1、長沙市重點研發(fā)計劃項目移栽機的可行性研究報告一、項目的背景與意義以油菜為例說明高密度經(jīng)濟作物移栽機研制的必要性和重要性。目前國內(nèi)植物油自給率不到50%，國家食用油供給安全存在巨大的潛力風(fēng)險，油菜籽油是主要的食用油之一。但目前大量低價進口油菜籽沖擊國內(nèi)油菜市場，壓低國內(nèi)油菜產(chǎn)品價格，擠壓國內(nèi)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間；同時，國內(nèi)油菜產(chǎn)業(yè)經(jīng)營規(guī)模過小，生產(chǎn)的機械化程度低導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對過高，使中國油菜產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。據(jù)2014年國家農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，單就長江流域油菜優(yōu)勢區(qū)域的育苗移栽與直播的面積分別為182萬公頃和192.5萬公頃左右，育苗移栽與直播的面積大體相當，中國南方的雙季稻地區(qū)、稻油輪作在相

2、當長的時間內(nèi)仍有較大面積因冬前農(nóng)時不足而無法采用機械直播，必需進行育苗移栽。同時，因油菜的栽培密度較大，手工移栽油菜勞動強度大，效率低，1個壯勞力一般平均每天移栽0.8畝左右，由此導(dǎo)致許多農(nóng)民放棄雙季水稻種植，改為水稻-油菜種植模式，對稻谷產(chǎn)量造成較大影響。因此，開發(fā)高效率、低成本的油菜育苗與移栽新方法，是推行油菜等作物規(guī)?；N植的一項艱巨而重大的任務(wù)。油菜移栽實現(xiàn)機械化后，使油菜適時提前栽植，充分利用土地資源和冬前的光溫條件，提高復(fù)種指數(shù)；解決油菜傳統(tǒng)移栽方法中勞動強度大、生產(chǎn)效率低的難題，提高農(nóng)民種植油菜的積極性；從而緩解目前水稻雙季稻面積呈下降趨勢這一重大問題，按長江流域育苗移栽油菜面積

3、（182萬公頃）中增加10%的雙季稻面積，單季稻谷產(chǎn)值1000元/畝計算，可增加27.3億元稻谷的年產(chǎn)值。以油菜生產(chǎn)為例，按長江流域育苗移栽面積50%區(qū)域的推廣情況估算，以該機每天移栽15畝（傳統(tǒng)手工移栽每天每人約0.8畝）的面積，每機3人（幼苗盤搬運、動力操作、移栽操作各1人），勞動效率可提高6.25倍；同時可顯著帶動農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，按每機每年共移栽150畝測算，全長江流域需要油菜移栽機9.1萬臺（按50%推廣面積），每臺中型整機定人民幣2.0萬元售價，可形成大約18億元的農(nóng)機產(chǎn)業(yè)；同時，可帶動上萬人走向新的就業(yè)崗位。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1. 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國油菜育苗方法主要有

4、苗床育苗、營養(yǎng)缽育苗和穴盤育苗3種；移栽方法有裸苗移栽和缽苗移栽種；移栽機械有半自動移栽機和全自動移栽機，半自動移栽機需要手工喂苗，然后由機械完成開溝、放苗、扶苗、覆土、鎮(zhèn)壓等工作，移栽效率一般為40-50株/min,移栽效率偏低；現(xiàn)有全自動移栽機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，且毯狀穴苗的育苗成本高，國內(nèi)外在蔬菜和經(jīng)濟作物移栽中較多見，大田作物油菜尚沒有應(yīng)用先例。油菜移栽需要育苗成本低、移栽效率高、立苗率高的機械，目前國內(nèi)尚沒有解決以上問題的移栽機械。2.本項目的比較優(yōu)勢一是本項目育苗成本低，采用粉碎后稻草纖維和粘泥作為育苗載體，材料源自大田和水稻秸稈，利用條槽型軟盤進行育苗，可實現(xiàn)小批量栽培（1根稻草繩

5、幼苗帶可著生20株左右幼苗），育苗移栽的效率高，新的移栽機移栽速率約12-15畝/天，新的中型移栽機（4行式移栽）的造價約人民幣2.0萬元，小型機（雙行式移栽）造價約人民幣0.8萬元，特別適合丘陵地區(qū)推廣使用。對比目前苗床育苗和營養(yǎng)缽育苗利用鏈夾式、鉗夾式、杯式、吊藍式等進行單株移栽，移栽效率約為6-10畝/天,移栽效率提高1倍以上；而毯狀穴苗育苗，可實現(xiàn)小批量移栽，但育苗成本高，特別是移栽機械的造價成本高，中型移栽機造價大約人民幣3-4萬元。二是本項目移栽機械的核心是利用繼電器控制動力輸送的時間間隔，定時將稻纖維泥幼苗帶推入種植溝，后完成澆水覆土鎮(zhèn)壓的栽培環(huán)節(jié)（附本項目的部分移栽示意圖）。即

6、實現(xiàn)推送苗，緩解半人工輔助操作帶來的疲勞作業(yè)導(dǎo)致移栽缺株現(xiàn)象。圖示： 稻纖維泥幼苗帶的移動裝置示意圖三、項目實施主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點、預(yù)期目標1. 項目的主要技術(shù)內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)路線（1）主要研發(fā)技術(shù)內(nèi)容項目的主要目的是改進現(xiàn)有設(shè)計，制造移栽機，在已取得稻纖維泥幼苗帶軟盤育苗技術(shù)的基礎(chǔ)上；重點制作對稻纖維泥幼苗帶進行移栽的推苗機械；配套制作“即行即開、即停即關(guān)”的自動化澆水機械；同時輔助制造小型雙鏵犁覆土壓土機械。（2）項目的關(guān)鍵技術(shù)一是成功應(yīng)用稻纖維作為育苗基質(zhì)，發(fā)揮類似于混凝土中的“鋼筋”作用，使稻纖維、粘泥、幼苗根系融為結(jié)合緊密的整體；二是引進工業(yè)方面機電控制技術(shù)，設(shè)計制作機械

7、推送幼苗帶的機械，使稻纖維泥幼苗帶以均等間隔的方式落入種植溝。（3）項目的核心技術(shù) 一是試驗完成了放置于移栽平臺的稻纖維泥幼苗帶，通過垂直推苗的推動作用，把幼苗帶推入種植溝，推完1槽的幼苗帶后，實現(xiàn)平臺上幼苗帶平行移動1個育苗槽，機械制造方面要利用可編程控制器，導(dǎo)軌等器材組合，實現(xiàn)垂直運動后的定量距離移動。移栽機由2人控制，1人駕駛動力拖拉機；1人進行及時更換育苗盤。二是為實現(xiàn)稻纖維泥成功脫離育苗槽，要配套設(shè)計噴水裝置，在垂直推苗前1秒鐘左右實現(xiàn)噴水，該裝置發(fā)揮2個作用，一方面是幼苗帶及時噴水后，減少與育苗槽的摩擦阻力；另一方面是栽培幼苗獲得水分。發(fā)明了一種新的育苗方法，該方法具有以下四個優(yōu)點

8、。簡單易操作：本方法與水稻軟盤拋秧育秧類似，且不必在水田育苗，而必須在旱地育苗，在種子、線條形凹槽育苗軟盤、粘性營養(yǎng)殺菌稀泥、稻纖維等材料準備后，即可按步驟進行操作，普通民工均可掌握。材料成本低：本方法主要材料為線條形凹槽育苗軟盤，該軟盤與水稻育秧軟盤類似，可重復(fù)使用3-5年，能降低材料成本；稻纖維以稻草為材料，可就地取材，用編制機編制，用工少，效率高。移栽效率高：培育的稻纖維泥幼苗帶，取出后即可整體進行移栽；對于進行手工移栽的植物，可培育100厘米左右的幼苗帶，一次性放置到種植溝，適當覆土后即完成移栽。對于選用有關(guān)機械進行移栽的，可培育60厘米左右的幼苗帶，可同時移栽2-6行。手工移栽幼苗帶

9、，比手工移栽單蔸苗的效率至少高200%以上，機械移栽稻纖維泥幼苗帶，比傳統(tǒng)手工移栽單蔸苗的效率至少高400%以上。幼苗成活率高：本方法的稻纖維泥幼苗帶類似“鋼筋混泥土”形狀，幼苗根系扎在纖維泥內(nèi)，在前20天左右的生長過程中，營養(yǎng)和水分供給充足，同時，由于稻纖維泥內(nèi)有一定空氣，可使幼苗健壯生長；幼苗帶整體植入種植溝，不會損傷幼苗，幼苗成活率為90%以上，同時，稻纖維腐爛后可成為土壤的有機質(zhì)。二是引進工業(yè)方面機電控制技術(shù)，設(shè)計機械推送苗技術(shù)，使稻纖維泥幼苗帶以均等間隔的方式落入種植溝。幼苗帶的推送技術(shù)有以下2個創(chuàng)新點。 一是移栽效率高，一般設(shè)計每5秒種推送1次幼苗帶，即平均單行每秒可移栽5株苗左右

10、，每分鐘可移栽200株苗左右，顯著高于現(xiàn)有半自動移栽機40-50株/min的速率。 推送裝置采用繼電器控制技術(shù)，設(shè)計間隔式定時推送的技術(shù)，完成幼苗帶通過移栽平臺的落苗框落入種植溝，機械設(shè)計相對易操作。（4）工藝路線以育苗技術(shù)為突破口（新型軟盤設(shè)計制作已經(jīng)獲得國家專利），設(shè)計稻纖維泥幼苗帶的定時推苗機械，再設(shè)計定時澆水機械和覆土鎮(zhèn)壓機械。最后進行整機組合，開發(fā)出新型的高密度作物的小批量移栽機械。2、本項目的創(chuàng)新點、產(chǎn)品性能與使用效果的創(chuàng)新（1）項目的技術(shù)創(chuàng)新點和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點技術(shù)創(chuàng)新點為充分利用稻纖維，使稻纖維、粘泥、幼苗根系成為一個幼苗帶，既可進行手工栽培，又可以機械推動的方式，以小批量的方式進行

11、高效率移栽。機構(gòu)的創(chuàng)新在于設(shè)計制作一種新型育苗軟盤，以及幼苗帶的機械推送裝置的創(chuàng)新。（2）產(chǎn)品的性能 育苗軟盤的性能：育苗軟盤由育苗框架和育苗底板組成；每盤有10個育苗槽，單盤可培育10根幼苗帶；適宜機械移栽的育苗盤長度約60厘米；適宜手工移栽的育苗盤長度約100厘米；每盤可分別培育150株或200株左右幼苗。 移栽機的主要性能參數(shù)：機械作業(yè)時，按每5秒種推送1次幼苗帶，即平均每秒可移栽5株苗，單行移栽效率為200株/min左右。小型移栽機按雙行計算，整體移栽效率為400株/min左右；中型移栽機按4行計算，整體移栽效率為800株/min左右；大型移栽機按6行計算，整體移栽效率為1200株/m

12、in左右。比較現(xiàn)有半自動移栽機械，效率至少提高2倍以上。移栽機的對地行走速率約為650米/小時。（3）產(chǎn)品使用效果的創(chuàng)新可以形成 “高密度經(jīng)濟作物小批量機械移栽的操作規(guī)程”等省級以上技術(shù)規(guī)程。3、項目預(yù)期取得的主要技術(shù)成果（1）主要技術(shù)成果為2個新產(chǎn)品，一是新型育苗軟盤，二是一種油菜移栽機械。新型育苗軟盤每可培育200株或300株左右幼苗；制作油菜移栽機械小、中、大號的前2種類型，可逐步分別實現(xiàn)400株/min左右、800株/min左右、1200株/min左右的移栽速率。（2）可能取得的專利是高密度育苗專用播種器。（3）項目成果轉(zhuǎn)化目標：本項目的油菜新型育苗軟盤，可以孵化1家年產(chǎn)值5000萬元

13、以上的軟盤生產(chǎn)企業(yè)；可以孵化1家以上年產(chǎn)值約18億元以上的農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)。四、應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景與市場需求1. 產(chǎn)業(yè)化前景和市場需求根據(jù)國家農(nóng)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)，近幾年長江流域的油菜優(yōu)勢區(qū)域的育苗移栽面積基本穩(wěn)定在182萬公頃左右，絕大多數(shù)地區(qū)以手工移栽為主，按以上面積的50%推廣本項目的技術(shù)（包括減去非稻田面積），即有1365萬畝農(nóng)田進行新技術(shù)的機械移栽，如前述，預(yù)測可增加27.3億元稻谷的年產(chǎn)值；可增加1家年產(chǎn)值5000萬元以上的軟盤生產(chǎn)企業(yè)；可形成約18億元的農(nóng)機產(chǎn)業(yè)。因此，項目具有廣闊的市場前景。2. 項目產(chǎn)品的市場競爭能力本項目的油菜移栽機，對比鏈夾式或單孔式移栽機等進行單株苗移栽的機械，在

14、生產(chǎn)效率上具有優(yōu)勢，移栽速率達到現(xiàn)有移栽機械的2-3倍，因此，具有較強的國內(nèi)競爭力；對比國外的先進機型，在價格上具有競爭力，國外移栽機價格達數(shù)萬元，本移栽機械（中型）估價20000元左右/臺，因此，項目產(chǎn)品具有良好的市場銷售空間；另一方面，國家鼓勵企事業(yè)單位進行農(nóng)機產(chǎn)品創(chuàng)新，可以解決國外農(nóng)機產(chǎn)品不全適應(yīng)我國土壤等環(huán)境因子的困境，同時緩解全面推進農(nóng)業(yè)機械化所面臨的巨大經(jīng)濟壓力。根據(jù)現(xiàn)有市場分析，本項目產(chǎn)品可覆蓋南方油菜優(yōu)勢區(qū)域至少50%以上耕地面積。五、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)、條件和優(yōu)勢（1）湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院以原省農(nóng)業(yè)機械化學(xué)校的辦學(xué)優(yōu)勢為基礎(chǔ)，建設(shè)有農(nóng)機教研室，近4年本校學(xué)生參加全國農(nóng)機技能大賽，獲得1個全國一等獎和3個二等獎。學(xué)院于2014年8月成立了由農(nóng)機教授領(lǐng)銜的學(xué)院農(nóng)藝農(nóng)機研究團隊,并著手對農(nóng)作物的移栽機械進行了系列調(diào)研、設(shè)計與試驗工作。（2）本校的農(nóng)藝農(nóng)機研究團隊于2016年獲得了“育苗與移栽軟盤”的實用新型專利（201521091485.6