湖南烟区烟叶生产机械测试指标优化和评价方法

湖南烟区烟叶生产机械测试指标优化和评价方法摘要：为加快烟叶生产农业机械化进程，推广适合本地区的农业机械，湖南烟业开展了烟叶生产全程机械化试点专项工作，对烟叶生产各环节应用的农业机械进行了性能测试，通过四个批次烟叶生产农业机械的测试和数据统计整理，确立了湖南烟区烟叶生产机械测试的最佳指标和评价方法关键词：生产机械，烟叶，优化指标评价烟叶生产环节主要可以分为装盘播种、幼苗剪叶的育苗作业环节，以耕整地、起垄、施肥、移栽、覆膜、揭膜、中耕、培土、灌排、植保、打顶、采收、田间运输、拔秆的大田作业环节和以烟叶夹持、烟叶上房、烟叶烘干、烟叶回潮等的烘烤作业环节。目前，除了揭膜、打顶、采收、烟叶上房机械化程度较低外，其他作业环节基本上已经实现了机械化作业。机械的选用必须符合作物农艺生产的要求，或者是农机与农艺相结合。因此，农业机械应具有很强的适应性。烟叶生产农机具较多，渠道主要有三个方面：一方面国家烟草局与各级省烟草局为了大力推进烟叶生产全程机械化，成立了部分烟叶生产专用农机具研发专项，研发了部分专用机具；另一方面部分农机制造企业，针对烟叶生产的农艺特点在现有通用型农机具的基础上研制了部分烟叶生产专用农机具；第三方面，现有农机化通用机械可以直接应用在烟叶生产上。优质的烟叶生产农业机械不仅可以提高生产效率，降低生产成本，甚至还可以提高烟叶品质。因此，烟叶生产用农机农具的选型、测试与性能优化至关重要。一、烟叶生产农艺要求（一）育苗作业环节育苗作业主要包括装盘播种、幼苗剪叶两个环节。烟叶育苗常采用漂浮育苗的方式，其原理是将种子播种在装有基质的育苗盘内，使育苗盘漂浮在育苗池营养液表面。完成整个育苗过程的一种无土育苗方法，是用基质代替土壤固定烟苗根系，通过毛细管作用将营养液渗透到基质内，提供烟苗生长所需的全部养分和水分。漂浮育苗技术是一项集无土栽培、营养液栽培、容器栽培、保健栽培等优势于一体的规模化、工厂化育苗新技术，在集约化管理、生产效率和培育烟苗素质方面，具有常规育苗无法比拟的管理与技术优势。漂浮育苗通常采用泡沫或塑料穴盘，每盘播种200400颗烟叶种子，要求播种间隔均匀，漏播、重播率低，生产效率高。烟叶播种生长后通过合理的剪叶能控制烟苗地上部分生长而促进地下部分即根系的生长，可以扩大根叶比，获得更粗壮的茎，并使幼苗个体间均衡生长，亦能限制真菌病害，剪叶过程中要求控制剪叶高度不能低于中心新叶，叶片残片不能残留至盘箱或苗池。（二）大田作业环节大田作业主要包含耕整地、起垄、施肥、移栽、覆膜、中耕、培土、植保、拔秆等。试验研究表明，烟叶根系越发达，烟叶质量和产量越好。因此，为了促进烟叶根系生长，烟叶大田生产中要求深耕细作，起垄培土。在耕整地环节，通常要求晚稻收割后犁耕晒田，犁耕深度不低于20cm，次年春节旋耕碎土，起垄，要求旋耕碎土率高，地表平整，起垄高度3040cm，起垄行距110120cm，起垄与施肥可以同步也可以分开，通常施肥在株之间或一旁1015cm处，刨坑或开沟，深69cm，施后覆土。一般追肥12次，追肥以清粪水、菜籽饼为主，于栽苗后30天内施完。移栽的栽植行距为110 120cm，株距为4555cm，每亩植烤烟以11001200株为宜。覆膜采用先覆膜后栽烟的方法，栽前1020天覆膜，栽烟时按株距将薄剪成“十”字形，刨穴栽植。中耕时在近根处划破地皮即可，切忌伤根或触动烟株，离烟株稍远处可略深，行间以深25cm为宜。中耕质量要求烟株周围不留旱滩，不露缝，不动根，不盖苗。培土需在团棵以前进行。培土形成的垄要达到30cm的高度，垄要培得宽且平直。植保应尽量使用天然的杀虫器件或者轻毒农药，减少环境污染和能源的损失。烟叶收获后，为减少次年烟叶生产的病虫害，要求拔除烟杆，拔杆要求拔出率为95%以上，且拔出的烟杆应切碎，拔杆的效率要高。（三）烟叶烘烤作业环节烟叶烘烤作业主要包含烟叶夹持、烟叶上房、烟叶烘干、烟叶回潮等。目前，市场上只有烟叶回潮相关机具，采用回潮机能加快烟叶回潮速度，提高烤房生产率，但回潮过程中若回潮过度，烟叶水分含量过高，会出现潮红、霉变等现象，影响其质量。烟叶回潮的主要性能指标有湿度、温度及湿度均匀性，回潮效率等指标。二、烟叶生产机械关键性能指标确定烟叶生产农业机械的通用指标主要有：耗油率或耗油量（以柴油、汽油为动力的耕整地机械等）、功率或耗电量（播种机等以电力驱动的机械）、生产效率、操作人数等。其性能指标根据不同的生产环节，有一定的差异。（一）育苗作业环节育苗作业环节主要包括装盘播种、幼苗剪叶两个环节，其关键性能指标（见表1）。（二）大田作业环节大田作业主要包含耕整地、起垄、施肥、移栽、覆膜、中耕、培土、植保、拔杆等，其性能指标（见表2）。（三）烟叶烘烤作业环节烘烤作业主要包含烟叶夹持、烟叶上房、烟叶烘干、烟叶回潮等，目前市场上只有烟叶回潮相关机具，回潮的主要指标有湿度、温度及湿度均匀性。其中，湿度与温度是指测试点的湿度与温度值，单位为摄氏度（），湿度均匀性是指各湿度点在时间与空间上的一致性，单位为%。三、烟叶生产机械配置评价方法为了建立烟叶生产农机具性能测试的科学评价方法，根据烟叶生产农艺要求，提出了单指标评价与多指标加权评价的方案。（一）单指标评价针对烟叶生产各环节，以影响该环节的关键性能指标作物优化条件，建立单指标评价方案。例如，在翻耕、起垄环节，湖南烟区要求翻耕深度大于20cm，起垄高度大于30cm，且要求翻耕深度越大越好，起垄高度越高越好，因此可以建立单指标评价方案。在所有测试的翻耕机械中，如翻耕深度小于20cm，则可以认为机具不合格，不适合用于烟叶生产的翻耕作业。翻耕机具有的好坏程度以翻耕深度平均值作为评价指标，从大至小依次确立机具的好坏。此方法可以作为有特殊性能要求的作业环节的选型依据。采用单指标优化可以定性分析该机械是否满足烟叶生产的要求。 （二）多指标加权评价如某个作业环节，作业中包含多个关键指标，则单指标无法确定机具的性能优劣，以播种环节为例。播种环节的主要指标有重播率、漏播率、播种居中均匀性。在这三个指标中，若后续移栽环节是人工移栽，则三个指标的权重排序分别是：重播率大于漏播率，漏播率大于播种居中均匀性。如后续移栽环节是人工送苗机械化半自动移栽，则三个指标的权重排序分别是：重播率大于播种居中均匀性，播种居中均匀性大于漏播率。如后续移栽环节是机械化全自动移栽，则三个指标的权重排序分别是：播种居中均匀性大于漏播率，漏播率大于重播率。因此，针对不同的要求需要建立不同的评价机制：以X、Y、Z分别重播率、漏播率，播种居中均匀性指标，以K1、K2、K3分别代表他们的权重，以F表示整机的性能，在多指标加权优化中F=K1X+K2Y+K3Z，其中K1、K2、K3可以由试验确定，也可以通过组织农艺专家根据当地种植农艺要求打分确立。采用多指标加权评价可以定量分析某个机械的好坏。四、小结烟叶全程机械化农机农具的性能测试，可采用单指标评价和多指标加权评价。同时，参考农艺、农机专家对机械外观、操作方便性、安全性做主观评价，实现定性与定量评价相结合、主观评价与客观评价相结合，从而建