水稻育苗用玉米秸稈整形機原理研究與試制

王志濤++吳艷麗++譚宏杰++孫明哲++李春勝++張家源++孫卓++王蔚

摘 要：結(jié)合東北地區(qū)水稻種植的實際情況，利用玉米秸稈替代傳統(tǒng)的塑料育秧盤，培育水稻移栽苗。玉米秸稈本身為可還田有機肥料，培育的水稻秧苗無需剝離，較少了傳統(tǒng)移栽后返青期，秧苗無受損可以更好的分蘗。為本育苗工藝設(shè)計了配套的相關(guān)機具，并對機具的各項功能進行了試驗。

關(guān)鍵詞：水稻移栽；育苗；玉米秸稈；仿形；農(nóng)業(yè)機具

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161032020

引言

現(xiàn)階段我國水稻移栽技術(shù)多為插秧機進行插秧作來，插秧機的工作效率很高，而且節(jié)約了大量的人力，也為農(nóng)民生產(chǎn)節(jié)約了人工費用。水稻移栽秧苗培育中普遍使用塑料材質(zhì)的秧盤，秧盤經(jīng)過2～3次使用后就需要更換，大量更換需要一定的成本，更嚴重的廢棄的秧盤往往得不到較好的回收，造成了水稻田地的“白色污染”。東北地區(qū)的水稻產(chǎn)量取決于水稻秧苗移栽后其分蘗數(shù)量的多少，插秧后分蘗期的長短和分蘗的質(zhì)量是水稻生長的關(guān)鍵因素。

結(jié)合東北種植的實際情況，利用本地的特色農(nóng)作物玉米的秸稈為載體，替代塑料秧盤進行水稻移栽秧苗的培育。經(jīng)過試驗后，成功的利用玉米秸稈培育水稻移栽秧苗。不但提高水稻育苗移栽成活率，減少返青時間，還提高玉米秸稈利用價值，同時替代水稻移栽塑料育秧盤。該項技術(shù)應(yīng)用于水稻育苗移栽后將會使水稻產(chǎn)量進一步提高，降低水稻生產(chǎn)成本的同時，減少白色垃圾和秸稈焚燒污染。

此項技術(shù)在生產(chǎn)中主要的問題是，玉米秸稈的處理和覆土均問題。為了克服生產(chǎn)瓶頸， 需要設(shè)計一套機具，能夠?qū)τ缬糜衩捉斩挼恼?，包括開槽、去瓤、打孔；還要完成育苗，包括灑底土、精細播種、后覆土、灑水等工作。

1 培育水稻移栽秧苗用玉米秸稈整形加工機研究及主要參數(shù)設(shè)計

1.1 根據(jù)水稻育苗對玉米秸稈載體的需要，玉米秸稈整形加工機需要有以下幾種功能

對秸稈外殼進行連續(xù)打孔。由于秸稈外殼本身堅硬，秧苗在生根后很難憑借自身的力量穿透底部秸稈，需要使用機構(gòu)將其開孔。為了保證秸稈外殼收到最小的破壞，在打孔時，應(yīng)采用交錯線路打孔，避免連續(xù)直線打孔造成秸稈破裂，將無法使用。

玉米秸稈播種使用的是秸稈凹形結(jié)構(gòu)，從玉米秸稈橫斷面上分析，秸稈為近似橢圓形狀，將長徑豎直短徑水平放置，使用2/3的下半部分為育苗載體，因此，使用平切刀將秸稈在指定位置一分為二，為保證秸稈切開時穩(wěn)定，配有壓緊輪來穩(wěn)定秸稈運動時的穩(wěn)定。

玉米秸稈內(nèi)的瓤也需要清楚干凈，設(shè)計仿形刀，將秸稈清除干凈，確保種子和土壤有足夠的空間。

1.2 玉米秸稈整形加工機工作過程分析

將秸稈裁剪為0.6～0.8m長，放入秸稈導(dǎo)槽內(nèi)。啟動機器，平開切刀將秸稈由近一比二處分開，然后凹形切刀將瓤與秸稈壁分離，同時導(dǎo)槽底部的打孔釘對秸稈底部打孔，從而得到干凈的玉米秸稈外殼供育苗使用。

1.3 玉米秸稈整形加工機傳動設(shè)計

機構(gòu)工作原理：由電機帶動螺桿推動機，螺桿旋轉(zhuǎn)帶動絲母做直線直線運動，仿形切刀安裝在絲母上，絲母在導(dǎo)軌的引導(dǎo)下，沿秸稈凹槽做平行運動，將秸稈剖開后將瓤清除。利用機電控制機構(gòu)，切刀往復(fù)運動，每次都可以進行秸稈整形任務(wù)。

切刀組合，有平開切刀和仿形切刀組合而成，一次完成秸稈的整形工作；

凹形槽，根據(jù)秸稈的外形，制作的凹形導(dǎo)槽，用來放置未整形的秸稈，并在整形過程中固定秸稈；

滑塊絲母，絲母在絲桿上做直線往復(fù)運動，在兩側(cè)和與固定導(dǎo)槽接觸面安裝有導(dǎo)向用軸承，保證絲母運動平穩(wěn)，絲母運動后帶動切刀運動，完成整形工作；

絲桿，一端安裝在推進機上，另一端固定，推進機推動絲桿轉(zhuǎn)動，安裝在絲桿上面的滑塊絲母沿絲桿往復(fù)運動；

推進機，有電動機帶動的推進機把動力傳遞給絲桿，使其連續(xù)轉(zhuǎn)動；

導(dǎo)軌，導(dǎo)軌在絲桿兩側(cè)平行放置，為滑塊絲母的運動提供保護；

機構(gòu)配有自動往復(fù)運動開停電動控制箱。

2 水稻移栽育苗用秸稈育苗秧苗播種機設(shè)計

2.1 以整形后的秸稈為基礎(chǔ)，實現(xiàn)播種、覆土和施水（肥）半自動流水線式育苗

機構(gòu)工作原理：將整形后的秸稈沿著導(dǎo)槽放置，隨摩擦輪前進，首先經(jīng)過播種器下方，秸稈內(nèi)填入種子，繼續(xù)向前為種子覆土，然后噴灑水、肥，最后將播種后的秸稈放入育苗室，從而完成播種過程。

2.2 機構(gòu)運動過程分析

進料導(dǎo)槽，使用截面形轉(zhuǎn)危上寬下窄的導(dǎo)槽，讓秸稈沿著直線運動；

進料摩擦輪，由一對邊緣為半圓形且表面粗糙的圓盤，上下放置，將秸稈放在2個輪子中間，通過其勻速轉(zhuǎn)動從而帶動秸稈向前運動；

播種輪，種子從儲種箱的坡形出口落到播種論上的窩口內(nèi)，隨播種輪的勻速轉(zhuǎn)動，依次落入秸稈中，下方設(shè)有余料排出口；

灑土輪，干土沿干土箱的坡形開口落下，填滿撒種后的秸稈槽，為種子覆土，余料下方排出；

灑水嘴，設(shè)有單獨開關(guān)由水泵將配置好的水、肥供到噴水嘴，根據(jù)需要為土壤施放；

減速機，將電機的高轉(zhuǎn)速減到機器運轉(zhuǎn)所需要的速度；

電動機，為機構(gòu)提供動力；

機架，承載各構(gòu)件，提供空間支撐，采用4柱4輪多層放置，安裝護罩，按需安裝玻璃觀察窗；

電控箱，電力接入，為電機、水泵和指示燈等提供動能，并設(shè)有操作開關(guān)面板、指示燈；

水泵，根據(jù)需要，抽取水槽內(nèi)調(diào)配好的水、肥；

余料回收箱，收取多余的種子和干土；

3 試驗方法概述

3.1 育苗用秸稈整形機

于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田收集500根玉米秸稈作為試驗用原料，去除根部和頭部取秸稈的中下部，長達為800mm左右，放于陽光平整處晾干，儲存以備使用。

3.1.1 育苗用秸稈加工機生產(chǎn)效率試驗

將加工機調(diào)試完畢，取500根秸稈，分多次進行加工試驗。

開始計時，進行整形工序工作，秸稈加工完成后，再次計時，記錄工作時長。

3.1.2 瓤凈率

將通過整形機的秸稈挑選60根秸稈，每10根一組，分為六組。排列整齊，依次觀察，檢查秸稈內(nèi)空瓤剔除效果。

3.1.3 透孔率檢驗

測量單根秸稈長度并記錄，對秸稈外側(cè)打孔數(shù)計數(shù)并記錄，查看秸稈內(nèi)側(cè)透孔數(shù)目并記錄。

3.2播種機育苗效果

4 結(jié)論

4.1 對比分析

以秸稈為載體進行水稻育苗移栽的水稻育苗新技術(shù)，水稻幼苗在秸稈基質(zhì)中能夠很容易的形成根團，栽植時根系不受損傷，成活率高，所育秧苗很好的解決了水稻分秧時的傷根問題。同時以農(nóng)作物秸稈制作的育苗載體，可充分利用農(nóng)村的廢棄資源，開發(fā)環(huán)保型育苗載體。

育苗用秸稈整形機能夠一次完成打孔、斷面整形、去瓤工作，透孔合格率達到99%，瓤凈率98%。

玉米秸稈育苗水稻播秧機采用拋秧技術(shù)，解決了水稻插秧機插秧過深影響水稻分孽的問題。

綜上所述：以秸稈為載體進行水稻育苗移栽的水稻育苗新技術(shù)及配套設(shè)備的研制能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機相結(jié)合，改善目前水稻育苗及移栽過程中存在的問題。

4.2 存在問題及改進意見

秸稈加工機的生產(chǎn)率和穩(wěn)定性有待進一步提高；提高播種機覆土均勻性和播種精確性；玉米秸稈切斷還需要設(shè)計專用切斷機構(gòu)。

參考文獻

[1]孫明哲，王蔚，徐峰，李春勝，于海濤，王志濤.秸稈育苗播秧栽培技術(shù)[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，60（11）.

[2]鐘華平，岳燕珍，樊江文.中國作物秸稈資源及其利用[J]. 資源科學(xué)，2003，25（4）.

[3]司明寶，何政道，許飛鳴，祁紅英. 機插稻有機基質(zhì)育秧與其它育秧方式的對比[J].農(nóng)機科技推廣，2015（04）.

[4]肖敬濤，劉進民.基質(zhì)育秧試驗總結(jié)[J].黑龍江科技信息， 2012（18）.

[5]廖娜，黃光群，陳龍健，賀城，韓魯佳.玉米秸稈芯結(jié)構(gòu)建模與徑向壓縮過程模擬[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2011，42（6）.

作者簡介：王志濤，男，學(xué)士，研究方向：農(nóng)業(yè)機械。