水稻機械化插秧技術及機具

王盛春,張 迪,王廣成,田 雨，安龍哲

(黑龍江省農業(yè)機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157100)

0 引言

黑龍江省是我國水稻主產區(qū)，全省有70多個市縣種植水稻，國有農場已形成規(guī)?；?、集約化水稻產區(qū)。據統計，2021年黑龍江省水稻種植面積已突破400萬hm2，水稻已成為黑龍江省經濟發(fā)展，糧食高產穩(wěn)產、優(yōu)質高效的重要支拄。當前黑龍江省水稻種植模式主要是棚盤育秧機械化插秧模式，在水稻生產過程中機械化插秧技術及配套機具是關鍵的環(huán)節(jié)之一。因此，重點對水稻機械化插秧技術及在黑龍江省廣泛應用的插秧機類型、結構、參數和性能特點等進行闡述和分析。

1 水稻插秧機發(fā)展概述

我國從1952年開始研究人力插秧機，1967年東風-2型動力插秧機通過農業(yè)部鑒定，1982年，改進設計的2ZT-935型連桿式動力插秧機，經機械工業(yè)部農機工業(yè)總局鑒定定型，并相應發(fā)展了育秧機械技術設備。

目前，國內市場上獨輪乘坐式插秧機以國產機型為主，高速插秧機以日本獨資企業(yè)生產機型為主，步行式插秧機國內、國外及合資企業(yè)生產的機型各有一定市場份額。

隨著水田農機合作社和土地流轉形成的水田種植大戶數量增加，乘坐式四輪驅動式水稻插秧機將會代替步行式插秧機，四輪驅動乘坐式高速插秧機的比例會逐漸增加，促進我國農機市場插秧機產品的系列化和多樣化[1]。

2 水稻機械化生產技術

水稻機械化生產技術及實施流程如圖1所示。

圖1 水稻機械化生產技術流程圖

3 插秧機的主要技術特點

使用插秧機時，可根據本地的農藝要求對秧苗的密度、插深及株距等參數進行調整。插秧機安裝有液壓仿形機構，插秧機作業(yè)時，插秧工作部件隨著地面上下仿形運動，使插深保持一致。同時也排除了機組前進時產生壅泥、壅水現象，保證了插秧質量。安裝有機電一體化設備，使操作簡單快捷。通過同一操作桿實現調節(jié)速度、油門、液壓升降、插值離合等功能。作業(yè)質量好，工作效率高，節(jié)本、增效具有較高經濟效益和社會效益。

4 插秧機作業(yè)所需基本條件

機插秧作業(yè)時，秧苗和本田的整地質量都有一定的要求，整地質量將直接影響插秧機的工作質量。

1)水田整地質量。要求耕整耙平后的本田，每塊本田的高度差小于3 cm，田面清潔、沉實。2)秧苗質量。要求秧苗根系發(fā)達，盤根好、秧苗裝入秧箱后不松散。育秧塊的尺寸標準為(長×寬×厚)58 cm×28 cm×3 cm。秧塊的長×寬規(guī)格用標準化的盤來控制；機插秧所用的秧苗為中小苗。

5 插秧機的作業(yè)質量

水稻插秧機作業(yè)時必須達到或滿足如下作業(yè)質量指標：漏插率≤5%，傷秧率≤4%，漂秧率≤3%，勾秧率≤4%，翻倒率≤3%，秧苗均度合格率≥85%。

6 插秧機的結構及工作原理

6.1 結構

插秧機主要由發(fā)動機、底盤、機架、電器系統、液壓仿形機構、插秧工作部件及操控系統組成。

6.2 工作原理

插秧機是采用對秧塊進行均勻切塊的原理來實現分秧與插秧，達到定行、定深、定穴和定苗栽插的目的。只要秧盤上秧苗分布均勻，秧針切下的定量面積土塊上的秧苗(即每穴秧苗)的數量就是相對均勻的，由于秧爪主要是分離秧塊，不是針對秧苗，所以傷苗率很低。插秧機作業(yè)時，秧爪抓取定量秧塊，下移至規(guī)定的插秧深度時，插秧工作部件中的推秧器將秧苗從秧針上推出，插入本田中，完成一個工作循還。

7 插秧機的機型分類

插秧機的機型主要有步行式和乘坐式兩種[1]。下面主要介紹步行式插秧機、獨輪乘坐式插秧機和高速乘坐式插秧機。

7.1 步行式插秧機

目前，黑龍江省內市場上的步行式插秧機主要包括久保田SPU-48C型、SPW-68C/SPW-68CM型，井關PC6型，東洋PF455S型，南通柴油機公司2Z-455型，福田雷沃重工2Z-6S型，樺聯國際RR-4C/6C型產品等。

步行式插秧機主要是行距為300 mm的4/6行機型，由于步行式插秧機相對比較簡單，國內企業(yè)經過消化、吸收各產品的優(yōu)點，技術和質量水平相差不大。

以久保田SPW-68C型插秧機為例(同類機型參考)介紹其技術參數及性能特點。

7.1.1 技術參數

機體尺寸(長×寬×高)：2 370 mm×1 930 mm×910 mm；

機體重量：185 kg；

發(fā)動機型式: 風冷4沖程OHV汽油發(fā)動機；

功率：4.0 kW；

轉速：3 600 r·min-1；

行走輪直徑:660 mm；

插秧速度: 0.28～0.77 m·s-1；

路上行走速度: 0.55～1.48 m·s-1；

變速方式:采用齒輪變速；

變速擋數：前進2擋、倒退1擋；

插秧行數：6 行；

插秧行距：30 cm；

插秧株距：12 cm，14 cm，16 cm，18 cm，21 cm；

插秧深度：10～35 mm；

插秧效率：1 000.5～3 201.6 m2·h-1。

7.1.2 性能特點

1)插秧機動力。配置有風冷4沖程4.0 kW汽油發(fā)動機，具有高效、低油耗、低噪音的特點，動力充足，可保證插秧機在作業(yè)時不陷車，適應能力強。

2)傳動系。底盤采用全齒輪傳動方式，傳動精準、可靠、效率高。

3)機組仿形機構。機體安裝有自動仿形平衡裝置，保證了插秧機作業(yè)時的插深一致。

4)縱向送秧機構。在秧箱內部設計有雙排送秧輪，增強了縱向送秧的能力。

5)株距5擋可調。采用5擋株距可調，從密植到疏植自如調節(jié)，適應性高。

6)取秧量調節(jié)。根據農藝要求，可輕松調節(jié)橫向傳送次數、縱向取苗量及栽插穴數。

7)不銹鋼秧爪。耐磨損，抗腐蝕，減少了勾秧、傷秧、漏秧、漂秧和漏插現象的發(fā)生。

8)設計了手柄一體操作機構，使變速、插秧、液壓升降等操作便利、高效。

7.2 獨輪乘坐式插秧機

延吉插秧機廠生產的2ZT-935型水稻插秧機是該機型的代表，有6行和8行兩種。類似機型的插秧機在國內還有許多廠家生產，其性能、特點相差無已。

獨輪乘坐式插秧機有普通型和快速型兩種。

7.2.1 普通型插秧機

采用曲柄式插秧機構，配套動力為2.94 kW，行數6行,工作幅寬為1.8 m,工作效率為0.13～0.20 hm2·h-1。

7.2.2 快速型插秧機

采用回轉式插秧機構，配套3.68 kW動力, 插秧行數6～8行,工作幅寬為1.8～2.4 m,工作效率為0.2～0.6 hm2·h-1。

獨輪乘坐式插秧機舒適性優(yōu)于手扶式,性價比較高，已成為國內重要機型。

7.3 高速乘坐式插秧機

黑龍江省市場上的高速乘座式插秧機主要有日本進口的久保田、洋馬、井關公司生產的6～8行機型。東洋的P600型，現代農裝的2ZG630型等產品也有少數地區(qū)在應用。

以井關PZ80型乘座式高速插秧機(圖2)為例，介紹其技術參數及性能特點[2]。

圖2 井關 PZ80型高速乘座式插秧機

7.3.1 性能特點

1)插秧機的作業(yè)質量高,秧苗的插深、苗距及秧箱橫向移動量，可根據農藝要求進行快速調整。插秧工作部件安裝有電子平衡系統，使插秧機在不同條件的水田地塊中保持秧苗的插深相同。

2)插秧機工作速度可達1.8 m·s-1，裝有30 L的燃料箱，連續(xù)作業(yè)時間長，提高了插秧機利用率。

3)簡單快捷的操作方式，自動升降、自動插秧、自動劃線，一個操作桿就能調節(jié)速度、油門、液壓升降、插值離合。

4)動力強勁，配備了水冷3氣缸、16.97 kW(23馬力)柴油發(fā)動機。適用于大規(guī)模作業(yè)，滿足專業(yè)大戶的需要。

5)安裝有智能報警裝置控制系統，可實時監(jiān)控機組的工作狀態(tài)，防止故障的發(fā)生。

7.3.2 技術參數

機體尺寸(長×寬×高)：3 130 mm×2 220 mm×2 470 mm；

機重：830 kg；

發(fā)動機型式：立式水冷3缸4沖程電起動柴油發(fā)動機；

功率：16.9 kW；

回轉速度：2 600 r·min-1；

前輪直徑：650 mm；

后輪直徑：950 mm；

變速方式：液壓無級變速(HST)；

變速擋數：前進2擋、后退2擋；

驅動方式：四輪驅動；

插秧方式：旋轉強制式；

插秧行數：8行；

插秧行距：30 cm；

插秧株距：25 cm，21 cm，18 cm，17 cm，14 cm，12 cm(6擋)；

插秧深度：2.0 cm，2.5 cm，3.0 cm，3.5 cm，4.0 cm，4.5 cm，5.0 cm(7擋)；

插秧速度：0～1.8 m·s-1；

橫向送苗：18 mm,20 mm,24 mm(3擋)；

作業(yè)效率：4 002～8 671 m2·h-1。

8 插秧機發(fā)展趨勢

8.1 性能多樣化

插秧機一次作業(yè)即可完成耕地、插秧、施肥、噴藥等多項作業(yè)。

8.2 技術先進化

將新技術引入到插秧機上,如激光平地裝置、太陽能發(fā)電照明裝置、激光測距掃描器、懸臂式噴霧裝置、精密播種器及少耕、免耕機等，使插秧機的功能更強大。

8.3 控制精準化及智能化

帶精確導航與定位的精細控制插秧機，具有智能應變能力、可無人操控的智慧型插秧機將成為主流產品。

9 結語

1)黑龍江省水稻插秧機械化，應以每個水稻產區(qū)的具體情況和經濟條件為依據，以高產、高效、低碳、環(huán)保可持續(xù)發(fā)展為總體目標，建立具有本地特色的水稻插秧機械化模式。2)為提高生產率、降低成本，水稻插秧機械應向高速、精準方向發(fā)展，向系列化、乘座化、復式作業(yè)方向發(fā)展。3)水稻插秧機械化作為系統工程，需要全社會關心和支持，政策、資金上需持續(xù)傾斜，并結合產學研精準合作及加強農機管理和服務等措施來保障。