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煙草移栽機(jī)械化技術(shù)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用
稻草是以種子移植為主的品種,主要分布在西南、華南、長(zhǎng)江流域、黃淮海和東北部20多個(gè)省(區(qū))。我國(guó)雖然是世界上最大的煙葉生產(chǎn)國(guó),但是煙葉生產(chǎn)的機(jī)械化水平非常低,目前采用人工移栽煙草的勞動(dòng)效率很低,約0.02hm2/人·天,且存在勞動(dòng)強(qiáng)度大,移栽質(zhì)量差等問(wèn)題。采用機(jī)械化移栽效率約0.83hm2/人·天,實(shí)現(xiàn)從育苗到移栽的機(jī)械化作業(yè),不僅可以提高煙草幼苗的質(zhì)量,降低育苗成本,還能提高經(jīng)濟(jì)效益,因此實(shí)現(xiàn)我國(guó)煙草移栽機(jī)械化已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要。1煙草機(jī)的研究現(xiàn)狀1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)及使用分析美國(guó)Kennco農(nóng)機(jī)生產(chǎn)公司研制的半自動(dòng)膜上打穴移栽機(jī),可以進(jìn)行沒有覆膜的壟上移栽,實(shí)現(xiàn)單行和多行的膜上移栽作業(yè)且能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要調(diào)節(jié)單株注水量,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,主要適合于大株距的蔬菜移栽,既可以移栽裸苗也可以移栽缽苗,還生產(chǎn)了“火焰燎膜”的膜上移栽機(jī),配備液化氣罐,在打穴之前用火焰先在地膜上燎一個(gè)小孔,防止在打穴過(guò)程中出現(xiàn)地膜撕裂,但該系列產(chǎn)品移栽速度慢,需要專人放苗,自動(dòng)化程度不高。美國(guó)移栽機(jī)公司(MechanicalTransplanter)生產(chǎn)的吊杯式膜上移栽機(jī),采用了四桿機(jī)構(gòu)吊杯,作業(yè)時(shí)能完成膜上移栽、注水、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè),由于對(duì)育苗的要求低,因此在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,但該機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高。日本久保田公司研發(fā)的一種全自動(dòng)鴨嘴式膜上移栽機(jī),作業(yè)時(shí)可以在一壟上實(shí)現(xiàn)往返多行移栽,移栽株距也可以進(jìn)行任意調(diào)節(jié),在移栽的同時(shí)還可以完成注水和施藥等作業(yè),該機(jī)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,成本高,對(duì)育苗要求非??量?僅適合專業(yè)育苗方式的集約化生產(chǎn)。此外日本秋山產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的高架管理作業(yè)式AP-1H型專用煙草移栽機(jī),主要用于烤煙大田移栽作業(yè),每分鐘可移栽30多株烤煙,每天可移栽0.7~1.3hm2,比人工移栽快3~4倍,同時(shí)配置了一次可噴霧五滴的水泵噴霧機(jī),可用于機(jī)械噴霧,還具有煙葉采收裝卸功能,能減少人工運(yùn)輸?shù)膭诹τ霉?。加拿大某公司研制的煙葉“轉(zhuǎn)植機(jī)”,融挖窯、栽煙、澆水、施肥、封土為一體,由一臺(tái)22050W的拖拉機(jī)進(jìn)行牽引,由4個(gè)人操作,一人負(fù)責(zé)駕駛拖拉機(jī),一人負(fù)責(zé)添加水、肥料,二人負(fù)責(zé)分裝煙苗,每天可移栽煙葉2.02hm2以上。另外日本甜菜制糖株式會(huì)社的增田昭芳,鶴龍藏,南部哲男等研發(fā)的一種用來(lái)移栽在連接起來(lái)的多個(gè)罐中生長(zhǎng)的罐栽籽苗而不需要把它們相互分開的罐栽籽苗移栽機(jī)。井關(guān)農(nóng)機(jī)株式會(huì)社的渡部伸、木下榮一朗、久保環(huán)等開發(fā)的蔬菜移栽機(jī),利用移栽裝置上設(shè)置的移栽爪和推苗部件,在載苗臺(tái)的出苗口使苗分離成缽苗后,移栽到大田中由挖坑裝置挖好的坑內(nèi),再由覆土裝置進(jìn)行覆土,以上機(jī)械都能在良好的條件下,高效地將煙苗移栽的到大田中去。1.2栽植機(jī)械的改進(jìn)我國(guó)自20世紀(jì)80年代起逐步采用移栽機(jī)械移栽煙苗,移栽機(jī)械按移栽地是否覆膜可分為膜上移栽和壟上移栽。20世紀(jì)70年代末至80年代初,由延邊朝鮮族自治州農(nóng)機(jī)研究所、河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所和中國(guó)農(nóng)科院煙草研究所分別研制成聯(lián)合栽植機(jī)、煙草移栽機(jī)和煙棉移栽機(jī)等,操作簡(jiǎn)單,使用方便,栽植質(zhì)量較好,工效較高,但由于與農(nóng)藝明顯脫節(jié),忽略了綜合經(jīng)濟(jì)效益,從而一直未能大面積推廣應(yīng)用。近年來(lái),隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進(jìn)步和農(nóng)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,煙草實(shí)現(xiàn)機(jī)械移栽的趨勢(shì)越來(lái)越明顯且有多種新型栽植機(jī)械出現(xiàn)。但總體來(lái)講,我國(guó)很多從事煙草移栽機(jī)研究的工作單位主要是在引進(jìn)和借鑒國(guó)外移栽機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)仿造,目前研制使用的移栽機(jī)械仍以半自動(dòng)為主。全自動(dòng)機(jī)型均因結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜,價(jià)格過(guò)高而沒有廣泛推廣。1990年黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所的丁永凱、丁健偉、李光中等設(shè)計(jì)了一臺(tái)煙苗栽植機(jī),一次作業(yè)即可完成開溝、定位灌水、夾持送苗、翻苗、覆土、鎮(zhèn)壓及栽后堵土等全部煙苗栽植工序,還適用于移栽玉米、甜菜、蔬菜、樹苗等秧苗,具有適用性廣、生產(chǎn)效率高、作業(yè)質(zhì)量好、一機(jī)多用的特點(diǎn)。2000年中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在消化吸收國(guó)內(nèi)外移栽機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了適合我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的2ZDF型半自動(dòng)導(dǎo)苗管式移栽機(jī),其主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了一種柵條式扶苗器,能較好地保證秧苗直立度和株距均勻性且移栽的株距易于調(diào)整,適應(yīng)性好,還能移栽玉米、棉花、甜菜、樹苗、油菜等作物,避免干裸根苗產(chǎn)生窩根現(xiàn)象。2001年河南省鄧州豐奇集團(tuán)的孫重澤、張豐奇、邢京頌等設(shè)計(jì)了一臺(tái)煙苗移栽機(jī),主要特點(diǎn)是在機(jī)架上分別設(shè)置了儲(chǔ)苗分苗裝置、投苗裝置、鏈?zhǔn)矫缤矌А⒏餐伶?zhèn)壓裝置及懸掛裝置,經(jīng)過(guò)剪葉鍛煉后的托盤煙苗,分裝到苗筒帶內(nèi),牽引機(jī)械前進(jìn),開溝器開溝,儲(chǔ)苗分苗裝置分苗,投苗裝置投苗,投苗擋鐵壓下苗筒內(nèi)套,內(nèi)套壓迫苗筒下邊的開閉機(jī)構(gòu)張開,煙苗落下,覆土輪隨即由兩側(cè)將土封好壓實(shí),完成移栽任務(wù)。能減輕移栽勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率和移栽質(zhì)量。2002年黑龍江省牡丹江煙草分公司的鄧曉光研制的煙草移栽機(jī),在驅(qū)動(dòng)軸上固定有驅(qū)動(dòng)圓盤,驅(qū)動(dòng)圓盤上通過(guò)支撐架連接儲(chǔ)水箱,儲(chǔ)水箱的下部設(shè)置有鴨嘴形栽苗器,在機(jī)架中后部的兩側(cè)下方依次固定有開溝樺、掛膜輪、壓膜輪和覆上輪,在機(jī)架的前方設(shè)置有開溝器。可一次完成開溝、定植等作業(yè)。除此之外,在廣大農(nóng)村,煙農(nóng)也積極想出了大量提高移栽效率的辦法,自主制造了部分適用的煙草移栽工具,如喀喇沁旗乃林鎮(zhèn)農(nóng)民楊占久研制成功了烤煙刨坑施肥機(jī)解決了人工刨坑施肥勞動(dòng)強(qiáng)度大,用工多的問(wèn)題。澠池縣陳村鄉(xiāng)石板溝村六旬老漢孟丙禮自制了煙苗移栽器,能大大減輕移栽勞動(dòng)強(qiáng)度,提高栽植效率2~3倍。河南省洛陽(yáng)市洛寧縣王村鄉(xiāng)王窯村村民王寶寧發(fā)明的煙苗移栽器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,使用時(shí)可自由調(diào)節(jié)深淺,自然覆土,不傷地膜。2主要的栽植裝置和栽植設(shè)備按栽植器類型進(jìn)行分類,我國(guó)煙草移栽機(jī)械主要分為鉗夾式、撓性圓盤式、吊籃式和導(dǎo)苗管式4種類型,其原理和優(yōu)缺點(diǎn)分別分析如下:(1)鉗夾式缽苗移栽機(jī):由人工將秧苗放在轉(zhuǎn)動(dòng)的鉗夾上,秧苗被夾持并隨栽植盤轉(zhuǎn)動(dòng),到達(dá)苗溝時(shí),鉗夾被一機(jī)構(gòu)打開,秧苗落入苗溝,然后覆土,完成栽植過(guò)程。鉗夾式栽植機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,株距和栽植深度穩(wěn)定;但株距調(diào)整困難,鉗夾易傷苗,栽植速度低,2ZYM-2型煙棉移栽機(jī)增加了分苗器,栽植頻率稍有改善。我國(guó)研制的鉗夾式栽植機(jī)主要有2ZT型移栽機(jī)、UT-2型移栽機(jī)和2ZYM-2型煙棉移栽機(jī)等。(2)撓性圓盤式栽植機(jī):由兩片可以變形的撓性圓盤來(lái)夾持秧苗,由于不受秧苗數(shù)量的限制,它對(duì)株距的適應(yīng)性較好,在小株距移栽方面具有良好的推廣前景,但人工直接喂苗時(shí)容易造成株距不均勻,目前一般應(yīng)用有一定分苗功能的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂苗,如通過(guò)輸送帶來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂苗等。圓盤一般由橡膠材料制做,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,但圓盤的壽命較短,且栽植深度不穩(wěn)定。(3)吊籃式栽植機(jī):吊籃式移栽機(jī)的栽植結(jié)構(gòu)是由吊籃或桶形栽植器連接在偏心圓盤上組成的。當(dāng)?shù)趸@在最高位置時(shí),人工將秧苗放入吊籃內(nèi);當(dāng)?shù)趸@轉(zhuǎn)到最低位置附近時(shí),吊籃下部在固定滑道作用下打開,秧苗落入開溝器開出的溝內(nèi),隨后被覆土固定。此類機(jī)型最大的優(yōu)點(diǎn)是缽苗在移栽過(guò)程中不受任何沖擊,特別適合于根系不很發(fā)達(dá)且易破的缽苗移栽,喂苗速度不能過(guò)高,否則漏栽率將增加,生產(chǎn)率較低,所以吊籃式移栽機(jī)主要適合于缽苗移栽。我國(guó)煙草吊籃式栽植機(jī)主要有萊陽(yáng)農(nóng)學(xué)院研制的2YZ-40型吊籃式缽苗栽植機(jī);黑龍江八五零農(nóng)場(chǎng)研制的2ZB-6型缽苗栽植機(jī)等。(4)導(dǎo)苗管式移栽機(jī):一種新型的缽苗移栽方式,秧苗在導(dǎo)苗管中的運(yùn)動(dòng)是自由的,秧苗在導(dǎo)苗管中靠重力自由落到苗溝內(nèi)。為了保證秧苗的直立度,需要使導(dǎo)苗管傾斜一個(gè)合適的角度,同時(shí)對(duì)秧苗增加扶持裝置。為了保證穩(wěn)定的株距,喂苗裝置采用水平回轉(zhuǎn)杯、水平回轉(zhuǎn)格盤或水平喂入帶等機(jī)構(gòu)。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)可以保證較好的秧苗直立度和株距均勻性。由于喂入杯數(shù)量較多,作業(yè)過(guò)程中喂苗人員可以隨時(shí)向空杯中放入秧苗。與鉗夾式相比,導(dǎo)苗管式移栽機(jī)的漏苗率小,喂苗的勞動(dòng)強(qiáng)度小,對(duì)干裸根苗不產(chǎn)生窩根現(xiàn)象。移栽的株距易于調(diào)整,主要有兩種調(diào)整方法:①通過(guò)變換傳動(dòng)鏈輪來(lái)實(shí)現(xiàn),可以按株距要求事先設(shè)計(jì)好各種備用鏈輪,田間作業(yè)時(shí)按實(shí)際要求的株距選擇鏈輪;②可以通過(guò)改變喂入杯的間距來(lái)實(shí)現(xiàn),在喂入器轉(zhuǎn)速一定的條件下,改變喂入杯的間距就可以相應(yīng)改變株距的大小。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)適應(yīng)性好,既可以移栽缽苗,也可以移栽裸根苗;既適應(yīng)小規(guī)模移栽,也適應(yīng)大規(guī)模工廠化育苗移栽。我國(guó)導(dǎo)苗管式移栽機(jī)主要有:①水平回轉(zhuǎn)喂入杯式:黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院研制的2ZB-4型杯式缽苗移栽機(jī);中國(guó)農(nóng)大研制的2ZDF型半自動(dòng)導(dǎo)苗管式移栽機(jī);山東泰安與吉林工大合作研制的2ZY-200型移栽機(jī)。②帶喂入式:山東工程學(xué)院研制的2ZG-2型喂入式缽苗移栽機(jī)。3研制、研發(fā)和推廣的自動(dòng)移栽機(jī)及技術(shù)我國(guó)煙草移栽機(jī)的研究和應(yīng)用方面還存在許多有待解決的問(wèn)題:移栽機(jī)的研制與農(nóng)藝不協(xié)調(diào);作業(yè)時(shí)要求喂入手精力高度集中,否則造成漏苗、缺苗,栽植手勞動(dòng)強(qiáng)度大;過(guò)多地借鑒國(guó)外機(jī)型,缺少適合我國(guó)國(guó)情的特色機(jī)型;目前機(jī)型移栽質(zhì)量不穩(wěn)定;現(xiàn)有的半自動(dòng)移栽機(jī)功能單一,通用性差,自動(dòng)化程度較低;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,機(jī)具造價(jià)較高??v觀煙草移栽機(jī)械的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,可以總結(jié)出我國(guó)煙草移栽機(jī)械的發(fā)展方向和研究重點(diǎn):(1)堅(jiān)持科技創(chuàng)新,不斷提高煙草移栽機(jī)械的整體水平。加快科技創(chuàng)新,既要引進(jìn)和吸收國(guó)外最新農(nóng)業(yè)技術(shù)和工程科技成果,又要因地制宜地形成具有中國(guó)特色的煙草移栽機(jī)械及技術(shù)。(2)煙草移栽機(jī)的研制與煙草育苗設(shè)備及育苗方式緊密結(jié)合,研制適合農(nóng)藝要求的移栽機(jī)械。我國(guó)許多移栽機(jī)械均是在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上直接研制出來(lái)的,育苗技術(shù)卻不配套,應(yīng)研究開發(fā)成本低、管理方便、有利于機(jī)械化移栽的育苗方式,完善育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù),實(shí)現(xiàn)工廠化。對(duì)于缽苗,缽體形狀和尺寸的設(shè)計(jì),尤其應(yīng)當(dāng)與移栽機(jī)械相結(jié)合。農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合的重要性尤其體現(xiàn)在對(duì)全自動(dòng)移栽機(jī)的研究過(guò)程中,目前國(guó)外已有基于倒錐形穴盤的全自動(dòng)移栽機(jī),但結(jié)構(gòu)極復(fù)雜,價(jià)格昂貴,對(duì)作物的適應(yīng)性也比較差,難以推廣應(yīng)用。通過(guò)分析國(guó)外全自動(dòng)移栽機(jī)的研究進(jìn)展,筆者認(rèn)為,雖然在農(nóng)藝上穴盤育苗技術(shù)是比較成熟的,也易于工廠化,但穴盤并不利于機(jī)械自動(dòng)分苗的實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)出的全自動(dòng)移栽機(jī)也就結(jié)構(gòu)復(fù)雜,穩(wěn)定性、可靠性和通用性相對(duì)較差。我們應(yīng)當(dāng)充分吸取國(guó)外全自動(dòng)移栽機(jī)研究中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),從我國(guó)育苗技術(shù)的實(shí)際情況出發(fā),研制出適合我國(guó)國(guó)情的、穩(wěn)定可靠的全自動(dòng)移栽機(jī)。(3)目前鉗夾式移栽機(jī)由于價(jià)格較低,在我國(guó)有較廣泛的應(yīng)用。但是它生產(chǎn)率低、易傷苗,進(jìn)一步推廣受到限制。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)能較好地克服其他幾種移栽機(jī)的缺點(diǎn),是今后研究推廣的重點(diǎn)。(4)煙草移栽機(jī)的研究開發(fā)仍以半自動(dòng)為主,部分機(jī)構(gòu)自動(dòng)化程度增強(qiáng),應(yīng)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和規(guī)格化方向發(fā)
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