水稻育苗用玉米秸秆整形机原理研究与试制

王志涛++吴艳丽++谭宏杰++孙明哲++李春胜++张家源++孙卓++王蔚

摘 要：结合东北地区水稻种植的实际情况，利用玉米秸秆替代传统的塑料育秧盘，培育水稻移栽苗。玉米秸秆本身为可还田有机肥料，培育的水稻秧苗无需剥离，较少了传统移栽后返青期，秧苗无受损可以更好的分蘖。为本育苗工艺设计了配套的相关机具，并对机具的各项功能进行了试验。

关键词：水稻移栽；育苗；玉米秸秆；仿形；农业机具

中图分类号：S511 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161032020

引言

现阶段我国水稻移栽技术多为插秧机进行插秧作来，插秧机的工作效率很高，而且节约了大量的人力，也为农民生产节约了人工费用。水稻移栽秧苗培育中普遍使用塑料材质的秧盘，秧盘经过2～3次使用后就需要更换，大量更换需要一定的成本，更严重的废弃的秧盘往往得不到较好的回收，造成了水稻田地的“白色污染”。东北地区的水稻产量取决于水稻秧苗移栽后其分蘖数量的多少，插秧后分蘖期的长短和分蘖的质量是水稻生长的关键因素。

结合东北种植的实际情况，利用本地的特色农作物玉米的秸秆为载体，替代塑料秧盘进行水稻移栽秧苗的培育。经过试验后，成功的利用玉米秸秆培育水稻移栽秧苗。不但提高水稻育苗移栽成活率，减少返青时间，还提高玉米秸秆利用价值，同时替代水稻移栽塑料育秧盘。该项技术应用于水稻育苗移栽后将会使水稻产量进一步提高，降低水稻生产成本的同时，减少白色垃圾和秸秆焚烧污染。

此项技术在生产中主要的问题是，玉米秸秆的处理和覆土均问题。为了克服生产瓶颈， 需要设计一套机具，能够对育苗用玉米秸秆的整形，包括开槽、去瓤、打孔；还要完成育苗，包括洒底土、精细播种、后覆土、洒水等工作。

1 培育水稻移栽秧苗用玉米秸秆整形加工机研究及主要参数设计

1.1 根据水稻育苗对玉米秸秆载体的需要，玉米秸秆整形加工机需要有以下几种功能

对秸秆外壳进行连续打孔。由于秸秆外壳本身坚硬，秧苗在生根后很难凭借自身的力量穿透底部秸秆，需要使用机构将其开孔。为了保证秸秆外壳收到最小的破坏，在打孔时，应采用交错线路打孔，避免连续直线打孔造成秸秆破裂，将无法使用。

玉米秸秆播种使用的是秸秆凹形结构，从玉米秸秆横断面上分析，秸秆为近似椭圆形状，将长径竖直短径水平放置，使用2/3的下半部分为育苗载体，因此，使用平切刀将秸秆在指定位置一分为二，为保证秸秆切开时稳定，配有压紧轮来稳定秸秆运动时的稳定。

玉米秸秆内的瓤也需要清楚干净，设计仿形刀，将秸秆清除干净，确保种子和土壤有足够的空间。

1.2 玉米秸秆整形加工机工作过程分析

将秸秆裁剪为0.6～0.8m长，放入秸秆导槽内。启动机器，平开切刀将秸秆由近一比二处分开，然后凹形切刀将瓤与秸秆壁分离，同时导槽底部的打孔钉对秸秆底部打孔，从而得到干净的玉米秸秆外壳供育苗使用。

1.3 玉米秸秆整形加工机传动设计

机构工作原理：由电机带动螺杆推动机，螺杆旋转带动丝母做直线直线运动，仿形切刀安装在丝母上，丝母在导轨的引导下，沿秸秆凹槽做平行运动，将秸秆剖开后将瓤清除。利用机电控制机构，切刀往复运动，每次都可以进行秸秆整形任务。

切刀组合，有平开切刀和仿形切刀组合而成，一次完成秸秆的整形工作；

凹形槽，根据秸秆的外形，制作的凹形导槽，用来放置未整形的秸秆，并在整形过程中固定秸秆；

滑块丝母，丝母在丝杆上做直线往复运动，在两侧和与固定导槽接触面安装有导向用轴承，保证丝母运动平稳，丝母运动后带动切刀运动，完成整形工作；

丝杆，一端安装在推进机上，另一端固定，推进机推动丝杆转动，安装在丝杆上面的滑块丝母沿丝杆往复运动；

推进机，有电动机带动的推进机把动力传递给丝杆，使其连续转动；

导轨，导轨在丝杆两侧平行放置，为滑块丝母的运动提供保护；

机构配有自动往复运动开停电动控制箱。

2 水稻移栽育苗用秸秆育苗秧苗播种机设计

2.1 以整形后的秸秆为基础，实现播种、覆土和施水（肥）半自动流水线式育苗

机构工作原理：将整形后的秸秆沿着导槽放置，随摩擦轮前进，首先经过播种器下方，秸秆内填入种子，继续向前为种子覆土，然后喷洒水、肥，最后将播种后的秸秆放入育苗室，从而完成播种过程。

2.2 机构运动过程分析

进料导槽，使用截面形转危上宽下窄的导槽，让秸秆沿着直线运动；

进料摩擦轮，由一对边缘为半圆形且表面粗糙的圆盘，上下放置，将秸秆放在2个轮子中间，通过其匀速转动从而带动秸秆向前运动；

播种轮，种子从储种箱的坡形出口落到播种论上的窝口内，随播种轮的匀速转动，依次落入秸秆中，下方设有余料排出口；

洒土轮，干土沿干土箱的坡形开口落下，填满撒种后的秸秆槽，为种子覆土，余料下方排出；

洒水嘴，设有单独开关由水泵将配置好的水、肥供到喷水嘴，根据需要为土壤施放；

减速机，将电机的高转速减到机器运转所需要的速度；

电动机，为机构提供动力；

机架，承载各构件，提供空间支撑，采用4柱4轮多层放置，安装护罩，按需安装玻璃观察窗；

电控箱，电力接入，为电机、水泵和指示灯等提供动能，并设有操作开关面板、指示灯；

水泵，根据需要，抽取水槽内调配好的水、肥；

余料回收箱，收取多余的种子和干土；

3 试验方法概述

3.1 育苗用秸秆整形机

于吉林农业大学试验田收集500根玉米秸秆作为试验用原料，去除根部和头部取秸秆的中下部，长达为800mm左右，放于阳光平整处晾干，储存以备使用。

3.1.1 育苗用秸秆加工机生产效率试验

将加工机调试完毕，取500根秸秆，分多次进行加工试验。

开始计时，进行整形工序工作，秸秆加工完成后，再次计时，记录工作时长。

3.1.2 瓤净率

将通过整形机的秸秆挑选60根秸秆，每10根一组，分为六组。排列整齐，依次观察，检查秸秆内空瓤剔除效果。

3.1.3 透孔率检验

测量单根秸秆长度并记录，对秸秆外侧打孔数计数并记录，查看秸秆内侧透孔数目并记录。

3.2播种机育苗效果

4 结论

4.1 对比分析

以秸秆为载体进行水稻育苗移栽的水稻育苗新技术，水稻幼苗在秸秆基质中能够很容易的形成根团，栽植时根系不受损伤，成活率高，所育秧苗很好的解决了水稻分秧时的伤根问题。同时以农作物秸秆制作的育苗载体，可充分利用农村的废弃资源，开发环保型育苗载体。

育苗用秸秆整形机能够一次完成打孔、断面整形、去瓤工作，透孔合格率达到99%，瓤净率98%。

玉米秸秆育苗水稻播秧机采用抛秧技术，解决了水稻插秧机插秧过深影响水稻分孽的问题。

综上所述：以秸秆为载体进行水稻育苗移栽的水稻育苗新技术及配套设备的研制能够实现农艺与农机相结合，改善目前水稻育苗及移栽过程中存在的问题。

4.2 存在问题及改进意见

秸秆加工机的生产率和稳定性有待进一步提高；提高播种机覆土均匀性和播种精确性；玉米秸秆切断还需要设计专用切断机构。

参考文献

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作者简介：王志涛，男，学士，研究方向：农业机械。