王福義

摘要：基于水稻工廠化育苗的實(shí)際需要，針對(duì)營養(yǎng)土配制、棚室運(yùn)輸、高速精量播種、智能化監(jiān)管等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)研究相關(guān)成套機(jī)具設(shè)備，為提高育苗機(jī)械化和智能化水平提供機(jī)具支撐。

關(guān)鍵詞：水稻；工廠化育苗；高速精量播種；營養(yǎng)土配制；智能化監(jiān)測

中圖分類號(hào)：S223.2；S511? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2023）01-0043-03

水稻工廠化育苗是一種人工控制下的快速育苗技術(shù)[1]，其目標(biāo)是運(yùn)用機(jī)械化、自動(dòng)化手段創(chuàng)造保證秧苗生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的最佳環(huán)境，且能適應(yīng)機(jī)械化插秧作業(yè)要求。與常規(guī)育苗相比，工廠化育苗更適于機(jī)械化生產(chǎn)[2]，不僅成本低、效率高、品質(zhì)好，大大降低水稻育苗的自然風(fēng)險(xiǎn)，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高糧食單產(chǎn)[3]，而且可以縮短育苗時(shí)間、便于集中管理，特別適合大批量商品化秧苗生產(chǎn)。作為一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，水稻工廠化育苗對(duì)相關(guān)機(jī)械化裝備的需求日益高漲，尤其在營養(yǎng)土機(jī)械化配制、棚室機(jī)械化運(yùn)輸、高速精量播種、智能化監(jiān)測管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)表現(xiàn)得更加迫切?；谒竟S化育苗的實(shí)際需要，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所針對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)研發(fā)相應(yīng)成套機(jī)具，為提高育苗機(jī)械化智能化水平提供物質(zhì)支撐。

1 營養(yǎng)土機(jī)械化配制技術(shù)及成套設(shè)備

為滿足秧苗生長發(fā)育而專門配制的營養(yǎng)土含有多種礦物質(zhì)，具有疏松通氣、保水保肥、無病蟲害的特點(diǎn)。隨著水稻工廠化育苗技術(shù)的普及應(yīng)用，營養(yǎng)土需求量越來越大。遼寧省每年水稻種植面積約為53.3萬hm2，如果按667 m2水田需20盤秧苗、每盤需營養(yǎng)土3.5? kg計(jì)算，則每年共需營養(yǎng)土達(dá)56萬t。

近年來，營養(yǎng)土生產(chǎn)企業(yè)不斷增多，育苗對(duì)“客土”的依賴也愈來愈重，使?fàn)I養(yǎng)土的價(jià)格一路攀升，增加了育苗成本。為此，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制一種利用“本土”配制營養(yǎng)土的成套設(shè)備，以有效降低作業(yè)成本、提高生產(chǎn)效率，助推全省水稻育苗機(jī)械化技術(shù)的普及應(yīng)用。

營養(yǎng)土機(jī)械化配制成套設(shè)備能解決基質(zhì)配比不準(zhǔn)確的難題，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)基質(zhì)生產(chǎn)機(jī)械化自動(dòng)化及標(biāo)準(zhǔn)化。該設(shè)備設(shè)置4個(gè)獨(dú)立出料機(jī)，包括2個(gè)大容量自然土、無土基質(zhì)出料機(jī)和2個(gè)小容量肥料、藥劑出料機(jī)。各出料機(jī)的出料量可調(diào)，用以控制各種成分配比量。配比好的物料通過混合機(jī)混勻，即完成營養(yǎng)土配制。該套設(shè)備額定生產(chǎn)率為10 m3/h，可滿足大型育苗基地生產(chǎn)需求，配制原理和結(jié)構(gòu)簡圖分別見圖1和圖2。

2 棚室機(jī)械化輸送設(shè)備

水稻工廠化育苗是棚室設(shè)施農(nóng)業(yè)的延伸，可實(shí)現(xiàn)物料、工具等在有限空間內(nèi)的快速有序傳輸。667 m2育苗棚可一次育苗3 500盤以上。按每盤秧苗10 kg計(jì)算，則整個(gè)育苗過程中累計(jì)搬運(yùn)總重達(dá)105 t，搬運(yùn)總量（包括入棚、煉苗、出棚等）達(dá)1.05萬次。如此繁重的工作僅靠人工操作難以完成，不僅耽誤農(nóng)時(shí)，而且棚內(nèi)空間有限，極易造成失誤操作，影響生產(chǎn)質(zhì)量和作業(yè)安全。

遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制一種載重150 kg、輸送速度0.5 m/s的苗盤棚室輸送機(jī)，可在 3 h內(nèi)輕松完成輸送工作，如圖3所示。

輸送機(jī)采用電池動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)，人工操縱或遙控均可，實(shí)現(xiàn)了棚菜保護(hù)地農(nóng)用機(jī)械從傳統(tǒng)燃油驅(qū)動(dòng)向集成電力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。電力系統(tǒng)每充放電1次，可往返運(yùn)行300次（以百米棚為參照）。輸送機(jī)既能運(yùn)載貨物，又可噴施農(nóng)藥、液體肥料或水，一機(jī)多用，安全可靠，無污染、零排放

3 高速精量播種技術(shù)及配套機(jī)具

在水稻工廠化育苗過程中，播種環(huán)節(jié)是重中之重。目前，遼寧普遍采用日本水稻播種技術(shù)，播種速度在500盤/h左右，每盤用種量0.15～0.20 kg。國內(nèi)自行研發(fā)的類似設(shè)備普遍存在播種速度低、單盤用種量高等問題。結(jié)合遼寧水稻種植實(shí)際，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研發(fā)一種水稻育苗超高速精量播種成套設(shè)備。該成套設(shè)備由機(jī)架總成、底土覆土總成、灌水總成、播種總成、表土覆土總成等關(guān)鍵部件組成，見圖4。生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐表明，該成套設(shè)備的生產(chǎn)效率為2 000～3 000盤/h，播種量為125～130 g/盤，底土厚度為1.5 cm，覆土厚度為0.8 cm，播種均勻度大于88%，均達(dá)到設(shè)計(jì)和農(nóng)藝要求。

4 棚室智能化監(jiān)測系統(tǒng)

水稻工廠化育苗是一種多學(xué)科多專業(yè)的技術(shù)集成體系。只有各作業(yè)環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)，才能體現(xiàn)出高效優(yōu)勢。目前，水稻工廠化育苗普遍存在農(nóng)藝與機(jī)具不配套的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在高速播種與低效苗盤輸送、高質(zhì)量溫室與人工放風(fēng)、移動(dòng)噴灌施肥與人為操作控制等，嚴(yán)重影響作業(yè)效率，難以發(fā)揮工廠化育苗設(shè)施的作用。

只有將加熱、通風(fēng)、空氣循環(huán)、植物保護(hù)、高壓噴霧降溫、補(bǔ)充光照、灌溉施肥等系統(tǒng)集成于一體，實(shí)現(xiàn)育苗環(huán)境的智能化控制，才能為水稻工廠化育苗提供最優(yōu)的環(huán)境，并最大限度地節(jié)約勞動(dòng)力。近年來，水稻工廠化育秧對(duì)大棚種植環(huán)境提出了更高要求，即需要適時(shí)掌握并及時(shí)調(diào)控棚內(nèi)溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環(huán)境因子，以確保秧苗的健康生長。對(duì)此，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所設(shè)計(jì)一種大棚智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其控制原理見圖5。該系統(tǒng)配備了空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度、二氧化碳濃度等傳感器，可將環(huán)境因子數(shù)據(jù)化后傳輸給采集控制器，用以分析處理和實(shí)時(shí)顯示。

采集控制器采用STM32系列核心主件，配備高清觸控顯示屏，既可收發(fā)采集數(shù)據(jù)和控制指令，也能實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)信息和報(bào)警信息。控制器通過本地服務(wù)平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)控制器相連，支持多棟大棚同時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控距離達(dá)1 000 m以上，便于管理人員根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)及時(shí)做出相應(yīng)操控。

5 結(jié)語

水稻工廠化育苗已成為主流生產(chǎn)技術(shù)，在育苗全程機(jī)械化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，營養(yǎng)土配制、棚室運(yùn)輸、精量播種、智能化監(jiān)測管理等配套裝備研究不斷深入。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道式移動(dòng)噴灌系統(tǒng)、智能控卷膜通風(fēng)裝置等先進(jìn)技術(shù)將融入其中，助推水稻工廠化育苗技術(shù)及配套機(jī)械化智能化水平進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 李洪輝.盤錦地區(qū)水稻工廠化育苗技術(shù)[J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2022（9）：138-140.

[2] 武仲科.水稻工廠化育苗技術(shù)[J].北方水稻，2014（4）：61-62.

[3] 張作鵬.水稻工廠化育苗技術(shù)[J].農(nóng)技服務(wù)，2017（2）：66.

Research on Key Technology and Equipment of Rice Industrialized Seedling Cultivation

WANG Fuyi

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： Based on the actual needs of rice industrialized seedling cultivation， complete sets of machinery and equipment were designed and studied for the key links such as nutrient soil preparation， greenhouse transportation， high-speed precision seeding， and intelligent monitoring， so as to provide support for improving the mechanization and intelligent level of seedling cultivation.

Key words： rice; industrialized seedling cultivation; high speed precision sowing; nutritional soil preparation; intelligent monitoring