打漿和平地作業(yè)，節(jié)約了工作時間，提高了工作效率。同年，胡煉、杜攀設計一種懸掛式的多輪支撐旱地激光平地機，因為多輪支撐，所以極大地減少了支撐輪對松軟土壤的壓實輪轍，該機型在小地塊的田間作業(yè)有一定優(yōu)勢。

綜合國內文獻可知，國內學者和研究人員開展了大量針對水田或者旱田等大地塊的田間大型平地機的研制，但是針對育秧大棚中的小型平地機械的研究較少。而且近年來的發(fā)展趨勢是結合現(xiàn)有的激光技術，使得土地平整度更高，對于水稻育秧大棚內的相對于封閉的小地塊而言，采用激光平地裝備設施不僅會加大平地作業(yè)的復雜性和不確定性，同時在一定程度上也會增加不必要的成本支出。

2 苗床平地機存在的問題

1）目前國內外平地機型皆是大型機械應用于大田作業(yè)較多，反觀小地塊和棚室作業(yè)的機型少之又少。

2）人工找平難以達到上實下虛的秧棚農(nóng)藝要求，也不能制定出符合作業(yè)要求的苗床平整度標準。

3）擺盤前的春季，單純運用人工不僅平整度差，而且增加作業(yè)成本，農(nóng)戶們急需一款可靠實用的苗床機械進行平地作業(yè)。

3 水稻苗床平地機的發(fā)展趨勢

1）發(fā)展前景大，目前國內外沒有相對于水稻秧棚苗床的平地機械，研究此機械可填補相關平地機械的空白。

2）科學技術性好，傳統(tǒng)的人工找平的方法，難以達到相關的農(nóng)藝要求，會造成秧盤的高低不平，不利于稻苗的生長發(fā)育。

3）節(jié)約成本，符合政策。用機械代替人工，不僅節(jié)約人工成本，同時還可以提高作業(yè)效率，一舉兩得。有利于實現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機械化，符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的大方向。

4 結語

水稻秧棚苗床平地機是一個集機械、電子、液壓等多方面于一體的復雜機具，因此，需要專家和學者不斷進行創(chuàng)新與改善[6]。由于水稻秧棚的復雜性和空間狹小性，這就決定了該機具必須具有結構緊湊、效率高等特點。所以，如何將該機具完善和投產(chǎn)使用，服務于廣大的農(nóng)民群眾，需要各位專家和學者的不懈努力。