水稻插秧機發(fā)展綜述

周豪基

（黑龍江八一農墾大學工程學院，黑龍江 大慶 163319）

1 水稻插秧機的起源

漢代時我國祖先就開始了水稻育秧的栽培，北宋時使用的秧馬和清朝時使用的蒔梧都是古代勞動人民的智慧結晶，到了現(xiàn)代，中國技術曾經走向輝煌。1956年春天，世界上第一臺成型的水稻插秧機“華東號插秧機”問世；1967年，我國第一臺定型的機動插秧機誕生，并在20世紀70年代實現(xiàn)了大面積推廣應用。

2 水稻插秧機的發(fā)展

1980—1990 年插秧機技術進入了快速發(fā)展時期，此階段采用的分秧、取秧技術運用的仍然是我國最先提出的逐次分格取秧、橫向往復移送原理，但水稻插秧機的結構卻出現(xiàn)了極大的創(chuàng)新[1-2]。

2.1 手扶步進式插秧機

20世紀70年代日本發(fā)明了諸多新型技術，如毯狀苗帶土育苗技術，形成了規(guī)格化、標準化秧苗，毯狀苗的發(fā)明，為插秧機帶來了嶄新的技術革命。該技術讓插秧對象從秧苗轉變?yōu)橐酝翂K為載體的秧塊，并開始采取一種新的左右順序、前后推進的切塊方式，以此將小秧塊插入土中。新技術的出現(xiàn)使得洗根苗插秧機開始退出歷史舞臺，并且伴隨著飛圓齒輪栽植、液壓仿形等重大技術的提出，手扶式插秧機在20世紀80年代基本趨于成熟。

手扶式插秧機主要使用在丘陵、山地等地區(qū)，其可以在地表不佳的環(huán)境作業(yè)，因為獨特的手扶形式，手扶式插秧機有著良好的靈活性與適應性，可以實現(xiàn)較大的插秧面積覆蓋，甚至可以在一些水田的角落完成插秧工作[3]。如圖1所示，手扶式插秧機大都使用兩輪汽油機進行驅動，并與仿形平衡浮板一起配合工作。

圖1 手扶步進式插秧機

但手扶式插秧機有著勞動強度過高、舒適性較差的缺點，在插秧時工作速度相較于其他類型的插秧機來說較慢，進行插秧操作時的穩(wěn)定性也較差。在其插秧過程中如果要進行換擋，需要將插秧機停下進行人工換擋，且其發(fā)動機放置于插秧機前部，如果車輪發(fā)生下陷，較低的排氣筒會使發(fā)動機十分容易進水，尤其是在過水渠時，很容易造成發(fā)動機進水損傷，導致其使用壽命減少。而在長期使用過程中，其插值機構必須做好相應的維護工作，防止出現(xiàn)松動和磨損等問題，避免損壞嚴重以致影響插秧質量。

2.2 獨輪乘坐式插秧機

在我國應用較多的插秧機就是獨輪式插秧機，獨輪式插秧機的驅動形式顧名思義為單輪，其整體浮板在工作時是與插秧過程組合完成的，如圖2所示，獨輪乘坐式插秧機有著機械結構簡易、操作簡單、輕便靈活、新手易學的特點。

圖2 獨輪乘坐式插秧機

當前在我國普遍使用的獨輪乘坐式插秧機主要有兩類：一種是采用分置式曲柄連桿機構來進行插秧的普通插秧機，動力一般在3 kW左右，可以實現(xiàn)6行的作業(yè)；另一種是采用回轉式插秧機構的快速插秧機，一次可以實現(xiàn)8行的作業(yè)，工作效率也可以達到普通式的2倍左右。相較于手扶步進式插秧機來說，獨輪乘坐式插秧機結構緊湊，有著較高的舒適度，較小的體力消耗與較高的性價比。但是其獨輪與托板底盤的設計，使得可靠性和過埂能力并不強，適應性較差，且該設計也不具備仿形能力。因此在使用過程中如果田地的預整不夠好，則會發(fā)生漂移漏秧的情況，需要進行人工補插，這使得獨輪乘坐式插秧機需要使用者付出更多的體力勞動，很難實現(xiàn)插秧機高速高效[4-5]。同時，該設計也使得插秧機會產生壅泥下陷、轉彎半徑增大等諸多問題，因而影響了插秧機的工作質量，對于提升插秧機的工作性能與推廣應用有諸多不利影響。相較于手扶式插秧機，獨輪式插秧機更適合在大平原地區(qū)使用，符合我國北方大部分農戶的需求[6-8]。

2.3 乘坐式高速插秧機

20世紀80年代，乘坐式高速插秧機出現(xiàn)，同時非圓齒輪分插機構開始推廣使用（偏心齒輪、橢圓齒輪與非圓齒輪的分插機構），分插頻率提升了兩倍以上[9-10]。如圖3所示，乘坐式高速插秧機有著可靠高效、舒適性好的特點，可大幅度改善勞動者的作業(yè)環(huán)境，而且其較高的自動化程度使得插秧過程的復雜性得到了降低。

圖3 乘坐式高速插秧機

隨著插秧機的不斷發(fā)展，根據(jù)不同地區(qū)的特點與我國的基本國情，越來越多的乘坐式高速插秧機在其研發(fā)與生產時形成了各自獨有的優(yōu)勢，有的也可以在作業(yè)時實現(xiàn)施肥、除草和免耕等其他功能，且添加了更富有地區(qū)針對性的獨特構造，進一步提高了工作效率，實現(xiàn)了一機多用和復式作業(yè)等多種需求。

乘坐式高速插秧機的工作效率往 往可以達到0.3 hm2/h~0.6 hm2/h，與普通獨輪乘坐式插秧機相比，乘坐式高速插秧機的工作效率可以達到5倍之多，且具備靈活轉向、準確送秧的優(yōu)點，同時插秧機的插秧質量比獨輪式插秧機更高。

雖然乘坐式高速插秧機有著更高的技術含量與更可靠的機械性能，但也導致其價格更高、耗油更大，在使用過程中需要的維護成本也更高，不能夠適應我國大部分農村地區(qū)的經濟發(fā)展水平，嚴重影響了高速插秧機的大面積推廣與使用。此外，乘坐式高速插秧機因其較高的技術含量與較為復雜的操作，使得普通新手無法短時間學會操作，使用者需要長時間的學習才可以熟練掌握使用方法。

3 我國水稻插秧機的發(fā)展趨勢

水稻種植機械在插秧機方面仍然有著諸多不足。我國的水稻種植面積雖然很大，范圍很廣，但是所跨區(qū)域十分遼闊，再加上國內大多數(shù)地區(qū)的地形較為復雜，國產的插秧機想要完全滿足各個地區(qū)的使用需求是個不小的挑戰(zhàn)，并且國產插秧機在面對已經技術成熟的日本與韓國企業(yè)時還有著不小的壓力。

在機型方面，高速插秧機將會是未來發(fā)展的主要方向，而短期內步進式與獨輪式仍然會占據(jù)著大部分市場。但手扶步進式插秧機因為其較低的工作效率與較大的勞動強度可能會被更為輕便的乘坐式插秧機取代。插秧結構也會向著更加高效的高速分插機構發(fā)展。

插秧機產品也會逐漸走向系列化與多樣化。同一種插秧機可能會出現(xiàn)產品類型上的不同，例如步進式會產生1、2、4、6行，乘坐式會形成4~10行等系列的產品，以此來滿足不同用戶的需求。對于高速乘坐式插秧機，隨著技術的不斷發(fā)展，其成本會越來越低，功能也會越來越多樣化，市場份額也會逐漸增加。