国内外穴盘育苗压穴装置的发展现状，点击这里查看
温室智能装备系列之一百零五
穴盘育苗压穴装置研究现状
引言
穴盘育苗包括填土、压穴、播种、覆土等环节，在完成基质填盘后，还需要对穴孔中基质进行压穴，即对落入穴盘中的基质进行人工或机械式的压实，并形成一定深度的穴坑。由于受不同基质种类、含水率等因素影响，填盘的基质容易出现成团的问题，进而造成基质覆土不均或穴孔中基质蓬松量少现象，无法满足种苗后续生长对营养水分的需求，影响出苗质量。因此，育苗压穴的目的就是压实基质并形成播深，保证穴孔中基质汲取水分连续性和幼苗根系的坚实不散，尽可能增大基质装填量，同时满足农艺上对种子播深和覆土厚度的需求。早期育苗压穴多由手工完成，劳动强度大，压穴深度不一致，种子出苗不整齐。随着育苗产业化发展，一系列面向育苗产业压穴效率和质量需求的机械压穴装置不断出现，配套育苗流水线其他环节设备，实现育苗作业机械化和自动化，提高了育苗质量和出苗率。
国外压穴装置研究现状
起源于国外的工厂化育苗产业，经过30多年的发展，已经成为这些国家蔬菜园艺生产的支柱产业。其配套的机械化育苗技术已经较为成熟，相应的育苗流水线设备齐全、功能完善、作业效率高，配套的相关产业，如种子处理、基质加工等方面的设施完善。针对不同规模的种植户，开发相应的配套装置，不仅满足小型农户需求，而且适应大规模育苗播种需求。
美国SEEDERMAN公司生产的GS系列针式穴盘育苗播种装置，具有播种精度高、操作简便等优点。图1所示为配套排针式精密播种机的单排式压穴装置，其采用气压驱动，依靠与其下工作台上履带的配合，实现每次移动压穴一行的效果，压穴对中性好，效率为300盘/h。装置上的压穴针可更换，以适应不同规格穴盘需要，压穴深度可调。
图 1 美国 SEEDERMAN 单排压穴
图 2 荷兰 Visser 双排压穴
如图2所示，荷兰Visser公司依据相同原理，将单排式压穴机构改进为双排式机构，同样采用气压驱动，每次压穴一到两行，配合双排气力针式播种机，快速提高作业效率。同时为适应滚筒式播种机效率需要，研发了如图3所示的辊式压穴装置。其动力来自于工作平台下的驱动电机，经过一系列机械传动，实现压穴辊与清土辊同步运动，压穴同时实现清土效果。每次通过更换压穴辊匹配不同规格穴盘，压穴深度可调。西班牙CONICSYSTEM公司的PRO-300穴盘自动播种机，精度高，速度快，采用真空气吸板式播种，速度达1000盘/h，适应不同种子和穴盘播种需求。其中，压穴装置结构为整盘压穴，压穴效率高，同时采用滑轨连接，替换方便（图4）。此外，韩国大东机电Helper生产的自动育苗生产线采用的是单排气压驱动压穴装置，意大利URBINATI公司则根据不同生产线需求，采用排式压穴装置或辊式压穴装置。
图 3 荷兰 Visser 压穴辊
图 4 西班牙 CONIC SYSTEM 压穴板
国内压穴装置研究现状
国内在育苗播种流水线装备的研究上，较之欧美国家，起步较晚。近些年，随着工厂化育苗技术的大力推广，相关生产设备和育苗技术也逐渐被大多数农户认可，促进了相关产业的发展。然而，受限于国内育苗设备技术的不完善，小型育苗企业较多、购买力有限和复杂的作业环境需求等因素，国内研究者主要在引进吸收国外先进技术基础上，开发出适合中国国情的育苗设备，中国的育苗产业也处在半自动化向全自动化过渡的阶段。
如图5所示，为适应小型农户作业需求，邓剑锋等开发出的手动育苗打孔装置。通过手动按压手柄，实现整盘穴盘压穴，保证了穴孔形状、位置和深度的一致，两侧设置螺杆升降装置以调节压穴深度。该装置结构简单，成本较低，且摆脱了对电力或动力驱动的限制，使用范围扩大，满足小型农户作业需求。但对大规模育苗种植户而言，效率低，人工劳动强度大。
图 5 手动板式压穴
图6提供的是一种新型的基于平行四杆机构的穴盘打孔器，通过旋转压穴板，带动其上的压穴针实现压穴。对不同规格穴盘，改变压穴板和压穴针数量即可匹配。压穴同时，压穴板压平穴孔周围基质，使压出穴孔孔型规则且基质不回填，适用于流水线作业，整体结构简单，成本低。
图 6 平行四杆压穴
此外，借鉴国外单排或多排压穴机构，结合国内基质实际情况，开发出的如图7的板式压穴装置，其改进气动驱动方式为液压驱动，整盘压穴效果稳定，适应不同基质或床土压穴需求。同样，台州一鸣YM-0911生产线中搭配的压穴装置采用的是单排气压驱动压穴机构。如图8为台州赛得林采用的辊式压穴机构，其工作不需要单独动力，主要依靠传送带上穴盘的运动带带动压穴辊的转动，进而对穴盘进行压穴操作，工作效率高，采用类似压穴结构的还有2BYLS-320型水稻秧盘联合播种机。这种结构因其无动力驱动，工作过程中易出现“卡盘”或压穴对中性差的问题，造成出苗不居中，压实效果差，影响后续种苗的自动分选移栽。
图 7 板式压穴
图 8 辊式压穴
针对压穴对中性差造成水稻幼苗生长过程中发生串穴的问题，吴文富等研制了YB-2000型自动播种生产线，其中压穴环节和覆土环节通过链传动实现同步运动，保证了压穴辊的主动旋转，同时调节传送带速度实现同步压穴，由于输送带与压穴辊分别由不同电机带动，对不同规格穴盘无法实现较高精度的压穴对中性。周海波等研制了基于电磁换向阀和气缸限位的水稻秧盘输送同步对中机构，保证了穴盘播种时的精准对中，提高了投种精度。中国农业大学研制一种同步压穴设备，依靠链条节距和穴距匹配的方法实现压穴辊与穴盘同步，但受链条节距所限，对不同规格穴盘无法做到较好适应性。
结语
分析国内外研究现状可以看出，现有的压穴装置根据其结构样式，可分为板式压穴和辊式压穴2种。其中，板式压穴是在压穴板上安装压穴针，在人工或气液压驱动下，垂直穴盘压穴，压穴成型和对中性好，但效率偏低，无法满足大面积工厂化作业需求，且压穴针之间堵塞基质不易清理，影响压穴成型效果。辊式压穴是采用圆辊上安装压穴针，通过圆辊旋转实现压穴，由于可实现圆辊不停歇转动，压穴效率高。辊式压穴根据其驱动形式又可分为被动压穴和同步压穴，被动压穴无需另外配置动力，仅依靠传送带上穴盘推动压穴辊转动压穴，结构简单实用，同时在圆辊旋转方向上安装固定式板刷，可快速清理压穴针上粘滞基质，但圆辊转动仅依靠穴孔边缘推动，压穴对中性不稳定，传送带带面光滑时也容易出现“卡盘”现象。同步压穴则通过机械传动或单独配置动力，可以有效避免“卡盘”问题，但在不同规格穴盘适应性与压穴对中精度上有待提高。
随着国内穴盘育苗产业的发展，对作业效率和质量需求的提高，穴盘辊式压穴因其高速不间断作业，将成为育苗种植户的首要选择。对其中出现的如压穴对中性和压穴深度不稳定，不同规穴盘匹配性差等问题的研究，有待进一步加强。
作者：高原源，王秀，马伟（北京农业智能装备技术研究中心）