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移栽机械发展现状与展望(下)   

时间:2016-03-08 11:42 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:于晓旭、赵匀、陈宝成 点击次数:

  东北农业大学与鑫华裕农机装备有限公司联合研制的双曲柄五杆机构钵苗移栽机,是国际上唯一进入市场的轻简化钵苗移栽机。双曲柄五杆栽植臂由两个曲柄、两个连杆组成,其中一个是主动曲柄,通过一组圆齿轮或者非圆齿轮将动力传递到被动曲柄,主动和被动曲柄分别连接连杆1和连杆2,两连杆另一端互相铰接。与主动曲柄连接的连杆作为移栽臂。与曲柄摇杆机构的连杆形成的栽植臂比较,能够形成更加复杂的轨迹和姿态,满足钵苗移栽的要求。用一个机构完成移栽的三个动作,相比较处于杆机构初级阶段的日本钵苗移栽机杆机构取秧装置,该项研究成果处于杆机构的高级阶段。
  2013年在依兰县迎兰乡(第三积温带)相邻地块,用2ZB-330型水稻钵苗移栽机和日本久保田SPW-48C型手扶式插秧机试种“稻花香”水稻。左侧为钵苗移栽后的生长情况,根系平均长度在10cm以上;右侧为机插秧苗,根系平均长度在1~2cm,有的甚至刚刚显露白根(新根)。从照片看,由于没有缓苗期,钵苗移栽的秧苗与机插秧苗比较更加壮硕。根系和秧苗的生长状态不同,直接影响了后期的水稻产量。
  同种机型同年在宁夏开展800亩钵苗移栽试验示范,并做钵苗移栽和插秧的对比试验,大部分试验点增产幅度在10%以上7-8。在黑龙江省通过钵苗移栽,将第一积温带的“稻花香”水稻向第二第三积温带试种,以便扩大精品粮种植面积,同时也为稻农致富创造条件。其价格是日本行数相同机型的1/8,但是其振动大,进一步提高效率受到限制。
  超级稻培育和推广是袁隆平通过品种改良为我国水稻单产提高做出的巨大贡献,其特点是依靠分蘖增产,每穴株数超过3棵则达不到增产效果,稀植毯苗则不能成毯;钵体苗1~3棵/穴仍然可以成钵。2008年作者使用插秧机在袁隆平的试验田试插超级稻,为了成毯35棵/穴,插秧效果很好,但是秋后测试减产;2013年马旭在广东省惠州国家水稻试验中心使用双曲柄钵苗移栽机栽插超级稻,增产效果明显,解决了机械化移栽超级稻这一难题,但是其效率太低。该项试验表明只要解决了效率问题,钵苗移栽是超级稻移栽的发展方向。
  东北农业大学和浙江理工大学联合研制的回转式钵苗移栽机,其回转钵苗移栽机构空转转速可达420次/min,工作速度可达250次/min。
  3.2国内旱田移栽装备发展
  国内旱田钵苗移栽机研究始于70年代后期,轻工部甜菜糖业研究所应用法国柔性圆盘式半自动移栽技术和装备研制了甜菜钵苗移栽机,采用了曰本可降解蜂巢状纸质钵盘。由于钵盘成本太高,该项研究成果未能产业化。21世纪开始,旱田钵苗移栽装备的研发真正形成规模,富来威农机公司是最早着手开发旱田钵苗移栽装备的企业之_,所开发的半自动钵苗移栽机已进入市场,形成了一定的批量,用于蔬菜、烟草和油菜的移栽[45_49]。浙江理工大学、东北农业大学最早开始回转式全自动轻简化钵苗移栽机研究,发明和开发系列回转式旱田钵苗移栽机构、系列试验台架以及由于摄像机固定而得到清晰核心工作部件作业录像的旋转环形土槽。为了解决多目标、多参数、强耦合性钵苗移栽机构复杂优化问题,发明了“参数导引”启发式优化算法,解决了以上优化难题,建立了移栽机械创新优化设计平台。该平台的核心技术是优化设计软件,已达到全自动优化和利用变形设计软件自动生成二维、三维图。利用该平台技术体系将欧洲的旱田和曰本的水田钵苗移栽核心装备从杆机构的初级阶段发展到回转机构,由3套装置完成取秧、输送、栽植3个动作,发展到一个回转机构同时完成以上3个动作,可以达到了高效、低成本、轻简化的目标。
  系列旱田回转式钵苗移栽机构的研究,已完成移栽机的优化设计,目前处于虚拟样机和部件研制阶段。
  4移栽装备展望
  4.1需求与发展前景
  几十年来农艺专家的试验研究证明,移栽可以大幅度提高粮食的产量和品质,移栽装备可以提高移栽作业质量和降低成本;移栽可以充分利用中国有限的土地资源增加复种指数,例如:山东的小麦收获之后的玉米移栽、南方水稻收获之后的油菜移栽,延长了玉米和油菜的生长期,突破了复种后的本积温带对玉米和油菜两种作物生长期限制;黑龙江的优质大米稻花香等品种只能在本省的第_积温带种植,通过钵苗移栽可以将其种植到第二、第三甚至第四积温带,2013年东北农业大学和吉林鑫华裕农机装备有限公司利用合作生产的钵苗移栽机,将稻花香水稻种植在依兰县朝鲜族乡(第三积温带),与机械化插秧比较提前半个月成熟,且提高产量10%以上。鑫华裕农机装备有限公司的钵苗移栽机2012年和2013年通过全国各地多点试验,当地农业部门组织农业专家测产结果显示,提高水稻产量10%~
20%。

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