快速插秧機用覆膜機研究的重要意義與現狀

田佳航+謝哲東+焦海坤

摘 要：現在，全世界60%的人口以稻米為食，稻米對人們的生活有著極其重要的影響。各國對主要作物的種植也是格外重視。我國東北地區，春季的氣候有些干燥和寒冷，這個時候對水稻的生長是十分不利的，所以在種植水稻之前，在水田表面覆蓋一層塑料膜就變得極為重要。

關鍵詞：農業機械；水稻插秧機；覆膜機

中圖分類號：S22 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170431018

1 覆膜機研究的目的和意義

在世界范圍內，水稻作為三大主要糧食作物之一，其種植面積占到世界糧食種植面積的1/5，每年水稻的產量則占世界糧食總產量的年產量1/4，達到了約4.8億t。同時，世界將近1/3的人口將大米作為主食[1]，足可以看出水稻種植在世界糧食產業中所占的地位。水稻在我國的栽培歷史悠久，我國大部分地區也將大米作為主食，水稻的播種面積占全國糧食種植面積的1/4，占全國糧食總產量的50%以上[2]。在我國，有60%以上的人口以大米為主食。因此，水稻作為我國如此重要的作物，我國的研究人員對水稻的培育和種植等方面都付出很多艱辛[3]。

目前國內覆膜機構研究較少，大多仍采用手工作業或者半機械化作業，這樣一來，會使覆膜效率低，對于種田多的農民工作量太大，耽誤時間，影響水稻生長時間，對與水稻的生長很不利。在進行人工覆膜時，覆膜的質量也難以保證，可能造成亂膜、斷膜等情況。而且手工覆膜時，人們常常在稻田中行走，致使水田的地面凹凸不平，致使塑料膜不能完全覆蓋在地面上。因此，將覆膜作業由手工作業升級為機械作業是目前的一個主要方向，通過機械化覆膜可以大大提高效率[8-12]。

2 國內外水稻覆膜機構的研究現狀

水稻覆膜技術最早產生于日本，是在20世紀60年代，屬于旱地覆蓋栽培。我國最早應用水稻覆膜技術是東北等地區從日本引進的，在20世紀70—80年代。20世紀90年代以來，此技術陸續被我國的西北和南方的部分地區使用。20世紀末，為了應對南方和北方的不同地方的稻田寒冷、水資源短缺、低產的特點，研究人員研究出一套全新的水稻覆膜成套系統，在水稻種植機械的研究方面取得新的進展，同時也保證節水農業和高質農業的推進。雖然目前水稻覆膜技術的研究非常完善，但是該技術的推廣卻不是很好，很多地方覆膜時仍采用手工作業，顯示出巨大的失衡[20]。

2.1 國外水稻覆膜機的研究現狀

國外對于水稻覆膜機的研究是從20世紀初開始，最初研究的國家主要是日本，經過不斷的技術革新，水稻覆膜機從人工牽引逐漸更新成了機械牽引，所使用的播種方式從直播升級到了移栽。在2000年左右，日本的農業研究人員龜井正弘和美問邦彥研發出了自走式的旱直播覆膜機，這種覆膜機的覆膜原理和人工覆膜類似，其機械結構采用類似于人類的結構，在靈活性和作業精準性方面具備很大的優勢。并且采用動力裝置驅動，行進的過程中還能夠自動清除車輪足跡。其車輪帶有橡膠海綿材質，在機體前行的過程中能夠保持平穩，其結構構造如圖1所示。這種裝置由于特殊的結構設計，可以使用于山地地區的作業。該機械質量11kg，作業的幅寬為5行，在2人操作下，能夠達到的效率為60～110min/m2。該裝置具備一些有點的同時，還是存在一些局限性，比較適用于面積較小的水田。另外，其在工作時，操作人員背向前進方向，導致前進方向有時發生彎曲，掉頭時也有跌倒側翻的危險。最后，該裝置車輪較窄，在水田中極易留下車轍，破壞水田的平整程度。如果水田不平整，對覆膜有所影響，進而影響水稻生長。

日本的MKP610型稻稈纖維地膜敷設插秧機，作為目前市面上較為先進的覆膜與插秧一體的農業機械，其將覆膜裝置安裝與行走裝置和插秧裝置之間，能夠同時完成覆膜和插秧作業。但是該機械較為笨重，結構復雜，由于覆膜裝置的加入大大影響了插秧的效率 [4]，其結構形式如圖2所示。

2.2 國內水稻覆膜機的研究現狀

我國目前研究較為靠前，并且取得實際應用的覆膜機由吉林農業大學所研制，其機構組成部分主要有開溝器、覆膜輥、壓膜輥、限位擋板等組成。這種裝置需要依靠拖拉機牽引，能夠完成平地、覆膜、壓膜以及覆土等工作[4]。在插秧作業之前，需要利用其自身的平整機構將田平整，然后再進行覆膜作業。覆蓋塑料薄膜能夠提高水的利用率，減少水稻的病蟲害問題的發生。自動機械覆膜裝置在稻田地作業時，需要完成整地、開溝、掛膜、覆膜、壓膜、等內容，在覆膜裝置的研究方面也主要對開溝器、整地板和覆土器等機構進行研究。裝置在稻田進行覆膜作業時，有幾方面的要求，即塑料膜要完全覆蓋在地面上、覆膜裝置操作簡便、覆膜機在工作時操作要靈活、同時覆膜機自動化程度高。在研究覆膜裝置時要考慮到構件、作業環境、機械性能、做功方式和設備造價等方面。

由黑龍江省農業機械工程科學研究院研制的水稻覆膜高速插秧機，這種覆膜裝置安裝在乘坐式水稻插秧機上，進行插秧與覆膜工作。由覆膜機機架、覆膜輥、壓膜輥、托膜架和切膜刀等主耍零部件組成[5-6]，該裝置如圖3所示。此裝置在水田工作時，跟隨插秧機前進，先將紙膜潤濕后覆蓋在水田表面，隨后兩側的壓邊輪件紙膜兩隊亞入土中，防止被風吹起。到達地頭時停下，操作人員通過手工作業的方式采用切膜刀切斷紙膜，然后掉頭繼續工作。

沈陽農業大學研究了一種水稻覆膜插秧機[7]，其虛擬樣機如圖4所示，這種插秧機同樣是采用將覆膜裝置安裝在插秧機上的方式，來同時完成覆膜作業和插秧作業。覆膜機在工作時，通過膜卷引出塑料薄膜，從展膜棍的一端伸出，然后壓膜輥將薄膜壓在水田表面，同時切紙刀通過液壓作用進行切膜作業。在這個過程中，壓膜輥主要發揮2個作用：在垂直方向上通過力的作用壓膜于水田表面；插秧機行進的過程中在水平方向上覆膜。水稻插秧機的分插機構在覆膜完成后同步進行插秧工作，一次性完成覆膜作業和插秧作業。但是該設計沒有具體說明如何與插秧部分進行連接，也沒有實際測試說明裝置的作業效果。

國內外對國內外對于水稻插秧機覆膜機構研究較少，在可以參考的研究資料方面比較缺失。但是在我國各個研究機構在進行覆膜插秧技術的研究過程中，通過反復的實驗和調整，仍然積累了大量的水稻覆膜和插秧的機械制造經驗。工作部件主要由掛膜裝置、展膜裝置、壓膜裝置以及打孔裝置等組成，并附帶其他工作裝置。

參考文獻

[1]姜井軍，石廣躍.麥玉輪作和麥稻輪作制度下的秸稈還田技術研究進展[J].農業科技通訊，2014（11）：135-137.

[2]孫華生.利用多時相數據提取中國水稻種植面積和勢信息[D].浙江：浙江大學，2008.

[3]沈康榮.水稻與蓮藕覆膜斤水高效技術[M].北京：中國農業科學技術出版社，2007：14.

[4]張子浩.RG0-6型水稻插秧機秸稈纖維地膜敷設裝置設計[D].東北農業大學，2014.

[5]張玉良.水稻節水機械自動覆膜裝置的試驗研究[D].吉林：吉林農業大學，2012.

[6]于磊，牟雪雷，韓休海，邢占強.水稻覆膜高速插秧機的設計研究[D].黑龍江省農業機械工程科學研究院，2015.

[7]徐峰.2ZFM-180型水稻施肥覆紙膜插秧機的研究[J].現代化農業，2010（06）：46-47.

[8]王振海，應立志.水稻紙膜覆蓋插秧機的設計[J]. 農業科技與裝備.2011（08）：13-14.