甘薯机械移栽浇水作业模式简析

王公仆，胡良龙，胡志超，吴 腾，王 冰，王伯凯

（农业部南京农业机械化研究所，江苏南京210014）

甘薯是旋花科甘薯属的一种具有蔓生习性的一年或多年生草本植物，我国甘薯常年种植面积约500万hm2，由于其生长不择土质、适应性强、产量高、用途广，在国内具有种植区域广、生长跨度大、分布地形复杂、种植土壤多样等特点［1－3］。栽插是甘薯生产中非常重要的生产环节，其用工量占全生产过程 23%左右，仅次于收获作业［4－6］。

甘薯虽是抗旱作物，但生长前期要求表土处于湿润状态，有利于发根还苗，确保成活、全苗、壮株，因此，甘薯一般选择在雨后土壤水分适宜时栽插或非雨天栽插后浇水［7］。使用机械移栽时，由于雨后土壤泥泞，机具难以下田作业，一般选在非雨天作业，采用坐水栽插或栽后浇水。甘薯栽插后的浇水量较大，一般在15～45 t／hm2，又由于甘薯机械移栽效率较高，故其每天作业需水量很大，由此甘薯生产中能否及时有效为薯苗浇水成为甘薯机械移栽作业过程中尤为突出的问题。

国内甘薯种植环境条件与农业技术本身存在极大差异，且种植者经济或社会组织形式又有较大差异，所以在实践中，一般因地制宜，浇水模式灵活多样。

根据上述问题，笔者比较了多种甘薯机械移栽浇水作业模式，分析其优缺点，以期为甘薯机械移栽浇水作业提供技术指导。

1 坐水栽插模式

为了一次性完成栽插、浇水作业，可采取在移栽机或拖拉机上配带水箱来实现。如农业部南京农业机械化研究所与南通富来威农业装备有限公司合作研制出的2ZL－1型链夹式移栽机（图1），该机作业顺序为开沟、浇水、栽插，浇水方式为条灌，该机用于冬闲田、长秸秆地、麦茬地的移栽作业。图2为山西省农业科学院与运城市农业机械化科学研究所合作研发的中型拖拉机牵引的甘薯移栽机，该机作业顺序依次为开穴、浇水、人工栽插，浇水方式为穴浇（浇窝水）。由于其采用人工分苗、手工直接栽插入垄，适用于膜上栽插，但该机整体机械化程度较低［8］。

以上模式存在机具本身的载水量十分有限（考虑配套动力、田间转弯等问题）的问题，如作业时经常停机较长时间加水，会严重影响作业效率。由此可采取多台移栽机配套一台独立的运水车（载水较多），利用软水管将水从水车接到移栽机的浇水口，边移栽、边浇水。该方法可解决载水量不足、需停机加水的问题，作业效率较移栽机载水要高。需要解决如何有效地布置或安装2种机具间连接的浇水管的问题，否则水管在田间易缠绕，限制机具的机动性，同时，在垄上栽插时，作业过程中水管的拖行会造成垄体破伤、薯苗损伤等问题，影响作业质量。

2 牵引式水车模式

针对坐水栽插中由于浇水限制移栽效率的问题，可采用先栽插、再浇水的方式进行作业。运用牵引式水车，或者将水箱安装在拖车上（图3），并安装水泵及自动浇水管道，使用拖拉机牵引下地，对行浇水，该方式与牵引式植保机（图4）作业类似。可选择一次浇1行或多行，根据浇水行数、田块长度、面积，选用水箱（0.5、1.0、2.5、5.0 t）。由于水车为拖拉机牵引式，其载水量可大大增加，并且可多台浇水机具同时作业，故其作业效率较高。

特点：（1）机动性好，如租用水车装备，则投入低；（2）储水速度慢，拖拉机二次下地，容易伤垄。

3 微灌模式

微灌是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。根据甘薯种植模式及可实施性，可在甘薯机械移栽后选用滴灌管和微喷带喷灌2种方式进行浇水作业。

3.1 滴灌

滴灌是按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的养分一滴一滴，均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌水方式［9］。如果加地膜覆盖，可以进一步减少蒸发，达到节水目的［7］。

滴灌系统一般由水源工程、首部枢纽、输配水管网、灌水器及流量、压力控制部件、量测仪表和保护装置等组成（图5）［10］。

特点：（1）水的有效利用率高，均匀性好；（2）省水、省肥、省药、省地、省工节能、增产增收；（3）适应性强，能够适应各类地形和土壤；（4）减少杂草生长；（5）如果水没有过滤，设备维护不正确，易导致堵塞。

3.2 微喷带喷灌

微喷带喷灌是将水用压力经过输水管和微喷管带送到田间，通过微喷带上的出水孔，在重力和空气阻力的作用下，形成细雨般的喷洒效果（图6、图7），可以非常方便地将水施灌到植物枝叶及附近土壤。既可以定时定量地增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候。

微喷系统与滴灌系统相同，一般由水源工程、首部枢纽、输配水管网、灌水器及流量、压力控制部件、量测仪表和保护装置等组成。

特点：（1）微喷带使用水压低，喷灌面积大，可减少配套设备成本；（2）微喷带安装使用简单方便：使用长度长，质量小，配套使用专用微喷带直通、旁通等管件，安装拆卸简单方便，可节省大量劳力；（3）容易移动和保管：使用配套专用卷收器，使卷收的微喷带便于移动使用和保管；（4）同时可施肥：喷灌时，使用配套的液肥添加器，同时可以施肥；（5）微灌系统投资一般要远高于地面灌；（6）灌水器出口很小，易堵塞，对过滤系统的要求高［11－12］。

4 喷灌模式

喷灌是将水加压后，经管道输送至喷头，并由喷头将水射出，均匀地散成细小水滴对作物进行灌溉。甘薯生产上主要可选用移动式喷灌系统，主要有绞盘式、滚移式、中心支轴式和平移式喷灌机。

4.1 绞盘式喷灌机

绞盘式喷灌机（图8［13］、图9）多采用1只喷枪灌溉。喷灌机输水管缠绕在绞盘上，喷洒时由拖拉机拉拽到地段的一端，喷枪一边喷洒，随着喷头车一边倒退，喷洒出一条矩形带，直到地头终止。移动喷灌机，重复上边步骤，完成整个地块的灌溉［14］。

特点：（1）喷头车在喷洒过程中能自走、自停，管理简便，操作容易，省工，劳动强度较低；（2）结构紧凑，成本较低。材料消耗较少，田间工程量少；（3）机动性好，供水可用压力干管，也可用抽水机组；（4）适应性强，不受地块中障碍物限制；（5）能耗大，运行成本高；（6）因喷头射程大，易受到风速影响，水滴飘移严重，从而降低喷洒均匀度和水的利用效率；（7）喷灌强度大，易造成地表径流。

4.2 滚移式喷灌机

滚移式喷灌机（图10［13］、图 11）结构简单，便于操作，是一种单元组装多支点结构的节水喷灌设备。沿着耕作方向作业，与排水、林带结合较好，对不同水源条件都适用，爬坡能力较强，并且根据地块的情况，可组装成长机组和短机组来使用［15］。

特点：（1）配中小射程旋转式喷头，液滴小，不损伤作物，灌水均匀，节约水资源；（2）投资小，结构简单，便于操作，劳动强度较低；（3）爬坡能力强，省去平整土地的高昂费用；（4）可实现水肥一体化及水药一体化；（5）适宜灌溉规则地块，非规则地块容易造成漏喷。

4.3 中心支轴式喷灌机（时针式喷灌机）

中心支轴式喷灌机（图12、图13）也称时针式喷灌机，是将装有喷头的管道支承在可自动行走的支架上，围绕备有供水系统的中心点边旋转边喷灌的大型喷灌机［16］。

特点：（1）自动化程度高，供水系统简单，可节约大量劳动力；（2）可及时、精确地控制灌水量，管理方便，灌溉水利用率高；（3）能提高化肥和农药的利用效率；（4）所灌溉圆形面积外圆周处的喷灌强度非常高，容易产生地表径流；（5）价格昂贵，适用于连片大地块。

4.4 平移式喷灌机

平移式喷灌机（图14［13］、图15）又称连续直线自走式喷灌机，是将装有喷头的管道支承在可自动行走的支架上，并在工作时管道平行前移喷灌的大型喷灌机。它是由中心支轴式喷灌机发展而来的，它在结构上和中心支轴式喷灌机很相似，而灌溉的面积是矩形的。

平移式喷灌机除了保留中心支轴式喷灌机的优点外，还有以下特点：（1）适于灌矩形地块，无地角不能灌的问题，土地利用率可高达98%；（2）适于垄作和农机作业，轮迹线路可长期保留，没有妨碍农机作业的圆形轮沟，也不会积水；（3）灌水均匀度高；（4）同机长比中心支轴式喷灌机的控制面积增大，单位面积上的投资和消耗材料指标降低，各跨架控制面积相等，便于加大机长；（5）喷灌效率高，管路水头损失小，耗能省，喷头采用一个型号，无需加大末端喷头，沿管各点的喷灌强度一致，管道可用不同直径；（6）综合利用性能更好，调速范围更宽，可以喷农药。

5 结语

甘薯机械移栽是甘薯生产机械化的关键环节，其中浇水作业在甘薯机械移栽作业过程中尤为重要，及时有效地浇水是大规模种植的首要条件。本文讨论了多种甘薯机械移栽浇水作业模式，在实践生产中，应因地制宜，比较各作业模式的优缺点，选用合适的甘薯机械移栽浇水作业模式。

参考文献：

［1］马代夫，李 强，曹清河，等.中国甘薯产业及产业技术的发展与展望［J］.江苏农业学报，2012，28（5）：969－973.

［2］何伟忠，木泰华.我国甘薯加工业的发展现状概述［J］.食品研究与开发，2006，27（11）：176－180.

［3］张立明，马代夫.中国甘薯主要栽培模式［M］.北京：中国农业科学技术出版社，2012：1－8.

［4］马 标，胡良龙，许良元，等.国内甘薯种植及其生产机械［J］.中国农机化学报，2013，34（1）：42－46.

［5］胡良龙，胡志超，谢一芝，等.我国甘薯生产机械化技术路线研究［J］.中国农机化，2011，32（6）：20－25.

［6］胡良龙，王 冰，王公仆，等.2ZGF－2型甘薯复式栽植机的设计与试验［J］.农业工程学报，2016，32（10）：8－16.

［7］江苏省农业科学院，山东省农业科学院.中国甘薯栽培学［M］.上海：上海科学技术出版社，1984：131－140.

［8］胡良龙，计福来，王 冰，等.国内甘薯机械移栽技术发展动态［J］.中国农机化学报，2015，36（3）：289－291，317.

［9］李久生，张建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理与应用［M］.北京：中国农业科学技术出版社，2003：72－89.

［10］Irrigation－Cost D.Benefits and future in India［EB／OL］.［2016－10－02］.http：／／agroman.in／drip－irrigation－cost－benefitsfuture－india.

［11］龚时宏，李久生，李光永.喷微灌技术现状及未来发展重点［J］.中国水利，2012（2）：66，68，70.

［12］李久生，栗岩峰，王 军，等.微灌在中国：历史，现状和未来［J］.水利学报，2016，47（3）：372－381.

［13］节水灌溉设备［EB／OL］.［2016－10－02］.http：／／manager.ujsde.com／specls／cls／403153／ch05／se03／slide／slide04.htm.

［14］金宏智，严海军，王永辉.喷灌技术与设备在我国的适应性分析［J］.农业工程，2011，1（4）：42－45.

［15］兰才有，李 刚.滚移式喷灌机简析［J］.节水灌溉，1998（6）：24－25.

［16］王 俊，李铁男，王宏伟.中心支轴式喷灌机典型工程标准设计［J］.节水灌溉，2014（4）：94－97.