快速插秧机用覆膜机研究的重要意义与现状

田佳航+谢哲东+焦海坤

摘 要：现在，全世界60%的人口以稻米为食，稻米对人们的生活有着极其重要的影响。各国对主要作物的种植也是格外重视。我国东北地区，春季的气候有些干燥和寒冷，这个时候对水稻的生长是十分不利的，所以在种植水稻之前，在水田表面覆盖一层塑料膜就变得极为重要。

关键词：农业机械；水稻插秧机；覆膜机

中图分类号：S22 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170431018

1 覆膜机研究的目的和意义

在世界范围内，水稻作为三大主要粮食作物之一，其种植面积占到世界粮食种植面积的1/5，每年水稻的产量则占世界粮食总产量的年产量1/4，达到了约4.8亿t。同时，世界将近1/3的人口将大米作为主食[1]，足可以看出水稻种植在世界粮食产业中所占的地位。水稻在我国的栽培历史悠久，我国大部分地区也将大米作为主食，水稻的播种面积占全国粮食种植面积的1/4，占全国粮食总产量的50%以上[2]。在我国，有60%以上的人口以大米为主食。因此，水稻作为我国如此重要的作物，我国的研究人员对水稻的培育和种植等方面都付出很多艰辛[3]。

目前国内覆膜机构研究较少，大多仍采用手工作业或者半机械化作业，这样一来，会使覆膜效率低，对于种田多的农民工作量太大，耽误时间，影响水稻生长时间，对与水稻的生长很不利。在进行人工覆膜时，覆膜的质量也难以保证，可能造成乱膜、断膜等情况。而且手工覆膜时，人们常常在稻田中行走，致使水田的地面凹凸不平，致使塑料膜不能完全覆盖在地面上。因此，将覆膜作业由手工作业升级为机械作业是目前的一个主要方向，通过机械化覆膜可以大大提高效率[8-12]。

2 国内外水稻覆膜机构的研究现状

水稻覆膜技术最早产生于日本，是在20世纪60年代，属于旱地覆盖栽培。我国最早应用水稻覆膜技术是东北等地区从日本引进的，在20世纪70—80年代。20世纪90年代以来，此技术陆续被我国的西北和南方的部分地区使用。20世纪末，为了应对南方和北方的不同地方的稻田寒冷、水资源短缺、低产的特点，研究人员研究出一套全新的水稻覆膜成套系统，在水稻种植机械的研究方面取得新的进展，同时也保证节水农业和高质农业的推进。虽然目前水稻覆膜技术的研究非常完善，但是该技术的推广却不是很好，很多地方覆膜时仍采用手工作业，显示出巨大的失衡[20]。

2.1 国外水稻覆膜机的研究现状

国外对于水稻覆膜机的研究是从20世纪初开始，最初研究的国家主要是日本，经过不断的技術革新，水稻覆膜机从人工牵引逐渐更新成了机械牵引，所使用的播种方式从直播升级到了移栽。在2000年左右，日本的农业研究人员龟井正弘和美问邦彦研发出了自走式的旱直播覆膜机，这种覆膜机的覆膜原理和人工覆膜类似，其机械结构采用类似于人类的结构，在灵活性和作业精准性方面具备很大的优势。并且采用动力装置驱动，行进的过程中还能够自动清除车轮足迹。其车轮带有橡胶海绵材质，在机体前行的过程中能够保持平稳，其结构构造如图1所示。这种装置由于特殊的结构设计，可以使用于山地地区的作业。该机械质量11kg，作业的幅宽为5行，在2人操作下，能够达到的效率为60～110min/m2。该装置具备一些有点的同时，还是存在一些局限性，比较适用于面积较小的水田。另外，其在工作时，操作人员背向前进方向，导致前进方向有时发生弯曲，掉头时也有跌倒侧翻的危险。最后，该装置车轮较窄，在水田中极易留下车辙，破坏水田的平整程度。如果水田不平整，对覆膜有所影响，进而影响水稻生长。

日本的MKP610型稻秆纤维地膜敷设插秧机，作为目前市面上较为先进的覆膜与插秧一体的农业机械，其将覆膜装置安装与行走装置和插秧装置之间，能够同时完成覆膜和插秧作业。但是该机械较为笨重，结构复杂，由于覆膜装置的加入大大影响了插秧的效率 [4]，其结构形式如图2所示。

2.2 国内水稻覆膜机的研究现状

我国目前研究较为靠前，并且取得实际应用的覆膜机由吉林农业大学所研制，其机构组成部分主要有开沟器、覆膜辊、压膜辊、限位挡板等组成。这种装置需要依靠拖拉机牵引，能够完成平地、覆膜、压膜以及覆土等工作[4]。在插秧作业之前，需要利用其自身的平整机构将田平整，然后再进行覆膜作业。覆盖塑料薄膜能够提高水的利用率，减少水稻的病虫害问题的发生。自动机械覆膜装置在稻田地作业时，需要完成整地、开沟、挂膜、覆膜、压膜、等内容，在覆膜装置的研究方面也主要对开沟器、整地板和覆土器等机构进行研究。装置在稻田进行覆膜作业时，有几方面的要求，即塑料膜要完全覆盖在地面上、覆膜装置操作简便、覆膜机在工作时操作要灵活、同时覆膜机自动化程度高。在研究覆膜装置时要考虑到构件、作业环境、机械性能、做功方式和设备造价等方面。

由黑龙江省农业机械工程科学研究院研制的水稻覆膜高速插秧机，这种覆膜装置安装在乘坐式水稻插秧机上，进行插秧与覆膜工作。由覆膜机机架、覆膜辊、压膜辊、托膜架和切膜刀等主耍零部件组成[5-6]，该装置如图3所示。此装置在水田工作时，跟随插秧机前进，先将纸膜润湿后覆盖在水田表面，随后两侧的压边轮件纸膜两队亚入土中，防止被风吹起。到达地头时停下，操作人员通过手工作业的方式采用切膜刀切断纸膜，然后掉头继续工作。

沈阳农业大学研究了一种水稻覆膜插秧机[7]，其虚拟样机如图4所示，这种插秧机同样是采用将覆膜装置安装在插秧机上的方式，来同时完成覆膜作业和插秧作业。覆膜机在工作时，通过膜卷引出塑料薄膜，从展膜棍的一端伸出，然后压膜辊将薄膜压在水田表面，同时切纸刀通过液压作用进行切膜作业。在这个过程中，压膜辊主要发挥2个作用：在垂直方向上通过力的作用压膜于水田表面；插秧机行进的过程中在水平方向上覆膜。水稻插秧机的分插机构在覆膜完成后同步进行插秧工作，一次性完成覆膜作业和插秧作业。但是该设计没有具体说明如何与插秧部分进行连接，也没有实际测试说明装置的作业效果。

国内外对国内外对于水稻插秧机覆膜机构研究较少，在可以参考的研究资料方面比较缺失。但是在我国各个研究机构在进行覆膜插秧技术的研究过程中，通过反复的实验和调整，仍然积累了大量的水稻覆膜和插秧的机械制造经验。工作部件主要由挂膜装置、展膜装置、压膜装置以及打孔装置等组成，并附带其他工作装置。

参考文献

[1]姜井军，石广跃.麦玉轮作和麦稻轮作制度下的秸秆还田技术研究进展[J].农业科技通讯，2014（11）：135-137.

[2]孙华生.利用多时相数据提取中国水稻种植面积和势信息[D].浙江：浙江大学，2008.

[3]沈康荣.水稻与莲藕覆膜斤水高效技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007：14.

[4]张子浩.RG0-6型水稻插秧机秸秆纤维地膜敷设装置设计[D].东北农业大学，2014.

[5]张玉良.水稻节水机械自动覆膜装置的试验研究[D].吉林：吉林农业大学，2012.

[6]于磊，牟雪雷，韩休海，邢占强.水稻覆膜高速插秧机的设计研究[D].黑龙江省农业机械工程科学研究院，2015.

[7]徐峰.2ZFM-180型水稻施肥覆纸膜插秧机的研究[J].现代化农业，2010（06）：46-47.

[8]王振海，应立志.水稻纸膜覆盖插秧机的设计[J]. 农业科技与装备.2011（08）：13-14.