幼苗移栽机械研究进展与发展方向

　　引言

　　育苗移栽能有效缓解多茬作物接茬矛盾，较好地解决生产季节矛盾，提高土壤复种指数，具有对气候的补偿作用和保证作物品质的综合效益［1－3］。随着农业技术的不断发展，现代化机械移栽已成为继免耕法、精密播种之后的又一种种植方式的重大变革;尤其是钵苗育苗技术的日渐成熟，为作物移栽机械提供有力的技术保障［4－6］。机械化移栽技术可提高作物生长的抗灾抗逆能力，减少自然灾害的影响，减轻种植户劳动强度，提高劳动生产率，保证作物稳产增产。

　　提高我国移栽机械化水平一直以来都是行业研究的热点与难点，其顺利发展及应用将为我国的农业生产面貌做出重要的贡献［7－9］。

　　1 国内外移栽机械研究现状

　　1．1国外移栽机研究现状

　　目前，国外的育苗移栽技术较为成熟，已经做到将农艺与农机有效结合，实现移栽作业的全程机械化，研制的机器的工作可靠性较高，种植作物满足农艺要求［10］。日本、美国、德国、法国等欧美农业发达国家大部分的蔬菜生产和花卉种植基本上已经采用育苗移栽种植模式。国外农业发达国家的移栽机械已经结合当地的国情朝着自身方向发展，国外有两个极具代表性的国家和地区:①在日本，农业耕作面积较少，人口相对集中，移栽技术主要往专用性、精密化、单体作业等研究方向发展;②美国农业耕作面积大，而从事农业生产人口少，出现农业人口人均耕地面积极大的问题，其移栽技术趋向于自动化、宽幅作业和联合作业等方向发展［11－13］。但从移栽机的工作过程来看，国外农业机械水平较高的国家大多采用半自动钵苗移栽机械，结合人工喂苗或者机械取苗，进行钵苗自动排序与输送。其针对移栽作业对象的不同来调节或者置换栽植器来完成机械移栽，提高移栽机械的通用性，并扩大移栽机械的作业范围。

　　1．2国内移栽机械研究现状

　　目前，国内现有的移栽机主要用于水稻、蔬菜、烟草、棉花等作物的移栽，其栽植器的种类繁多，除少数的移栽机投入到实际生产应用中，大多数的移栽机均处于研发状态。长期以来，国内农机专家与学者从事钵苗移栽机械的研究工作，取得了一定的进展，但主要还是处在引进和借鉴国外移栽机的基础上进行改进仿造。目前，我国市面上目前已有的钵苗移栽机械基本上属于半自动化机型，且均处于研制、示范阶段［14］。引进国外的移栽机械存在着操作复杂、价格昂贵等问题，且并不太适合我国农业生产的国情;而国内目前市场上出现或公开的较成熟的幼苗移栽机无法完全满足农业生产的需要［15－16］。

　　2 现有机型及特点

　　目前，国内外幼苗移栽机大致有4种分类方式:①按照自动化程度，分为手动、半自动和全自动移栽机;②按照育苗移栽方式，分为裸苗、营养块和钵体苗移栽机;③按照送苗机构类型，分为钳夹式、链夹式、吊蓝(杯)式、挠性圆盘式、导苗管式、滑道式和输送带式移栽机;④按照栽植方式，分为开苗沟式、鸭嘴栽插式和打穴式移栽机［17－19］。

　　2．1开苗沟式移栽机

　　开苗沟式移栽机是最早采用的旱地移栽机型之一，也是目前市面上现有机型最多的旱地移栽机型。

　　其工作原理是:采用苗沟开沟器首先在坂田、垄面或者旋耕后厢面上开出栽植沟;然后采用栽植器将钵苗栽植入栽植沟中，进行覆土与镇压，完成幼苗的移栽。

　　其工作部件主要由苗沟开沟器、秧苗栽植器、栽苗部件、覆土镇压机构、传动机构、操作平台和机架等组成。秧苗栽植器形式主要有钳夹式、链夹式、挠性圆盘式、导苗管式、滑道式和输送带式，如图1所示。该类机型一般在翻耕地上作业，土壤要求疏松细碎，同时配合钳夹式、链夹式送苗机构完成栽植作业。

　　其不足之处是幼苗的破损率比较高，致使移栽的秧苗直立度无法得到保证，且移栽速度慢而没有得到推广应用。

　　相关机型:日本久保田生产的A－500移栽机、意大利Checchi＆Magli公司生产的OTMA栽植机、荷兰Michigan公司的Model4000移栽机、吉林工业大学研制的2ZT型移栽机、安徽徐州农机研究所研制的2ZY－2型油菜移栽机、黑龙江八五零农场研制的2ZB－6型钵苗移栽机等［20－22］。

　　2．2 鸭嘴栽插式移栽机

　　鸭嘴式成孔移栽机工作原理:机器工作中鸭嘴式成孔装置在土壤中形成栽植孔，通过输送装置将幼苗投入到鸭嘴式成孔装置中;鸭嘴刺入土壤中后张开，将幼苗载入形成的栽植孔，进行覆土与镇压，完成钵苗的移栽。该装置可同时完成成孔与栽植幼苗工作。

　　工作部件主要由鸭嘴式成孔移栽部件、载苗部件、送苗部件、覆土镇压部件、行走部件、浇水部件、操作平台及机架等组成。成孔移栽部件主要有鸭嘴、鸭嘴支撑、复位弹簧、定位链轮、、链条、张紧装置及驱动回转盘等，如图 2 所示。该类机型一般在翻耕地上作业，土壤要求疏松细碎，同时配合吊蓝( 杯) 式送苗机构等完成栽植作业，对秧苗无夹持力，不易伤苗。吊杯在栽植过程中对苗提起扶持作用，直立度较好，可以进行膜上移栽; 但其对幼苗苗龄和外观形状要求较高，机构较复杂，喂苗速度不能过高，工作速度受限制。

　　相关机型: 日本久保田研制的 2ZY － 1 型全自动鸭嘴式移栽机、湖南农业大学研制的 2ZY － 1 型烟草移栽机、2ZY －4 型油菜移栽机等［23 －25］。

　　2． 3 打穴式移栽机

　　打穴式移栽机是针对旱地移栽作业而设计的作业机型。工作原理为: 打穴成孔机构在土壤中形成栽植孔，投苗机构同步或者成孔之后将幼苗栽植入形成的栽植孔中; 然后，进行覆土与镇压，完成钵苗的移栽。其移栽作业的对象主要为钵苗。

　　工作部件主要由打穴成孔部件、投苗装置、覆土镇压部件、行走部件、操作平台及机架等组成，如图 3所示。该类机型一般对土壤适应能力较好，可在翻耕地及未翻耕地上作业，一般配合导苗管式、滑道式和输送带式送苗机构等完成栽植作业，对秧苗无夹持力，不易伤苗; 幼苗直接落入栽植孔内，直立度较好，可以进行膜上移栽，对幼苗苗龄和外观形状要求较宽泛，但对投苗入孔过程中的幼苗运动轨迹要求严格。

　　相关机型: 美国 kennco 公司研制的水轮式半自动打穴移栽机系列产品、美国 rain － flo 系列半自动打穴移栽机、加拿大的 PlastiTech 公司开发的水轮式移栽机、江苏省农机技术推广站研制的 2ZX － 2 型棉花营养钵移栽打穴机1。

　　3 移栽机械存在的问题

　　3． 1 移栽配套设施基础研究薄弱，缺乏统一标准制钵、育苗与移栽自成体系，3 个环节相互分离，各个环节未能实现相互匹配。其研究开发各自独立，采用不同的技术标准，没有统一的技术规范，难以形成标准化、系列化和规格化，从而导致移栽机械的研制没有标准可循。

　　3． 2 农机与农艺发展相脱节移栽机械的发展是一个系统工程，从制钵、育苗、土壤耕整再到秧苗的移栽，涉及多个环节，不同环节的农艺要求具有其特殊性，使得机械作业不能与之很好的适应。国内与移栽相配套的育苗技术和设施非常薄弱，且我国地域辽阔，各地土壤环境与气候条件差异很大，栽植制度与栽植模式复杂多样，加大了移栽机械与农艺要求相结合的技术难度，严重制约了旱地移栽机的研制。

　　3． 3 机型的研发与实际需求相脱节为适应不同地区或不同作物，国内研发了多种类型的移栽机械，但大多参照国外研制，缺乏国内特色机械，存在研究与拥有的脱节及低水平重复研究等问题。由于我国地域辽阔，各个地区地理位置、气候和种植方式的不同，导致研发的移栽机械以专用机械居多，通用性较差，造成资源的浪费。国内目前较成熟的旱地移栽机械大多始于国外的机型，结构相对复杂且造价成本高，机型的定位与农民的实际购买力之间存在一定的差距。

　　3． 4 现有旱地移栽机生产效率低、综合效益不突出由于国家和相关部门尚未制定对移栽机的性能评价和检测方法具有约束力的统一标准，研究单位各自为战，造成研制出的移栽机系列化、通用化、标准化程度低，专用机型居多，规格单一，零部件互换性差。

　　国内旱地移栽机械自动化与智能化程度低，现有的移栽机多为半自动化，需人工喂苗且对操作人员要求较高，造成作业效率较低、劳动成本高等问题，且秧苗的直立度、埋苗率、漏苗率等无法完全满足农艺要求。总体来说，目前国内旱地移栽机械生产效率低，综合效益不突出，还无法满足农业生产的需求。

　　4 移栽机械化的发展趋势与建议

　　4． 1 国家宏观调控，农机部门适时引导目前，国家已经颁布并实行土地流转制度，但国内大部分地区仍然进行的是土地联产承包制，种植大户与农场种植模式难以大规模发展，导致农田种植规模相对较少，且不能成片大面积种植统一作物，使得机械化作业难以发展，故需要国家的宏观调控，进行集约化规模生产，才能促进大规模机械化生产。旱地移栽机械的可行性与经济性已得到论证与认可，但新技术的推广与应用脱离政府的支持将无法快速发展，加之农民的认知水平存在一定的局限性，移栽机械难以快速全面的被农民所接受，故需要国家的政策支持与农机部门的适时引导。

　　4． 2 加强基础研究，统一行业标准针对当前基础性研究相对薄弱的问题，应加大研究力度，加速国内移栽作业辅助技术的研究与开发。

　　农机、农艺与其它学科既要有分工又需要协作，以确保农艺将更适应于农机，农机将更好地为农艺服务，实现农机与农艺的紧密结合。国内外的经验证明，没有育苗标准和栽培模式的标准，旱地移栽机械的研发将是无的放矢。因此，需针对移栽机械化发展中存在的实际问题，研究并制定统一的、规范的技术标准，确保国内旱地移栽机的研究与检测有据可循，机械零部件的通用性与互换性得以保障。

　　4． 3 多学科协同作业开展育苗旱地移栽机械研发育苗移栽机械研发是一个系统工程，需确保制钵、育苗、移栽 3 个环节协同作业。制钵技术、钵上播种技术、育苗技术、幼苗运输技术、秧苗移栽技术的紧密配合是旱地移栽机械研发的配套技术与先决条件，要实现旱地移栽机械化作业技术体系，需保证各个学科的紧密配合，形成一个良好的联合作业体系，即农机、农艺于其他学科既要有分工又需要协作，以促进满足农业生产的旱地移栽机械的研发。

　　4． 4 加强合作，消化吸收与自主创新并举与发达国家相比，我国旱地移栽机械化水平还很低，应走出国门，加强与发达国家的交流与合作。国外的设备虽然先进且性能可靠，但价格相当昂贵，移栽机械并不适合国内的温度气候、土壤环境等农艺要求复杂的种植模式。因此，在旱地移栽机械的发展过程中，提倡借鉴国外的新机型与新技术，在结合国内移栽技术需求现状基础上，充分吸收国外先进技术与经验，进行自主创新，研究适合我国国情的旱地移栽机械。

　　4． 5 综合利用现代技术提高移栽机械总体效益旱地移栽机械设计生产中，应尽量采用新材料、新工艺，充分利用现代设计方法和加工手段，降低机具的损坏率和返修率，保证机具的连续作业能力，以提高农民购买的积极性。在旱地移栽机的研发过程中，应从一个新的起点和高度出发，不能盲足追求“大而全、高精尖”，应结合实际，在确保能大幅提高经济效益的前提下，完善常用零部件、增强互换性，通用机型与特色机型同步发展，确保旱地移栽机械的总体工作效益。随着育苗技术的发展，应重点突破自动取苗、自动喂苗、高频栽苗及自动控制等移栽的关键技术，为旱地移栽机的旱地移栽机械往全自动化智能化方向发展奠定基础。

　　5 展望

　　随着我国城镇化的大力发展、农村经济和产业结构的调整，以及农村劳动力的短缺和增值，农业生产对机械化的需求将会不断增加，旱地移栽机械的需求量亦将大幅增加。基于我国农业装备技术发展的需求和国家对农业发展的大力推动，农业机械的发展前景将会更加美好。随着育苗技术和耕整地技术的进步与发展，我国自主研制的旱地移栽机械会越来越适应我国农业生产发展的需要，其总体工作效率将得到显着提高。

　　参考文献:

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