浅谈我国水稻育秧设备的现状及发展趋势
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农业装备农业开发与装备  2020年第11期
浅谈我国水稻育秧设备的现状及发展趋势
刘 柱，由莉莉，王淑兰，富 淼
（长春市农业机械研究院，吉林长春 130000）
喀
摘要：众所周知机插秧是水稻全程机械化的核心环节，水稻育秧机械化和标准化是实施机械插秧的前提条件，因此研究性能优越、稳定可靠的育秧播种设备、掌握育秧配套技术对于实现水稻全程机械化至关重要。阐述了水稻的种植模式，育秧装置的各种排种器类型，以及国内的水稻育秧方式和育秧设备的研究进展，指出水稻育秧设备今后的发展趋势。
关键字：水稻；育秧；移栽；排种器
温馨小说0 引言
我国粮食作物中最重要的当属水稻，中国是水稻种植大国，其生产的规模常年超过30万km 2，超过了水
稻全球种植总规模的五分之一。我国水稻的单产与水稻的生产总数量在世界范围内也是最多的，达到了全球稻类粮食生产总数量的35%以上，位居世界第一位。但受育秧设备的制约，我国水稻全程机械化程度较欧美、日韩等国家相比偏低。
1 水稻育秧排种器的研制背景 大笑江湖歌曲
水稻是全球近50%人口的主要粮食作物，其90%的水稻产于亚洲，2017年，我国稻谷种植面积为 0.302亿hm 2，占全国粮食种植总面积的30%左右，是全世界水稻种植面积最大的国家。
随着农村产业结构的不断调整，农民对水稻种植机械化的要求也越来越迫切，机械化插秧和抛秧的面积也在迅速增加。2011年，全国水稻耕种收综合机械化水平达到65.07%，其中，机耕水平达到90.12%，机械种植水平达到26.24%，机收水平达到69.32%。2014年，全国水稻种植、收获、耕整机械化水平持续提高，机耕、机种、机收面积分别达到0.287亿hm 2、0.107亿hm 2、 0.24亿hm 2，水稻耕种收综合机械化水平预计达到71%，耕种收机械水平分别达到94.92%、35.32%、79.47%。2017，全国水稻耕种收综合机械化水平达到75.16%，其中，机耕水平达到95.35%，机械种植水平达到41.27%，机收水平达到87.36%。近年来水稻耕种收机械化程度其发展趋势如图1所示。
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与机耕和机收相比，机械种植的机械化比率仍然是水稻全程机械化的短板项，虽然插秧技术已经较为成熟，但水稻机械化种植水平一直受到育秧技术的制约，规范化育秧是实现水稻种植全程机械化的关
键。与常规育秧方式相比，水稻机插育秧的显著特点是易于大面积推广应用，秧苗长势整齐，秧片宽窄一致，厚度均匀，能够很好地满足机插秧的规范化和标准化要求。因此性能优越、稳定可靠的新型育秧播种设备、掌握插秧机的
配套育秧技术是以后育秧设备的发展趋势。
图1 近年来水稻耕种收机械化程度对比图
2 水稻育秧排种器主要机构形式以及工作原理
我国水稻种植几乎全部采用育秧移栽的方式，只在少数地区采用直播的方式进行试验示范。我国水稻育秧播种技术发展迅速，不断涌现出简单实用的水稻育秧设备。排种器是育秧播种设备的核心部件，其性能好坏直接关系到播种质量和效率，对水稻育秧播种技术的发展起到至关重要的作用。水稻育秧排种器按结构形式和工作原理可以分为机械式、振动式和气力式三大类。2.1 机械式水稻育秧排种器
机械式水稻育秧排种器，20世纪90年代国内主要采用播种方式。水稻育秧机械式排种器的核心部件主要采用槽轮式、窝眼轮式、型孔式、凸棒式和抽板式等方式。槽轮式排种器的工作原理是排种时种子靠重力充满槽轮凹槽，并被槽轮带着一起旋转进行强行排种，排种器结构简单，便于加工，可适用于条播或散播。窝眼轮式排种器属于精密播种排种器，其排种轮有单排型孔、双排型孔以及组合式等形式。窝眼轮式排种器可以满足点播、穴播和条播等方式，其通用性能好。农业部南京农业机械化研究所研制的2BTP-56型、2BTP-84型和2BTP-120型系列育秧播种机、黑龙江八一农垦大学研制的2BYLS-320水稻秧盘播种机均采用窝眼轮滚播的排种方式轮式排种装置。此类育秧播种机的总体结构得到优化，但对种子外形尺寸要求较高。2.2 振动式水稻育秧排种器
20世纪90年代开始研制出采用振动式原理的育秧播种流水线，在播种的性能和质量上有了较大的提升。振动式播种装置具有机械结构比较简单，调节方便，对种子的形状尺寸要求不高，不伤种。电磁振动式排种器的工作原理是利用经半波整流的电流产生变化的电磁吸力，在变化的电磁吸力作用下，排种盘产生伴随着扭动和上下垂直振动，种子在振动的作用下形成均匀的种子
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农业装备
农业开发与装备  2020年第11期流，沿着相应的轨道由排种口排出，落入送进的钵盘中为了进一步提高育秧播种的精量化程度[1]。长春市农业机械研究院采用电磁振动和光电控制相结合的方式研制出了一种精密播种装置该装置较好地实现了精量播种，播种精度大大提高，但播种的效率偏低。2.3 气力式水稻育秧排种器
气力式水稻育秧排种器是现阶段主要采用的排种方式，钵体苗移栽技术的发展促进了水稻钵体育秧技术的不断提升，并以气吸式播种方式为主。气吸式播种方式比机械式排种和振动式排种的播量精确，均匀度更高。气力式排种器主要分为气吸式和气吹式两种。气吹式排种器由德国贝克公司首先研制成
功的。但是，气吹式排种器因排种盘加工和工作气压要求过高，而应用不多。气吸式排种器主要有吸针式、吸盘式和滚筒式3种方式。水稻吸针式排种器主要用于单粒播种，排种精度高，但工作效率较低且吸嘴容易堵塞[2]。水稻吸盘式排种器国内研究得比较多，如长春市农业机械研究院研制的带吸嘴吸盘式播种器、2QB-330型气吸振动式秧盘精量播种机等。但吸盘式排种器只能间歇作业，工作效率偏低。
气吸式排种器对种子外形尺寸要求不高，不易伤种，播种均匀度良好，能够实现精量取种、清种和投种，成为水稻育秧方式中气力式播种装置的主要形式也是精密育秧播种设备今后的主要研究方向。3 目前水稻育秧设备发展趋势和存在问题
水稻机械化插秧取代人工劳动，成为我国水稻生产的发展趋势，机插秧是水稻全程机械化的中心环节，育秧效果的好坏是插秧机械能否成功的关键，因此研制出性能优越和稳定可靠的新型育秧播种设备势在必行。3.1 水稻育秧方式的发展趋势
应用水稻工厂化育秧一般为大棚育秧，具有省种、省地、省水、省力、育秧周期短、秧苗生长整齐、不烂秧、不怕气温急剧变化、保证秧苗品质以及容易实现机械化等特点，为水稻稳产高产提供了技术支持。因此，水稻工厂化育秧是实现水稻生产全程机械化的必然途径[3]。但由于现阶段水稻工厂化育秧的基础研究依旧薄弱，关键技术有待突破，设备价格高，一次性投资大，还不能为广大农民接受，主要应用于机械化水平较高的农场或农业服务公司，现阶段未能普及推广。曼哈顿追逐
田间育秧设备的特点是结构简单，体积小，质量轻，运输方便，操作容易，造价低廉，性能稳定，作业质量好，在今后一段时间内仍占一定的比重。目前，田间育秧播种机存在的主要问题的驱动轮由于行走在平轨道上容易打滑，播种不稳定，底土容易浆化，在今后的研究中需要解决这些问题。3.2 提高播种精度和作业性能
从现行播种机械的结构和播种过程上看，排种方式大都采用传统的槽轮（或窝眼轮）式，种子沟内分布不均匀，没有单粒定位排种结构，且播种时种子是无约束地向床面上掉落的，在掉落过程中种子会漂移和弹跳，
漏播和重谷叠籽不可避免。现有的水稻育秧播种设备在播量精准性、覆土均匀性和投种准确性等方面还不能很好地满足超级稻育秧播种的农艺要求。
育秧播种机的播种质量将影响成苗质量和大田栽插质量，当前育秧播种机的播种质量尚不能很好地满足超级稻机插的要求。今后还需做进一步的深入研究，尽早达到新品种高产优质稻的育秧播种要求，不断完善育秧播种体系，使育秧播种设备培育出的秧苗能够跟移栽机械相配套。采用新原理新技术研究精密排种理论，研究更加精密的播种器，研究更加简单实用的同步播种控制系统和铺覆土装置。
3.3 提高监控能力和智能化程度
目前，针对育秧播种设备播后对水稻秧盘播种情况检测方面的研究还比较少，现有的育秧播种机还无法实现对播种器性能和空穴情况的实时检测。如果能实现对播种量的精确控制和实时补种功能，提高监控系统的性能和灵敏度，加快新技术在播种机监控系统中的应用进程，对提高水稻秧盘育秧的成秧率将有重要作用。
运用现代新技术提高育秧播种机的整体性能，将电子技术和液压技术应用在精密播种机上，提高育秧播种机的智能化程度。例如，采用压电式或声电式传感器将种子下落时机械碰撞产生的压力或声音转换成电脉冲，对排种情况进行实时监控等；应用数字图像处理技术对育秧播种机播后水稻秧盘的播种情况进行监视；针对不同的播种农艺要求建立数据库，用户只需根据播种要求输入相应的参数（如秧盘规格、播种量和覆土厚度等），育秧播种机便能根据各项参数进行自动调整，培育出满足要求的秧苗。4 结语
我国水稻育秧设备在引进和消化吸收国外育秧播种设备的基础上，随着水稻品种的更新换代、水稻育秧新工艺的不断涌现和完善，我国水稻秧盘育秧播种流水线的集成化和自动化水平得到一定程度的提升，但与机耕和机收相比，育秧机械化比率仍然是水稻全程机械化的短板，虽然插秧技术已经较为成熟，但水稻机械化种植水平一直受到育秧技术的制约，规范化育秧是实现水稻种植全程机械化的关键。因此研发性能优越、稳定可靠的新型育秧播种设备、掌握插秧机的配套育秧技术是以后育秧设备的发展趋势。
参考文献
[1] 张学义，邵耀坚，邹黎.电磁振动排种器种子运动分析及试验研究[J].农业工程学报，1996，12（1）：81~86.
[2]四级分值分布
夏红梅，李志伟，牛菊菊等.气力滚筒式蔬菜穴盘播种机吸排种动力学模型的研究[J].农业工程学报，2008，24（1）：45~48.[3]
李烈柳，李中焜.水稻工厂化育秧设备与育秧技术[J].农业机械，2010，（5）：57.
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