幼苗移栽机械研究现状与发展趋势

国家大部分的蔬菜生产和花卉种植基本上已经采用 育苗移栽种植模式。国外农业发达国家的移栽机械 已经结合当地的国情朝着自身方向发展，国外有两个
昂贵等问题，且并不太适合我国农业生产的国情； 而 国内目前市场上出现或公开的较成熟的幼苗移栽机 无法完全满足农业生产的需要［15 － 16］。
收稿日期： 2014 － 08 － 06 基金项目： “十二五”农村领域国家科技计划项目 （ 2011BAD20B08 ） ；
相关机型： 日本久保田研制的 2ZY － 1 型全自动 鸭嘴式移栽机、湖南农业大学研制的 2ZY － 1 型烟草 移栽机、2ZY － 4 型油菜移栽机等［23 。 － 25］ 2． 3 打穴式移栽机
打穴式移栽机是针对旱地移栽作业而设计的作 业机型。工作原理为： 打穴成孔机构在土壤中形成栽 植孔，投苗机构同步或者成孔之后将幼苗栽植入形成 的栽植孔 中； 然 后，进 行 覆 土 与 镇 压，完 成 钵 苗 的 移 栽。其移栽作业的对象主要为钵苗。
目前 ，国内现有的 移 栽 机 主 要 用 于 水 稻 、蔬 菜 、烟 草、棉花等作物的移栽，其栽植器的种类繁多，除少数
1 国内外移栽机械研究现状
1． 1 国外移栽机研究现状 目前，国外的育苗移栽技术较为成熟，已 经 做 到
将农艺与 农 机 有 效 结 合，实 现 移 栽 作 业 的 全 程 机 械 化，研制的机 器 的 工 作 可 靠 性 较 高，种 植 作 物 满 足 农 艺要求［10］。日本、美 国、德 国、法 国 等 欧 美 农 业 发 达
2015 年 8 月
农机化研究
第8 期
幼苗移栽机械研究现状与发展趋势
向 伟1，2 ， 吴 明 亮1，2 ， 徐 玉 娟1，2
（ 1． 湖南农业大学 工学院，长沙 410128； 2． 湖南省现代农业装备工程技术研究中心，长沙 410128）
摘 要： 幼 苗 机 械 移 栽 是 提 高 土 壤 复 种 指 数 、扩 大 种 植 面 积 和 提 高 作 物 产 量 的 重 要 手 段 。 为 此 ，通 过 对 国 内 外
3． 1 移栽配套设施基础研究薄弱，缺乏统一标准 制钵、育苗与移栽自成体系，3 个环节相互分离，
各个环节未能实现相互匹配。其研究开发各自独立， 采用不同的 技 术 标 准，没 有 统 一 的 技 术 规 范，难 以 形 成标准化、系 列 化 和 规 格 化，从 而 导 致 移 栽 机 械 的 研 制没有标准可循。 3． 2 农机与农艺发展相脱节
其工作部件主要由苗沟开沟器、秧 苗 栽 植 器、栽 苗部件、覆土镇压机构、传动机构、操作平台和机架等 组成。秧苗栽 植 器 形 式 主 要 有 钳 夹 式、链 夹 式、挠 性 圆盘式、导苗管式、滑道式和输送带式，如图 1 所示。
图 1 开苗沟式移栽机 Fig． 1 Ditching for seedling transplanter
为适应不同地区 或 不 同 作 物 ，国 内 研 发 了 多 种 类 型的移栽机 械，但 大 多 参 照 国 外 研 制，缺 乏 国 内 特 色 机械，存在研究与拥有的脱节及低水平重复研究等问 题。由于我国 地 域 辽 阔，各 个 地 区 地 理 位 置、气 候 和 种植方式的不同，导致研发的移栽机械以专用机械居 多，通用性 较 差，造 成 资 源 的 浪 费。 国 内 目 前 较 成 熟 的旱地移栽机械大多始于国外的机型，结构相对复杂 且造价成本高，机型的定位与农民的实际购买力之间 存在一定的差距。 3． 4 现有旱地移栽机生产效率低、综合效益不突出
2 现有机型及特点
目前，国内外幼苗移栽机大致有 4 种 分 类 方 式： ①按照自动 化 程 度，分 为 手 动、半 自 动 和 全 自 动 移 栽 机； ②按照育苗移栽方式，分为裸苗、营养块和钵体苗 移栽机； ③按照送苗机构类型，分为钳夹式、链夹式、 吊蓝（ 杯） 式、挠性圆盘式、导苗管式、滑道式和输送带
该类机型一般在 翻 耕 地 上 作 业 ，土 壤 要 求 疏 松 细 碎，同时配合钳夹式、链夹式送苗机构完成栽植作业。 其不足之处是幼苗的破损率比较高，致使移栽的秧苗 直立度无法得到保证，且移栽速度慢而没有得到推广 应用。
相关机型： 日本久保田生产的 A － 500 移栽机、意 大利 Checchi＆Magli 公 司 生 产 的 OTMA 栽 植 机、荷 兰 ຫໍສະໝຸດ Baiduichigan 公司的 Model4000 移栽机、吉林工业大学研 制的 2ZT 型移栽机、安徽徐州农机研究所研制的 2ZY － 2 型油菜移栽机、黑龙江八五零农场研制的 2ZB － 6 型钵苗移栽机等［20 － 22］。 2． 2 鸭嘴栽插式移栽机
工作部件主要由打穴成孔部 件、投 苗 装 置、覆 土 镇压部件、行走部件、操作平台及机架等组成，如图 3 所示。
图 3 打穴式移栽机 Fig． 3 Hole type transplanter
该类机型一般对 土 壤 适 应 能 力 较 好 ，可 在 翻 耕 地
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农机化研究
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关键词： 移栽机械； 栽植方式； 现状； 发展趋势
中图分类号： S233． 2
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 188X（ 2015） 08 － 0006 － 04
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.08.002
0 引言
极具代表性的国家和地区： ① 在日本，农业耕作面积 较少，人口 相 对 集 中，移 栽 技 术 主 要 往 专 用 性、精 密
相关机型： 美国 kennco 公司研制的水轮式半自动 打穴移栽机系列产品、美国 rain － flo 系列半自动打穴 移栽机、加拿大的 PlastiTech 公司开 发 的 水 轮 式 移 栽 机、江苏省农机技术推广站研制的 2ZX － 2 型棉花营 养钵移栽打穴机［26 － 28］。
3 移栽机械存在的问题
育苗移栽能有效缓解多茬作物接茬矛盾，较好地 化、单体作业等研究方向发展； ② 美国农业耕作面积
解决生产季 节 矛 盾，提 高 土 壤 复 种 指 数，具 有 对 气 候 的补偿作用和 保 证 作 物 品 质 的 综 合 效 益［1 － 3］。随 着 农业技术的不断发展，现代化机械移栽已成为继免耕
大，而从事农 业 生 产 人 口 少，出 现 农 业 人 口 人 均 耕 地 面积极大的 问 题，其 移 栽 技 术 趋 向 于 自 动 化、宽 幅 作 业和联合作业等方向发展［11 － 13］。但从移栽机的工作
法、精密播种之后的又一种种植方式的重大变革； 尤 过程来看，国外农业机械水平较高的国家大多采用半
其是钵苗育苗技术的日渐成熟，为作物移栽机械提供 有力的技术保 障［4 － 6］。机 械 化 移 栽 技 术 可 提 高 作 物
自动钵苗移 栽 机 械，结 合 人 工 喂 苗 或 者 机 械 取 苗，进 行钵苗自动排序与输送。其针对移栽作业对象的不
嘴支撑、复位弹簧、定位链轮、、链条、张紧装置及驱动 回转盘等，如图 2 所示。
图 2 鸭嘴式成孔移栽机 Fig． 2 Duck － billed hole transplanter
该类机型一般在 翻 耕 地 上 作 业 ，土 壤 要 求 疏 松 细 碎，同时配合吊蓝（ 杯） 式送苗机构等完成栽植作业， 对秧苗无夹持力，不易伤苗。吊杯在栽植过程中对苗 提起扶持作用，直立度较好，可以进行膜上移栽； 但其 对幼苗苗龄 和 外 观 形 状 要 求 较 高，机 构 较 复 杂，喂 苗 速度不能过高，工作速度受限制。
生长的抗灾抗逆能力，减少自然灾害的影响，减轻种 同来调节或者置换栽植器来完成机械移栽，提高移栽
植户劳动强度，提高劳动生产率，保证作物稳产增产。 机械的通用性，并扩大移栽机械的作业范围。
提高我国移栽机械化水平一直以来都是行业研究的 1． 2 国内移栽机械研究现状
热点与难点，其顺利发展及应用将为我国的农业生产 面貌做出重要的贡献［7 － 9］。
湖南省教育 厅 重 点 项 目 （ 13A038 ） ； 湖 南 省 政 府 重 大 专 项 （ 湘府阅［2012］45 号） 作者简介： 向 伟（ 1986 － ） ，男，湖南邵阳人，硕士研究生，（ E － mail） 451846166@ qq． com。 通讯作者： 吴 明 亮 （ 1972 － ） ，男 ，湖 南 常 宁 人 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ， （ E － mail） mingliangwu0218@ sohu． com。
移栽机械的发展 是 一 个 系 统 工 程 ，从 制 钵 、育 苗 、 土壤耕整再 到 秧 苗 的 移 栽，涉 及 多 个 环 节，不 同 环 节 的农艺要求具有其特殊性，使得机械作业不能与之很 好的适应。国内与移栽相配套的育苗技术和设施非 常薄弱，且我 国 地 域 辽 阔，各 地 土 壤 环 境 与 气 候 条 件 差异很大，栽 植 制 度 与 栽 植 模 式 复 杂 多 样，加 大 了 移 栽机械与农艺要求相结合的技术难度，严重制约了旱 地移栽机的研制。 3． 3 机型的研发与实际需求相脱节
的移栽机投入到实际生产应用中，大多数的移栽机均 处于研发状态。长期以来，国内农机专家与学者从事 钵苗移栽机 械 的 研 究 工 作，取 得 了 一 定 的 进 展，但 主 要还是处在引进和借鉴国外移栽机的基础上进行改 进仿造。目前，我国市面上目前已有的钵苗移栽机械 基本上 属 于 半 自 动 化 机 型，且 均 处 于 研 制、示 范 阶 段［14］。引进国外 的 移 栽 机 械 存 在 着 操 作 复 杂、价 格
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式移栽机； ④按照栽植方式，分为开苗沟式、鸭嘴栽插 式和打穴式移栽机［17 － 19］。 2． 1 开苗沟式移栽机
开苗沟式移栽机是最早采用的旱地移栽机型之 一，也是目前 市 面 上 现 有 机 型 最 多 的 旱 地 移 栽 机 型 。 其工作原理是： 采用苗沟开沟器首先在坂田、垄面或 者旋耕后厢面上开出栽植沟； 然后采用栽植器将钵苗 栽植入栽植沟中，进行覆土与镇压，完成幼苗的移栽。
及未翻耕地 上 作 业，一 般 配 合 导 苗 管 式、滑 道 式 和 输 送带式送苗 机 构 等 完 成 栽 植 作 业，对 秧 苗 无 夹 持 力， 不易伤苗； 幼苗直接落入栽植孔内，直立度较好，可以 进行膜上移 栽，对 幼 苗 苗 龄 和 外 观 形 状 要 求 较 宽 泛， 但对投苗入孔过程中的幼苗运动轨迹要求严格。
现 有 幼 苗 移 栽 机 栽 植 方 式 、栽 植 器 结 构 形 式 进 行 研 究 并 归 类 ，总 结 了 现 有 机 型 的 工 作 原 理 、结 构 特 点 及 存 在 的 问 题 。同 时 ，探 讨 了 幼 苗 移 栽 技 术 和 移 栽 机 械 的 发 展 趋 势 ，并 就 存 在 的 问 题 提 出 相 应 的 建 议 与 对 策 。
由于国家和相关部门尚未制定对移栽机的性能 评价和检测方法具有约束力的统一标准，研究单位各 自为战，造成研制出的移栽机系列化、通用化、标准化 程度低，专用机型居多，规格单一，零部件互换性差。
国内旱地移栽机 械 自 动 化 与 智 能 化 程 度 低 ，现 有 的移栽机多为半自动化，需人工喂苗且对操作人员要
鸭嘴式成孔移栽机工作原理： 机器工作中鸭嘴式 成孔装置在土壤中形成栽植孔，通过输送装置将幼苗 投入到鸭嘴式成孔装置中； 鸭嘴刺入土壤中后张开， 将幼苗载入 形 成 的 栽 植 孔，进 行 覆 土 与 镇 压，完 成 钵 苗的移栽。该装置可同时完成成孔与栽植幼苗工作。
工作部 件 主 要 由 鸭 嘴 式 成 孔 移 栽 部 件、载 苗 部 件、送苗部件、覆土镇压部件、行走部件、浇水部件、操 作平台及机架等组成。成孔移栽部件主要有鸭嘴、鸭
求较高，造成作业效率较低、劳动成本高等问题，且秧 苗的直立度、埋 苗 率、漏 苗 率 等 无 法 完 全 满 足 农 艺 要 求。总体来说，目 前 国 内 旱 地 移 栽 机 械 生 产 效 率 低， 综合效益不突出，还无法满足农业生产的需求。