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设施内移栽机的分析与探究
摘 要：介绍国内设施蔬菜的生产现状,分析国内现有的移栽机；结合我国设施农业的发展现状和农业机械的发展方向,对施农业内使用的移栽机的研究方向提出建议.
关键词：移栽机；蔬菜设施；农业大棚
0 引言
1990年联合国粮农组织（FAO）统计人体必需的维生素C的90％、维生素A的60％来自蔬菜[1],可见蔬菜对人类健康的重要性.
我国既是蔬菜生产大国,又是蔬菜消费大国.蔬菜产业是农业的重要组成部分,其发展可促进农业结构的调整、优化人们的饮食结构、增加农民收入、提高人民的生活水平.但是由于我国蔬菜种植产业现代化水平不高、标准化体系不完善、基础设施建设薄弱等问题,我国虽然是蔬菜生产第一大国,但却不是生产强国.
育苗移栽技术是蔬菜生产的主要种植方式.我国约2/3的蔬菜生产采用育苗移栽,育苗用量超过4 000亿株[2].育苗技术能节约用种、缩短田间生育期、有效控制病虫害、集中管理,培育出健壮的秧苗.然而,人工移栽成本高、效率低、劳动强度大,在当下“三个农民200岁”的农业生产第一线,此种移栽方式已不适用.
1 国内外移栽机发展现状
20世纪30年代,发达国家就研究出了依靠手工喂苗的移栽机；50年发出多种结构类型的半自动移栽机；80年代,半自动移栽机在生产中被广泛应用[3].随着工业化、智能化的不断发展,国外的全自动移栽机的自动化、机械化程度已相当高.
我国移栽机起步开始于20世纪70年代,为了适应我国蔬菜的种植模式,将国外引进的移栽机进行了改进和仿制,但是在实际应用过程中还是遇到了“水土不服”.
2 移栽机的分类特点
至今,国际上对移栽机的分类尚未有明确标准.根据自动化程度,可分为手动移栽器,一般采用简易器具打孔,手工放苗；半自动移栽机,手工取苗后由机具完成开沟、浇水、栽苗、覆土等作业；全自动移栽机,由机械喂入秧苗,由机具完成取苗、栽插、覆土等作业.
根据移栽机栽植器的形式可分为：钳夹式、链夹式、导苗管式、吊杯式、挠性圆盘式和鸭嘴式移栽机等.
2.1 钳夹式移栽机和链夹式移栽机
钳夹式和链夹式移栽机工作原理基本相同,人工将苗放在转动的钳夹上,随栽植盘转动,到达苗沟时,钳夹在滑道开关控制下打开,在自身重力作用下落人苗沟,然后镇压轮覆土,完成栽植.此类移栽机结构简单,栽植深度稳定,苗直立度好,能适应裸苗和钵苗；但株距难调节,易伤苗,高速运作时会增加漏栽率.
2.2 导苗管式移栽机
工作原理：人工或机械将苗放入喂入筒内,转到导苗管的上方时,活门打开,苗靠重力落到导苗管内,通过倾斜的导苗管将苗引入到开沟器开出的沟内,然后进行覆土、镇压,完成栽植过程.此类移栽机能做到不伤苗,苗直立度好且漏栽率低,效率高；但机器结构复杂、造价高.
2.3 吊杯式移栽机
工作原理：人工把苗放入吊篮形状的移植器中,偏心圆盘带动移栽器转动,在将要到达最低位置时,通过固定轨道,移植器张开,苗落入苗沟内,镇压轮覆土,完成移栽.此类移栽机可膜上打孔,适用钵苗,不伤苗,直立度好；但机器结构复杂、造价高,在喂苗速度过高的情况下会增加漏栽率.
2.4 挠性圆盘式移栽机
工作原理：人工将苗喂人输送带的槽内,输送带将苗喂人栽植盘中,栽植盘由两片可以张开的橡胶盘组成.当苗体被输送到2个张开的圆盘中间时,弹性滚轮将圆盘压合在一起,苗体被夹住并向下转动.当苗体被夹持到一定角度,到达开沟器下部时,圆盘脱离弹性滚轮自动张开,苗体落入沟内,镇压轮覆土,完成移栽.此类移栽机移栽时不受秧夹数量限制,适用苗茎或钵体较长的苗；但栽植深度不稳定；圆盘结构简单、成本低是优点,但其使用寿命较短.
2.5 鸭嘴式移栽机
工作原理：喂苗盘将苗喂入鸭嘴式栽植器中,栽植器在多杆机构带动下完成开穴、栽植、回转等工作,镇压轮覆土完成移栽.此类移栽机不用开沟,移栽的苗直立度好,不伤苗,株距、栽植深度稳定,但对苗大小、新鲜度、土壤松软度要求较高,直接影响苗体成活率.
3 我国设施农业发展现状
根据农业部农业机械化管理司的统计数据显示,2016年全国（不含港澳台）设施农业总面积为2 082.88千 hm2,其中连栋温室面积为51.77千 hm2,日光温室面积为661.45千 hm2,塑料大棚面积为1 369.67千 hm2,占比达66%.
我国设施蔬菜作为蔬菜产业的重要版块,近些年,其面积、产量以及产值一直都在不断扩大.设施蔬菜的种植面积从2000年183.27万 hm2到增长至2016年391.47万 hm2,平均每年增长超过13.33万 hm2.
蔬菜种植是一项劳动强度大、作业要求繁琐、劳动力成本高的田间作业.在上海,每年在“三伏天”里迎来绿叶菜“夏淡”季节的“困难期”,在温度达到45℃的温室大棚内,作业人员进行着蔬菜生产作业.因此,我们亟需研发适用于棚内作业的高效移栽机,解放农民,用机器代工或减少人工在棚内作业的时间,减轻农民劳作压力.
4 设施内移栽机的发展方向
我国,塑料大棚占设施农业65%；上海,塑料大棚的比重更是占到了约90%.现有单棚设施空间小、不标准,作业时机械“路难走、门难进、边难耕、头难掉”的现象普遍存在,设施大棚开门位置固定,影响到机械进出棚的便利性及棚内的土地利用率.
国外引进的移栽机,如洋马PF2R全自动双行移栽机、井关PVHR2-E18移栽机、意大利HORTECH蔬菜移栽机等,虽然在机械配套适应性方面,都能与育苗设备、耕整地机械、做畦机械、动力机械等良好匹配,但这几类机器的移栽密度低,不符合特有地区用户的种植习惯和农艺要求.
近年来,国内外高校、企业、研究所都在积极参与移栽机的与设计与研发,取得不少成果,但是针对中国,一个旱地栽苗种类多种多样、一个设施农业中大棚占大比例的国家而言,现有的蔬菜移栽机在还存在诸多突破点.
为了研发设施内适用的移栽机,需要在以下方面重点研究：
1）针对地区蔬菜生产需求及生产特点,研发适宜的移栽机.例如在上海,三天不见青,两眼冒金星”是上海市民对绿叶菜需求的最好诠释；上海现有存量单棚占比达90%,棚内作业空间小,为了提高土地利用率,在符合蔬菜生长的前提下,缩小栽植行距,提高移栽密度.分析了移栽机栽植器的结构性能后,认为鸭嘴式栽植器结构简单、可独立模块化,部件的联动性低、种植行距易调节,是高密度移栽机的首选栽植器结构.
2）改正现有机械在棚内作业尾气排放污染环境的问题,将机械与电子控制技术相结合,走机电一体化路线.依靠电力驱动,提高移栽效率；节省资源,安全无污染,改善作业环境,提高蔬菜品质.
3）农民使用的机械,结构简单、操作方便、低是普遍要求.在取苗、放苗等移栽环节中,应尽量采用简易的机械化结构,提高机器的稳定性,降低机器发生故障的概率,节约生产成本.
4）随着移栽技术的发展,已逐步实现了机械的通用性、互换性.但中国的旱地移栽品种种类繁多,栽植要求不同,需要用专用的移栽设备的话,不太现实.所以,我们应当完善常用零部件,形成标准,将机械各部件模块化,结合移栽机的专用件和通用件,汲取国际上成功的经验,实现一机多用功能；针对不同的移栽品种,调整不同的栽植器；针对不同的农艺生产要求,调整栽植行距.进一步提高栽植速度,优化栽植质量.
5）育苗与移栽是不可分割的整体,壮苗遇上合适的移栽方式才会有满收成.不同的栽植器对苗体的大小、高度要求不同.应当收集不同类型的移栽机所适合的苗体尺寸,对后续的移栽机研发提供可参考的数据.
6）应当深入研究蔬菜的生理特性,充分了解其农艺要求和最佳的生长环境,包括栽植深度、株距、行、覆土量等,建立完善的移栽体系,保证移栽质量.
参考文献
[1]陈清,云建,陈永生,等.国内外蔬菜移栽机械发展现状[J].设施蔬菜,2016,（8）：76-79.
[2]郑婷,房裕东,秦树香,等.论新形势下我国蔬菜产业存在问题及发展对策[J].长江蔬菜,2015,（14）：43-47.
[3]薛道富,郝哲,薛舒尹,等.设施蔬菜高效育苗技术[J].园林生态,2014,（5）：52-53.
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