壟畦覆膜種行覆土黨參種苗移栽機的設計與試驗

王軍增，孫 偉，王虎存，張 華，劉小龍

(甘肅農業大學機電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

黨參作為我國大宗中藥材之一，具有補中益氣、健脾益肺之功效，素有“小人參”之美譽。根據黨參對生態環境的要求，其適宜產區在北緯33°30′～36°05′。栽培地氣候要求：年平均氣溫5℃～8℃，5 cm處地溫為33℃，15 cm處28℃；無霜期120～165 d，年平均日照時數1 800 h以上，年平均降水量430～600 mm，年平均相對濕度50%～80%[1]。隨著野生黨參的銳減及市場對黨參需求量的日益增加，人工種植黨參已成為解決黨參資源供求矛盾的有效途徑。目前，黨參全國種植面積5.4萬hm2，其中甘肅種植面積5萬hm2，甘肅黨參的產量和市場占有率均占全國的90%以上[2]。

西北旱區農技工作者把行之有效的傳統抗旱措施和現代科學技術結合起來，創造了壟畦覆膜、種行覆土黨參種苗移栽技術，該模式保證了順利出苗和防止燒苗現象的發生，起到提前出苗時間、抗旱保墑的作用，同時便于機械收挖[3]。目前，由于無配套移栽機具，該模式黨參移栽主要靠人工完成，普遍存在黨參苗移栽質量不穩定、人工作業強度大、作業效率低等諸多問題，嚴重制約了黨參生產的發展[4-8]。

國外移栽機的研究起步較早，目前移栽技術己趨于成熟，工作穩定性及可靠性較高[9]。如意大利Hortus公司研制的吊杯式膜上移栽機[10]、美國Kernico農機生產公司研制的膜上打穴半自動移栽機[11]、日本井關研制的PVPHR2型膜上移栽機[12]、洋馬農機(中國)有限公司研制生產的洋馬PN1(1W)型蔬菜移栽機[13]等。上述機型主要用于蔬菜、煙草、水稻等作物的缽苗垂直移栽，不能滿足黨參苗栽植的農藝要求。近年來，國內的相關學者及農機企業對中藥材移栽機進行了大量的研究和推廣，典型研究有：中國農業大學王徐建等[14]研制的甘草傾斜移栽開溝器、東北農業大學徐高偉等[15]研制的丹參膜上傾斜移栽機構。經市場調研，甘肅省內有定西市三牛農機制造有限公司生產的2BY-6型中藥材根莖播種機、臨洮縣宏豐機械制造有限公司生產的2Z-6/2Z-8/2Z-8型中藥材秧苗栽植機、甘肅省昱昇農機有限公司生產的2CY-4/2CY-5/2CY-9型根莖作物播種機等，目前，現有的移栽機無覆膜機構或覆膜后無法進行對行覆土，需要人工放苗，種植成本相對較高。

本研究針對西北旱區壟畦覆膜、種行覆土黨參種苗移栽農藝要求，設計了一種具有開溝、播苗、起壟、整形、覆膜、對行覆土等功能的黨參種苗移栽機，并進行了田間試驗。

1 黨參栽培的農藝要求

圖1為壟畦覆膜種行覆土黨參栽培模式示意圖，壟畦寬度為1 200 mm，壟畦高為60～100 mm，行距為170 mm，種行覆土厚度為20～30 mm。為節省放苗成本，移栽時選用寬度為1 400 mm、厚度為0.01 mm的黑色打孔地膜(孔徑為30 mm，兩孔中心距為100 mm)覆蓋壟臺。為了更好地提高地溫，保持土壤水分，采用種行覆土的方式封堵膜孔。黨參移栽時所選參苗長度約為150～200 mm，種苗適宜密度約為25 000株·666.7m-2[16-17]。

壟畦覆膜種行覆土黨參栽培模式下移栽黨參苗會順溝平鋪至“V”型溝底，移栽過程中需特別注意播深的調節，播深應以50 mm為最佳，播深過大會嚴重影響黨參出苗率。

2 黨參種苗移栽機的整機結構及工作原理

2.1 整機結構及主要技術參數

圖2為整機結構簡圖，主要由機架、松土鏟、開溝器、限深輪、整形鎮壓裝置、覆膜裝置、膜上覆土裝置、座椅等部件組成，機架采用方管焊接而成，其余部件大多采用板件組合設計而成，結構簡單，裝配方便。各機構協同工作，保證了整機功能的實現。

參考西北旱區黨參種植模式與配套農藝要求，作業機主要技術參數如表1所示。

1.參苗；2. 黑膜；3. 種行覆土 1.Codonopsis pilosula seedling; 2. Black plastic film; 3. Covering soil on seedling row圖1 壟畦覆膜種行覆土黨參栽培模式Fig.1 Cultivation model of codonopsis pilosula with film mulching ridge and covering soil on seedling row

1.機架；2. 松土鏟；3. 開溝器；4. 限深輪；5. 整形鎮壓裝置； 6. 覆膜裝置；7. 膜上覆土裝置；8. 投放口；9. 座椅；10. 苗箱安放架 1. Frame; 2.Soil loosening shovel; 3. Opener; 4. Depth-limit wheel; 5. Shaping and compaction device; 6. Film mulching device; 7. Soil covering on film device; 8. Seedling outlet; 9. Seat; 10. Seedling box rack圖2 整機結構簡圖Fig.2 Structure diagram of whole machine

表1 主要技術參數

2.2 工作原理

工作時，黨參移栽機通過懸掛機構與拖拉機三點懸掛架連接，在拖拉機牽引下移栽機開溝器劃開土壤形成種床，側翼保證回土在種苗落入種床后回填種溝。栽植人員分別向投放口投苗，由于投放口及開溝器翼板形成的狹長縫隙，在前進方向上參苗被平鋪于種床。在保證藥材品質和產量前提下，參苗水平移栽可限制其生長深度，便于挖掘作業[1]。投苗完成后，整形鎮壓裝置進一步修整壟形，覆膜裝置將膜鋪放到已成形的種床上面，完成地膜覆蓋。同時，膜上覆土裝置工作，覆土圓盤起土，將一部分土壤覆蓋膜邊固定地膜，另一部分土壤被輸送至覆土滾筒，經覆土滾筒內螺旋導土板導向從出土槽排出，由于每個出土槽正對一個開溝器，確保了種行覆土。為消除拖拉機輪胎對土壤的壓實，兩側設計了松土鏟，深度可根據壓實情況調節。此外，參苗的栽植深度可通過限深輪和拖拉機中央拉桿共同調節。

3 主要工作部件設計及其參數確定

3.1 尖角長翼型開溝器

開溝器(如圖3所示)是移栽機的核心部件，直接影響到整機的工作性能，本機選用了尖角長翼型開溝器，其主要由鏵尖、土壤分流板、翼板等組成。其中，土壤分流板、翼板作為一個整體折彎而成，鏵尖經特殊處理后焊接于其上。

開溝器的設計重點是要保證播深穩定且可調，同時兼顧開溝阻力、回土效果、開溝器的入土和切土性能等因素。該開溝器選取3 mm厚的65Mn鋼板制作，并對入土部位進行局部熱處理、氧化處理以提高其耐磨性和抗腐蝕性。計算后得尖角長翼型開溝器的主要技術參數如表2所示。

表2 尖角長翼型開溝器的主要技術參數

3.1.1 開溝器翼板 開溝器工作時，開溝器翼板的長度發揮著重要作用。設計時若開溝器翼板過長則會增加開溝器阻力，同時增加制造成本，如果翼板長度不足，回土會影響種植深度和覆土質量。因此，要確定合適的翼板長度，設計時將種苗的投放初速度視為0 m·s-1，根據運動學公式可得：

(1)

式中，H為投種高度，測量取0.8 m；g為重力加速度，取9.8 m·s-2；t為時間(s)；S為開溝器水平位移(m)；v為水平前進速度，取0.5 m·s-1。

由式(2)計算可得S=0.2 m，即種苗落至溝底時開溝器前進距離為0.2 m。

為保證種苗覆土質量，設計開溝器時有：種苗長度+開溝器前進距離

1.鏵尖;2. 土壤分流板;3. 翼板 1.Ploughshare point; 2. Soil shunt plate; 3. Opener wing plate圖3 開溝器結構簡圖Fig.3 Structural diagram of opener device

本機設計時取L=0.5 m，種苗長度取最大值0.2 m，工作時栽植人員遵從移栽要求，從投放最前端位置零速投苗，則有0.2 m+0.2 m<0.5 m；考慮到實際栽植時，栽植人員投放種苗會施加初速度，這樣種苗落至溝底時開溝器前進距離將小于0.2 m。故設計時取L=0.5 m，滿足實際栽植需求。此時，開溝器翼板的長度為460 mm。

圖4 土壤顆粒在土壤分流板及翼板上的運動簡圖Fig.4 The movement diagram of soil particles on the soil diversion plate and wing plate

(2)

式中，M為土壤顆粒質量(kg)；g為重力加速度，取9.8 m·s-2；α′為土壤的自然休止角，取35°；φ′為土壤摩擦角，取24°。

土壤顆粒位于分流板位置時在接觸面上的速度vx與位移x為：

(3)

式中，t1為時間(s),δ為開溝器分流板夾角(°)。

當土壤顆粒運動到邊緣后，會沿著開溝器翼板進行運動，受到翼板對顆粒的摩擦力F1，還有邊緣土層對接觸面顆粒的作用力F2及壓力N0，如圖4所示，則在翼板位置土壤顆粒的運動微分方程為：

(4)

式中，φ1為土壤顆粒間摩擦角，取25°。

將上一過程的最終狀態作為此過程的初始狀態，求得土壤脫離開溝器側板的瞬間速度。

(5)

式中，L為開溝器總長度，取0.5 m。

可以看出影響土壤顆粒速度的因素包括：開溝器分流板夾角δ1和開溝器總長度L。土壤顆粒回落過程主要包括土層邊緣的土粒下落和自然休止角范圍內土粒下落。這兩種土粒落入壟溝時間對黨參苗覆蓋有很大影響，文獻[18]表明,邊緣土粒接觸溝底的時間要小于休止角范圍內的土粒落入溝底的時間。如圖5所示，自然休止角范圍內的所有土粒下落，沿著土壤自然休止角α′的斜面運動。

(6)

式中，t2為時間(s)。

圖5 土壤顆粒沿坡面運動簡圖Fig.5 Diagram of soil particle movement along slope

3.1.3 仿真分析 根據式(1)～(6)所確定的各項參數，綜合考慮土壤物理特性及流動性對開溝器設計的影響，利用EDEM模擬開溝器在土壤中的作業過程，預測農具作業過程中可能存在的問題，優化設計、節省成本。本文土壤顆粒的基本結構選取球形塊狀顆粒，由EDEM軟件自帶的球形顆粒單元進行土壤模型建立。為保證仿真與實際土壤的一致性，設置EDEM球形填充單元的半徑5 mm，覆膜土壤顆粒及幾何體的離散元模擬參數設置如表3所示[19-20]。

采用EDEM 2018軟件進行開溝器開溝過程模擬(圖6)，仿真過程中建立顆粒工廠先讓顆粒充滿土槽，然后設置虛擬黨參苗以初速度0 m·s-1、加速度9.8 m·s-2的豎直下落，虛擬開溝器以0.5 m·s-1的速度勻速直線運動，此仿真選用Hertz-Mindlin(no slip)接觸模型，仿真總時間設置為8 s，目標保存間隔為0.01 s。待仿真結束后，通過觀察仿真結果確定開溝器翼板長度等核心參數均滿足種苗覆土需求，無亮苗現象。

圖6 仿真試驗Fig.6 Simulation test

3.1.4 開溝器強度 開溝器阻力是開溝器設計中的重要因子，其主要受開溝器類型、結構參數、開溝深度等因素影響?？紤]到黨參種植農藝要求，栽植前已用耕整機械整地。由犁耕牽引阻力的簡易經驗公式(7)確定本機牽引阻力為[21]：

表3 覆膜土壤顆粒及幾何體的離散元模擬參數

P=kab

(7)

式中，P為牽引阻力(N)；k為犁耕比阻，取5 N·cm-2；a為溝深，取均值6 cm；b為溝寬，取6 cm。由式(7)計算可得，牽引阻力P約為180 N；選用3 mm厚的65Mn鋼完全滿足強度要求。

3.2 整形鎮壓裝置

鋪膜種植要求地膜與壟面緊密貼合，如果壟面不平整或者壟面上存在較大土塊都會影響覆膜效果。為保證壟型和壟面平整、壓實覆土提高黨參種苗出苗率，設計了整形鎮壓裝置。

考慮到黨參移栽所需覆土量較大，要求覆土嚴實，并帶有整形功能。而刮板式覆土器具有覆土能力強、結構簡單、刮板角度可調等優點，所以本機選用了刮板式覆土器。作業時，通過覆土板擠壓使土塊破碎，在壓緊彈簧預緊力作用下鎮壓土壤形成壟形。圖7為整形鎮壓裝置結構簡圖，該裝置主要由覆土板、壓緊彈簧、導向桿、拉桿、墊片等部件組成。

1.梯形塊；2. 覆土板；3. 拉桿；4. 導向桿；5. 壓緊彈簧；6. 墊片 1.Trapezoidal block; 2. Soil covering plate; 3. Pull rod; 4. Guide rod; 5. Tightening spring; 6. Gaskets圖7 整形鎮壓裝置結構簡圖Fig.7 Structural diagram of shaping and compaction device

機具前進時，覆土板貼合地面覆土，當遇到石子或較大的土塊時，自帶的壓緊彈簧會預緊覆土板，自動進行仿形以減少機械損傷，從而保護整個裝置。該覆土板采用5 mm厚的碳鋼板，長1 225 mm、寬195 mm，通過將長邊兩側各向內90°彎折15 mm提高強度，防止覆土板變形。覆土板上焊有上下底分別為50 mm、40 mm，兩邊長度為85 mm的等腰梯形塊，梯形塊起到壓實種行土壤的作用。

3.3 覆膜裝置

地膜覆蓋技術是解決西北旱區作物長期缺水問題的關鍵性栽培技術。覆膜裝置的設計必須考慮到構件、作業環境、機械性能等因素，依據國家標準設計制造。圖8為覆膜裝置結構簡圖，主要由掛膜桿懸掛架、掛膜桿、展膜輥懸掛架、展膜輥等部件組成。

裝置中掛膜桿懸掛架、展膜輥懸掛架采用5 mm厚的鋼板切割而成，掛膜桿、展膜輥分別采用壁厚2 mm、直徑28 mm和壁厚2 mm、直徑48 mm的無縫鋼管制作。工作時將地膜筒安裝在掛膜桿上，展膜輥將地膜展開鋪于壟上完成覆膜作業。

3.4 膜上覆土裝置

3.4.1 覆土圓盤及組件 參苗栽植前需用整地機械耕整土壤，因此，對取土裝置入土能力要求不高。故本機選用普通圓盤取土。圖9為覆土圓盤及組件結構簡圖，主要由圓盤掛接架、連接管、壓緊彈簧及導向桿、角度調整板、覆土圓盤等部件組成。

所設計圓盤掛接架采用壁厚3 mm的40 mm×40 mm的方管焊制，圓柱螺旋彈簧選用65Mn碳素彈簧鋼絲，彈簧鋼絲直徑2 mm，彈簧外徑16 mm，自由狀態下彈簧的總長為200 mm。工作時彈簧處于壓縮狀態。導向桿選用Φ13 mm的碳鋼管，其上開有數個小孔用來調整彈簧壓縮量，改變預緊力。適宜的彈簧壓力保證了覆土圓盤的入土深度。影響覆土圓盤作業質量的參數主要有圓盤直徑、圓盤偏角和圓盤傾角[22]。

1.掛膜桿懸掛架；2. 掛膜桿；3. 展膜輥懸掛架；4. 展膜輥 1. Suspension frame of hanging film poles; 2.Plastic film hanging poles; 3. Suspension frame of unfold film rollers; 4. Unfold film rollers圖8 覆膜裝置結構簡圖Fig.8 Structural diagram of film mulching device

圓盤直徑D取決于最大耕深a，可根據經驗公式(8)計算：

k=D/a

(8)

式中，D為圓盤直徑(mm)；k為經驗值系數，取2.5；a為最大耕深，取150 mm。

由式(8)計算可得，D=375 mm，因此，選用覆土圓盤的直徑為375 mm(實際裝配時因產品規格限制，選用圓盤的直徑為380 mm)。

為保證覆土圓盤的切土、碎土及翻土能力，必須使得覆土圓盤與前進方向存在偏角α。其值范圍為α=40°～45°，并且隨著α角的增大，圓盤切土、碎土及翻土能力都隨之增加，但偏角α過大會增加圓盤側向阻力，容易損壞整個機構。綜合考慮，本機選用的圓盤偏角α為40°。

覆土圓盤起到向覆土滾筒內輸送土壤的作用，須具有良好的翻垡能力。因此，覆土圓盤與鉛垂面須存在傾角β。其值范圍為β=15°～25°，經田間試驗，本機設計時選擇的圓盤傾角β=15°，圓盤在結構上選用具有多個安裝孔的圓盤，圖10為圓盤傾角、圓盤偏角示意圖。

圖10 圓盤傾角、偏角示意圖Fig.10 Diagram of inclination and deflection of disc

為保證覆土圓盤順利完成取土設計了角度調整板，如圖11所示。角度調整板由5 mm厚的小塊鋼板與3 mm壁厚、內徑為18 mm的小段圓管焊接而成。焊接時小塊鋼板與小段圓管留有40°斜角，鋼板與圓管中心線偏轉15°角，該設計保證了覆土圓盤的偏角與傾角。覆土圓盤安裝時調整圓管上兩螺栓，位置確定后緊固螺栓則覆土圓盤工作角度恒定。

1.圓盤掛接架；2. 連接管；3. 壓緊彈簧及導向桿； 4. 角度調整板；5. 覆土圓盤 1. Hanging rack of disc; 2. Connecting pipes; 3.Tightening spring and guide rod; 4. Angle adjustment plate; 5.Soil covering disc圖9 覆土圓盤及組件結構簡圖Fig.9 Structural diagram of soil covering discs and components

圖11 角度調整板結構簡圖Fig.11 Structural diagram of angle adjusting plate

3.4.2 覆土滾筒及組件 圖12為覆土滾筒及組件結構簡圖，主要由滾筒懸掛臂、入土輪齒、螺旋導土板、出土槽、支撐筋、軸承及圓筒殼體等部件組成。在滾筒的入口處設有均布的螺旋導土板，能夠將取土圓盤送進的土壤輸送到覆土位置，再通過出土槽漏出，完成種行覆土。

1.滾筒懸掛臂；2. 入土輪齒；3. 螺旋導土板； 4. 出土槽；5. 支撐筋；6. 軸承；7. 半軸；8. 輻條 1. Drum suspension arm; 2. Penetration gear teeth; 3. Spiral guide plate; 4. Export soil trough; 5. Support ribs; 6. Bearings; 7. Half axis; 8. Spokes圖12 覆土滾筒及組件結構簡圖Fig.12 Structural diagram of covering soil drum and components

設計選用的滾筒直徑為400 mm、長度為1420 mm，滾筒懸掛臂用壁厚3 mm的30 mm×30 mm的方管制作，為保證滾筒正常旋轉，選用半軸與軸承配合使用，呈兩側對稱分布。為保證整個裝置的強度及圓度，裝置兩側各設3根輻條，輻條采用Φ10的普通碳鋼，兩端分別焊接在半軸及圓筒殼體上。

螺旋導土板在整個裝置中起到輸送、導流土壤的作用，并與膜上覆土質量直接關聯，其導流效果與螺旋導土板旋向及均布個數相關[23]。設計時依據土壤由外向內輸送原理，選用常用組數4，材料選擇2 mm厚的普通鋼板。土壤由螺旋導土板兩側向中央輸送，每經過一個出土槽口土量就發生遞減。因此，為保證覆土均勻性及封堵膜孔所必需的土量，需設計適宜的出土槽寬度。經田間試驗得出：出土槽寬度由外向內呈對稱分布，依次設置為40 mm、45 mm、50 mm，其中，中央出土槽寬度設置為60 mm。

覆土滾筒滾動時，滾筒內土壤隨滾筒內壁一起上升并在螺旋導土板的引導下由兩側向中央軸向移動，遇到出土槽即發生漏土，直至中央出土槽時全部漏完。本機對稱均布4組螺旋導土板(取螺旋導土板最低點時角度為0°，則每組螺旋導土板運輸土壤的角度范圍為0～90°)，選取土壤在螺旋面A點處于臨界滑動狀態(螺旋導土板處于90°位置)，分析土壤沿螺旋導土板A點切面的螺旋線方向滑動的基本條件[25]，根據圖13建立方程(9)：

圖13 導土板上土壤的受力分析Fig.13 Force analysis of soil on the spiral batten

(9)

式中，F為土壤顆粒隨滾筒轉動時周圍土壤對其擠壓力與重力等沿圓周切向的合力(N)；f為A點螺旋切線方向滑動時的摩擦阻力(N)；N為挖掘鏟對土壤的反作用力(N)；θ為螺旋角(°)；φ為土壤與螺旋導土板的摩擦角(°)。

為使土壤沿著螺旋導土板向下移動，并順利完成種行覆土，則必須滿足如下條件：

Fcosθ>f

(10)

綜合(9)、(10)式可得：

(11)

為了保證土壤沿螺旋導土板軸向順利滑動，螺旋導土板上任意一點的螺旋角θ必須滿足(11)式，再綜合考慮螺旋導土板表面粗糙度、土壤水分等因素[25]，取φ=20°，故螺旋導土板上任意一點的螺旋角θ<70°。

設土壤沿螺旋導土板軸向運動時加速度為a，則土壤的運動方程為：

ma=Ncosθ-fsinθ

(12)

式中，m為土壤質量(kg)。

綜合式(9)、(12)可得：

(13)

cos2θ-tanφsin2θ=0

(14)

將φ=20°代入式(10)，解得最佳螺旋角θ1=35°，所以螺旋導土板的螺旋角設計值為35°。

3.4.3 運輸調整裝置 為適合西北地區小塊地種植模式，設計了可翻轉的膜上覆土裝置，機具運輸時采用簡單銷接的方式將膜上覆土裝置垂直固定，此設計減小了機具長度，解決了運輸及地頭轉彎問題。翻轉后機架與滾筒的相對位置如圖14所示。

如圖14，滾筒懸掛臂與機架上設有兩對配對的孔，覆土滾筒工作時機架與覆土滾筒銷接于O位置，A1、A2隨地勢高低其相對位置不斷發生變化。運輸或掉頭時OA1沿圖14所示方向與OA2重合，機架與覆土滾筒銷接于A1(A2)位置，此時，機具長度減小，方便運輸及轉彎。

圖14 運輸時機架與滾筒的相對位置Fig.14 Relative position of frame and drum in transportation

4 田間試驗

4.1 試驗條件

2019年3月末在甘肅省定西市隴西縣福星鎮龐家岔村進行了田間移栽試驗。試驗用地為水平梯田，地塊已進行耕翻整地，地表平整，無大土塊、秸稈、雜草等障礙物，地面坡度小于5°，用地土壤類型為黃綿土。種植面積約為0.6 hm2，土壤平均含水率為18%，容重為1.03～1.15 g·cm-3，土壤堅實度<280×103Pa，空氣平均溫度約為20℃。作業時選用的配套動力為東方紅454拖拉機，發動機標定功率為(12 h)33.075 kW，田間作業情況如圖15所示。

圖15 田間試驗Fig.15 Field experiment

4.2 試驗方案與方法

試驗完成后，依據標準JB/T 10291—2013《旱地栽植機械》和JB/T 7732—2006《鋪膜播種機》對黨參覆膜移栽機性能進行測定。主要試驗指標為黨參種苗埋苗率、露苗率、栽植合格率、栽植深度合格率、膜邊覆土厚度合格率、膜邊覆土寬度合格率。同時，檢測松土鏟、開溝器、限深輪、整形鎮壓裝置、覆膜裝置、膜上覆土裝置等關鍵部件的工作可靠性。

在試驗田隨機選擇長50 m的已種植區域進行檢測，兩端預備區域不小于10 m，拖拉機往返各設兩段測定區域，每段測定區域重復10次試驗并測得試驗數據，求出10次重復試驗測定結果的平均值。其中，埋苗率、露苗率、栽植合格率、栽植深度合格率的計算方法如式(15)～(20)[27]：

(15)

(16)

(17)

(18)

NH=N-(NM+NL)

(19)

(20)

對機具進行膜邊覆土厚度合格率、膜邊覆土寬度合格率試驗，在已選定的50 m測區內往返的兩個行程上交錯選定4個小區內進行，每個小區長度為5 m，在每個小區內均勻布設11個點作為數據采集點。其中，膜邊覆土厚度合格率、膜邊覆土寬度合格率計算公式如下[28]：

(21)

式中，θ為膜邊覆土厚度合格率或膜邊覆土寬度合格率(%)；g1為小區內測定的符合要求的合格點數量(膜邊覆土厚度≥25 mm、膜邊覆土寬度≥35 mm即為合格)(個)；G為小區內測定膜邊覆土厚度、膜邊覆土寬度的總數量(個)。

4.3 試驗結果與分析

利用上述測定計算方法，所得黨參覆膜移栽機性能試驗結果如表4所示。

由表4可知，本研究設計的壟畦覆膜種行覆土參苗移栽機通過田間試驗測定所得的黨參種苗埋苗率、露苗率、栽植合格率、栽植深度合格率，膜邊覆土厚度合格率、膜邊覆土寬度合格率等指標均滿足國家及行業標準要求。經多次試驗，樣機各機構運行穩定，除部分機構通過試驗做了微調外，其他無故障發生，可靠性較高。經試驗，該機平均生產率約為0.14 hm2·h-1，可一次性完成開溝、播苗、起壟、整形、覆膜、覆土作業，大大節約了種植成本。

表4 田間試驗結果

5 結 論

1)設計了壟畦覆膜種行覆土黨參苗移栽機，通過理論分析及仿真模擬，確定了關鍵部件技術參數。尖角長翼型開溝器總長為500 mm、開溝器分流板夾角為60°、覆土圓盤直徑為380 mm、圓盤偏角為40°、圓盤傾角為15°、覆土滾筒螺旋導土板的螺旋角為35°。

2)田間試驗表明，壟畦覆膜種行覆土參苗移栽機埋苗率為4.1%、露苗率為2.6%、栽植合格率為92.0%、栽植深度合格率為87.5%、膜邊覆土厚度合格率為95.9%、膜邊覆土寬度合格率為96.3%、平均生產率約為0.14 hm2·h-1，田間性能試驗指標均達到國家和行業標準要求。