芦蒿扦插机的样机设计与试验研究

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芦蒿又名蒌蒿、水艾、水蒿，含多种维生素和矿物质元素，炒食口感爽嫩，味道清香，是江苏省特色蔬菜之一。目前，江苏省芦蒿种植总面积超过6 667 hm2，主要集中在南京、宿迁、连云港等地。芦蒿种植以压条、扦插为主，由于缺乏适用的机械，目前，仍以人工作业为主，存在用工多、工作量大、劳动强度高、作业效率低下的问题，导致芦蒿生产成本居高不下[1-2]。为解决芦蒿机械化种植难题，项目组在详细调研的基础上，研究开发了芦蒿扦插机，并对样机进行田间试验。试验结果表明，该机具性能良好，能较好地满足芦蒿扦插要求。

1 机械化种植农艺研究

1.1 种植方式

芦蒿属于茎秆类作物，耐湿、耐热、耐肥，但不耐旱，以种植在保水保肥性能好的砂质土壤或冲积土为佳。芦蒿的繁殖能力强，种子、根、茎秆均可繁殖，在直接播种出苗后，可以利用其茎秆进行分株繁殖、压条繁殖、扦插繁殖、栽茎繁殖。分株繁殖必须将芦蒿苗完整取出，不可伤其根部。压条繁殖需将芦蒿茎秆头尾相连栽植到沟中，机械化栽培难度大[3-5]。扦插繁殖和栽茎繁殖易于机械化作业，但栽茎繁殖种植株距不可调、茎秆直立性较差，扦插繁殖扦插稳定性较好、不易倒伏、茎秆竖直，因此芦蒿机械化种植首选扦插繁殖。

1.2 种植要求

芦蒿扦插繁殖时间在每年6～8月。扦插时，需选用强壮无病虫害的茎秆，去除茎秆顶部嫩梢，将茎秆切成约20 cm左右的小段，扦插行株距控制在15～20 cm，扦插深度保持在茎秆2/3左右。扦插后浇足水，经过10天左右便可生根发芽[6]。机械化扦插应考虑对种苗损伤情况，通过对芦蒿苗秆进行物理特性分析和力学特性分析，确定其物理性能、表观特征等相关参数（基础参数见表1）。扦插用芦蒿茎秆已经半木质化，表皮偏硬，机械化扦插时几乎不损伤芦蒿苗杆。

表1芦蒿苗秆基础参数

2 样机结构设计

2.1 样机设计思路

目前应用的蔬菜移栽机主要有全自动和半自动两大类。全自动移栽机多用于移栽穴盘苗，尚无配套成熟的茎秆类作物取苗、投苗技术，且价格普遍较高，对生产操作人员的技能要求也较高，不适用于芦蒿栽植。半自动鸭嘴式移栽机虽可以实现多行同时移栽，但是要求穴盘苗盘根较好，移栽时不散坨，且茎秆高度要在20 cm以下。综合机具应用情况，项目组确定以半自动链夹式移栽方式进行芦蒿扦插作业，并通过错行分布栽插部件实现扦插行距要求[7-8]。

2.2 样机结构设计

通过实地调查芦蒿种植培栽情况与农艺要求，确定芦蒿扦插机的设计要求与样机设计参数。样机采用包括苗箱、导苗与取苗机构、扦插机构、悬挂架、传动系统、机架、开沟装置、镇压装置、浇水装置在内的整体设计方案，使机具集开沟、取苗、分苗、扦插、镇压等功能于一体。链夹式移栽机工作时，链夹在链条的带动下运动，栽植人员将秧苗放入张开的链夹上，芦蒿苗随链夹由上往下平移进入滑道，借助滑道的作用迫使链夹夹紧芦蒿苗，同时使芦蒿苗的运动变成回转运动。链夹转到与地面垂直的位置时，脱离滑道的控制而自动打开，芦蒿苗则脱离链夹垂直落入已开好的沟中，在芦蒿苗接触沟底的同时，由镇压覆土轮覆土并压实，完成芦蒿苗整个移栽过程。通过调整链夹之间的距离，可将种植行距控制在20～25 cm之间。具体工作原理如图1所示。

2.3 样机形成

南通富来威农业装备有限公司根据芦蒿扦插机样机设计方案，加工、制作出样机1台（如图2所示）。该机具采用大中型拖拉机牵引作业，可根据产地实际需要进行种植行数调整，最多可实现5行同时扦插作业，作业效率高；可通过调节播种机构距离将株距控制在19～23 cm；还可根据用户需要增设滴灌带，实现浇水功能。

图1芦蒿扦插机工作原理简图

图2芦蒿扦插机样机

3 田间试验

3.1 试验时间、地点

试验时间为2020年6月。试验地点在南京市栖霞区八卦洲镇洲磊蔬菜专业合作社芦蒿种植基地，试验地土壤相关参数见表2。

表2芦蒿种植试验地土壤相关参数

3.2 试验内容

试验采用73.5 kW拖拉机牵引芦蒿扦插机作业，5行同时移栽。结合芦蒿主产区的农艺要求，测定机具行驶速度、行距、株距、芦蒿扦插深度、漏插率、倒伏率等参数，综合考量芦蒿扦插机的工作情况和实用性。

3.3 试验结果分析

按照芦蒿扦插繁殖要求，试验用芦蒿种苗长200 mm左右，茎秆直径8～10 mm，每段茎秆顶端有2个以上（含2个）饱满芽，扦插深度在13 cm左右。芦蒿扦插机试验结果见表3。试验结果显示，机插行距、株距、扦插深度、栽植频率、栽植合格率均达到芦蒿扦插农艺要求，表明该机具性能良好。

表3芦蒿扦插机试验结果

此次试验发现芦蒿扦插机作业质量受人为因素影响较大。例如：作业过程中存在人工摆苗跟不上扦插速度的情况，导致漏插；芦蒿扦插深度与人工摆苗时苗露在链夹外面长度存在直接关系；等等。

4 机具改进措施

针对人工取苗效率低和扦插深度均匀性受人为因素影响较大等问题，下一步应在原有的芦蒿扦插机上，增加苗箱与送苗机构，在苗箱下端设置出苗口，出苗口端与链夹上端通过电动传送机构相连，实现芦蒿苗的传送。芦蒿苗被传送机构带到最下端处时，在重力作用下，自由落体到链夹中，链夹带着苗做回转运动，实现芦蒿的全自动移栽。同时，要针对机械化扦插，研究芦蒿机械化生产技术规范，明确前茬整地作业质量要求，形成可复制推广的作业模式，提高特色蔬菜的机械化生产水平。