油菜既是油料作物,又是蛋白质、饲料、能源和蜜源作物,而且还是用地养地相结合的作物,有很高的综合利用效益。目前,油菜作为我国最重要的油料作物,其常年种植面积在0.067亿hm左右,2011年则达到了0.11亿hm,产量1400万t,占我国油料作物总面积的55%以上,列第一位。另外,我国油菜种植面积和油菜籽产量均占世界总量的1/3左右,居世界首位,是名副其实的世界油菜生产大国。此外,我国的油菜生产分布极为广泛,几乎遍布全国,海拔上限为4630m。随着农业产业结构的调整,我国一些省份的油菜种植面积还将进一步扩大。我国长期以来,油菜移栽一直沿用传统的手工劳作方式,劳动强度大,生产效率低由于油菜种植面积的增加和农村劳动力的转移,油菜移栽机械化已成为农民越来越迫切的要求。与小麦、水稻生产机械化发展速度相比,油菜机械化的发展比较迟缓,移栽技术落后、效率低已成为油菜生产的制约因素,这种状况与我国油菜生产大国地位很不相称。
一、工厂化育苗及机械化移栽技术国内外研究现状
目前,我国油菜的主要育苗方法有苗床育苗、营养钵育苗和穴盘育苗3种形式。苗床育苗是将油菜种子直接播撒在平整好的苗床上,等秧苗长到一定高度时拔出菜苗(裸根苗),进行移栽。营养钵育苗是将种子播种在有规则形状的营养钵内,秧苗长到移栽高度时,将整个营养钵一起取出,本田挖坑或开沟、放苗、覆土、压实。穴盘育苗也是一种特殊的营养钵育方式,移栽方法主要有两种:一是裸苗移栽;二是钵苗移栽。
国内有很多单位在引进和借鉴国外移栽机的基础上开展研究开发半自动移栽机。半自动移栽机结构简单、造价低,但在移栽过程中,首先由人工将秧苗喂入到移栽机构,再由机具完成开沟、放苗、扶苗、覆土和镇压等工作,其栽植速度受到人工喂苗速度的限制,一般在40-50株/min有人就链夹式移栽机人工喂苗的效率做过测试,在秧苗的形态比较适合人工分拣的情况下,在短时间内可达到60株/min的极限速度。全自动移栽机是由人工或机械喂入一组秧苗,由移栽机自动完成分苗和栽植工作,效率较半自动移栽机有很大提高,但是全自动移栽机首先必须是秧苗规格化,如穴盘培育的钵体苗,易于机器分拣取苗。全自动移栽机结构复杂、造价高,且穴盘育苗成本高,在目前国外在蔬菜及经济作物移栽中较多采用,油菜等大田作物尚没有应用的先例。
国外工厂化育苗机械研究起步较早,已经有40多年的发展研制历程,技术比较成熟,研制出的机型多,功能完善,配套设施齐全,自动化程度较高。国内知名的育苗精量播种机的生产商及品牌主要有:美国的布莱克默 (Blackmore)、E-Z、万达能(Vandand)和Gro-Mor;英国的汉密尔顿(Hamilton)荷兰的Visser;澳大利亚的Williames ST750与ST1500;韩国大东机电株式什的Helper播种机;日本洋马公司的YVMP130型与YVP400型播种机。其中,Blackmore公司主要生产针式和滚筒式精密播种机;Vandana与E-Z公司主要生产板式精密播种机;Gro-Mor产品以手持式(hand)和手动式(man-ual)针式播种机为主;Hami12ton公司有手动、针式(Natural)和滚筒式(Drum)三大系列产品;Visser公司提供半自动、全自动的针式和滚筒式的精密播种机;Williames的产品则主要是滚筒式;韩国的Helper精密播种机涵盖了手持式、板式、手动针式和自动针式等。
美国作为世界上第一个使用穴盘育苗技术的国家,其技术发展最为先进、最为专业和规模最大。在生产环节采用高科技手段,播种育苗系统实现电脑管理机械化电气化流程,在防病虫害、成活率与成熟收摘期一致性等育苗指标上具有较高水平。另外,国外育苗播种装置不断采用新技术,如液压驱动、采用信号装置以及利用电子监视装置来及时进行故障报警和自动调节播种最大小等。
我国油菜移栽机械始于20世纪80年代,目前已研制出部分油菜移栽机具样机,主要为裸苗移栽机械,也有少部分机型属于钵苗移栽机械。如江苏南通富莱威农业装备公司研制的2ZQ型油菜移栽机、四川温江市农机所研制的2ZYS-4型油菜移栽机、安徽滁州市农机所研制的2ZY-2型油菜移栽机以及江苏镇江市农机推广站研制的钵苗移栽机和裸苗移栽机。其中富莱威2ZQ型油菜移栽机是由南通富来威农业装备公司、南京农业大学和江苏省推广总站等单位联合开发的、于2008年8月通过验收鉴定的一款性能相对较优的油菜移栽机型。该机采用了独立单元挂接式结构,具有结构简单、使用维修方便和移栽较高等特点,是行业中的佼佼者,目前正在逐步开始应用,被称为国内第一台商品化的油菜移栽机。但该机主要适于油菜裸苗的移栽,且机器移栽作业时需要3-5人不间断地送苗。
上述机型都可以归结到前述的各类移栽机类型中,尽管个别机型性能较好,正在开始应用(如富莱威2ZQ型油菜移栽机),但总体来说目前国内油菜移栽机的移栽可靠性和移栽效率都还不是很高。真正大量应用在农业生产中的并不多,还没有形成市场规模。
二、工厂化育苗及机械化移栽技术发展趋势
我国对旱地移栽机械的研究始于20世纪60年代,起步较早,但发展并不快。从20世纪70年代开始,我国已开始研制裸苗移栽机,最初用于甜菜的移栽;到20世纪80年代成功研制出半自动蔬菜移栽机;同时,我国也从国外引进了若干适于蔬菜、甜菜、烟草等经济作物的移栽机械。由于育苗技术落后、配套设施差、机具性能不稳定、生产效率低以及价格昂贵等原因,旱地移栽机械一直未能得到大规模推广使用。
近年来,随着旱地育苗移栽技术的发展,农村劳动力短缺以及劳动力成本的上升,使旱地移栽机械的研发有了新的动力,也取得了新的进展。目前,国内研发出的旱地移栽机械以半自动为主,而全自动移栽机因其育苗要求高、结构复杂、价格高昂,尚处于起步阶段。
一是旱地栽植机械的研究开发与育苗技术相结合。我国研制的部分移栽机在性能方面与国外目前广泛采用移栽机的性能几乎相同,完善其栽植性能和可靠性。二是半自动移栽机需要较多的辅助人员,且是人工喂苗,栽植速度有限,喂入频率不能超过60株/min,否则就会使人感到紧张,容易出现漏苗现象,生产率不高,仅为人工栽植的2~5倍。但是其结构简单,价格低,适应性好,使用方便,是与情相适应的机型。提高其喂苗频率,完善其栽植性能和可靠性,是今后的发展趋势。三是专用移栽机和通用移栽机的研究相结合。一方面由于栽培技术不同,许多作物的栽植要求比较特殊,需要开发专用移栽机,短茎的草莓移栽机,能够在温室作业的蔬菜移栽机和花卉树苗移栽机等。另一方面,应当注 意移栽机的通用性,使一机多用,提高移栽机的利用率。四是批量生产,降低移栽机成本。我国农民对农机的热情高,购买能力低,这是制约我国农机发展的客观事实。为了降低移栽机的价格,为了加快其推广使用,除要大力发展经济,提高农民收入水平,增加购机补贴力度外,必须发挥现代大工业的特点,选择性能优异的产品,进行批量生产,降低移栽机的成本。
三、产业化前景及未来展望
实现旱地作物移栽机械化已成为农业生产的迫切需要。我国旱地移栽机械化正处于快速发展阶段,玉米、棉花、甜菜、烟草、甘薯等作物的移栽面积正在逐年扩大。随着农村经济和产业结构的调整,以及农村劳动力的短缺和增值,旱地移栽机械的需求量将大幅度增加;育苗技术和耕整地技术的进步与发展也为旱地移栽机械的研发提供了良好条件。从长远看,旱地移栽机械在我国具有良好的发展趋势和广阔的发展前景。旱地移栽可以集约利用光热资源,相对延长作物的生长期;可以建立作物对杂草的早期优势,减少草害;可以降低缺苗率、增加壮苗率,提高产量,提升品质。对于农业生产的效益影响巨大。现如今,因为缺少成熟适用的移栽机械,导致旱地移栽作业机械化程度极低,这暨影响了移栽作物的大面积生产,也影响了农业现代化的进程,还影响了人民的生活—蔬菜价格居高不下。因此我国对旱作移栽机械化的需求非常迫切。
21世纪,随着人们生活水平不断的提高,作物移栽的需求趋于旺盛,中国移栽机械研究已进入发展阶段。相对于直播,移栽有着明显的优势,特别是对甜菜、蔬菜、烟草等作物。据统计,仅番茄一项,我国就有近200万亩的种植面积需要移栽作业。伴随着社会的进步,城镇化进程,以及日益升高的劳动力成本,移栽作业机械化发展前景广阔,目前已露端倪,如油菜移栽机已在江苏等地逐步发展起来。