西洋參種植用移栽裝置設計

胡 靜，毛積磊，邱 杰，胡怡林，王浩哲，劉甜甜，單墨文，侯麗娟*

（1.威海市農業科學院，山東威海 264200；2.威海市農業農村事務服務中心，山東威海 264200）

0 引言

西洋參又名花旗參、洋參、西洋人參，五加科人參屬，多年生宿根草本植物，原產于美國和加拿大。它是一種具有高營養價值的藥用植物，長期以來一直被認為具有固精壯陽、滋補養生的作用，備受人們的青睞。隨著人們對健康生活的追求逐漸升溫，西洋參的種植需求也隨之增加。我國已引種多年[1]，主要分布在北京懷柔、東北吉林、山東文登等地。威海市文登區是我國西洋參引種最早的地區之一，種植面積 4 000 hm2左右[2]。近年來，隨著經濟的高速發展和人們生活品質的提高，中藥調養受到消費者的大力追捧。因此，如何獲得更高品質的中草藥是科研工作者追求的目標[3]。

1 設計背景

西洋參是一種珍貴的藥材，其品質卓越，功效顯著。然而，由于其種植難度較大，加之市場需求量大，市場上的優質西洋參價格極高。在西洋參的整個種植過程中，整地、播種、收獲以及烘干等環節已基本實現機械化操作。然而，在勞動強度較大的種苗移栽和種子采集等環節，仍然沿襲人工操作，特別是在人工種植育苗完成后對一年和二年生的西洋參種苗進行移栽環節中，不能與機械化操作更好地銜接。不僅耗時費力，還易造成植株生長發育不良，極大地制約了西洋參的生產效率和質量。為了解決這個問題，決定研發一種移栽裝置，以提高西洋參種植的生產效率和品質。

2 設計考慮

第一，西洋參在生長過程中的各種特點。其根系較為發達，因此需要一個較大的空間來生長。同時，其生長周期較長，移栽時，需要將其原先的生長土壤保持在根系周圍，以免對植株造成太大的刺激。基于這些特點，移栽裝置需要在保證空間充足的同時，盡可能減少對根系的損傷。第二，經濟效益。西洋參的價格較為昂貴，因此種植過程中需要盡可能地減少投資成本和勞力成本。一個好的移栽裝置應盡可能地簡單、易操作、省時省力，才能達到降低勞動力成本的效果。第三，環境保護。現代社會越來越重視對生態環境的保護和可持續發展，因此設計移栽裝置時需要考慮到其對環境的影響。

總之，設計一種適用于西洋參種植的移栽裝置，需要充分考慮到植株的特性、經濟效益和環境保護三個方面。只有在這三個方面均有所考慮之后，才能夠設計出一種適用于現代社會的科技種植工具，達到保證生態健康、減輕勞動力成本和提高經濟效益的目標。結合以上考慮，設計了一種西洋參種植用移栽裝置。本移栽裝置通過傳感器自動感知植物根系狀況，并通過控制系統精確掌控移栽過程。

3 總體設計及具體實施方式

1）西洋參種植用移栽裝置設計主要包括：第一層板、導向套、行走輪、防護套、栽苗器本體、安裝架、第二層板。安裝架6的內部設置有栽苗器本體5，栽苗器本體5的下方設置有防護套4，防護套4的端口內部設置有彈性刮片9。栽苗器本體5的底部末端位于防護套4的內部，彈性刮片9設計有多塊且環繞覆蓋設置。安裝架6的內部側壁設置有滑桿10，栽苗器本體5的外部側壁設置有導向套2，導向套2活動套設于滑桿10的外部。導向套2的底部設置有長彈簧12，長彈簧12套設于滑桿10的外部，安裝架6的底部兩端均連接設置有行走輪3，安裝架6的外部端角均為圓弧狀輪廓。栽苗器本體5以導向套2沿滑桿10向下活動，栽苗器本體5在移栽過程中更加穩定，其移栽目標更加精準，栽苗器本體5的底部末端穿刺進土壤，后續完成西洋參移栽。導向套2沿滑桿10向下活動過程中會壓縮長彈簧12，長彈簧12在移栽操作完成后推動導向套2。栽苗器本體5至土壤拔出過程中，有長彈簧12的助力更加省力（圖1、圖2）。

圖1 總體結構示意圖

圖2 層板示意圖

2）栽苗器本體5在移栽過程中會穿透經過彈性刮片9，彈性刮片9與栽苗器本體5的末端側壁相互接觸，彈性刮片9清除栽苗器本體5末端側壁的土壤殘留，防止栽苗器本體5在穿刺進土壤過程中增添阻力。彈性刮片9自身可發生形變，與栽苗器本體5接觸過程中不會發生斷裂，栽苗器本體5的底部末端日常置于防護套4內部。防護套4保護栽苗器本體5的穿刺部位，既避免栽苗器本體5的穿刺部位發生卡頓，又防止栽苗器本體5的穿刺部位對外界造成劃損（圖3）。

3）安裝架6的內部水平設置有第一層板1，第一層板1對應于栽苗器本體5開設有套孔8，栽苗器本體5穿透于套孔8，栽苗器本體5的側壁水平連接設置有第二層板7，導向套2固定于第二層板7的末端，防護套4的外部側壁與安裝架6的內部側壁之間連接設置有第三層板11，滑桿10豎直設置于第一層板1的底部與第三層板11的頂部之間，第一層板1、第二層板7與第三層板11均可用于西洋參苗種的放置，有利于西洋參在移栽過程中苗種的大批量搬運，西洋參移栽過程更加省時省力（圖4）。

圖4 導向套示意圖

4 優勢分析

針對西洋參種苗移栽工作設計的一種西洋參種植用移栽裝置，與現有的技術相比，本設計的移栽裝置優勢明顯。第一，栽苗器利用導向套沿滑桿向下滑動，從而使栽苗器在移栽過程中更加穩定，移栽目標更加精準。第二，栽苗器處設計長彈簧助力，使其從土壤拔出過程中更加省力。第三，增加彈性刮片用來清除栽苗器末端側壁的土壤殘留，防止栽苗器在穿刺進土壤過程中增添阻力。第四，栽苗器的底部末端置于防護套內部，既能避免栽苗器的穿刺部位發生卡頓，又能防止其對外界造成劃損。第五，第一層板、第二層板與第三層板均可放置西洋參苗種，西洋參種苗在移栽過程中便于大批量搬運，使其移栽過程更加省時省力。

本移栽裝置移栽速度高，穩定性強，有效提高了西洋參種植的生產效率和質量。同時，還可以有效減少人工成本和勞動強度，實現了機械化生產和自動化操作，為西洋參種植業的發展做出了積極貢獻。

5 結語

設計的一種西洋參種植用移栽裝置的小型移栽機，實現了西洋參種苗的便捷化種植。設計效果表明，移栽目標更加精準，種苗的搬運更加省時省力，能很好地滿足種植的要求。由于專門設計了層板、防護套、導向套等機構，使其種植效率比人工移栽高。目前，該設計已申請國家實用新型專利（專利號：ZL202221289050.2），2022年11月22日于國家知識產權局進行了公開公告（公告號：CN217850107U），為今后類似設計提供了理論依據[4]。總之，本移栽裝置的出現不僅解決了西洋參種植過程中的移栽難題，還提高了種植效率，減少了人工成本和勞動強度，具備廣泛的應用價值和推廣前景。相信在不久的將來，這一設計將在西洋參種植業中發揮重要作用，為提高西洋參的生產效率和質量、推動種植業的可持續發展做出更大的貢獻。