膜上开沟栽植工艺的设计

李俊虹++任萍++李俊伟++罗昕

摘要：针对目前新疆地区育苗移栽采用的膜上打孔栽植方式存在栽植效率低、栽后膜上覆土不实等问题，从改变穴苗栽植工艺入手，综合对比分析裸地开沟与膜上打孔栽植工艺，提出膜上开沟栽植新思路，设计膜上开沟栽植工艺，并分析基于膜上开沟栽植的工艺特点及工艺难点，最后经过膜上开沟种植试验，通过对试验对象（包括棵均种植时间、地膜切口间距以及秧苗长势）的考察来探究膜上开沟栽植工艺的可行性。试验结果初步验证了膜上开沟栽植的可行性。

关键词：覆膜栽植；裸地开沟；膜上打孔栽植；对比分析；种植试验

中图分类号： S641.204文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）06-0204-03

番茄是新疆主要的经济作物，种植规模和制品出口量占全国的90%以上，占世界的30%[1]。覆膜栽植是新疆番茄种植发展的主要方式，克服了新疆干旱半干旱的气候特点[2-4]。目前国内外栽植技术主要归纳为覆膜栽植与裸地开沟栽植两大类。新疆覆膜栽植的普遍方式为膜上打孔（别称穴开孔），存在的问题主要有：（1）基于膜上打孔栽植工艺的移栽作业覆土不实，易吊苗，造成移栽苗成活率低，补苗作业频繁；（2）一孔一苗作业效率低，且造成揭膜困难，致使残膜回收效果差。而上述的问题直接制约了新疆经济作物机械化育苗技术的应用与推广[5-6]。基于国内外覆膜栽植、打孔栽植实例，项目组结合裸地开沟栽植工艺与膜上成穴开孔栽植工艺的技术思想，创新提出膜上开沟栽植工艺方案。本研究着重对膜上开沟栽植工艺进行初步探索，推进了后续研究。

1膜上开沟栽植工艺设计

膜上开沟栽植方式的工艺路线包括平地碎土工序、铺设滴灌带工序、铺膜工序、膜边覆土工序、膜上压槽工序、槽内覆土工序、分膜开沟工序、投苗工序、回土工序和镇压工序。

1.1工序的内容及作用

平地碎土工序是将所要种植的土地进行平整、打破大块土壤、破解板结土块，使土地平整、疏松，为覆膜栽植做好前提准备；铺设滴灌带工序是将滴灌管按照栽植模式铺设到平整好的土地上，为种植作物的后续田间管理做好设备支持；铺膜工序是在土地上对应好滴灌管的位置铺设地膜；膜边覆土工序是在地膜两端覆上碎土，保证地膜定位；膜上压槽工序是在铺好的地膜上压出沟槽，做为苗沟；槽内覆土工序是将碎土输入到沟槽内；分膜开沟工序是用不等直径双圆盘栽植器将所覆土壤下面的地膜划开，并分开地膜和土壤，形成苗沟；投苗工序是利用导苗管将穴盘苗导入到苗沟；回土工序是将沟槽内所分出的土壤重新覆到沟内；镇压工序就是将沟槽内土壤压实。

1.2工艺分析

1.2.1与膜上打孔对比（1）省去了膜上打孔的工序，节约了栽植时间，提高了栽植效率；（2）引进了膜上压槽工序和分膜开沟工序，整合了开沟栽植和覆膜栽植工艺。

1.2.2工艺难点（1）膜上压槽时会发生地膜中间部分下陷，会不会引起地膜的两端往中间收缩以及收缩量是关键问题；（2）分膜开沟时因地膜处于覆土之下，能不能顺利将膜划开，地膜划开后地膜会不会往两端收缩是关键问题。

2基于膜上开沟栽植工艺的种植试验

在分膜栽植工艺设计以及分析工艺难点的基础上，设计试验方案，通过试验对比来验证分膜过程中地膜是否收缩以及收缩量、地膜能否顺利划开以及分膜栽植的高效性，并统计秧苗长势情况。

2.1试验设备和材料

本试验采用的主要设备和材料为铁锨、山地自行车（胎宽为5.08 cm）、秒表、游标卡尺，卷尺（测量范围为0～5 m），普通白色聚乙烯超薄农用地膜，宽度为1 m、苗龄50 d的“里格尔87-5”番茄穴盘苗，番茄苗生长所需复合肥10 kg。

2.2试验方案设计

2.2.1试验主要评价指标（1）栽植时间。高效栽植主要取决于栽植时间的长短[6-7]，本试验的对照组和试验组分别为膜上打孔栽植与膜上开沟栽植。其中，膜上打孔栽植所需的栽植时间为打孔所需时间与栽植时间之和；膜上开沟栽植所需时间为分膜开沟时间与栽植时间之和。

膜上打孔栽植株均所用栽植时间：

式中：t1为打出n1个穴坑所需的时间，s； t11为栽植n1棵穴盘苗所需的时间，s；n1为膜上打孔栽植株数，株；t2为同等种植长度分膜开沟所需时间，s；t22为栽植n2株穴盘苗所需时间，s；n2为分膜开沟栽植株数，株。

（2）分膜后两膜边间距。分膜开沟由于在膜上压槽时地膜中间部分下陷，地膜两端产生对中间下陷部分的拉伸力，在拉伸力的作用下地膜中間部分会被拉向两侧，用分膜后两膜边之间的距离来表征地膜分开后的回弹程度。试验采用样本点进行测量，最后计算各样本点数据的平均值、各样本点偏离均值量、方差和标准差。通过各项参数的大小对地膜被分开后的回弹情况进行评估。

式中：d为各样本点数据的平均值，mm；Δ为样本点偏离均值量，mm；s2为各样本点数据的方差，mm2；σ为各样本点数据的标准差，mm；di为第i个样本点所测得的数据，mm；n为样本点的个数，个。

（3）通过调研，在农业生产中常用茎秆直径、秧苗高度、叶片数量来衡量秧苗的长势情况。

2.2.2试验方案试验地点为石河子大学机械电气工程学院工厂后边的空地，规格为5 m×6 m（图1）。首先，人工将试验区域进行整地，使其平整、疏松；然后将地膜覆上，总共覆3张膜，其中两侧的2张膜为膜上开沟栽植，中间1张膜为膜上打孔栽植；覆膜后用山地自行车在两侧地膜的中间位置分别压出沟槽，沟槽宽度为5.08 cm，同时将土覆到沟槽内；用双圆盘开沟器在沟槽内由人工进行分膜开沟，并记录由双圆盘开沟器分膜开沟所需的时间；最后将穴盘苗按照株距25 cm由人工进行沟内栽植，并记录时间；对于中间1张地膜，首先由人工进行打孔，按照25 cm的栽植株距，并记录打孔所需的时间；最后由人工进行穴盘苗栽植，并记录栽植时间。

试验过程中在分膜开沟之后对覆土之下的地膜的分开距离d进行测量，通过采取样本点进行测量，每隔50 cm选取1个样本点，共取12个样本点。最后计算出通过样本点所测得所有数据的平均值，以平均值对地膜被分开后的回弹程度进行评估。

试验过程中，以10 d为1个周期对秧苗的长势进行测量，衡量秧苗长势的具体指标为茎秆直径、秧苗高度、叶片数量。测量茎秆直径用游标卡尺进行测量，测量的位置统一为秧苗茎秆距离地面4 cm处。秧苗高度使用卷尺进行测量，测量时卷尺保持竖直，以自然状态下的秧苗最顶端位置的高度作为秧苗的高度。叶片数量的测量采用查数法，通过人工查取每株秧苗的叶片数量来计数。

为了保证试验数据的准确性，在整个试验周期内，膜上开沟栽植的秧苗与膜上打孔栽植的秧苗采用同样的田间管理措施，具体表现在相同时间和等量的浇水、施肥、除草、搭架。

3结果与分析

3.1不同栽植方式各工序所需时间

由表1分析可知，栽植同样数量的番茄苗，膜上开沟栽植所需要的总时间少于膜上打孔栽植所需的总时间。从栽植工序消耗时间上来看，2种栽植方式栽植相同数量的番茄苗所需的时间基本一致，但是膜上打孔栽植方式打孔所消耗的时间多于膜上开沟栽植方式开沟所消耗的时间。因此，平均到单株秧苗所需要消耗的栽植时间表现为膜上开沟栽植所消耗的时间小于膜上打孔所消耗的时间。

3.2膜边间距

通过对选取的样本点所得数据处理（表2）可以得出，地膜被分开后形成的2张膜边之间的距离平均为54 mm，新疆穴盘苗培育所用的穴盘规格为30 mm×30 mm×45 mm，54 mm 的膜间宽度能够容纳基质上端面为30 mm×30 mm的穴盘苗，两膜之间的距离过大会导致后期的跑墒严重，影响作

物的生长，两膜之间的距离过小也会为秧苗落入两膜之间增加难度。54 mm的宽度能够使穴盘苗落在两膜之间，经过镇压能够使两膜之间距离缩小，使覆膜更为有效。两膜间距基本处于50～60 mm 的范围内，波动小，变化平稳。样本点数据的方差为14.5，标准差为3.8 mm，同样可以发现样本数据的波动性小，样本数据基本稳定。

由图2可知，膜上开沟栽植与膜上打孔栽植所种植的秧苗平均直径都是在前30 d迅速增大，在30～60 d增大速度变缓，但二者的增加趋势是一致的，且二者的水平基本保持一致，在整个生长阶段二者茎秆平均直径没有较大差距。

3.4栽植方式对秧苗平均高度的影响

从秧苗平均高度对比折线图（图3）可以得出，膜上开沟栽植与膜上打孔栽植所种植的秧苗在试验期间高度一直增加，两者高度水平及其变化趋势基本保持一致，且在同一时期高度无明显差异。

3.5栽植方式对叶片数量的影响

从秧苗叶片平均数量对比折线图（图4）可以得出，膜上开沟栽植与膜上打孔栽植所种植的秧苗在试验期内叶片数量在不断增加，两者叶片数量水平及增长速度趋势基本一致，且在同一时期叶片数量无明显差异。

由本试验可以得出，在分膜栽植过程中地膜能够被分开，分开后的地膜两膜边间距平均为54 mm，能够满足穴盘苗正常落入两膜之间。通过对比栽植试验得出膜上开沟栽植棵均栽植时间少于膜上打孔栽植棵均栽植时间，初步显示了膜上

开沟栽植的高效性。通过对试验期内秧苗生长过程中各项指标的记录统计与分析，得出膜上开沟栽植与膜上打孔栽植所种植的秧苗在生长过程中长势基本保持一致，同一生长期各项指标均无明显差异。

4结论

基于对国内裸地开沟与膜上打孔栽植实例的分析与对比，提出了膜上开沟栽植方式，并对膜上开沟栽植方式进行了工艺设计，并分析了工艺特点及工艺难点。针对工艺难点，进行了基于膜上开沟栽植工艺的种植试验，通过种植试验验证了膜上开沟栽植方式是可行的，并论证了膜上开沟栽植方式的高效性以及膜上开沟栽植方式所种植的秧苗生长状况与膜上打孔栽植所种植的秧苗生长状况基本一致。本研究为基于膜上开沟栽植工艺配套的装置的设计及研制提供了理论分析基础。

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.054