川芎机械化栽植生产建议*

刘宇 伍正芳 刘波 梅林森 郭佳 叶江红 蒋辉霞

四川省农业机械科学研究院，四川成都

苓种，川芎地上茎膨大成盘状部分的茎节，是川芎无性繁殖的主要组织。苓子栽种时需保持节盘两端都留有一段茎秆，存留茎秆需一半扦插在土中，一半留在地表上，同时要保证芽口朝上，保证川芎的正常出苗和生长。由于川芎苓种既非幼苗也非颗粒种子的特性和栽植农艺要求，当前还没有一款专用的栽植机械。由大蒜播种机改良的川芎播种机在一定程度上达到了解放劳动力、提高生产力的目的，但该机苓种多粒取种勺的设计导致后续清苗工作繁琐，增加了劳动量；加上无法保证苓种的顺向扦插、芽口朝上，川芎出苗率难以得到保障。张宇[1]针对苓种漏播、重播和伤种问题，优化了播种器关键部件参数,提升了精量播种性能，但未见整机大范围的推广应用。突破苓种机械化种植关键技术，研制苓种高效栽植装备仍需进一步加强。

1 川芎栽植要求和存在问题

1.1 川芎生长特性

四川盆地气候温和湿润，土质肥沃疏松、排水性好，富含矿质，适宜于川芎生长。川芎在幼苗期要防止烈日和高温灼伤，同时注意洼涝和干旱环境，以避免川芎生长出现不良或死亡的现象，影响品质和产量。在栽植前，旋耕整地成厢，做到能排能灌，改善土壤的通透性，增加土壤的保墒能力。在苓种栽植后厢面上覆上稻草[2]，以促进川芎生长发育、干物质积累。

1.2 川芎栽植技术要求

苓种选择与处理是栽种前的关键环节[3-4]，是有效防控川芎土传病害、保证出苗率、促进川芎生长、提高产量的重要支撑手段。选用茎节粗壮、节间短、无病虫害的健壮川芎地上茎，节盘直径大于13 mm，以茎节为中心剪切成3～4 cm的不等长的小节，两端各保留一段茎秆。栽种前用10%苯醚甲环唑水乳剂1 000 倍液浸种20 min，按行距25～28 cm开2～3 cm 深的浅沟，沟内每隔15～20 cm 放1 个苓种，苓种应芽向上或侧向上斜放沟内，轻轻按入土中，苓种茎节入土通常以1～2 cm 为宜，使苓种既与土壤接触，节盘半露。过浅易将苓种晒死，过深则出苗慢而不整齐。

1.3 无专用机械可用

苓种栽植，平均每667 m2人工费用达到320 元[5]，劳动强度大，费时费力、效率低下，不利于抢墒栽种。在农村劳动力向城镇转移的背景下，用工需求保障难；加上人工作业难以保障栽植的规范性、标准性、一致性，不利于高效生产。川芎种植行业急需苓种专用栽植机械“以机换人”，突破川芎现有栽种模式，实现川芎产业的健康稳定发展。

3 川芎机械化栽植关键技术

3.1 单粒取种技术

川芎苓种的独特物理特性，抓取时不能使用颗粒状种子排种器和蔬菜钵苗移栽机的排苗杯，可借鉴大蒜播种机的取种勺[6]，以实现苓种顺利取种。在循环链式取种装置中，取种勺通过循环往复运动，从种箱中按序取入苓种，苓种跟随链条运动，进入后续阶段。现取种勺结构和尺寸是基于大蒜形状和尺寸建立的，取种勺中的多粒苓种种子，影响后续扶正定植，难以保证每个穴孔中只放入一个川芎苓种。一穴多芎依靠后期人工清苗作，无法机械化实现“一穴一芎”农艺要求。

基于苓种物理特性，建立苓种三维模型，开展苓种取种勺取种技术及装置研究。循环链式单粒取种装置采取“取多保一”形式，“取多”即链式取种勺在排种箱取种时可以取到2～3 粒苓种，避免漏取形成漏植；“保一”即取种勺沿着栅板构成的清种滑道移动，在栅板的倾斜角度和重力的共同作用下，取种勺只保留1粒苓种，多余的回落到排种箱，完成单粒取种。

图1 川芎苓种物理特性

图2 苓种种箱及取种勺

3.2 扶正定植技术

苓种栽植后需保持芽口朝上。扶正结构主要完成苓种在排种运动过程中的扶正作业，确保苓种方向的一致顺向朝上。基于弯度弹簧导管结构，建立苓种扶正仿真模型。当苓种进入弯度弹簧内，不论其初始状态，在自身重力以及弹性缓冲力的共同作用下，依靠弹簧间隙对苓种苓芽的夹挡，使苓种翻转，实现正头。经过多次阶段扶正，保证苓种牙口朝上。以弯度弹簧导管长度、内径、节距为影响因子的三元二次回归正交旋转组合设计试验,并运用Design-Expert 12 软件对试验结果进行分析，得到各影响因子与扶正效果指标之间的回归模型。开展川芎栽种机进行田间试验，基于回归模型优化目标参数优化。

川芎苓种生长需要打孔放苓后，立刻重新覆盖泥土，同时保证种植后茎秆竖直，且苓种上部裸露在泥土表面。基于振动闭合原理，开展打孔覆土装置配合移栽作业研究，探索打孔深度、振动幅度最优参数组合，实现川芎苓种的机械化定植[7]。

4 川芎机械化栽植建议

《四川省中药材产业发展规划（2018-2025）年》《关于促进成都医药健康产业高质量发展的实施意见》等文件，明确指出要对川芎等道地药材开展规范化种植技术研究，打造高质量种植基地。

4.1 加强机械化栽植技术研究和推广

机械化种植是规范化、规模化种植的基础，是川芎高产种植的重要手段。现有川芎栽植技术存在局限，难以满足大面积种植的需求，只有选用先进适宜的机械化种植生产技术才能提质增效降本。以现有栽植技术为基础，加强技术的改良研究，开发新的栽植装备，形成示范应用，以点带面，多方式多渠道宣传推广，积极引导种植户采用新技术新装备，切实提高川芎产业的机械化生产水平。

4.2 推进机械化栽植技术标准和规范建立

加快川芎种植作业机械化发展，保证全程机械化各环节和流程的有效性，实现安全生产，制订和落实机械化种植技术标准和规范。高效标准规范的机械化苓种栽植是实现川芎全程机械化生产的首要环节，是提高川芎生产效益的关键环节。大力推进机械化栽植技术标准和规范建立，才能引领苓种栽植新模式创新，推进苓种栽植提档升级。严格规范技术人员、机手等的作业规程，从根本上保障川芎生产机械化作业质量，从而发挥农业机械在实际应用过程中的作用和价值。

4.3 加强建设高素质农机手队伍

实现川芎种植作业机械化的标准化，需要构建一支具有高素质、高专业技能水平的农机机手队伍。不仅要保证机手的专业技能水平，具有扎实的理论知识和丰富的实践操作经验，能够严格按操作流程和标准，实现对机具的使用，完成川芎机械化生产；更要对川芎的生长特性、机具作业环境等方面有深入了解，这样才能从根本上实现川芎机械化生产的工艺要求，最大限度满足种植作业机械化的基本标准。

5 展望

加快川芎种植生产的机械化进程，实现川芎种植管理的集约高效，既切合川芎种植户的现实需求，又符合川芎产业持续健康发展要求，促进川芎种植户增收，助力乡村振兴和推进农业大省向农业强省跨越，经济、社会效益显著。