甜葉菊移栽機的設計與試驗研究

于鳳超，郭小立，李曉英，貝桂芝，曹鳴乾，趙曉順

（1.河北農業大學 機電工程學院，河北 保定 071001；2.任丘市石門橋鎮農業綜合服務中心，河北 任丘 062550；3.任丘市農業農村局，河北 任丘 062550；4.任丘市益澤機械制造有限公司，河北 任丘 062550）

甜葉菊是我國引進的一種新型甜料作物，其產品以甜度高、熱量低的特點得到廣泛的應用[1-2]。我國是甜葉菊最大的出口國之一，甜葉菊產量巨大。雖然我國的甜葉菊需求及產量巨大，但甜葉菊種植機械化水平很低，嚴重制約了我國甜葉菊規模化及產業化發展[3-5]。移栽作為甜葉菊種植過程的重要環節之一，包括平地、覆膜、移栽、覆土等幾個過程，作業過程較為復雜[6-8]。目前，我國甜葉菊主要的移栽方式為人工移栽，存在勞動強度大、工作周期長、移栽成本高、移栽質量得不到保證等問題，嚴重制約了我國甜葉菊產業化的發展。因此，我國對甜葉菊移栽機的需求非常迫切，目前使用的甜葉菊移栽機多為蔬菜、煙草等其他作物的移栽機或在其基礎上改進的移栽機，移栽效果不理想[9-10]。文章針對目前甜葉菊移栽所存在的問題，研制了一款適用于甜葉菊移栽的多功能復合式移栽機。

1 移栽機結構及其工作原理

移栽機結構見圖1，主要由機架、覆膜裝置、移栽裝置、覆土裝置等組成。其中整機在機架上側設有座位，機架上掛接限深輪和移栽裝置，在機架的前部設有覆膜裝置連接架；移栽裝置采用吊杯式移栽結構，整機共有4個移栽單體，每個移栽單體有6個移栽器，移栽單體的后方設有覆土輪。

作業時，移栽機在拖拉機的帶動下前進作業。覆膜裝置進行平地、覆膜、鎮壓作業。移栽裝置通過傳動裝置被地輪驅動，移栽器隨移栽圓盤轉動。操作人員將甜葉菊秧苗放入轉到上方的移栽器中，當移栽器隨移栽圓盤轉到最低位置時，鴨嘴刺破地膜，鴨嘴張開，秧苗落入穴孔里，完成移栽。地輪和覆土輪的高度均可調節，可滿足不用深度要求的甜葉菊移栽。覆膜裝置設有平整地機構、覆膜機構和鎮壓機構等，可以根據不同需求調節整個覆膜裝置的作業幅寬和作業高度，實現對不同規格田地的覆膜需求。

2 移栽機主要工作部件

2.1 覆膜裝置

覆膜裝置見圖2，包括平地前刀、起壟犁、薄膜支架、壓膜輪、覆土犁、鎮壓輪等，平地前刀安裝在該覆膜支架前方，平地前刀后方的覆膜支架左右兩側分別安裝起壟犁，起壟犁后方對應安裝有薄膜固定架，薄膜固定架安裝在所述薄膜連架上，薄膜固定架后方對應安裝壓膜輪，壓膜輪后方對應安裝覆土犁，覆土犁后方安裝鎮壓輪，壓膜輪、覆土犁及鎮壓輪分別安裝在薄膜連架上。

2.2 移栽裝置

移栽裝置見圖3，由外殼、吊杯移栽器、移栽圓盤、鏈輪、主軸、吊杯軸、偏心圓盤、偏心圓柱、偏心連接等組成。移栽器通過吊杯軸安裝在兩側的移栽圓盤上，移栽圓盤通過套筒安裝在移栽裝置主軸上，整個移栽裝置安裝在移栽單體機架上。移栽圓盤的外側安裝有偏心圓盤，偏心圓盤安裝于偏心圓柱上，偏心圓盤通過偏心連接與移栽圓盤相連接，在移栽圓盤和偏心圓盤的共同作用下，移栽器保持與地面垂直。

圖3 移栽單體結構圖Fig.3 The structure diagram of transplanting monomer

3 移栽機性能試驗

2021 年4 月，在河北省曲周縣甜葉菊種植專業合作社進行了田間試驗。甜葉菊移栽機移栽行數為4 行，移栽深度為6 cm，作業速度為0.5 km/h。隨機選擇15 行作為樣本進行測量，每行選取15 m 的距離，測量甜葉菊植株的株距并對其間的漏苗和倒伏株數進行統計。然后根據測量數據對每一行的移栽機移栽性能和移栽精度進行計算，以平均值為最終結果。選擇漏栽率、倒伏率和移栽合格率3 個指標作為移栽性能評價指標；選擇株距變異系數作為移栽精度評價指標。其中，移栽后穴口中無苗定義為漏栽，秧苗主莖與地面夾角＜30°定義為倒伏，＞30°定義為直立度合格。試驗結果見表1、表2。

表1 移栽性能試驗結果Tab.1 The test results of transplanting performance

表2 移栽精度試驗結果Tab.2 The test results of transplanting accuracy

《旱地栽植機械》（JB/T 10291—2013）中給出的旱地移栽機的主要性能指標與移栽精度指標為：漏栽率≤5%；倒伏率≤7%；合格率≥90%；株距變異系數≤15%。將田間試驗所得各項結果與以上指標對比，表1、表2 表明此移栽機的移栽性能和移栽精度均滿足標準中的性能和精度指標要求，移栽機性能及移栽精度均達到了預期要求。