周豪基

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

1 水稻插秧機(jī)的起源

漢代時(shí)我國祖先就開始了水稻育秧的栽培，北宋時(shí)使用的秧馬和清朝時(shí)使用的蒔梧都是古代勞動(dòng)人民的智慧結(jié)晶，到了現(xiàn)代，中國技術(shù)曾經(jīng)走向輝煌。1956年春天，世界上第一臺(tái)成型的水稻插秧機(jī)“華東號(hào)插秧機(jī)”問世；1967年，我國第一臺(tái)定型的機(jī)動(dòng)插秧機(jī)誕生，并在20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)了大面積推廣應(yīng)用。

2 水稻插秧機(jī)的發(fā)展

1980—1990 年插秧機(jī)技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，此階段采用的分秧、取秧技術(shù)運(yùn)用的仍然是我國最先提出的逐次分格取秧、橫向往復(fù)移送原理，但水稻插秧機(jī)的結(jié)構(gòu)卻出現(xiàn)了極大的創(chuàng)新[1-2]。

2.1 手扶步進(jìn)式插秧機(jī)

20世紀(jì)70年代日本發(fā)明了諸多新型技術(shù)，如毯狀苗帶土育苗技術(shù)，形成了規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化秧苗，毯狀苗的發(fā)明，為插秧機(jī)帶來了嶄新的技術(shù)革命。該技術(shù)讓插秧對(duì)象從秧苗轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝翂K為載體的秧塊，并開始采取一種新的左右順序、前后推進(jìn)的切塊方式，以此將小秧塊插入土中。新技術(shù)的出現(xiàn)使得洗根苗插秧機(jī)開始退出歷史舞臺(tái)，并且伴隨著飛圓齒輪栽植、液壓仿形等重大技術(shù)的提出，手扶式插秧機(jī)在20世紀(jì)80年代基本趨于成熟。

手扶式插秧機(jī)主要使用在丘陵、山地等地區(qū)，其可以在地表不佳的環(huán)境作業(yè)，因?yàn)楠?dú)特的手扶形式，手扶式插秧機(jī)有著良好的靈活性與適應(yīng)性，可以實(shí)現(xiàn)較大的插秧面積覆蓋，甚至可以在一些水田的角落完成插秧工作[3]。如圖1所示，手扶式插秧機(jī)大都使用兩輪汽油機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并與仿形平衡浮板一起配合工作。

圖1 手扶步進(jìn)式插秧機(jī)

但手扶式插秧機(jī)有著勞動(dòng)強(qiáng)度過高、舒適性較差的缺點(diǎn)，在插秧時(shí)工作速度相較于其他類型的插秧機(jī)來說較慢，進(jìn)行插秧操作時(shí)的穩(wěn)定性也較差。在其插秧過程中如果要進(jìn)行換擋，需要將插秧機(jī)停下進(jìn)行人工換擋，且其發(fā)動(dòng)機(jī)放置于插秧機(jī)前部，如果車輪發(fā)生下陷，較低的排氣筒會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)十分容易進(jìn)水，尤其是在過水渠時(shí)，很容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水損傷，導(dǎo)致其使用壽命減少。而在長期使用過程中，其插值機(jī)構(gòu)必須做好相應(yīng)的維護(hù)工作，防止出現(xiàn)松動(dòng)和磨損等問題，避免損壞嚴(yán)重以致影響插秧質(zhì)量。

2.2 獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)

在我國應(yīng)用較多的插秧機(jī)就是獨(dú)輪式插秧機(jī)，獨(dú)輪式插秧機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式顧名思義為單輪，其整體浮板在工作時(shí)是與插秧過程組合完成的，如圖2所示，獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)有著機(jī)械結(jié)構(gòu)簡易、操作簡單、輕便靈活、新手易學(xué)的特點(diǎn)。

圖2 獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)

當(dāng)前在我國普遍使用的獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)主要有兩類：一種是采用分置式曲柄連桿機(jī)構(gòu)來進(jìn)行插秧的普通插秧機(jī)，動(dòng)力一般在3 kW左右，可以實(shí)現(xiàn)6行的作業(yè)；另一種是采用回轉(zhuǎn)式插秧機(jī)構(gòu)的快速插秧機(jī)，一次可以實(shí)現(xiàn)8行的作業(yè)，工作效率也可以達(dá)到普通式的2倍左右。相較于手扶步進(jìn)式插秧機(jī)來說，獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，有著較高的舒適度，較小的體力消耗與較高的性價(jià)比。但是其獨(dú)輪與托板底盤的設(shè)計(jì)，使得可靠性和過埂能力并不強(qiáng)，適應(yīng)性較差，且該設(shè)計(jì)也不具備仿形能力。因此在使用過程中如果田地的預(yù)整不夠好，則會(huì)發(fā)生漂移漏秧的情況，需要進(jìn)行人工補(bǔ)插，這使得獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)需要使用者付出更多的體力勞動(dòng)，很難實(shí)現(xiàn)插秧機(jī)高速高效[4-5]。同時(shí)，該設(shè)計(jì)也使得插秧機(jī)會(huì)產(chǎn)生壅泥下陷、轉(zhuǎn)彎半徑增大等諸多問題，因而影響了插秧機(jī)的工作質(zhì)量，對(duì)于提升插秧機(jī)的工作性能與推廣應(yīng)用有諸多不利影響。相較于手扶式插秧機(jī)，獨(dú)輪式插秧機(jī)更適合在大平原地區(qū)使用，符合我國北方大部分農(nóng)戶的需求[6-8]。

2.3 乘坐式高速插秧機(jī)

20世紀(jì)80年代，乘坐式高速插秧機(jī)出現(xiàn)，同時(shí)非圓齒輪分插機(jī)構(gòu)開始推廣使用（偏心齒輪、橢圓齒輪與非圓齒輪的分插機(jī)構(gòu)），分插頻率提升了兩倍以上[9-10]。如圖3所示，乘坐式高速插秧機(jī)有著可靠高效、舒適性好的特點(diǎn)，可大幅度改善勞動(dòng)者的作業(yè)環(huán)境，而且其較高的自動(dòng)化程度使得插秧過程的復(fù)雜性得到了降低。

圖3 乘坐式高速插秧機(jī)

隨著插秧機(jī)的不斷發(fā)展，根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)與我國的基本國情，越來越多的乘坐式高速插秧機(jī)在其研發(fā)與生產(chǎn)時(shí)形成了各自獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，有的也可以在作業(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)施肥、除草和免耕等其他功能，且添加了更富有地區(qū)針對(duì)性的獨(dú)特構(gòu)造，進(jìn)一步提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用和復(fù)式作業(yè)等多種需求。

乘坐式高速插秧機(jī)的工作效率往 往可以達(dá)到0.3 hm2/h~0.6 hm2/h，與普通獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)相比，乘坐式高速插秧機(jī)的工作效率可以達(dá)到5倍之多，且具備靈活轉(zhuǎn)向、準(zhǔn)確送秧的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)插秧機(jī)的插秧質(zhì)量比獨(dú)輪式插秧機(jī)更高。

雖然乘坐式高速插秧機(jī)有著更高的技術(shù)含量與更可靠的機(jī)械性能，但也導(dǎo)致其價(jià)格更高、耗油更大，在使用過程中需要的維護(hù)成本也更高，不能夠適應(yīng)我國大部分農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，嚴(yán)重影響了高速插秧機(jī)的大面積推廣與使用。此外，乘坐式高速插秧機(jī)因其較高的技術(shù)含量與較為復(fù)雜的操作，使得普通新手無法短時(shí)間學(xué)會(huì)操作，使用者需要長時(shí)間的學(xué)習(xí)才可以熟練掌握使用方法。

3 我國水稻插秧機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

水稻種植機(jī)械在插秧機(jī)方面仍然有著諸多不足。我國的水稻種植面積雖然很大，范圍很廣，但是所跨區(qū)域十分遼闊，再加上國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)的地形較為復(fù)雜，國產(chǎn)的插秧機(jī)想要完全滿足各個(gè)地區(qū)的使用需求是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，并且國產(chǎn)插秧機(jī)在面對(duì)已經(jīng)技術(shù)成熟的日本與韓國企業(yè)時(shí)還有著不小的壓力。

在機(jī)型方面，高速插秧機(jī)將會(huì)是未來發(fā)展的主要方向，而短期內(nèi)步進(jìn)式與獨(dú)輪式仍然會(huì)占據(jù)著大部分市場。但手扶步進(jìn)式插秧機(jī)因?yàn)槠漭^低的工作效率與較大的勞動(dòng)強(qiáng)度可能會(huì)被更為輕便的乘坐式插秧機(jī)取代。插秧結(jié)構(gòu)也會(huì)向著更加高效的高速分插機(jī)構(gòu)發(fā)展。

插秧機(jī)產(chǎn)品也會(huì)逐漸走向系列化與多樣化。同一種插秧機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品類型上的不同，例如步進(jìn)式會(huì)產(chǎn)生1、2、4、6行，乘坐式會(huì)形成4~10行等系列的產(chǎn)品，以此來滿足不同用戶的需求。對(duì)于高速乘坐式插秧機(jī)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其成本會(huì)越來越低，功能也會(huì)越來越多樣化，市場份額也會(huì)逐漸增加。