目录
1 机械化移栽的必要性
2 移栽机发展历程
3 移栽机机型简介
4 移栽机发展趋势
1 机械化移栽的必要性
育苗移栽还是直播?这两种栽培技术各有优劣,相信不同的人有不同的答案,不同的地区、作物会有不同的选择。
育苗移栽技术可充分利用光热资源,具有对气候的补偿作用,对土地利用较为经济,能提高作物的复种指数,可将农作物的生育期提前15天左右,并有效地避免早春低温、倒春寒、霜冻、冰雹等气候的不良影响;避免虫害、干旱等自然灾害,提高幼苗成活率,确保每株农作物达到农艺要求。
因苗床占地少,幼苗相对集中,发芽期及幼苗期便于管理,苗床的温度、温度等条件较易人工控制,可以减轻病毒病的传毒机会,利于控制或减轻病毒病的发生。可以延长农作物的生育周期,增加积温,提高农作物的品质,可提高单产10%以上,为获得作物高产创造有利条件,是我国未来确保农产品供给安全的重要手段。
目前应用育苗移栽技术的作物主要有:番茄、辣椒、生菜、大葱、甘蓝等蔬菜作物;油菜、烟草、棉花、甜菜、各种中草药等经济作物;玉米等粮食作物。
人工移栽劳动强度大、效率低、移栽后行距株距参差不齐,影响后续植保、收获等作业工序。随着工厂化育苗技术的日益成熟和人力成本的不断上升,大面积的移栽作业需要由移栽机械来完成。
2 移栽机发展历程
2.1国外发展情况
20世纪20年代,欧洲发达国家研制并开始使用手工喂苗的秧苗移栽机具,用于蔬菜生产作业。30年代末40年代初期,手工喂苗的秧苗移栽机具的人工动作被移栽机构所取代,送苗入土过程实现了机械化。50、60年代,多种不同结构型式的半自动移栽机被研制生产并使用,同时育苗用土钵制钵机开始出现。至20世纪80年代,半自动移栽机、制钵机已形成完整的系列,并在农业生产中广泛使用。到目前为止,欧洲在蔬菜育苗土钵成型及钵上单粒精密播种和自动移栽机械设备等技术上已经达到完善,并应用于实际生产中,如法国、德国、荷兰、西班牙、意大利、丹麦等国。大部分的蔬菜生产和几乎全部的大田花卉生产都实现了育苗工厂化和移栽机械化。日本由于劳动力短缺,移栽机械的使用非常普及,机械化程度很高,广泛研制和使用全自动移栽机,各种移栽机专用性很强。一般只适用于一种农作物,如甜菜自动移栽机、洋葱自动移栽机。在美国,蔬菜移栽机械的研究和应用更为普遍。据文献,蔬菜育苗机械化程度已达到70%以上,蔬菜育苗机械化的发展大大提高了相应的移栽机械的发展。国外移栽机械已十分成熟,系列多、品种全,性能稳定,可靠性高,通用性强,在农业生产的实际中得到检验。
2.2国内发展情况
20世纪50年代,我国开始研究育苗移栽机械,最早是对棉花营养钵育苗移栽和甘薯秧苗栽植机的试验研究;20世纪70年代开始研制裸根苗移栽机械,最早用于甜菜移栽;20世纪80年代研制成功了半自动化蔬菜栽植机;同时,也从国外引迸多种适合于蔬菜、烟草和甜菜等经济作物的移栽机械,但均因育苗技术落后、配套性差以及机具本身性能不稳定和生产率低等原因,未能得到推广使用。近年来,随着育苗技术发展以及劳动力成本上升,推动了国内移栽机械的研发工作;加之农业生产的发展。新技术、新工艺的出现,为移栽机具发展提供了很好的发展前景。20世纪80年代以后,国内移栽机械发展迅速。据文献记载,1979年四川省温江地区农机所研制了2ZYS-4型钳夹式移栽机,北京市农机所于1980年和1991年分别研制了2ZSB-2型钵苗移栽机和2ZWS型蔬菜无土苗移栽机。目前国内已经研制开发的钵苗移栽机主要以半自动为主,机型大多是国外产品的仿制品。全自动移栽机因结构复杂,成本高,尚处在研究起步阶段。
3 移栽机机型简介
移栽机按自动化程度可分为手动移栽机、半自动移栽机和全自动移栽机;按栽植部件持苗及植苗机构的工作原理可分为钳夹式移栽机、链夹式移栽机、吊篮式移栽机、导苗管式移栽机、输送带式移栽机、挠性圆盘式移栽机。
3.1钳夹式、链夹式移栽机
除传动方式外,链夹式工作原理和钳夹式移栽机相同。这两种移栽机械结构简单,株距和移栽深度稳定,但作业速度低,一般为30、40株/min,而且容易夹伤秧苗,移栽的秧苗容易发生倾倒和被土壤埋没等现象。
3.2导苗管式移栽机
秧苗在导苗管内的运动是自由的,因此不易伤苗。其喂入器是由多个转动的喂入筒构成。人工喂入时,其喂入速度可以提高(作业速度能达到60~70株/min),比钳夹式移栽机提高30%一50%。但是这种移栽机的喂入机构结构比较复杂,造价也较高。
3.3吊篮式移栽机
它是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗移栽机械,具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点。这种移栽机的优点是钵苗在移栽过程中不受任何冲击,缺点是结构相对复杂,喂苗速度不能过高,否则漏栽率增加,生产率不高。
3.4输送带式移栽机
秧苗输送机构由一条水平输送带和一条倾斜输送带组成,两条输送带的运动速度不同。机具作业时,秧苗在水平输送带上直立前进,在水平输送带末端翻倒在倾斜输送带上。当秧苗运动到倾斜带的末端时,钵苗翻转直立落到苗沟中。然后覆土镇压,完成作业。这种移栽机机构简单,移栽效率高,但是移栽的可靠性差,栽植质量低。
3.5挠性圆盘式移栽机
夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制。因此,其对株距的适应性较好,结构简单实用,但株距和移栽深度不稳定,也容易出现埋苗;同时,挠性圆盘的寿命较短。
由于我国大部分区域栽植需要铺设地膜,因而吊篮式移栽机应用较多,输送带式移栽机、挠性圆盘式移栽机应用较少,目前没有量产。
4 移栽机发展趋势
4.1全自动移栽机的研究将进一步加强
现有移栽机械技术瓶颈之一是效率问题。以半自动移栽机为主,人工取苗放置于输送装置或栽植器上,人工喂苗速度和作业效率提高有限,仅为30~45株/min,高速移栽机产品尚属空白。
自动取投苗是实现高速移栽的关键环节。欧美已实现大地块、规模化生产,自动移栽机多为大型机械,融合电控、液压、气压等,可成排取苗,作业效率达到7000~9000株/h。取苗方式主要是针式迎苗抓取/顶出夹取。著名的自动移栽机械生产公司有英国Pearson,澳大利亚的Transplanter公司,意大利的Ferrari公司。日本生产的自动移栽机为纯机械结构,采用往复或双臂回转自动取苗。
加强幼苗自动输送、自动取/投苗技术等的研究,研制性能优越、价格合理的高速移栽机将是今后国内移栽机的发展趋势,也是目前的研究热点之一。国内多家单位都进行了研究,如浙江理工大学2011年研制出了全自动钵苗移栽装置,江苏大学进行了一系列基于穴盘苗力学特性的研究,研制出夹取设计样机。中国农业机械化科学研究院现代农装公司进行了基于PLC的钵苗自动输送技术研究,研制出指钳式铺膜移栽机,同时还进行了齿轮-五杆自动取苗技术的研究等。但是国内的自动移栽装置目前大都处于研发阶段,没有形成产品;样机能够实现自动取喂苗,但效率提升有限;样机的稳定性有待提高。
4.2现有半自动移栽机将得到优化提升
当前一段时期,半自动移栽机在国内市场仍将占据很高的份额,且长时间存在。半自动移栽机虽需较多辅助人员,但其适应较好、使用方便、比较适合当前国情,完善其作业性能和可靠性,开发配备覆膜、铺管、施肥、栽植、覆土、浇水等装置的多功能移栽机也是当前半自动移栽机需要解决的重点问题。大面积、大地块田地,应向自走式或牵引式大型机械发展,设施内向乘坐或手扶自走小型机械发展。
4.3专用和通用移栽机同步进行
专用和通用移栽机研究开发相结合,给常用和易损坏的零部件制定标准,增加其互换性,针对种植有特殊农艺要求的作物,设计专一的移栽机,并提高移栽机的通用性,实现一机多用,提高移栽机的利用率。
4.4育苗、移栽协同研究
育苗移栽机械化是一个系统工程,与移栽相配套的育苗机具和设施非常薄弱,适用于盘育苗和营养钵育苗的高效精量播种机具更加缺乏。应研究开发成本低、管理方便、利于机械化移栽的育苗方式,以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。应加强从育苗到移栽整个系统的研究,真正实现我国作物的工厂化育苗和机械化移栽。