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我国木薯种植机械发展现状

时间:2013-11-25 11:19来源:中国论文榜 作者:崔振德 黄晖等 点击:
摘 要:回顾了国内木薯种植机械的发展历程,结合木薯种植农艺的研究进展,分析了国内木薯种植机械的发展现状,探讨了木薯种植机械的结构特点及工作原理,并针对国内几种常见的木薯种植机进行了对比分析,提出了我国木薯种植机械的发展方向、关键技术与装备的
  1前言部分
  木薯是世界三大薯类之一,广泛栽培于热带和亚热带地区。于十九世纪二十年代引入我国,首先在广东省高州一带栽培,随后引入海南岛,现已广泛分布于华南地区,以广西、广东和海南栽培最多,福建、云南、江西、四川和贵州等省的南部地区亦有引种试种。在我国南亚热带地区,木薯是仅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物。它在饲料生产,工业应用等方面发挥着越来越重要的作用,已成为广泛种植的主要的加工淀粉和饲料作物。
  目前我国绝大部分地区,基本上是靠人工种植木薯。由于木薯与甘蔗生产时间基本相同,导致了木薯种植收获时与甘蔗生产争夺劳动力,结果造成从事木薯生产的劳动力短缺、价格较高,生产效率低。同时,随着人们生活水平逐步提高,从事农业劳动,尤其是从事田间劳动的人口数量发生了显著变化,对于基本靠人工生产的木薯种植产业影响很大。
  近年来,随着木薯种植产业的日益壮大以及各地政府对木薯种植产业的重视,木薯种植机械逐渐发展成型,一定程度上缓解了国内劳动力资源短缺,生产成本高昂的问题。对于面积较大的地块,木薯种植机械能够极大地提高种植效率,降低种植成本,缩短种植周期。本文综述了我国木薯种植机械的发展及研究现状,并对各类木薯种植机械的结构特点及工作性能进行了对比分析,为木薯种植机械的优化升级提供参考。
  2我国木薯种植农艺
  2.1我国木薯种植环境
  在我国,木薯种植产业起步初期,因应用领域较窄,价值较低,仅作为填补型作物被小范围种植,主要分布在荒芜、贫瘠及刚开垦的土地。大面积、规范化种植机较少,管理水平落后,发展至今,木薯的使用价值得到了广泛认可,种植规模发生了显著提高,种植方式开始向集约化发展,出现了专门用于木薯种植机的大面积农田,并逐步按照农艺要求进行规范管理。
  2.2我国木薯种植农艺的发展
  木薯高产栽培技术的核心在于:合理密植、保持水肥。根据中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所多年研究,合理密植范围为每公顷10000~15625株较为适宜,即株行距为0.8~1.0米,国内多采用0.9米行距,0.7米株距的方式种植。种植方法主要有4种:斜插、平放、平插和直插,由于受气候条件及土壤状况影响较大,种植方式的选择有所差异,一般采用平放的方式进行人工种植。为提高木薯总产量,一般木薯种植前1个月,进行深耕深松,深度约为30厘米,使土层深厚疏松,利于木薯生长和块根膨大。而在木薯苗期,需要对其进行中耕除草,并进行施肥,施肥方式包括近施、穴施、沟施和浅施。
  随着相关研究的不断深入,考虑到土地利用率、土壤条件、气候因素、便于机械化作业等因素的影响,新的种植模式不断被提出,其中,为提高土壤利用率、增加产出而提出的间作套种模式,为降低种植初期水分蒸发速度而提出的覆膜种植技术以及为保水保肥提出的宽窄行起垄种植的模式影响较为广泛。
  3木薯种植机械发展历程及现状
  我国木薯种植机械起步较晚,发展很快。21世纪初,中国农业机械化科学研究院从巴西引进双行木薯种植机-Plataformalateral。经过试验改进,研制出2BMU-2型双行木薯施肥播种机。该机型结构稳定,性能良好,行距株距可调,种植效率高,受到用户的广泛支持。
  随着国内木薯种植行业的快速发展,木薯种植机械的需求日益增大,更多的单位投入到木薯机械化种植技术的研究与设备的开发当中,并取得了成果,其中比较突出的是广西农机研究院和广西正源机械有限责任公司。
  广西农机研究院根据木薯种植与甘蔗种植相似特性,结合木薯种植农艺要求,在甘蔗种植机的基础上进行改进,于2011年成功研制出2CMS-2型木薯联合种植机,该机外观简洁,结构牢固,所需动力为120hp拖拉机。
  广西正源机械有限责任公司在木薯种植机的开发研制方面较为活跃,广泛吸收了相关农机具的结构特性,探索开发了多种木薯种植机械,并提出了1800-700宽窄行机械化种植模式。该公司具有代表性的机型是2BMSU-2R木薯种植机及2BMSU-2S木薯种植机,其中,2BMSU-2R为起垄种植型,2BMSU-2S为宽窄行平种型。
  由于处于发展初期,木薯种植机械售价较高,一些木薯种植大户及农机合作社参考上述设备的结构特点,结合自身种植要求,也加工出了简易木薯种植机械,用材简单,成本较低,基本满足使用要求。
  4木薯种植机的结构特点及工作性能
  4.1木薯种植机的结构特点
  目前国内的木薯种植机械一般采用轮式拖拉机作为配套动力,功率范围一般在90~120hp之间,采用标准三点式悬挂结构,其结构主要由机架、传动系统、施肥装置、切秆下料装置、开沟装置、覆土镇压装置、种秆放置装置、座椅、悬挂装置等组成。其中:施肥装置主要由肥箱、输送辊、传动部件、铰接部件组成,依据设计要求与地轮形成固定传动比,实现精量施肥;切秆下料装置主要由夹持送料装置、切刀、导料管、滑槽等组成;开沟装置主要由开沟前刃、开沟圆盘及安装架等,主要是为了开出一条沟槽,保证木薯种放置在合理深度;覆土镇压装置主要由起土圆盘、镇压轮、弹性下压装置等组成;机架主要用于连接其他各部件,使其成为完整机具。各类型木薯种植机的核心部件均为切秆下料装置,施肥装置,覆土镇压装置,各机型均采用地轮作为各装置动力来源,驱动切秆下料装置及施肥装置运作。
  不同类型的木薯种植机在种植行数、种植方式、施肥形式、外观样式及附加功能等方面存在一定差异。国内木薯种植机的分类方法一般有两种,依据种植行数的不同,将木薯种植机分为单行机、双行机和多行机;依据种植方式的不同,又将其分为起垄种植型和平种型。起垄种植型木薯种植机装有三组起土板,能将土壤刮起并堆积成横截面高为25-35cm、宽为30-40cm的垄,而后在垄上开出深度约为10-15cm沟槽,并在沟槽内下种,最后对其进行覆土压实。平种型木薯种植机无起垄装置,结构简单,整机体积较小,重量较轻,直接在疏松过的土壤上进行种植,工艺简单,所需能耗低,机具使用寿命长,且栽种的木薯抗风雨能力较强。4.2几种典型木薯种植机作业性能及分析
  目前国内常见机型主要有4种:2BMSU-2S木薯种植机、2BMSU-2R木薯种植机、2CMS-2型木薯联合种植机、2BMU-2型双行木薯施肥播种机。这四种机型在人工辅助喂料的情况下,都能够一次性完成种植的全部环节,各机型的主要参数如表1所示。
  从表中可以看出目前的机械化种植机械主要以平种型为主,平种型比垄种型工序简单,对木薯种植机械的要求较低,配套动力较小,以2BMU-2型双行木薯施肥播种机最为突出,仅需70hp。国内主要机型均为双行机,这主要因为国内种植规模不大,且土地条件较差,拖拉机主要集中在70hp、90hp两种规格,无法满足微型种植机及多行种植机动力所需。
  各机型均可一定范围内调整种植行距,以配合种植农艺要求,多数机型未设置调整株距的功能,仅有2BMU-2型木薯联合种植机能够在40~100cm范围内调整株距,这些机型设定的株距行距规格基本上都能满足国内木薯种植需求。
  各机型处理木薯种茎长度大致相同,都在19cm左右,2BMU-2型木薯联合种植机的切断长度稍短,因各机型都是采用胶辊夹持木薯种茎的方式进行送料与切秆,对于直径较大的种茎难免损伤种芽,因此在机械化种植时,每段的木薯种茎较长人工种植时要长一些,确保其出芽率。
  生产效率是判定木薯种植机性能的重要参数,若机具结构合理,用料充分,木薯种植机的生产效率主要取决于地头转弯速度与直行速度,实际作业时,地轮承重型木薯种植机的直行速度一般能够达到5km/h左右,而滑移式木薯种植机速度要低一些。
  5木薯种植机发展方向及趋势
  5.1做好基础研究,提升机具优化方法及理论
  国内木薯种植机械的研究起步较晚,目前国内只是参照国外研究,进行结构上的调整,尚未进行深入系统的研究,整机工作可靠性、稳定性、经济性都有待提高,关键零部件的设计与优化缺乏理论依据。因此,亟需做好相关基础研究,完善相关理论,以期为提升木薯种植设备的稳定性,可靠性,降低其能耗提供合理规范的解决方案。
  5.2结合种植农艺,研制高效低能种植设备
  现有木薯种植设备多数依据传统的木薯种植方式设计,与木薯种植模式的发展相比,存在一定的滞后性,这造成了农机发展与农艺的脱节,影响了高产栽培新技术的推广速度,降低了木薯种植设备的适用性。木薯种植设备的发展应紧跟高产栽培技术的研究进程,并为其推广应用提供助力。
  5.3精简机械结构
  现有木薯种植机械重量较大,某些零部件结构复杂,制造成本高,故障率高,日常维护不便,需进行结构调整。
  5.4加强木薯种植设备的示范与推广
  目前国内并没有组织机构提供专业化木薯种植服务,木薯种植也没有严格规范和依据,属于自主经营,所以种植农艺、技术都不统一,有些新设备、新技术的推广可能不容易被发现,从全局来说,不利于提高我国木薯产量,因此,需要相关研究单位积极推广新技术、新设备,扩大影响,促进科研单位与木薯和种植相关单位的交流与合作。
  参考文献:
  [1]叶才学,曾伯胜.我国木薯种植技术的发展[J].农家之友(理论版),2009,07:56-57.
  [2]黄境剑.探讨怎样提高木薯种植质量的技术[J].农家之友(理论版),2010,08:25-26.
  基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国热带
  农业科学院)资助项目(项目编号:1630032012041)

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