水稻工厂化育苗关键技术装备研究

王福义

摘要：基于水稻工厂化育苗的实际需要，针对营养土配制、棚室运输、高速精量播种、智能化监管等关键环节，设计研究相关成套机具设备，为提高育苗机械化和智能化水平提供机具支撑。

关键词：水稻；工厂化育苗；高速精量播种；营养土配制；智能化监测

中图分类号：S223.2；S511     文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）01-0043-03

水稻工厂化育苗是一种人工控制下的快速育苗技术[1]，其目标是运用机械化、自动化手段创造保证秧苗生产优质、高产、高效的最佳环境，且能适应机械化插秧作业要求。与常规育苗相比，工厂化育苗更适于机械化生产[2]，不仅成本低、效率高、品质好，大大降低水稻育苗的自然风险，减轻农民的劳动强度，提高粮食单产[3]，而且可以缩短育苗时间、便于集中管理，特别适合大批量商品化秧苗生产。作为一项现代农业工程技术，水稻工厂化育苗对相关机械化装备的需求日益高涨，尤其在营养土机械化配制、棚室机械化运输、高速精量播种、智能化监测管理等关键环节表现得更加迫切。基于水稻工厂化育苗的实际需要，辽宁省农业机械化研究所针对关键环节设计研发相应成套机具，为提高育苗机械化智能化水平提供物质支撑。

1 营养土机械化配制技术及成套设备

为满足秧苗生长发育而专门配制的营养土含有多种矿物质，具有疏松通气、保水保肥、无病虫害的特点。随着水稻工厂化育苗技术的普及应用，营养土需求量越来越大。辽宁省每年水稻种植面积约为53.3万hm2，如果按667 m2水田需20盘秧苗、每盘需营养土3.5  kg计算，则每年共需营养土达56万t。

近年来，营养土生产企业不断增多，育苗对“客土”的依赖也愈来愈重，使营养土的价格一路攀升，增加了育苗成本。为此，辽宁省农业机械化研究所研制一种利用“本土”配制营养土的成套设备，以有效降低作业成本、提高生产效率，助推全省水稻育苗机械化技术的普及应用。

营养土机械化配制成套设备能解决基质配比不准确的难题，降低劳动强度，实现基质生产机械化自动化及标准化。该设备设置4个独立出料机，包括2个大容量自然土、无土基质出料机和2个小容量肥料、药剂出料机。各出料机的出料量可调，用以控制各种成分配比量。配比好的物料通过混合机混匀，即完成营养土配制。该套设备额定生产率为10 m3/h，可满足大型育苗基地生产需求，配制原理和结构简图分别见图1和图2。

2 棚室机械化输送设备

水稻工厂化育苗是棚室设施农业的延伸，可实现物料、工具等在有限空间内的快速有序传输。667 m2育苗棚可一次育苗3 500盘以上。按每盘秧苗10 kg计算，则整个育苗过程中累计搬运总重达105 t，搬运总量（包括入棚、炼苗、出棚等）达1.05万次。如此繁重的工作仅靠人工操作难以完成，不仅耽误农时，而且棚内空间有限，极易造成失误操作，影响生产质量和作业安全。

辽宁省农业机械化研究所研制一种载重150 kg、输送速度0.5 m/s的苗盘棚室输送机，可在 3 h内轻松完成输送工作，如图3所示。

输送机采用电池动力装置驱动，人工操纵或遥控均可，实现了棚菜保护地农用机械从传统燃油驱动向集成电力驱动的转变。电力系统每充放电1次，可往返运行300次（以百米棚为参照）。输送机既能运载货物，又可喷施农药、液体肥料或水，一机多用，安全可靠，无污染、零排放

3 高速精量播种技术及配套机具

在水稻工厂化育苗过程中，播种环节是重中之重。目前，辽宁普遍采用日本水稻播种技术，播种速度在500盘/h左右，每盘用种量0.15～0.20 kg。国内自行研发的类似设备普遍存在播种速度低、单盘用种量高等问题。结合辽宁水稻种植实际，辽宁省农业机械化研究所研发一种水稻育苗超高速精量播种成套设备。该成套设备由机架总成、底土覆土总成、灌水总成、播种总成、表土覆土总成等关键部件组成，见图4。生产应用实践表明，该成套设备的生产效率为2 000～3 000盘/h，播种量为125～130 g/盘，底土厚度为1.5 cm，覆土厚度为0.8 cm，播种均匀度大于88%，均达到设计和農艺要求。

4 棚室智能化监测系统

水稻工厂化育苗是一种多学科多专业的技术集成体系。只有各作业环节相互协调，才能体现出高效优势。目前，水稻工厂化育苗普遍存在农艺与机具不配套的现象，主要表现在高速播种与低效苗盘输送、高质量温室与人工放风、移动喷灌施肥与人为操作控制等，严重影响作业效率，难以发挥工厂化育苗设施的作用。

只有将加热、通风、空气循环、植物保护、高压喷雾降温、补充光照、灌溉施肥等系统集成于一体，实现育苗环境的智能化控制，才能为水稻工厂化育苗提供最优的环境，并最大限度地节约劳动力。近年来，水稻工厂化育秧对大棚种植环境提出了更高要求，即需要适时掌握并及时调控棚内温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子，以确保秧苗的健康生长。对此，辽宁省农业机械化研究所设计一种大棚智能远程监控系统，其控制原理见图5。该系统配备了空气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度等传感器，可将环境因子数据化后传输给采集控制器，用以分析处理和实时显示。

采集控制器采用STM32系列核心主件，配备高清触控显示屏，既可收发采集数据和控制指令，也能实时提供数据信息和报警信息。控制器通过本地服务平台与网络控制器相连，支持多栋大棚同时监控，监控距离达1 000 m以上，便于管理人员根据生产参数及时做出相应操控。

5 结语

水稻工厂化育苗已成为主流生产技术，在育苗全程机械化生产环节，营养土配制、棚室运输、精量播种、智能化监测管理等配套装备研究不断深入。随着科学技术的不断发展，轨道式移动喷灌系统、智能控卷膜通风装置等先进技术将融入其中，助推水稻工厂化育苗技术及配套机械化智能化水平进一步提升。

参考文献

[1] 李洪辉.盘锦地区水稻工厂化育苗技术[J].特种经济动植物，2022（9）：138-140.

[2] 武仲科.水稻工厂化育苗技术[J].北方水稻，2014（4）：61-62.

[3] 张作鹏.水稻工厂化育苗技术[J].农技服务，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