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我国栽植机械研制现状及发展建议

  热电偶和热电阻的特点和原理,我国栽植机械研制现状及发展建议_农林牧渔_专业资料。200 年 月 农 机 化 研 究 第 期 我国栽植机械研制现状及发展建议 郝金魁 1, 2 张西群 石家庄 1 齐 新 050011, 2 1 范国昌 1 刘 铮 2

  200 年 月 农 机 化 研 究 第 期 我国栽植机械研制现状及发展建议 郝金魁 1, 2 张西群 石家庄 1 齐 新 050011, 2 1 范国昌 1 刘 铮 2 (1 河北省农业机械化研究所 摘 河北交通职业技术学院 石家庄 050091) 要:作物育苗移栽技术具有对气候的补偿作用和使作物生长发育期提前的综合效应,是提高复种指数 或抵御苗期低温冷害,提高产量、增加收入的有效途径,而育苗栽植机械化是推广这一农业技术的关键。 通过分析我国育苗栽植机械化的现状及存在的主要问题,给出了育苗栽植机械化发展的建议,认为只要将 农业栽培技术与农业机械很好地结合起来,育苗栽植技术在我国有广阔发展前景。 关键词:移栽机械,制钵,育苗,现状分析,发展建议 中 图 分 类 号 : S233 文献标识码:A 文章编号: 0 引言 育苗移栽具有对气候的补偿作用和使作物生育 1.1 钳 夹 式 栽 植 机 我国研制的钳夹式栽植机又可分为圆盘钳夹式 栽植机和链夹式栽植机两种, 工作原理基本机同, 其 主 要 有 2ZT 型 移 栽 机( 吉 林 工 业 大 学 ) 、2ZY-2 型 油 菜 移 栽 机( 安 徽 滁 州 农 机 研 究 所 ) 、2ZB-2 型 移 栽 机 (唐山农机研究所)圆盘钳夹式栽植机的苗夹安装 。 在栽植圆盘上,秧苗作圆周运动,株距取决于苗夹 的数量; 夹式是把苗夹安装在循环运动的链条上。 链 这两种栽植机均由地轮或轮传出动力,当放有 秧苗的苗夹随圆盘或链条运动转至垂直地面时,把 秧苗放入栽植沟内,完成栽植。钳夹式栽植机的苗 床夹部位在喂入区移动的线速度大大低于栽植时的 线] 提早的综合效益,其经济效益和社会效益均十分显 著。栽植机械化可以减轻劳动强度、提高生产效益 和保证作业质量, 影响育苗移栽技术推广的关键。 是 我 国 从 60 年 代 开 始 研 究 旱 地 栽 植 机 械 , 期 的 栽 植 初 机主要用来移栽玉米和棉花等作物。但农机和农艺 明显脱节,忽略了综合经济效益,更没有科学地分 析育苗移栽机械化过程的种植技术难题,从而使这 一技术搁浅 [ 1] 。近 几 年 ,由 于 国 家 对 农 业 高 新 技 术 的推广应用的重视,以及劳动力成本的上升,育苗 移栽得到了科研和生产部门的广泛关注。 1 我国移栽 机械现状 根据移栽机工作时需要的人工干预程度,移栽 机 械 大 致 有 两 种 :① 半 自 动 栽 植 机 ,在 栽 植 过 程 中 , 由人工分出单棵的秧苗喂入栽植机,由机具完成开 沟、栽苗、扶苗和覆土等工作。人工喂苗频率一般 在 60 株 /min 左 右 , 我 国 目 前 研 制 和 推 广 的 栽 植 机 基本上都是半自动的。②全自动栽植机,由机械或 人工喂入一组秧苗(如一张苗盘),由机具完成分 苗和栽植任务,称为全自动栽植机。 已研制成功的移栽机,可以栽植玉米、棉花、 烟草和蔬菜等,按栽植器的原理和机构大致可分为 以下几种 [ 1] ,提 高 了 人 工 喂 苗 的 准 确 性 ,保 证 了 栽 植 质量,但是实际栽植裸根秧苗过程中,栽植手依次 将秧苗一株株喂入苗夹内时,要求喂苗角度有一定 的范围,而且栽植手必须给予秧苗以一定的扶持, 以不致使秧苗的冠部和叶部完全展开,否则,在秧 苗随苗夹由上向下移进入滑道并借助滑道貌岸然使 苗夹关闭时易夹断或夹伤秧苗。钳夹式移栽机的主 要优点是结构简单,株距和栽植深度稳定,适合栽 植裸根苗和钵苗。缺点是栽植速度慢,株距调整困 难 , 夹 容 易 伤 苗 , 植 频 率 低 , 般 为 30 株 /min。 钳 栽 一 2.2 挠性圆盘式栽植机 [ 3] 挠性圆盘式栽植机由两片挠性圆盘来夹持秧 苗,由于不受秧夹数量的限制,它对株距的适应性 较好,在小株距移栽方面具有良好 的推广前景。 圆盘一般由橡胶材料或挠性簿钢板制成,结构简 单,成本低。但圆盘使用寿命较短,且栽植深度 不稳定。移栽时,由人工直接将秧苗喂入挠性圆 盘会产生较大的株距变异,为了解决这一问题, 收 稿 日 期 : 2009-09-06 基 金 项 目 : 国 家 “ 十 一 五 科 技 支 撑 计 划 ” 项 目 ( 2009BADA3B02) 河 北 省 科 技 支 撑 计 划 项 目 ( 10250202D) 11390912D) ( 作 者 简 介 :郝 金 魁( 1971-),男 ,河 北 盐 山 人 ,工 学 硕 士 ,副 研 究 员 , 主 要 从 事 农 业 机 械 研 究 与 设 计 。 Email) ( 。 通 讯 作 者 : 张 西 群 (1968- ), 男 , 河 北 藁 城 人 , 研 究 员 , Email) ( 。 - 94 - 200 年 月 农 机 化 研 究 第 期 目前挠性圆盘一般与具有一定分苗功能的部件结 合,通过输送带来实现均匀喂苗。 2.3 吊 篮 式 栽 植 机 [ 4 ,5 ] 到了最低限度。 栽机的移行机构由步进电机驱动, 移 位置精度很高。移栽机的全部工作由单片机控制, 可以实现移栽全自动化,大大提高了移栽机作业效 率。 人工将钵苗放入旋转到最高位置的吊篮或栽植 器内,栽植器随偏心圆盘转到最低位置附近时,固 定 滑 道 使 栽 植 器 下 部 打 开 ,钵 苗 落 入 苗 沟 内 ,随 后 被 覆 土 定 植 。 篮 式 栽 植 机 主 要 有 2ZB— 6 型 钵 苗 栽 吊 植 机 ( 黑 龙 江 八 五 〇 农 场 ) 2YZ-40 型 吊 篮 式 钵 苗 、 栽 植 机( 莱 阳 农 学 院 ) ,其 结 构 大 致 相 同 。具 有 膜 上 打孔的突出优点,而且秧苗落地无冲击,不伤苗, 但工作速度受到限制,结构较复杂。 2.4 带 式 栽 植 机 [ 6] 2 移栽机械面 临的 问题 经 过 40 年 的 研 究 和 推 广 , 国 的 旱 地 栽 植 机 械 我 有了较大的进展,但是目前仍然处在起步阶段,在 许多方面还是空白,研制的移栽机几乎没有得到推 广应用,这其中存在许多低水平的重复研究、农机 和农艺脱节、相关技术及机具不配套等问题。 2.1 移 栽 机 与 配 套 技 术 机 具 脱 节 移栽作物的品种、育苗方式、苗龄、行距、株 距、种植密度及深度等方面在我国各地区存在很大 的差异,在过去的研究中,开发的栽植机械往往被 动的适应个别地区和作物的农艺要求,不能和农艺 有机结合。 作物移栽是一套完整的技术体系,包括用以筛 选、输送、混拌营养土和制钵的机械,钵上精密播 种、施肥、喷水喷药及其环境控制设备,整地和移 栽后的田间管理等配套技术 [ 9] 带式栽植机由水平输送带和倾斜输送带组成, 两带的运动速度不同,钵苗在水平输送带上直立前 进,在带末端翻倒在倾斜输送带上,当运动到倾斜 带的末端时,钵苗翻转直立落到苗沟中。这种栽植 器 结 构 简 单 , 栽 植 频 率 高 达 4 株 /s。 但 是 , 在 工 作 可靠性与栽植质量方面尚需要进一步改进。 2.5 导 苗 管 式 栽 植 机 [ 7] 我国目前的导苗管式栽植机,形式大同小异。 采 用 水 平 回 转 喂 入 杯 式 的 有 2ZB-4 型 杯 式 钵 苗 移 栽 机 ( 黑 龙 江 农 垦 科 学 院 ) 2ZDF 型 半 自 动 导 苗 管 式 , 移栽机(中国农业大学)等;采用水平回转格盘式 的 有 2ZY-2 型 玉 米 钵 苗 移 栽 机( 吉 林 工 业 大 学 ) ;采 用 带 喂 入 式 的 有 2ZG-2 型 带 喂 入 式 钵 苗 移 栽 机 ( 山 东工程学院) 。 导苗管式栽植机可以克服上述回转式栽植器的 共同缺点,秧苗在导苗管中的运动是自由的,靠重 力的落到苗沟中,在保持高速导苗管一定倾角和增 加扶苗装置的情况下, 以保证较好的秧苗直立度、 可 株距均匀性和密度稳定性。栅条式扶苗器对裸根苗 和钵苗移栽的效果均较好,推动式扶苗装置适于钵 苗 移 栽 。从 栽 植 效 率 来 看 ,带 式 喂 入 栽 植 效 率 最 高 , 但仅限于钵苗移栽,且要求钵苗不能破损,其他喂 入方式速度基本相同。 导苗管式移栽机的特点:一是减轻了喂秧手的 劳动强度。导苗管式移栽机采用导苗管式栽植器, 其喂入杯的数量较多,喂入器的转动的过程中,喂 秧手随时都可以向空杯中添加秧苗,这样喂秧手就 可以容地工作。二是株距易于调整,通过变换传动 链轮或通过间隔喂入杯来改变距。 2.6 空气整根营养钵育苗移栽机 [ 8] 。最 近 几 年 ,虽 然 研 制成功的移栽机较多,但不仅不同作物移栽所需的 钵体尺寸差异很大,各种移栽机所用同一作物的制 钵方式和钵体形状也是五花八门;和机械化育苗相 关的精密播种、育苗基质成分研究等技术几乎是空 白;作物移栽后的田间管理等配套技术还未起步, 这些都是影响移栽机推广的重要因素。 2.2 机 具 的 “ 三 化 率 ” 低 , 可 靠 性 差 由于各研制单位各自为战, 于自我保护意识, 出 相互之间没有沟通,造成研制出的机具系列化、通 用化、标准化程度低,零部件的互换性差。国家和 有关部门尚未制定出对栽植机的性能评价和检测方 法具有约束力的统一标准,部分单位研制机型只是 为 了“ 完 成 课 题 任 务 ” ,只 是 研 制 出 样 机 ,缺 少 相 应 的质量保证措施, 造机具所需工装工艺无法保证, 制 造成生产的机具性能较差,故障率高,难以真正满 足实际生产需要。 2.3 机 具 自 动 化 程 度 尚 待 提 高 国内研制的移栽机几乎都是半自动机型,结构 简单,研制、生产所需的成本较低。但工作时必须 采用手工喂苗的方式,栽植频率受限于工人的喂苗 能 力 ,一 般 栽 植 频 率 不 能 超 过 40 株 / 分 ,导 致 喂 入 注意力高度集中,手劳动强度大,移栽机作业效率 低。 吉林工业大学研制的空气整根钵苗全自动移栽 机,利用空气整根育苗技术研究开发了空气整根营 养钵育苗移栽系统,采用的真空投苗机构,在投苗 过程中,秧苗与运动部件不接触,将秧苗的损伤降 - 95 - 3 发展机械化 移栽 的建议 200 年 月 农 机 化 研 究 第 期 3.1 栽 植 机 械 与 配 套 技 术 同 步 开 展 育苗移栽机械化是一个系统工程,涉及制钵、 分钵、育苗到移栽等多个环节。在研究移栽机的同 时,应加强与移栽配套的育苗设施及相应的配套技 术的研究,使这些设备、技术在性能上相互适应、 技术上互为保障、能力上相互匹配且工作可靠,并 且它们最终的应用应与农艺要求相符,才能够做到 优质、高效、低成本,这也是移栽机械化生产工艺 及机械研究应遵循的原则 [ 1 0] 段,要把质量问题放在首位,力争使其达到国际先 进水平。 4 结语 实现移栽作业机械化已成为我国农业迫切需要 解决的问题。育苗移栽机械化可以减轻农民劳动强 度,使作物在自然条件下的生长期相对缩短,从而 可以提高复种指数,进而提高土地的和用率和提高 单位面积的产量。 过提高种植技术的机械化水平, 通 进一步完善与移栽配套的育苗设施及相应的配套技 术,使育苗和移栽有机的结合,就可以降低种植成 本,达到增加产量,提高经济效益的目的。因此, 从长远看,机械化栽植机械具有良好的发展趋势和 广阔的发展前景。 参考文献: [1] 武 科 , 陈 永 成 , 毕 新 胜 . 新 疆 育 苗 移 栽 机 械 化 的 发 展 趋 势 [J]. 农 机 化 研 究 ,2010.32( 1) :230 - 232 [2] 金 诚 谦 , 吴 崇 友 , 袁 文 胜 . 链 夹 式 移 栽 机 栽 植 作 业 质 量 影 响 因 素 分 析 [J] . 农 业 机 械 学 报 , 2008.39 ( 9) :196 - 198 [3] 封 俊 , 顾 世 康 . 中 国 玉 米 育 苗 栽 植 机 械 化 的 现 状 与 问 题 [J] . 农 业 工 程 学 报 , 1998.14( 1) :103 - 107 [4] 刘 磊 , 陈 永 成 , 等 . 吊 篮 式 移 栽 机 栽 植 器 运 动 参 数 的 研 究 [J] . 石 河 子 大 学 学 报 , 2008.26( 4) 504 : – 506 [5] 武 科 , 毕 新 胜 , 陈 永 成 . 吊 篮 式 棉 花 移 栽 机 的 研 究 [J]. 农 机 化 研 究 , 2006.26( 4) 164 - 166 : [6] 李 其 昀 , 汪 遵 元 . 双 输 送 带 式 栽 植 器 的 试 验 研 究 [J] . 农 业 工 程 学 报 , 1997.13( 3) 124 - 127 : [7] 顾 世 康 , 封 俊 , 等 . 导 苗 管 式 栽 植 机 的 改 进 设 计 与 试 验 [J] . 农 业 工 程 学 报 , 1998.14( 3) :123 - 128 [8] 范 云 翔 , 杨 子 万 , 等 . 温 室 全 自 动 移 栽 机 的 研 究 开 发 [J] . 农 业 工 程 学 报 , 1996.12( 1) 111 - 115 : [9] 高 玉 芝 , 王 君 玲 , 李 成 华 . 我 国 旱 地 育 苗 移 栽 机 械 化 面 临 的 问 题 及 应 对 措 施 [J] . 沈 阳 农 业 大 学 学 报 , 2004.35( 2) 145 – 147 : [10] 董 春 旺 ,胡 斌 ,等 . 工 厂 化 穴 盘 育 苗 精 量 播 种 装 置 现 状 及 发 展 对 策 [J] . 农 机 化 研 究 , 2008.30( 8) : 247 - 249 。 抓紧研究、制定不同作物钵体大小、形状以及 采 用 材 料 的 标 准 ;研 制 高 效 制 钵 、自 动 切 割 分 钵 机 ; 加强不同作物育苗营养钵基质成分、强度需求等基 础研究;研究不同作物栽植的经济性、作物栽植环 境的适应性评价体系;开发和育苗农艺相适应的机 械化育秧设备;研究解决钵苗整钵、断根、装盘和 运输等中间环节工作过程的机械化自动化问题,使 育苗和移栽的整个过程形成可操作标准化技术体 系。 3.2 尽 快 制 定 相 关 技 术 标 准 , 规 范 各 项 技 术 的 开 发 国内外的经验证明,育苗、栽培模式与栽植机 械是实现旱地栽植机械化 3 个不可分割的一个整 体,没有育苗标准和栽培模式的标准,旱地栽植机 械的研发是无的放矢的,即使栽植机械自身的性能 和技术水平高,也很难推广应用。因此,应尽快制 定制钵、育苗、栽植机的性能评价、检测方法和具 有约束力的统一标准。过去四十年,我国研制的各 种移栽机没有能够推广应用的主要原因之一就是栽 植机械与育苗技术、栽培模式脱节,栽植机械与秧 苗不配套,如果这个问题不解决,国产栽植机械就 难以推广。 3.3 综 合 利 用 现 代 技 术 , 提 高 机 具 的 智 能 化 水 平 现有的移栽机几乎都是半自动机械式的, 距、 行 株距调整复杂,实现分钵、取秒自动化难度较大。 如将汽车、数控加工设备现有的控制系统引入到移 栽、育苗和制钵机械中,将传感器技术和电子技术 相结合,综合液压、气动和微电机技术,将大大提 高机具的精确程度,简化传动机构。并且可以适时 监控各部件的工作情况,一旦机器出现故障,通过 声光电方式提醒操作者并自动停机,以免造成更大 的损失。 3.4 努 力 提 高 机 具 的 可 靠 性 我国农业机械的生产和制造工艺一直都在低水 平徘徊,机具的损坏率和返修率相对较高。这使农 民对国产机具的使用积极性造成了一定的影响。所 以,在未来的移栽机械设计生产过程中,尽量采用 新材料、新工艺,充分利用现代设计方法和加工手 - 96 - 200 年 月 农 机 化 研 究 第 期 Present Situation and Development Proposal of the Mechanization of Seedling Transplantation in China Hao Jinkui 1, 2 Zhang Xiqun 1 Qi xin 1 Fan Guochang 1 Liu Zheng 050011; 2 (1. Hebei Provincial Agricultural 2. Hebei Mechanization Institute, Shijiazhuang jiaotong Vocational & Technical College, Shijiazhuang 050011 ) Abstract: Seedling transplantation was applied in practice as an effective way to gain high yield and compensation for climate condition. The key to extend this agricultural technique lies in mechanization of seedling transplantation. Based on the analysis situation of transplant machine in China, the main problems to be solved were pointed out, and development proposal are put forward. Key words: seedling transplantation, present situation, bowl-making, seedling growing, development proposal - 97 -

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