張妮 張國忠

摘要：綜述了國內(nèi)外水稻機(jī)械化直播和機(jī)械化移栽技術(shù)及其裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)。針對中國的水稻種植條件和種植制度，指出了現(xiàn)有水稻種植裝備的不足之處。提出水稻移栽是水稻種植機(jī)械化的重要發(fā)展方向，重點闡述了水稻缽苗移栽的研究現(xiàn)狀。最后對水稻種植機(jī)械化技術(shù)的研究方向與趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：水稻;種植機(jī)械化;缽苗移栽;移栽機(jī);發(fā)展

中圖分類號： S233.71 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）17-0005-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.17.001 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： The research status and development trend of rice mechanized direct seeding and mechanized transplanting technology and equipment at home and abroad were summarized. According to China's rice planting conditions and planting system， the shortcomings of existing rice planting equipment were pointed out; rice transplanting was an important development direction of rice planting mechanization， and the research status of rice pot seedling transplanting was emphatically elaborated. Finally， the research direction and trend of rice planting mechanization technology were prospected.

Key words： rice; planting mechanization; potted seedling transplanting; transplanting machine; development

中國是水稻種植和生產(chǎn)大國，2018年水稻種植面積3 019萬 hm2，產(chǎn)量21 213萬 t，約占糧食總產(chǎn)量的32.2%。水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化包括從耕整地到收獲多個環(huán)節(jié)，其中水稻種植機(jī)械化由于基礎(chǔ)薄弱、農(nóng)藝復(fù)雜等原因用工較多，是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的短板。因此，提高水稻種植機(jī)械化水平至關(guān)重要[1-5]。

水稻機(jī)械種植方式分為機(jī)械直播和機(jī)械移栽，本研究基于對國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的綜合分析，從機(jī)械直播和機(jī)械移栽2個方面綜述國內(nèi)外水稻種植機(jī)械化現(xiàn)狀、技術(shù)及裝備研究進(jìn)展，探討中國水稻種植機(jī)械化存在的不足，提出水稻移栽機(jī)械化是水稻種植機(jī)械化的主要發(fā)展方向，以期為進(jìn)一步提高中國水稻種植機(jī)械化水平提供理論參考。

1 國外水稻種植現(xiàn)狀

世界水稻種植區(qū)絕大部分集中在亞洲，亞洲水稻種植面積占全球水稻種植總面積的90.0%，美洲和歐洲的水稻種植面積分別占全球水稻種植總面積的4.3%和0.4%，以澳大利亞為主要種植地的大洋洲水稻種植面積最小。全球水稻種植面積15 000萬 hm2，總產(chǎn)量約60 000萬 t，其中種植面積較大的印度和中國分別占全球水稻種植總面積的28.1%和20.1%。

2016年印度水稻種植面積4 300萬 hm2，是中國的1.3倍，但總產(chǎn)量（1.6億t）大約是中國的3/4，居世界第二位 [6]。日本和韓國均以水稻為主要糧食作物，2018年日本水稻種植面積138.6萬 hm2，每公頃產(chǎn)量5.3 t，其種植面積占糧食作物總種植面積的80%以上[5，7]。韓國近年來水稻種植面積有所減少，2016年減少到77.9萬 hm2，但總產(chǎn)量一直穩(wěn)定在560萬 t。

美國是歐洲和美洲最大的水稻種植區(qū)，2016年水稻種植面積125.3萬 hm2，每公頃產(chǎn)量8.0 t。在歐洲意大利水稻種植面積最大，為23.4萬 hm2，每公頃產(chǎn)量6.7 t。近年來澳大利亞水稻種植面積明顯減少，從2013年的11.3萬 hm2減少到2016年的2.7萬 hm2，但澳大利亞水稻每公頃產(chǎn)量達(dá)10.0 t，為世界之最。

因世界各國水稻品種、氣候條件、地形土壤、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等不同，水稻種植模式也不相同，已實現(xiàn)種植機(jī)械化的國家有美國、意大利、澳大利亞、日本和韓國等 [8]。

1.1 國外水稻機(jī)械化直播現(xiàn)狀

以美國為代表的歐美發(fā)達(dá)國家的水稻種植以機(jī)械直播為主。其中，空中播種（飛機(jī)撒播）占20%，機(jī)械穴播占80%，目前已實現(xiàn)全機(jī)械化直播。意大利自1960年開始水稻種植方式逐步從移栽轉(zhuǎn)為機(jī)械直播。澳大利亞地廣人疏，水稻種植區(qū)主要位于新南威爾士州的平原，主要采用飛機(jī)撒播種植。這些國家的水稻品種較單一，土壤氣候適合直播，所以以機(jī)械直播方式為主要種植方式[9]。

日本于20世紀(jì)60～70年代曾集中研究直播技術(shù)，直播面積達(dá)5.5萬 hm2，但隨著水稻移栽技術(shù)的不斷成熟，直播面積銳減。日本和韓國以機(jī)械移栽為主，也有直播種植[10]。

高精度的水稻直播技術(shù)是發(fā)達(dá)國家水稻高產(chǎn)的原因之一，大部分亞洲國家的水稻種植機(jī)械化水平遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。

1.2 國外水稻機(jī)械化移栽現(xiàn)狀

歐洲和美洲國家對水稻移栽鮮有研究。意大利于100年前研究過插秧機(jī)并開發(fā)出插秧機(jī)具，但由于機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需人工輔助等原因而未能推廣。亞洲國家對機(jī)械化移栽技術(shù)研究較深入，其中日本和韓國水稻移栽技術(shù)趨于成熟，成為亞洲較早實現(xiàn)水稻全面機(jī)械化種植的2個國家;中國水稻移栽技術(shù)受日本影響深遠(yuǎn)。日本于20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)了毯狀苗育秧技術(shù)，促使插秧機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展;20世紀(jì)70年代末，90%以上的水稻種植區(qū)域采用機(jī)械化插秧作業(yè);20世紀(jì)80年代，水稻機(jī)械化插秧面積提高到98%。1975年推出施液狀肥料的插秧機(jī)，1978年試制施粒狀肥料的插秧機(jī)，目前日本插秧機(jī)普遍裝有側(cè)行施肥裝置。缽苗移栽適用于寒冷和復(fù)種地區(qū)，缽苗移栽機(jī)在北海道占有率為50%。目前日本99%的稻田采用機(jī)械移栽，以乘坐式和高速插秧機(jī)為主。韓國于20世紀(jì)70年代引進(jìn)日本的機(jī)械移栽技術(shù)且發(fā)展較為成功，目前其移栽技術(shù)僅次于日本[11-13]。

位于亞洲西南部的伊朗以及馬來西亞、印度等東南亞國家，水稻種植一直以移栽為主，兼有直播。近年來都有研制移栽機(jī)，均采用的是連桿機(jī)構(gòu)[14，15]。作為水稻種植大國的印度70%采用移栽技術(shù)，但機(jī)械化程度不高，其余亞洲國家如菲律賓、泰國和越南等水稻移栽機(jī)械化程度較為落后。

2 中國水稻種植現(xiàn)狀

中國水稻播種面積居世界第二，各省均有水稻種植，機(jī)械化水平差距較大。近20年，中國水稻種植機(jī)械化發(fā)展較快，2005年水稻機(jī)械化種植率為7.14%，2012年提高至31.77%，2016年為44.5%，2018年為50.86%，2005—2018年水稻機(jī)械化種植率增長了43.72個百分點，但中國水稻種植機(jī)械化水平仍有很大提升空間。

近幾十年來中國一直采用移栽為主、直播為輔的水稻種植模式。2017年中國水稻機(jī)械化種植面積1 456萬 hm2，其中機(jī)械插秧面積1 275萬 hm2，占水稻種植面積的87.6%。缽苗移栽為主的機(jī)淺栽44.7萬 hm2，占3%;直播占7.6%。

2.1 中國水稻機(jī)械化直播技術(shù)及裝備現(xiàn)狀

中國水稻種植最初采用的是直播方式，距今已有幾千年歷史。水稻直播按耕整地不同可分為旱直播和水（濕）直播。中國水稻機(jī)械直播研究從20世紀(jì)60年代開始，河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分別研制出BDH-14旱直播機(jī)和2BS-13旱直播機(jī)，但由于工作效率低未被應(yīng)用。1998年楊堅等[16]研制了電磁振動播種機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單且播種量可調(diào)節(jié)。2003年夏萍等[17]研制的振動式包衣排種器可一次完成稻種的包衣和直播作業(yè)。2008年羅錫文等[18]研制的水稻精量穴播機(jī)可同時開溝、起壟和播種，通過改變型孔調(diào)節(jié)播量可減少種子用量，提高產(chǎn)量。張國忠[19]、程建平等[20]試驗證明，相比人工撒播和人工手插種植方式，精量穴播技術(shù)更有利于加快水稻的生長發(fā)育進(jìn)程，提高其分蘗和產(chǎn)量。2011年張國忠等[21]針對雜交稻芽種進(jìn)行了精量穴播技術(shù)機(jī)理研究。

近年來有關(guān)水稻機(jī)械直播較熱門的技術(shù)主要有以下幾種。

1）穴直播監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)可以實時精準(zhǔn)監(jiān)測水稻播種狀態(tài)，提高作業(yè)質(zhì)量。王金武等[22]基于壓電沖擊法設(shè)計了水稻穴直播監(jiān)測系統(tǒng)，得到重播、漏播及有效的監(jiān)測精度分別為81.79%、80.42%和97.67%，基本可滿足監(jiān)測要求。

2）自動導(dǎo)航技術(shù)。水稻直播機(jī)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，地面不平整且泥濘易滑，實現(xiàn)作業(yè)精度是關(guān)鍵。張雁等[23，24]以洋馬VP6型水稻直播機(jī)為平臺提出的自動駕駛控制方法，路徑跟蹤平均橫向絕對偏差為0.027 m。

3）深施肥技術(shù)。為了提高肥料利用率、減輕肥料對環(huán)境污染的影響，基于直播機(jī)開發(fā)的同步深施肥技術(shù)相比手工施肥可以節(jié)省尿素、N、P和K等肥料30%以上，提高產(chǎn)量約10%[25，26]。

中國近年來農(nóng)村勞動力短缺，水稻機(jī)械直播是一種經(jīng)濟(jì)有效的種植方法，其中精量穴直播有利于提高水稻產(chǎn)量，是未來機(jī)械直播發(fā)展的重要方向。

2.2 中國水稻機(jī)械化移栽技術(shù)及裝備現(xiàn)狀

中國水稻機(jī)械種植主要采用移栽方式，移栽面積約占機(jī)械化種植面積的90%。機(jī)械移栽要提前育秧，育秧方式分缽體秧苗和毯狀苗，后者的根系連接緊密，移栽時要撕開毯狀根系，移栽后有7 d左右的緩苗期，目前插秧機(jī)普遍使用毯狀苗[27，28]。從育秧、機(jī)械栽插（毯狀苗）、機(jī)械移栽（缽苗）3個方面對中國水稻移栽技術(shù)進(jìn)展情況進(jìn)行綜述。

2.2.1 水稻機(jī)械化育秧技術(shù)及其裝備 育秧是移栽的前期環(huán)節(jié)，既要培育高質(zhì)量秧苗，又要考慮與移栽機(jī)對接配套，國內(nèi)很多學(xué)者在育秧農(nóng)藝和育秧機(jī)械2個方面進(jìn)行了研究與創(chuàng)新。

1）育秧農(nóng)藝技術(shù)。水稻育秧環(huán)節(jié)對水稻種植質(zhì)量的影響較大，育秧農(nóng)藝中育秧盤以及秧盤基質(zhì)成分對秧苗移栽影響較大。有研究者開發(fā)出以水稻秸稈為原料的植質(zhì)缽苗盤，較普通毯苗機(jī)插增速5%～10%[29-32]。史鴻志等[33]研究了上毯下缽的稀播育秧盤，該秧盤可生物降解，機(jī)插時帶盤。易子豪等[34]研究了缽形毯狀苗盤的缽深對秧苗質(zhì)量和取秧的影響，結(jié)果表明缽深為8 mm或12 mm時取秧順利且成毯質(zhì)量高。宋云生等[35]進(jìn)行了缽苗播種量試驗，結(jié)果表明隨播量增加育秧質(zhì)量降低，但播量過低則不利于移栽機(jī)工作。

沈建輝等[36]對比了水育秧、旱育秧和淤泥育秧3種方式，發(fā)現(xiàn)旱育秧的秧苗質(zhì)量高且更有利于機(jī)插，淤泥育秧可行但成秧率較低。黃程寬等[37]、張勝[38]對育秧基質(zhì)、播種量與播種密度、插秧秧齡作了統(tǒng)計與分析。近年來，智能化育秧工廠在中國成為熱點，用替代基質(zhì)取代土壤基質(zhì)育秧可能是未來育秧的發(fā)展方向[39]。

2）育秧機(jī)械技術(shù)。育秧模式分為工廠化和田間式，育秧機(jī)械可以細(xì)分為很多種，其中播種機(jī)是育秧中較值得深入研究的機(jī)械之一[40，41]。工廠化育秧主要為播種流水線作業(yè)，莆田市富昌農(nóng)機(jī)有限公司與南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所合作研發(fā)了2BLY-280B型高速螺旋播種育秧流水線，實現(xiàn)了自動化播種和育秧。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2SJB-500型育秧精密播種流水線適用性強(qiáng)，通過更換振盤可實現(xiàn)多種播種方式[3]。

田間育秧播種早期的裝備有南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的2BTP-56型、2BTP-84型和2BTP-120型系列化田間育秧播種機(jī)，均采用窩眼輪滾播方式播種。近期有華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的田間育秧播種機(jī)，根據(jù)不同育秧工藝要求可采用凸棒式、槽式勺輪和螺旋勺輪3種排種方式播種[3]。

工廠化育秧是未來發(fā)展方向[42，43]。育秧播種最大特點是播種、鋪土排土和秧盤移動要同步，通過現(xiàn)代化的監(jiān)測反饋裝置可實時自動調(diào)整，提高同步性和智能化。在秧盤和基質(zhì)上可進(jìn)行農(nóng)藝創(chuàng)新，例如在可降解秧盤中可以添加肥料和微量元素，培育高質(zhì)量的秧苗。此外，中國雜交稻占水稻品種的60%，根據(jù)其種植要求降低播種量，可充分發(fā)揮雜交稻機(jī)移栽增產(chǎn)優(yōu)勢[44]。精量育秧播種技術(shù)是關(guān)鍵，應(yīng)用機(jī)、電、氣等技術(shù)融合實現(xiàn)種子的精量提取和在秧盤上有序分布將成為今后的研究熱點。

2.2.2 水稻機(jī)械化栽插技術(shù)及其裝備（插秧機(jī)） 1967年中國首次研制出自走式插秧機(jī)，1982年延吉廠開發(fā)出2ZT-9356型和2ZT7358型乘坐式插秧機(jī)，參考日本井關(guān)技術(shù)，采用的是獨輪驅(qū)動和分置式曲柄連桿裝置。1996年中國第一次研制出水稻全自動移栽機(jī)，采用氣吸方式，由單片機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，精度較高[45]。近年來，插秧機(jī)的研究方向主要有以下幾個方面。

1）插秧機(jī)性能改進(jìn)研究。2012年張娜娜等[46]對高速水稻插秧機(jī)車架進(jìn)行了優(yōu)化及結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使其車架質(zhì)量降幅達(dá)16.77%。劉爽等[47]對手扶插秧機(jī)手傳振動評價及振動傳遞特性進(jìn)行了研究。

2）自動導(dǎo)航技術(shù)。王宇等[48]對井關(guān)插秧機(jī)（PZ60）進(jìn)行改裝，開發(fā)了導(dǎo)航控制算法，編寫了導(dǎo)航控制軟件。有研究將自動導(dǎo)航應(yīng)用于水稻移栽開發(fā)出無人駕駛插秧機(jī)，并設(shè)計出秧苗自動計數(shù)裝置[49-51]。唐小濤等[52] 基于北斗/GNSS對洋馬VP6E型插秧機(jī)進(jìn)行自動導(dǎo)航系統(tǒng)研究。

3）側(cè)深施肥技術(shù)。插秧時在秧苗一側(cè)土壤中施入肥料稱為側(cè)深施肥[53]，其用肥量相比傳統(tǒng)施肥可減少約20%。水稻的水田環(huán)境與種植施肥技術(shù)應(yīng)相融合，張國忠等[54，55]發(fā)明的水田船型深施肥開溝器可應(yīng)用于水稻移栽和播種機(jī)。近年來，一些學(xué)者創(chuàng)新性地設(shè)計出側(cè)深施肥裝置植入插秧機(jī)，有螺旋絞龍結(jié)構(gòu)和風(fēng)送式，并進(jìn)行了氣固兩相流仿真分析[56-58]。

目前國產(chǎn)插秧機(jī)存在的主要問題有插秧不均勻、漂秧、漏插、勾傷秧苗等，還需進(jìn)行改進(jìn)。在插秧機(jī)上增加施肥、鋪紙和施藥裝置，實現(xiàn)邊插秧邊精確可靠側(cè)深施肥、邊鋪再生紙或者覆膜以及邊施藥等復(fù)合功能。

2.2.3 水稻缽苗移栽技術(shù)及其裝備 缽苗移栽的概念最早于20世紀(jì)80年代由日本提出，目的是為了水稻秧苗期能抗寒。此后日本率先將單片機(jī)、機(jī)械手、電磁閥等機(jī)電一體化技術(shù)整合在一起，完成取秧、輸送和栽植工作，發(fā)明了缽苗移栽機(jī)并推廣。缽苗移栽技術(shù)比毯狀苗平均增產(chǎn)增效6.0%～12.6%，且特別適用于單株成缽的超級稻以及北方種植地區(qū)[59-62]。

缽苗移栽對象的秧苗特性和力學(xué)分析是移栽機(jī)設(shè)計的理論基礎(chǔ)，宋建農(nóng)等[63]對不同的秧苗高度、秧齡及苗缽體濕度進(jìn)行了力學(xué)試驗分析，證明拔取方式可行，水稻單穴內(nèi)秧苗拉拔力小于抗拉斷力但播量必須控制。

目前國內(nèi)主要有幾個科研機(jī)構(gòu)從事水稻缽苗移栽機(jī)開發(fā)。①東北農(nóng)業(yè)大學(xué)與吉林鑫華裕農(nóng)業(yè)裝備有限公司共同研制出第一代樣機(jī)[64]，該樣機(jī)采用雙曲柄五桿機(jī)構(gòu)，用1個機(jī)構(gòu)完成3個動作，結(jié)構(gòu)簡單且成本低，但振動大、效率不高，是國內(nèi)少有的進(jìn)入市場的機(jī)型?；诘谝淮鷺訖C(jī)，第二代樣機(jī)由桿機(jī)構(gòu)升級到回轉(zhuǎn)式機(jī)構(gòu)，采用頂出式貝塞爾齒輪行星輪系雙臂移栽機(jī)構(gòu);第三代樣機(jī)是水稻寬窄行缽苗移栽機(jī)構(gòu)，采用行星架斜置式雙臂取秧方式;第四代樣機(jī)為水稻寬窄行缽苗拐子苗移栽機(jī)構(gòu)。為提高效率該團(tuán)隊設(shè)計了三移栽臂非圓齒輪行星系水稻缽苗移栽機(jī)并針對移栽臂存在甩泥現(xiàn)象進(jìn)行了改進(jìn)[65-70]。②以汪春為主導(dǎo)的團(tuán)隊在20世紀(jì)90年代研制出2SP-6型缽苗有序拋秧機(jī)和齒板式缽秧擺栽機(jī)，選取秸稈植質(zhì)為缽苗的基質(zhì)，配套的栽植機(jī)械通過改裝插秧機(jī)2ZT-9356型完成，效果較好。③中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有20多年缽苗移栽科研基礎(chǔ)，1994年研制出2ZPY系列水稻拋秧機(jī)，采用旋轉(zhuǎn)錐盤式，為無序移栽，而后研制出采用對輥式拔秧的2ZPY-H530型缽苗移栽機(jī)[71，72]。④南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所1997年研制出2ZU-6和2ZB-79型播秧機(jī)，為頂桿推出式結(jié)構(gòu)有序化取秧，靠秧苗自重入土而淺栽。⑤華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的缽苗有序拋秧機(jī)為氣力式，2003年又研制出夾子式機(jī)械手式缽苗移栽機(jī)，此后又設(shè)計出非圓齒輪行星輪系分插機(jī)構(gòu)，采用3個移栽臂提高移栽效率[73]。

中國缽苗移栽技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距，缽苗移栽技術(shù)的難點在于移栽機(jī)縱向的移送精度很難達(dá)到要求，移栽機(jī)缺乏創(chuàng)新，機(jī)構(gòu)可靠性不夠，市場化尚未形成。

3 中國水稻種植機(jī)械化問題探討及展望

3.1 水稻機(jī)械移栽與機(jī)械直播對比與選擇

水稻機(jī)直播、機(jī)插秧和缽苗移栽各有特點，學(xué)者們對這3種種植方式做了大量對比試驗 [74-78]，結(jié)果表明應(yīng)因地制宜地選擇機(jī)械移栽與機(jī)械直播，實現(xiàn)水稻增產(chǎn)。機(jī)直播、機(jī)插秧和缽苗移栽3種種植方式并存發(fā)展的同時，水稻缽苗移栽為未來發(fā)展重點[79]。

3.2 加快作業(yè)可靠、性能優(yōu)化的新型機(jī)具的自主研制

在水稻直播方面，應(yīng)優(yōu)化種子加工環(huán)節(jié)，節(jié)省稻種用量，根據(jù)不同品種的種子選取不同直播方式，精確播種。配套的整地機(jī)具應(yīng)朝著大型高質(zhì)量方向發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)展精量直播技術(shù)，實現(xiàn)種子的株距和行距有序精確分布。

在水稻移栽方面，既要解決國產(chǎn)插秧機(jī)插秧不均等問題，又要加快國產(chǎn)新型缽苗移栽機(jī)的研發(fā)。目前市場上使用的性能較穩(wěn)定的插秧機(jī)和缽苗移栽機(jī)均引進(jìn)了日本核心技術(shù)，應(yīng)加快自主研發(fā)尤其是缽苗移栽技術(shù)需要創(chuàng)新與優(yōu)化，從而解決水稻秧苗移栽結(jié)構(gòu)上的難題。

3.3 農(nóng)藝知識和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)與種植機(jī)械技術(shù)融合創(chuàng)新

在提高水稻移栽機(jī)可靠性的基礎(chǔ)上，需發(fā)展配套育秧播種技術(shù)，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)育秧。育秧技術(shù)與移栽技術(shù)配套同步發(fā)展，如毯狀苗的播種量、適栽期、苗盤深度、一缽幾株等綜合試驗分析尚欠缺，要加快育秧技術(shù)研究，為水稻種植農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)配合提供參考。

水稻移栽對象的力學(xué)物理特性研究可為移栽機(jī)研究提供理論依據(jù)，例如分析不同夾取秧苗方式的拔取力、最佳拔取角度和移栽軌跡等，還應(yīng)對不同育秧工藝下的秧苗力學(xué)特性做對比分析試驗。

3.4 加快水田環(huán)境下自走底盤研發(fā)，側(cè)深施肥施藥等復(fù)合作業(yè)

目前水稻種植機(jī)具的自走底盤主要由外資企業(yè)生產(chǎn)，其大多采用液壓傳動和無級變速，但是水稻種植機(jī)具一般為勻速且低速前進(jìn)，這些多余的功能導(dǎo)致成本提高，所以中國應(yīng)加快研發(fā)適合本國國情且符合水稻種植機(jī)具動力需求的底盤。推進(jìn)水田自走底盤研發(fā)對促進(jìn)多種水田操作機(jī)具的發(fā)展具有重大意義。

水稻種植機(jī)具技術(shù)趨勢有復(fù)合作業(yè)技術(shù)、特殊形式種植機(jī)和無人駕駛種植機(jī)等，其中側(cè)深施肥和施藥等復(fù)合作業(yè)技術(shù)應(yīng)與種植機(jī)械同步發(fā)展，以實現(xiàn)精準(zhǔn)按需供給。

3.5 提高水稻種植機(jī)械智能化水平是未來發(fā)展趨勢

自動移栽機(jī)器人是未來的發(fā)展方向，一些發(fā)達(dá)國家已開始應(yīng)用，旱地移栽機(jī)器人技術(shù)可以借鑒并應(yīng)用于水田。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、自動導(dǎo)航技術(shù)在直播機(jī)以及移栽機(jī)上均可應(yīng)用，無人操縱高精度水稻種植機(jī)是水稻種植機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展方向之一。針對移栽機(jī)高效、可靠和智能化發(fā)展趨勢，充分利用機(jī)器視覺等信息化控制技術(shù)，精準(zhǔn)采集機(jī)具的作業(yè)信息（移栽間距、秧苗移植深度等）與移栽質(zhì)量指標(biāo)（栽直率、漏栽率等），實時反饋給移栽機(jī)進(jìn)行調(diào)整，以提高作業(yè)的總體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所.2018中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化年鑒[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[2] 羅錫文，王在滿.水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2014（1）：23-29.

[3] 馬 旭，李澤華，梁仲維，等.我國水稻栽植機(jī)械化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2014（1）：30-36，40.

[4] 李澤華，馬 旭，李秀昊，等.水稻栽植機(jī)械化技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（5）：1-20.

[5] 羅錫文，王在滿，曾 山，等.水稻機(jī)械化直播技術(shù)研究進(jìn)展[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2019，40（5）：1-13.

[6] BRAR S K，MAHAL S S，BRAR A S， et al. Transplanting time and seedling age affect water productivity，rice yield and quality in north-west India[J]. Agricultural water management，2012，115： 217-222.

[7] 宋建農(nóng)，莊乃生，王立臣，等.21世紀(jì)我國水稻種植機(jī)械化發(fā)展方向[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000（2）：30-33.

[8] 朱德峰，陳惠哲，徐一成.我國水稻機(jī)械種植的發(fā)展前景與對策[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2007（1）：14-15.

[9] ZHANG M H，WANG Z M，LUO X W，et al. Review of precision rice hill-drop drilling technology and machine for paddy[J]. Int J Agric & Biol Eng， 2018，11（3）：1-11.

[10] 邢 赫.水稻精量穴播氣力式排種器的優(yōu)化設(shè)計與試驗研究[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[11] 包春江，李寶筏.日本水稻插秧機(jī)的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2004（1）：162-166.

[12] 申承均，韓休海，于 磊.國內(nèi)外水稻種植機(jī)械化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32（12）：240-243.

[13] 張玉屏，朱德峰，徐一成，等.日本的水稻長毯秧苗機(jī)插技術(shù)及啟示[J].中國稻米，2013，19（6）：35-36.

[14] FELEZI M E，VAHABI S，NARIMAN-ZADEH N.Pareto optimal design of reconfigurable rice seedling transplanting mechanisms using multi-objective genetic algorithm[J].Neural computing and applications， 2016， 27（7）： 1907-1916.

[15] THOMASE V. Development of a mechanism for transplanting rice seedlings[J].Mechanism and machine theory，2002，37（4）：395-410.

[16] 楊 堅，韋 林，覃振友，等.2BD-8自走型分流式小型水稻直播機(jī)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，1998，29（4）：177-180.

[17] 夏 萍，張建華，馬有華，等.水稻包衣直播機(jī)設(shè)計與試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003，19（3）：99-103.

[18] 羅錫文，蔣恩臣，王在滿，等.開溝起壟式水稻精量穴直播機(jī)的研制[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（12）：52-56.

[19] 張國忠，羅錫文，臧 英，等.水稻氣力式排種器群布吸孔吸種盤吸種精度試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（6）：13-20.

[20] 程建平，羅錫文，樊啟洲，等.不同種植方式對水稻生育特性和產(chǎn)量的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，29（1）：1-5.

[21] 張國忠.水稻氣力精量穴播機(jī)理與試驗研究[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[22] 王金武，張 曌，王 菲，等.基于壓電沖擊法的水稻穴直播監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2019，50（6）：74-84，99.

[23] 張 雁，李彥明，劉翔鵬，等.水田環(huán)境下水稻直播機(jī)自動駕駛控制方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（11）：15-22.

[24] 張 雁，李彥明，劉翔鵬，等.水稻直播機(jī)自動駕駛模糊自適應(yīng)控制方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（10）：30-37.

[25] 潘圣剛，莫釗文，羅錫文，等.機(jī)械同步深施肥對水稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，32（2）：1-5.

[26] 莫釗文，潘圣剛，王在滿，等.機(jī)械同步深施肥對水稻品質(zhì)和養(yǎng)分吸收利用的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，32（5）：34-39.

[27] 徐一成，朱德峰，趙 勻，等.超級稻精量條播與撒播育秧對秧苗素質(zhì)及機(jī)插效果的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25（1）：99-103.

[28] 李耀明，徐立章，向忠平，等.日本水稻種植機(jī)械化技術(shù)的最新研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005（11）：190-193.

[29] 汪 春.水稻植質(zhì)缽育機(jī)械化栽培技術(shù)體系研究[M].北京：科學(xué)出版社.2013.

[30] 李海亮. 水稻秸稈營養(yǎng)穴盤氣動成型機(jī)理及試驗研究[D].黑龍江大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2018.

[31] 馬永財. 玉米移栽植質(zhì)缽育秧盤成型機(jī)理及試驗研究[D].黑龍江大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2017.

[32] 陳巧敏，祁 兵，張文毅.水稻插秧機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程與展望[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2018，39（6）：1-6.

[33] 史鴻志，朱德峰，張玉屏，等.生物降解秧盤及播種量對機(jī)插水稻秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33（24）：27-34.

[34] 易子豪，朱德峰，朱從樺，等.不同規(guī)格大缽育秧盤育秧對水稻秧苗生長和產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2018，39（10）：18-21.

[35] 宋云生. 不同類型品種水稻缽苗機(jī)插產(chǎn)量形成特征及關(guān)鍵栽培技術(shù)研究[D].江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2017.

[36] 沈建輝，曹衛(wèi)星，朱慶森，等.不同育秧方式對水稻機(jī)插秧苗素質(zhì)的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003（3）：7-9.

[37] 黃程寬，孫桂琴.水稻機(jī)插技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及育秧關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（15）：14-15，17.

[38] 張 勝.不同基質(zhì)育秧和機(jī)插秧對水稻生長及產(chǎn)量的影響[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[39] 鄒應(yīng)斌.水稻育秧技術(shù)的歷史回顧與發(fā)展[J].作物研究，2018，32（2）：163-168.

[40] 李 寧，孫振雨，苗 力.水稻秧盤育秧播種技術(shù)與裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2015（7）：102-103.

[41] 周海波，馬 旭，姚亞利.水稻秧盤育秧播種技術(shù)與裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008（4）：301-306.

[42] 孫勇飛，吳崇友，張文毅，等.水稻育秧播種機(jī)的發(fā)展概況與趨勢[J].農(nóng)機(jī)化研究，2013，35（12）：210-215.

[43] 杜 友，盧燦炯，張園，等.不同育秧方式對水稻秧苗素質(zhì)、栽插質(zhì)量和產(chǎn)量的影響[J].中國稻米，2019，25（2）：91-93，96.

[44] ZHANG M M，DONG B D，QIAO Y Z，et al. Why high grain yield can be achieved in single seedling machine-transplanted hybrid rice under dense planting conditions[J]. JIA，2018，17（5）：1194-1206.

[45] 范云翔，楊子萬，ADEKOLA KA， 等.溫室全自動移栽機(jī)的研究開發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1996（2）：115-119.

[46] 張娜娜，趙 勻，劉宏新.高速水稻插秧機(jī)車架的輕量化設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（3）：55-59.

[47] 劉 爽，徐紅梅，李 航，等.手扶插秧機(jī)手傳振動評價及振動傳遞特性試驗[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，39（1）：151-160.

[48] 王 宇. 插秧機(jī)自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2017.

[49] 趙祚喜，羅陽帆，馬昆鵬，等.基于全站儀的插秧機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航作業(yè)精度檢驗方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2019，50（S1）：50-56.

[50] 偉利國，張 權(quán)，顏 華，等.XDNZ630型水稻插秧機(jī)GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2011，42（7）：186-190.

[51] BANGURA1 A，ZHAO Z X，JIN J D. Research on rice transplanter fitted with seedling number counting device[J].IFAC，2018，51（17）：256-261.

[52] 唐小濤，陶建峰，李志騰，等.自動導(dǎo)航插秧機(jī)路徑跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)定性模糊控制優(yōu)化方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（1）：29-34.

[53] 白 雪，鄭桂萍，王宏宇，等.寒地水稻側(cè)深施肥效果的研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（6）：40-43.

[54] 張國忠，查顯濤，周 勇，等.一種水田船型深施肥開溝器及監(jiān)測方法[P].中國：CN109739140A，2019-05-10.

[55] 張國忠，張沙沙，雷志強(qiáng)，等.一種船式氣力正位深施肥水稻直播機(jī)[P].中國：CN205921977U，2017-02-08.

[56] 陳長海，許春林，畢春輝，等.水稻插秧機(jī)側(cè)深施肥技術(shù)及裝置的研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2012，24（6）：10-12，25.

[57] 李立偉，孟志軍，王曉鷗，等.氣送式水稻施肥機(jī)輸肥裝置氣固兩相流仿真分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（S1）：171-180.

[58] 左興健，武廣偉，付衛(wèi)強(qiáng)，等.風(fēng)送式水稻側(cè)深精準(zhǔn)施肥裝置的設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32（3）：14-21.

[59] 張洪程，朱聰聰，霍中洋，等.缽苗機(jī)插水稻產(chǎn)量形成優(yōu)勢及主要生理生態(tài)特點[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（21）：50-59.

[60] 胡敏娟，張文毅，浦 毅，等.水稻缽苗移栽機(jī)試驗研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2017，39（12）：130-134.

[61] 宋云生，張洪程，戴其根，等.水稻缽苗機(jī)插秧苗素質(zhì)的調(diào)控[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（22）：11-22.

[62] 宋云生. 水稻缽苗機(jī)插每穴苗數(shù)對分蘗成穗及產(chǎn)量的影響[A]. 2014年全國青年作物栽培與生理學(xué)術(shù)研討會論文集[C].南京：中國作物學(xué)會，2014.

[63] 宋建農(nóng)，王 蘋，魏文軍，等.水稻秧苗抗拉力學(xué)特性及穴盤拔秧性能的力學(xué)試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003（6）：10-13.

[64] 于曉旭，趙 勻，陳寶成，等.移栽機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2014，45（8）：44-53.

[65] 原新斌，張國鳳，陳建能，等.頂出式水稻缽苗有序移栽機(jī)的研究[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報，2011，28（5）：749-752.

[66] 原新斌.頂出式水稻缽苗有序移栽機(jī)的改進(jìn)研究[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2011.

[67] 葉秉良，朱 浩，俞高紅，等.旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析與試驗[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016，47（5）：53-61.

[68] 辛 亮. 斜置回轉(zhuǎn)式水稻寬窄行缽苗移栽機(jī)構(gòu)機(jī)理分析與性能研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[69] 孫 良，邢子勤，徐亞丹，等.基于精確多位姿解析的水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2019，50（9）：78-86.

[70] 吳國環(huán)，俞高紅，項筱潔，等.三移栽臂水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33（15）：15-22.

[71] 宋建農(nóng)，魏文軍，王立臣.對水稻缽體苗有序栽植機(jī)械的研究[J].中國農(nóng)機(jī)化，1999（5）：38-40.

[72] 王立臣，王 蘋，李益民，等.2ZPY-H530型水稻缽苗行栽機(jī)試驗研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002（4）：21-24.

[73] 馬瑞峻，區(qū)穎剛，趙祚喜，等.水稻缽苗機(jī)械手取秧有序移栽機(jī)的改進(jìn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003（1）：113-116.

[74] 羅錫文，謝方平，區(qū)穎剛，等.水稻生產(chǎn)不同栽植方式的比較試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2004（1）：136-139.

[75] 白人樸.關(guān)于水稻生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)路線選擇的幾個問題[J].中國農(nóng)機(jī)化，2011（1）：15-18，22.

[76] 何瑞銀，羅漢亞，李玉同，等.水稻不同種植方式的比較試驗與評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008（1）：167-171.

[77] 許 軻，常 勇，張 強(qiáng)，等.淮北地區(qū)水稻高產(chǎn)機(jī)械栽植方式對比[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2014，45（12）：117-125.

[78] 邢志鵬. 機(jī)械化種植方式對水稻綜合生產(chǎn)力及稻麥周年生產(chǎn)的影響[D].江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2017.

[79] 吳崇友，金誠謙，盧 晏，等.我國水稻種植機(jī)械發(fā)展問題探討[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2000（2）：21-23.