烟草移栽机械化技术研究现状与应用

烟草移栽机械化技术研究现状与应用

稻草是以种子移植为主的品种，主要分布在西南、华南、长江流域、黄淮海和东北部20多个省（区）。我国虽然是世界上最大的烟叶生产国,但是烟叶生产的机械化水平非常低,目前采用人工移栽烟草的劳动效率很低,约0.02hm2/人·天,且存在劳动强度大,移栽质量差等问题。采用机械化移栽效率约0.83hm2/人·天,实现从育苗到移栽的机械化作业,不仅可以提高烟草幼苗的质量,降低育苗成本,还能提高经济效益,因此实现我国烟草移栽机械化已成为农业生产的迫切需要。1烟草机的研究现状1.1机械结构及使用分析美国Kennco农机生产公司研制的半自动膜上打穴移栽机,可以进行没有覆膜的垄上移栽,实现单行和多行的膜上移栽作业且能根据生产实际需要调节单株注水量,其结构简单、经济实用,主要适合于大株距的蔬菜移栽,既可以移栽裸苗也可以移栽钵苗,还生产了“火焰燎膜”的膜上移栽机,配备液化气罐,在打穴之前用火焰先在地膜上燎一个小孔,防止在打穴过程中出现地膜撕裂,但该系列产品移栽速度慢,需要专人放苗,自动化程度不高。美国移栽机公司(MechanicalTransplanter)生产的吊杯式膜上移栽机,采用了四杆机构吊杯,作业时能完成膜上移栽、注水、覆土镇压等作业,由于对育苗的要求低,因此在生产中得到了广泛应用,但该机械结构复杂,成本高。日本久保田公司研发的一种全自动鸭嘴式膜上移栽机,作业时可以在一垄上实现往返多行移栽,移栽株距也可以进行任意调节,在移栽的同时还可以完成注水和施药等作业,该机结构非常复杂,成本高,对育苗要求非常苛刻,仅适合专业育苗方式的集约化生产。此外日本秋山产业株式会社生产的高架管理作业式AP-1H型专用烟草移栽机,主要用于烤烟大田移栽作业,每分钟可移栽30多株烤烟,每天可移栽0.7~1.3hm2,比人工移栽快3~4倍,同时配置了一次可喷雾五滴的水泵喷雾机,可用于机械喷雾,还具有烟叶采收装卸功能,能减少人工运输的劳力用工。加拿大某公司研制的烟叶“转植机”,融挖窑、栽烟、浇水、施肥、封土为一体,由一台22050W的拖拉机进行牵引,由4个人操作,一人负责驾驶拖拉机,一人负责添加水、肥料,二人负责分装烟苗,每天可移栽烟叶2.02hm2以上。另外日本甜菜制糖株式会社的增田昭芳,鹤龙藏,南部哲男等研发的一种用来移栽在连接起来的多个罐中生长的罐栽籽苗而不需要把它们相互分开的罐栽籽苗移栽机。井关农机株式会社的渡部伸、木下荣一朗、久保环等开发的蔬菜移栽机,利用移栽装置上设置的移栽爪和推苗部件,在载苗台的出苗口使苗分离成钵苗后,移栽到大田中由挖坑装置挖好的坑内,再由覆土装置进行覆土,以上机械都能在良好的条件下,高效地将烟苗移栽的到大田中去。1.2栽植机械的改进我国自20世纪80年代起逐步采用移栽机械移栽烟苗,移栽机械按移栽地是否覆膜可分为膜上移栽和垄上移栽。20世纪70年代末至80年代初,由延边朝鲜族自治州农机研究所、河南省农业机械研究所和中国农科院烟草研究所分别研制成联合栽植机、烟草移栽机和烟棉移栽机等,操作简单,使用方便,栽植质量较好,工效较高,但由于与农艺明显脱节,忽略了综合经济效益,从而一直未能大面积推广应用。近年来,随着农业科技的不断进步和农民经济水平的不断提高,烟草实现机械移栽的趋势越来越明显且有多种新型栽植机械出现。但总体来讲,我国很多从事烟草移栽机研究的工作单位主要是在引进和借鉴国外移栽机的基础上进行改进仿造,目前研制使用的移栽机械仍以半自动为主。全自动机型均因结构过于复杂,价格过高而没有广泛推广。1990年黑龙江省农业机械化研究所的丁永凯、丁健伟、李光中等设计了一台烟苗栽植机,一次作业即可完成开沟、定位灌水、夹持送苗、翻苗、覆土、镇压及栽后堵土等全部烟苗栽植工序,还适用于移栽玉米、甜菜、蔬菜、树苗等秧苗,具有适用性广、生产效率高、作业质量好、一机多用的特点。2000年中国农业大学在消化吸收国内外移栽机技术的基础上,研制开发了适合我国农业生产特点的2ZDF型半自动导苗管式移栽机,其主要特点是设计了一种栅条式扶苗器,能较好地保证秧苗直立度和株距均匀性且移栽的株距易于调整,适应性好,还能移栽玉米、棉花、甜菜、树苗、油菜等作物,避免干裸根苗产生窝根现象。2001年河南省邓州丰奇集团的孙重泽、张丰奇、邢京颂等设计了一台烟苗移栽机,主要特点是在机架上分别设置了储苗分苗装置、投苗装置、链式苗筒带、覆土镇压装置及悬挂装置,经过剪叶锻炼后的托盘烟苗,分装到苗筒带内,牵引机械前进,开沟器开沟,储苗分苗装置分苗,投苗装置投苗,投苗挡铁压下苗筒内套,内套压迫苗筒下边的开闭机构张开,烟苗落下,覆土轮随即由两侧将土封好压实,完成移栽任务。能减轻移栽劳动强度,提高工作效率和移栽质量。2002年黑龙江省牡丹江烟草分公司的邓晓光研制的烟草移栽机,在驱动轴上固定有驱动圆盘,驱动圆盘上通过支撑架连接储水箱,储水箱的下部设置有鸭嘴形栽苗器,在机架中后部的两侧下方依次固定有开沟桦、挂膜轮、压膜轮和覆上轮,在机架的前方设置有开沟器。可一次完成开沟、定植等作业。除此之外,在广大农村,烟农也积极想出了大量提高移栽效率的办法,自主制造了部分适用的烟草移栽工具,如喀喇沁旗乃林镇农民杨占久研制成功了烤烟刨坑施肥机解决了人工刨坑施肥劳动强度大,用工多的问题。渑池县陈村乡石板沟村六旬老汉孟丙礼自制了烟苗移栽器,能大大减轻移栽劳动强度,提高栽植效率2~3倍。河南省洛阳市洛宁县王村乡王窑村村民王宝宁发明的烟苗移栽器结构简单,操作方便,使用时可自由调节深浅,自然覆土,不伤地膜。2主要的栽植装置和栽植设备按栽植器类型进行分类,我国烟草移栽机械主要分为钳夹式、挠性圆盘式、吊篮式和导苗管式4种类型,其原理和优缺点分别分析如下:(1)钳夹式钵苗移栽机:由人工将秧苗放在转动的钳夹上,秧苗被夹持并随栽植盘转动,到达苗沟时,钳夹被一机构打开,秧苗落入苗沟,然后覆土,完成栽植过程。钳夹式栽植机结构简单,成本低,株距和栽植深度稳定;但株距调整困难,钳夹易伤苗,栽植速度低,2ZYM-2型烟棉移栽机增加了分苗器,栽植频率稍有改善。我国研制的钳夹式栽植机主要有2ZT型移栽机、UT-2型移栽机和2ZYM-2型烟棉移栽机等。(2)挠性圆盘式栽植机:由两片可以变形的挠性圆盘来夹持秧苗,由于不受秧苗数量的限制,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,但人工直接喂苗时容易造成株距不均匀,目前一般应用有一定分苗功能的部件来实现自动喂苗,如通过输送带来实现自动喂苗等。圆盘一般由橡胶材料制做,结构简单,成本低,但圆盘的寿命较短,且栽植深度不稳定。(3)吊篮式栽植机:吊篮式移栽机的栽植结构是由吊篮或桶形栽植器连接在偏心圆盘上组成的。当吊篮在最高位置时,人工将秧苗放入吊篮内;当吊篮转到最低位置附近时,吊篮下部在固定滑道作用下打开,秧苗落入开沟器开出的沟内,随后被覆土固定。此类机型最大的优点是钵苗在移栽过程中不受任何冲击,特别适合于根系不很发达且易破的钵苗移栽,喂苗速度不能过高,否则漏栽率将增加,生产率较低,所以吊篮式移栽机主要适合于钵苗移栽。我国烟草吊篮式栽植机主要有莱阳农学院研制的2YZ-40型吊篮式钵苗栽植机;黑龙江八五零农场研制的2ZB-6型钵苗栽植机等。(4)导苗管式移栽机:一种新型的钵苗移栽方式,秧苗在导苗管中的运动是自由的,秧苗在导苗管中靠重力自由落到苗沟内。为了保证秧苗的直立度,需要使导苗管倾斜一个合适的角度,同时对秧苗增加扶持装置。为了保证稳定的株距,喂苗装置采用水平回转杯、水平回转格盘或水平喂入带等机构。导苗管式移栽机可以保证较好的秧苗直立度和株距均匀性。由于喂入杯数量较多,作业过程中喂苗人员可以随时向空杯中放入秧苗。与钳夹式相比,导苗管式移栽机的漏苗率小,喂苗的劳动强度小,对干裸根苗不产生窝根现象。移栽的株距易于调整,主要有两种调整方法:①通过变换传动链轮来实现,可以按株距要求事先设计好各种备用链轮,田间作业时按实际要求的株距选择链轮;②可以通过改变喂入杯的间距来实现,在喂入器转速一定的条件下,改变喂入杯的间距就可以相应改变株距的大小。导苗管式移栽机适应性好,既可以移栽钵苗,也可以移栽裸根苗;既适应小规模移栽,也适应大规模工厂化育苗移栽。我国导苗管式移栽机主要有:①水平回转喂入杯式:黑龙江农垦科学院研制的2ZB-4型杯式钵苗移栽机;中国农大研制的2ZDF型半自动导苗管式移栽机;山东泰安与吉林工大合作研制的2ZY-200型移栽机。②带喂入式:山东工程学院研制的2ZG-2型喂入式钵苗移栽机。3研制、研发和推广的自动移栽机及技术我国烟草移栽机的研究和应用方面还存在许多有待解决的问题:移栽机的研制与农艺不协调;作业时要求喂入手精力高度集中,否则造成漏苗、缺苗,栽植手劳动强度大;过多地借鉴国外机型,缺少适合我国国情的特色机型;目前机型移栽质量不稳定;现有的半自动移栽机功能单一,通用性差,自动化程度较低;结构复杂,机具造价较高。纵观烟草移栽机械的发展和应用现状,可以总结出我国烟草移栽机械的发展方向和研究重点:(1)坚持科技创新,不断提高烟草移栽机械的整体水平。加快科技创新,既要引进和吸收国外最新农业技术和工程科技成果,又要因地制宜地形成具有中国特色的烟草移栽机械及技术。(2)烟草移栽机的研制与烟草育苗设备及育苗方式紧密结合,研制适合农艺要求的移栽机械。我国许多移栽机械均是在借鉴国外先进技术的基础上直接研制出来的,育苗技术却不配套,应研究开发成本低、管理方便、有利于机械化移栽的育苗方式,完善育苗设施及相应的配套技术,实现工厂化。对于钵苗,钵体形状和尺寸的设计,尤其应当与移栽机械相结合。农机与农艺相结合的重要性尤其体现在对全自动移栽机的研究过程中,目前国外已有基于倒锥形穴盘的全自动移栽机,但结构极复杂,价格昂贵,对作物的适应性也比较差,难以推广应用。通过分析国外全自动移栽机的研究进展,笔者认为,虽然在农艺上穴盘育苗技术是比较成熟的,也易于工厂化,但穴盘并不利于机械自动分苗的实现,设计出的全自动移栽机也就结构复杂,稳定性、可靠性和通用性相对较差。我们应当充分吸取国外全自动移栽机研究中的经验和教训,从我国育苗技术的实际情况出发,研制出适合我国国情的、稳定可靠的全自动移栽机。(3)目前钳夹式移栽机由于价格较低,在我国有较广泛的应用。但是它生产率低、易伤苗,进一步推广受到限制。导苗管式移栽机能较好地克服其他几种移栽机的缺点,是今后研究推广的重点。(4)烟草移栽机的研究开发仍以半自动为主,部分机构自动化程度增强,应向标准化、系列化和规格化方向发