新型多功能一体化烟苗移栽机的研发与应用

王瑞

摘 要：针对云南省特有的土壤、地形情况，通过引进国外先进的烟苗移栽机械技术，进行消化、吸收及再创新，研发一种适合国情、技术先进、国内急需的移栽机，即能够满足在一些特有、复杂条件下的种植农艺要求，集栽苗、施肥、浇水为一体的多功能机具。价位与进口机具相比大幅度降低。

关键词：烟苗移栽机；研发；存在问题

中图分类号：S223.9 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.004

建设现代烟草农业是烟草行业的重大历史任务，其目的是通过促进传统农业向现代烟草农业的转变，支撑烟草经济的可持续发展。

我省是全国最大的烟叶生产区，产量占全国总量的40%，无论是生产规模还是技术水平，在全国烟叶行业中都处于领先地位，但也应看到：在烟叶生产过程中，一些传统的、落后的、效能低下的、低质量的、高成本的、高消耗的作业环节大量存在，严重阻碍了科技兴烟和大力推进烟草标准化生产的进程，最为突出的是烤烟移栽环节，传统的手工移栽消耗了大量人力、物力、财力，而且生产效率低下，常耽误节令，烟叶成活及生长的可控性差，机械化移栽势在必行。目前，随着烟叶生产组织形式的转变及基础设施配套完善，机械化代替传统人工的时机己逐渐成熟。

1 新型多功能一体化烟苗移栽机研发的意义

机械移栽能抗御干旱、寒冷 、盐碱、病虫害，保证苗全、齐、匀 、壮，缩短田间生长期，在提高经济效益，提高作物产量，降低劳动强度，提高生产效率，减少生产成本等方面对发展高产高效农业具有重要意义。在现代烟草农业建设逐步推进的新形势下，烤烟机械化移栽技术必将推广应用，但国内却无一种技术成熟、先进可靠、经济适用的移栽机与之相配套。国外引进的烟苗移栽设备价格昂贵，并且不完全适合我省土壤及地形情况。

本项目通过引进、消化、吸收、再创新，研发一种适合国情、技术先进、国内急需的移栽机，即：能够满足在一些特有、复杂条件下的种植农艺要求，集栽苗、施肥、浇水为一体的多功能机具，价位大幅度低于进口。本项目属于填补省内空白及技术水平达到国际先进、国内领先的项目。

机械化移栽具有利于烟叶生长的综合效应，能提高产量8%，提高中上等烟比例5%。以曲靖市为例：每年可增加产量1400万kg，增加产值1.8亿元；与人工相比，机械移栽的生产效率至少是人工的20倍以上；而人工移栽每亩的用工数却是机械移栽的10倍以上。因此，研发及推广应用移栽机作业，将实现提质、增量、减工、增效的惠农目标，有利于规模化种植、标准化生产、机械化耕作、专业化服务的促进工作。

2 国内外移栽机械发展现状与存在问题分析

2.1 国外移栽机类型及移栽效果剖析

国外移栽机的种类较多，从移栽器形式分，有钳夹式（圆盘钳夹式和链条钳夹式）、导苗管式（导管推落苗式、导管直落苗式）、吊篮式及带夹圆盘式等多种。移栽器形式不同，所适合移栽的作物也有区别，但一般移栽器的通用性都比较强。烟苗与其它苗类作物类似，移栽不同的作物只需对设备作一些机械调整，国外研制生产的移栽机通过农业生产的实际应用，已明显地表现出了移栽机械的优越性，它不仅能保证移栽秧苗的株行距和移栽深度均匀一致，而且能按技术要求在一定范围内调整。重要的是基本上消除了移栽过程中的伤苗问题，秧苗移栽后的直立度 、覆土压密程度等都可以得到良好地控制。国外移栽机械已成熟，多品种多系列，性能稳定，可靠性高，通用性好，但由于土地环境的差异，表现在对栽种的环境条件要求高，同时价格昂贵，经过引进试验证明，不适用于在我国使用。

2.2 国内移栽机研究发展类型及存在问题剖析

2.2.1 移栽机的分类

目前，我国对移栽机械并没有统一的分类标准。根据移栽机械的工作特性和移栽对象，可对移栽机械进行不同的分类：

（1）按适应栽植作物的种类，可以分为棉花移栽机 、烟叶移栽机 、玉米移栽机、蔬菜移栽机等，其分类直接与其相适应的栽植作物相关。

（2）按幼苗特征，可以分为土钵或营养钵苗移栽机、不带土（裸根）秧苗移栽机 。

（3）按其栽植部件的工作原理，可以分为钳夹式移栽机 、链夹式移栽机、吊篮式移栽机、带式移栽机 、挠性圆盘移栽机等。

（4）按自动化程度，可分为手动移栽机、半自动移栽机、全自动移栽机。

2.2.2 移栽机的形式

目前已经研制开发的移栽机主要以半自动为主。全自动移栽机因结构复杂，成本高，尚处在研究起步阶段。目前国内常见的移栽机主要有以下几种形式：

（1）钳夹式移栽机。这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，移栽的秧苗容易倾倒和被土壤埋没。

（2）链夹式移栽机。工作原理和钳夹式移栽机相似，只改变了传动方式，因此其性能与钳夹式移栽机相同。

（3）挠性圆盘式移栽机。挠性圆盘式移栽机的主要特点是夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制，因此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。

（4）吊蓝式移栽机。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。

（5）导苗管式移栽机。秧苗在导苗管式移栽机内的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。作业速度能到达60～70株/min，比钳夹式移栽机提高 30%～50%，但是这种移栽机的结构比较复杂。

（6）带式移栽机。带式移栽机由水平输送带和倾斜输送带组成，两带的运动速度不同，这种栽植机结构简单，栽植频率高达 240株/min，但是在工作可靠性方面需要进一步改进。

（7）滑道式移栽机。滑道式移栽机由上滑道 、下滑道 和分钵轮组成.与以上几种移栽机相比，该机型实现了全自动喂苗，作业速度大大提高，可达到 3株/s，而且结构简单，是一种高速高效的移栽机型。

我国在移栽机械的研究开发方面，近几年来研制发展非常迅速，但是与发达国家相比，目前仍然有一定差距，在许多方面还是空白，研制的移栽机都没有得到大面积推广应用。

2.2.3 移栽机存在的主要问题

（1）与移栽相配套的育苗机具和设施非常薄弱，而适于盘育苗和营养钵育苗的高效精量播种机具更缺乏。应研究开发成本低、管理方便、利于机械化移栽的育苗方式，完善育苗设施及相应的配套技术。

（2）目前研制出的移栽机通用性差，规格单一，不能适于多种作物的移栽作业。应当完善常用零部件，形成标准，增加互换性。在适合国内作物移栽特点的情况下，应汲取国际上的成功经验。

（3）存在许多低水平的重复研究，农机和农艺脱节等问题。移栽机械化是一个系统工程，加强从机械移栽整个系统的研究 ，进一步完善与移栽机械配套的育苗设施及相应的配套移栽技术，使移栽过程实现机械化、专业化，研制出与移栽技术相适应的移栽机，通过烟草这一龙头行业的率先应用，形成带动效应，从而全面实现农作物移栽机械化。

3 主要研发内容

机械化幼苗栽植技术必将越来越受到人们的重视，并逐渐在适宜的地区、适宜的作物上率先推广应用，特别是烟草、花卉及一些经济作物的生产上。

3.1 内容

移栽机的应用是代替传统的手工移栽作业，研究其代替手工作业的可行性、合理性、经济性是前提，研究国内外产品现状与技术，取其长、避其短是手段，因此必须研究的主要内容是：

（1）机械移栽的高效率性：与人工相比效率提高20倍以上。

（2）机械移栽的质量保证性：达到种植农艺要求、标准，且质量稳定。

（3）机械移栽的投入与运行成本的经济性：机具价位在烟农平均收入水平可承受的范围，机具购置及使用的成本费用与产生的经济效益之差，应体现增收的实际意义。

（4）机具的功能配置与可操作性：解决栽、肥、水同步集成问题、操作简易、可调整、状态稳定。

（5）机具使用的安全性与环保性：人机工程设计确保操作人员的工作安全，机具坚固耐用，无安全隐患，机具制造、使用无污染。

（6）机具应达到的技术水平先进性：达到国际先进水平，有可持续改进的潜力。

烟草种植移栽机的研发将围绕上述主要内容进行，吸收消化国内外先进技术，适合我国土壤、气候、种植农艺要求条件，尤其是适合我省我市土壤条件下使用的工作原理、牵引方式及动力、行走速度的配套合理性为研究对象。

3.2 目的

（1）瞄准国际先进水平，开发生产“国内一流，替代进口，经济适用，品质优良”的现代烟草农业机械装备。

（2）市场需求量大，属于国内或我省空白的产品。

（3）符合国家、行业当前急需及鼓励发展的产品方向。

（4）产品价位大大低于进口，并且安全环保。

4 技术关键点及创新点

4.1 该项目研究开发的技术关键

（1）研究适合我国地形土壤条件、种植农艺要求下，使用的工作原理、牵引方式及动力、行走速度的配套合理性。

（2）研究灌溉和施肥的有效方式。

（3）研究机具动作的可靠性、准确性及使用的耐用性。

4.2 该项目研究开发的创新点

（1） 一次完成开沟、栽苗、施肥、浇水、覆土、镇压的完整移栽过程。

（2） 结构紧凑、重量轻，各功能动作均可调（移栽深度、株距、行距、施肥量、浇水量及位置等）。

（3） 切刀轮组能有效解决土壤含杂率过高而堵土的问题。

（4） 直立苗筒在分苗、落苗、推苗、扶苗过程中能确保烟苗的完好，避免了夹持式栽种对烟苗的损伤及需要多人操作的缺点。

（5） 施肥、浇水与栽种同步、定点，节肥、节水。

（6） 两个地轮作为坚固防滑的驱动轮，两轮均能共同或单独提供传动动力，确保了株距的准确一致性、各动作的连续性。

（7） 由30马力四轮驱动的拖拉机牵引，1人操作移栽机，机器可升降，转弯半径小，转向方便，可适应小地块作业。

（8） 该机具通用性强，可移栽其它苗类的农作物。

5 项目的技术路线、研究方法和实施方案

引进、消化、吸收国外先进技术，在机具的适用性、可靠性、经济性、先进性等方面再创新。

（1）首先以曲靖2008年引进试验的意大利拨盘式、加拿大钳夹式两种烤烟移栽机为参考样机，通过生产试用，全面掌握其技术状态，经过征求用户意见，研究分析与实际考察，形成引进试验结论。

（2）结合本地实际，确定合理预期达到的技术经济指标。

（3）进行方案设计（以意大利引进的悬挂拨盘式烤烟移栽机为母机，吸收其他国家和国内生产的烤烟移栽机的优点）、技术设计、初样机制造、田间试验、完善改进设计、正样制造、复试验、小批量产品试制、生产试验、再完善改进设计、鉴定定型、转入批量生产。

6 机具的技术指标

机具重量：510 kg；

苗箱容量：1200株；

水箱容量：400 kg；

肥箱容量：50 kg；

工作行数：1行；

行距：100～1300 mm （可调）；

株距：500 mm、550 mm、600 mm、650 mm、700 mm（可调）；

生产率：2～3亩/h ；

施肥量：0.3～0.75 kg/m2（可调）；

浇水量：0.3～0.5 kg/株（保苗水）；

配套动力：30马力；

操作人数：1人；

移栽深度： 60～80 mm（可调）；

漏栽率：≤3%；

成活率：≥95%。

机具的预期指标已能满足我省地理环境、土壤条件及种植农艺要求下使用，通过试验示范推广，最终可达到普及推广使用的目标。机具的技术指标达到和超过国外现有产品，国内尚无对比目标。首先，价位低是进口产品的一半。第二，适应性强，可在山地、平地、大块小块地、沙土粘土地上作业。第三，功能齐全、结构紧凑、坚固耐用。