陜南地區(qū)馬鈴薯種植機(jī)技術(shù)研究與分析

胡朝陽,樊 君,胡思博

(1.陜西省城固縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校,陜西 城固 723200;2.西安工業(yè)大學(xué),西安 710021)

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)陜西農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分,馬鈴薯作為陜南傳統(tǒng)優(yōu)勢作物中第二大宗農(nóng)作物[1],對(duì)保障區(qū)域糧食安全和提高本地經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。長久以來陜南地區(qū)馬鈴薯種植機(jī)械化仍屬薄弱環(huán)節(jié)[2],面對(duì)山地丘陵地區(qū),所需種植機(jī)械具有輕簡的特點(diǎn)[3],整薯播種則又要求精準(zhǔn)。小區(qū)域?qū)嵣N植方法具有時(shí)間短、成活率高等優(yōu)點(diǎn)。這一農(nóng)藝特點(diǎn),在育苗作業(yè)時(shí)需要機(jī)具具有頻繁更換不同品種種薯的功能[4]。陜南地區(qū)存在農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合時(shí)適用機(jī)具少、設(shè)備不成規(guī)模等現(xiàn)象,是本地區(qū)有待解決的重點(diǎn)問題[5]。本文通過對(duì)馬鈴薯機(jī)械化種植技術(shù)進(jìn)行分析與闡述,總結(jié)國內(nèi)外馬鈴薯種植機(jī)械化的關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)。通過分析馬鈴薯種植機(jī)械化的研究趨勢,對(duì)陜南地區(qū)馬鈴薯種植機(jī)械化推廣具有重要參考意義。

1 馬鈴薯種植機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀

重漏播率、株距均勻性與作業(yè)效率,作為評(píng)測馬鈴薯種植機(jī)作業(yè)效果的關(guān)鍵指標(biāo)[6]。根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)外馬鈴薯種植機(jī)技術(shù)研究,分別介紹帶(鏈)勺式種薯裝置、差動(dòng)輸送帶式種薯裝置、氣吸式種薯裝置和針刺式種薯裝置。

1.1 帶(鏈)勺式種薯裝置

帶(鏈)勺式種薯裝置結(jié)構(gòu)由液壓馬達(dá)或電機(jī)提供驅(qū)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)驅(qū)使主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力,如圖1所示。種薯在重力作用下運(yùn)動(dòng)至箱體喂薯區(qū),在限位裝置與防架空裝置作用下,確保種薯量維持恒定,種勺舀取薯塊順著主動(dòng)鏈輪不斷運(yùn)動(dòng)至清種區(qū)排出多余薯種,被清理掉的薯種落回種箱,薯種至投薯點(diǎn)沿機(jī)具前進(jìn)方向依次落入種溝。該機(jī)器在上述過程中重復(fù)運(yùn)作,完成連續(xù)投種。

圖1 帶(鏈)勺式裝置結(jié)構(gòu)圖

1.2 差動(dòng)輸送帶式種薯裝置

差動(dòng)輸送帶式種薯裝置如圖2所示,該結(jié)構(gòu)置于水平機(jī)架上,整列帶置于兩差動(dòng)帶之間,其橫截面呈V字形,兩側(cè)差動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)方向一致。喂薯區(qū)順口處寬度略大于單個(gè)種薯的短軸平均直徑,整列帶與差動(dòng)帶呈一定的角度,并且輸入端略低于差動(dòng)帶平面,輸出端高于差動(dòng)帶平面。在該裝置中,將種薯投放至喂薯區(qū)機(jī)架上,整列帶在15°～20°的一個(gè)傾角的作用下,種薯在運(yùn)動(dòng)中滑至兩側(cè)的差動(dòng)帶上,種薯隨差動(dòng)帶向圖中所示的v1方向運(yùn)動(dòng),接觸到螺旋輪轂后,在反向?qū)ΨQ螺旋線作用下將種薯送入輸出端,形成單一連續(xù)的種薯流,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)種植過程。

圖2 差動(dòng)輸送帶式裝置結(jié)構(gòu)圖

1.3 氣吸式種薯裝置

氣吸式種薯裝置如圖3所示,該機(jī)構(gòu)中風(fēng)機(jī)為排種提供種薯過程所需的吸種負(fù)壓和吹種正壓。機(jī)構(gòu)工作時(shí),由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)整個(gè)吸種臂旋轉(zhuǎn),當(dāng)充種區(qū)處于負(fù)壓氣室連通位置時(shí),利用負(fù)壓從攜種區(qū)中吸附單顆種薯,并穩(wěn)定地?cái)y帶種薯隨排種盤同步轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)旋轉(zhuǎn)至與正壓氣室連通的位置時(shí),吸種負(fù)壓消失,種薯受重力和吹種正壓力的作用落至壟溝,完成排種作業(yè)[7]。

1.正壓氣室;2.進(jìn)種口;3.前殼;4.傳動(dòng)軸;5.擋種板;6.內(nèi)部清種刀;7.型孔;8.外部清種刀;9.排種盤;10.擾種凸臺(tái);11.密封圈;12.后殼;13.負(fù)壓氣室;14.進(jìn)氣口;I.充種區(qū);Ⅱ.清種區(qū);Ⅲ.攜種區(qū);Ⅳ.落種區(qū)

1.4 針刺式種薯裝置

針刺式種薯裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。該結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)輪、針刺播種臂等構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡單。通過排種圓盤旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)一周的針刺播種臂運(yùn)動(dòng),在種箱內(nèi)取種、攜種,最后完成投種作業(yè)[8]。

圖4 針刺式裝置結(jié)構(gòu)圖

2 各類型馬鈴薯種植機(jī)比較分析

通過對(duì)種薯技術(shù)及裝置的闡述,對(duì)各類型馬鈴薯種植機(jī)進(jìn)行比較(表1)。帶(鏈)勺式馬鈴薯種植機(jī)在陜南地區(qū)占據(jù)重要位置,為本地區(qū)主要播種設(shè)備。但其存在重漏播率高、播種質(zhì)量差、作業(yè)速度低等問題。隨著智能化監(jiān)測技術(shù)的推廣,自動(dòng)化與智能化程度不斷提高,馬鈴薯種植機(jī)精度實(shí)時(shí)監(jiān)測水平提高,帶(鏈)勺式馬鈴薯種植機(jī)會(huì)更加完善其機(jī)具性能。差動(dòng)輸送式馬鈴薯種植機(jī)由于其自身作業(yè)靈活、價(jià)格低廉等特點(diǎn),適合受限制種植地形地區(qū)的播種工作。氣吸式馬鈴薯種植機(jī)對(duì)種薯種植的外形尺寸要求不高,并且該種植機(jī)作業(yè)速度快、種子破損率低、可實(shí)現(xiàn)精量播種,優(yōu)勢明顯,是未來馬鈴薯種植機(jī)的發(fā)展趨勢。針刺式馬鈴薯種植機(jī)存在污染種薯、機(jī)器易故障等問題,今后會(huì)逐步被淘汰。

表1 各類型馬鈴薯種植機(jī)比較

3 結(jié)論與展望

目前,陜南地區(qū)不同的作業(yè)區(qū)域,種薯機(jī)械化種植中低端馬鈴薯種植機(jī)械化已初具規(guī)模,并且圍繞其種植機(jī)械化已經(jīng)形成較為成熟的技術(shù)體系,而高端馬鈴薯種植機(jī)械化仍需填補(bǔ)。針對(duì)本地區(qū)地理位置、種植規(guī)模、種植機(jī)械推廣現(xiàn)狀等方面,未來將從以下3個(gè)方面開展改進(jìn)工作。

1)馬鈴薯在陜南地區(qū)種植廣泛,但種植區(qū)域分散,地理?xiàng)l件與種植區(qū)域決定了本地區(qū)在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),機(jī)械化種植仍需依賴機(jī)械結(jié)構(gòu)簡易的小型馬鈴薯種植機(jī),以及自動(dòng)化程度高、作業(yè)效率高的大型馬鈴薯種植機(jī)并存。由自動(dòng)化程度較高的大型馬鈴薯種植機(jī)逐漸取代結(jié)構(gòu)簡易的小型馬鈴薯種植機(jī),以適應(yīng)未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植需求。

2)當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展,機(jī)械化種植應(yīng)向著智能化、自動(dòng)化方向靠攏。可借鑒國外發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),學(xué)習(xí)先進(jìn)的播種技術(shù),使馬鈴薯種植機(jī)與實(shí)時(shí)控制、智能檢測技術(shù)相結(jié)合,掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程監(jiān)測數(shù)據(jù),及時(shí)了解馬鈴薯種植機(jī)的工作情況。此外,智能化、自動(dòng)化的種植機(jī)械在一定程度上減輕了農(nóng)業(yè)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,優(yōu)化用工數(shù)量,從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

3)馬鈴薯機(jī)械化種植宣傳在農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作全局中同推廣、同部署、同推進(jìn)、同落實(shí),健全完善的推廣機(jī)制,重點(diǎn)突出陜南地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)先進(jìn)典型,大力推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中的新經(jīng)驗(yàn)、新做法、新成果,提升陜南地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度。