移栽机研发可行性报告

1、长沙市重点研发计划项目移栽机的可行性研究报告一、项目的背景与意义以油菜为例说明高密度经济作物移栽机研制的必要性和重要性。目前国内植物油自给率不到50%，国家食用油供给安全存在巨大的潜力风险，油菜籽油是主要的食用油之一。但目前大量低价进口油菜籽冲击国内油菜市场，压低国内油菜产品价格，挤压国内油菜产业发展空间；同时，国内油菜产业经营规模过小，生产的机械化程度低导致生产成本相对过高，使中国油菜产业面临前所未有的挑战。据2014年国家农业部的统计数据，单就长江流域油菜优势区域的育苗移栽与直播的面积分别为182万公顷和192.5万公顷左右，育苗移栽与直播的面积大体相当，中国南方的双季稻地区、稻油轮作在相

2、当长的时间内仍有较大面积因冬前农时不足而无法采用机械直播，必需进行育苗移栽。同时，因油菜的栽培密度较大，手工移栽油菜劳动强度大，效率低，1个壮劳力一般平均每天移栽0.8亩左右，由此导致许多农民放弃双季水稻种植，改为水稻-油菜种植模式，对稻谷产量造成较大影响。因此，开发高效率、低成本的油菜育苗与移栽新方法，是推行油菜等作物规模化种植的一项艰巨而重大的任务。油菜移栽实现机械化后，使油菜适时提前栽植，充分利用土地资源和冬前的光温条件，提高复种指数；解决油菜传统移栽方法中劳动强度大、生产效率低的难题，提高农民种植油菜的积极性；从而缓解目前水稻双季稻面积呈下降趋势这一重大问题，按长江流域育苗移栽油菜面积

3、（182万公顷）中增加10%的双季稻面积，单季稻谷产值1000元/亩计算，可增加27.3亿元稻谷的年产值。以油菜生产为例，按长江流域育苗移栽面积50%区域的推广情况估算，以该机每天移栽15亩（传统手工移栽每天每人约0.8亩）的面积，每机3人（幼苗盘搬运、动力操作、移栽操作各1人），劳动效率可提高6.25倍；同时可显著带动农机产业发展，按每机每年共移栽150亩测算，全长江流域需要油菜移栽机9.1万台（按50%推广面积），每台中型整机定人民币2.0万元售价，可形成大约18亿元的农机产业；同时，可带动上万人走向新的就业岗位。二、国内外研究现状与发展趋势1. 国内外发展现状目前，我国油菜育苗方法主要有

4、苗床育苗、营养钵育苗和穴盘育苗3种；移栽方法有裸苗移栽和钵苗移栽种；移栽机械有半自动移栽机和全自动移栽机，半自动移栽机需要手工喂苗，然后由机械完成开沟、放苗、扶苗、覆土、镇压等工作，移栽效率一般为40-50株/min,移栽效率偏低；现有全自动移栽机结构复杂，造价高，且毯状穴苗的育苗成本高，国内外在蔬菜和经济作物移栽中较多见，大田作物油菜尚没有应用先例。油菜移栽需要育苗成本低、移栽效率高、立苗率高的机械，目前国内尚没有解决以上问题的移栽机械。2.本项目的比较优势一是本项目育苗成本低，采用粉碎后稻草纤维和粘泥作为育苗载体，材料源自大田和水稻秸秆，利用条槽型软盘进行育苗，可实现小批量栽培（1根稻草绳

5、幼苗带可着生20株左右幼苗），育苗移栽的效率高，新的移栽机移栽速率约12-15亩/天，新的中型移栽机（4行式移栽）的造价约人民币2.0万元，小型机（双行式移栽）造价约人民币0.8万元，特别适合丘陵地区推广使用。对比目前苗床育苗和营养钵育苗利用链夹式、钳夹式、杯式、吊蓝式等进行单株移栽，移栽效率约为6-10亩/天,移栽效率提高1倍以上；而毯状穴苗育苗，可实现小批量移栽，但育苗成本高，特别是移栽机械的造价成本高，中型移栽机造价大约人民币3-4万元。二是本项目移栽机械的核心是利用继电器控制动力输送的时间间隔，定时将稻纤维泥幼苗带推入种植沟，后完成浇水覆土镇压的栽培环节（附本项目的部分移栽示意图）。即

6、实现推送苗，缓解半人工辅助操作带来的疲劳作业导致移栽缺株现象。图示： 稻纤维泥幼苗带的移动装置示意图三、项目实施主要内容、技术关键与创新点、预期目标1. 项目的主要技术内容、关键技术和技术路线（1）主要研发技术内容项目的主要目的是改进现有设计，制造移栽机，在已取得稻纤维泥幼苗带软盘育苗技术的基础上；重点制作对稻纤维泥幼苗带进行移栽的推苗机械；配套制作“即行即开、即停即关”的自动化浇水机械；同时辅助制造小型双铧犁覆土压土机械。（2）项目的关键技术一是成功应用稻纤维作为育苗基质，发挥类似于混凝土中的“钢筋”作用，使稻纤维、粘泥、幼苗根系融为结合紧密的整体；二是引进工业方面机电控制技术，设计制作机械

7、推送幼苗带的机械，使稻纤维泥幼苗带以均等间隔的方式落入种植沟。（3）项目的核心技术 一是试验完成了放置于移栽平台的稻纤维泥幼苗带，通过垂直推苗的推动作用，把幼苗带推入种植沟，推完1槽的幼苗带后，实现平台上幼苗带平行移动1个育苗槽，机械制造方面要利用可编程控制器，导轨等器材组合，实现垂直运动后的定量距离移动。移栽机由2人控制，1人驾驶动力拖拉机；1人进行及时更换育苗盘。二是为实现稻纤维泥成功脱离育苗槽，要配套设计喷水装置，在垂直推苗前1秒钟左右实现喷水，该装置发挥2个作用，一方面是幼苗带及时喷水后，减少与育苗槽的摩擦阻力；另一方面是栽培幼苗获得水分。发明了一种新的育苗方法，该方法具有以下四个优点

8、。简单易操作：本方法与水稻软盘抛秧育秧类似，且不必在水田育苗，而必须在旱地育苗，在种子、线条形凹槽育苗软盘、粘性营养杀菌稀泥、稻纤维等材料准备后，即可按步骤进行操作，普通民工均可掌握。材料成本低：本方法主要材料为线条形凹槽育苗软盘，该软盘与水稻育秧软盘类似，可重复使用3-5年，能降低材料成本；稻纤维以稻草为材料，可就地取材，用编制机编制，用工少，效率高。移栽效率高：培育的稻纤维泥幼苗带，取出后即可整体进行移栽；对于进行手工移栽的植物，可培育100厘米左右的幼苗带，一次性放置到种植沟，适当覆土后即完成移栽。对于选用有关机械进行移栽的，可培育60厘米左右的幼苗带，可同时移栽2-6行。手工移栽幼苗带

9、，比手工移栽单蔸苗的效率至少高200%以上，机械移栽稻纤维泥幼苗带，比传统手工移栽单蔸苗的效率至少高400%以上。幼苗成活率高：本方法的稻纤维泥幼苗带类似“钢筋混泥土”形状，幼苗根系扎在纤维泥内，在前20天左右的生长过程中，营养和水分供给充足，同时，由于稻纤维泥内有一定空气，可使幼苗健壮生长；幼苗带整体植入种植沟，不会损伤幼苗，幼苗成活率为90%以上，同时，稻纤维腐烂后可成为土壤的有机质。二是引进工业方面机电控制技术，设计机械推送苗技术，使稻纤维泥幼苗带以均等间隔的方式落入种植沟。幼苗带的推送技术有以下2个创新点。 一是移栽效率高，一般设计每5秒种推送1次幼苗带，即平均单行每秒可移栽5株苗左右

10、，每分钟可移栽200株苗左右，显著高于现有半自动移栽机40-50株/min的速率。 推送装置采用继电器控制技术，设计间隔式定时推送的技术，完成幼苗带通过移栽平台的落苗框落入种植沟，机械设计相对易操作。（4）工艺路线以育苗技术为突破口（新型软盘设计制作已经获得国家专利），设计稻纤维泥幼苗带的定时推苗机械，再设计定时浇水机械和覆土镇压机械。最后进行整机组合，开发出新型的高密度作物的小批量移栽机械。2、本项目的创新点、产品性能与使用效果的创新（1）项目的技术创新点和结构创新点技术创新点为充分利用稻纤维，使稻纤维、粘泥、幼苗根系成为一个幼苗带，既可进行手工栽培，又可以机械推动的方式，以小批量的方式进行

11、高效率移栽。机构的创新在于设计制作一种新型育苗软盘，以及幼苗带的机械推送装置的创新。（2）产品的性能 育苗软盘的性能：育苗软盘由育苗框架和育苗底板组成；每盘有10个育苗槽，单盘可培育10根幼苗带；适宜机械移栽的育苗盘长度约60厘米；适宜手工移栽的育苗盘长度约100厘米；每盘可分别培育150株或200株左右幼苗。 移栽机的主要性能参数：机械作业时，按每5秒种推送1次幼苗带，即平均每秒可移栽5株苗，单行移栽效率为200株/min左右。小型移栽机按双行计算，整体移栽效率为400株/min左右；中型移栽机按4行计算，整体移栽效率为800株/min左右；大型移栽机按6行计算，整体移栽效率为1200株/m

12、in左右。比较现有半自动移栽机械，效率至少提高2倍以上。移栽机的对地行走速率约为650米/小时。（3）产品使用效果的创新可以形成 “高密度经济作物小批量机械移栽的操作规程”等省级以上技术规程。3、项目预期取得的主要技术成果（1）主要技术成果为2个新产品，一是新型育苗软盘，二是一种油菜移栽机械。新型育苗软盘每可培育200株或300株左右幼苗；制作油菜移栽机械小、中、大号的前2种类型，可逐步分别实现400株/min左右、800株/min左右、1200株/min左右的移栽速率。（2）可能取得的专利是高密度育苗专用播种器。（3）项目成果转化目标：本项目的油菜新型育苗软盘，可以孵化1家年产值5000万元

13、以上的软盘生产企业；可以孵化1家以上年产值约18亿元以上的农机生产企业。四、应用或产业化前景与市场需求1. 产业化前景和市场需求根据国家农业部公布的数据，近几年长江流域的油菜优势区域的育苗移栽面积基本稳定在182万公顷左右，绝大多数地区以手工移栽为主，按以上面积的50%推广本项目的技术（包括减去非稻田面积），即有1365万亩农田进行新技术的机械移栽，如前述，预测可增加27.3亿元稻谷的年产值；可增加1家年产值5000万元以上的软盘生产企业；可形成约18亿元的农机产业。因此，项目具有广阔的市场前景。2. 项目产品的市场竞争能力本项目的油菜移栽机，对比链夹式或单孔式移栽机等进行单株苗移栽的机械，在

14、生产效率上具有优势，移栽速率达到现有移栽机械的2-3倍，因此，具有较强的国内竞争力；对比国外的先进机型，在价格上具有竞争力，国外移栽机价格达数万元，本移栽机械（中型）估价20000元左右/台，因此，项目产品具有良好的市场销售空间；另一方面，国家鼓励企事业单位进行农机产品创新，可以解决国外农机产品不全适应我国土壤等环境因子的困境，同时缓解全面推进农业机械化所面临的巨大经济压力。根据现有市场分析，本项目产品可覆盖南方油菜优势区域至少50%以上耕地面积。五、现有工作基础、条件和优势（1）湖南生物机电职业技术学院以原省农业机械化学校的办学优势为基础，建设有农机教研室，近4年本校学生参加全国农机技能大赛，获得1个全国一等奖和3个二等奖。学院于2014年8月成立了由农机教授领衔的学院农艺农机研究团队,并着手对农作物的移栽机械进行了系列调研、设计与试验工作。（2）本校的农艺农机研究团队于2016年获得了“育苗与移栽软盘”的实用新型专利（201521091485.6