根茎类中药材机械化种植装备研究现状及展望

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0014

农学学报 ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (3): 60-71.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0014

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根茎类中药材机械化种植装备研究现状及展望

陈扬洲(), 张华(), 孙伟, 李辉, 刘小龙, 李红岭

甘肃农业大学机电工程学院，兰州 730070

收稿日期:2024-01-24 修回日期:2024-05-09 出版日期:2025-03-18 发布日期:2025-03-18
通讯作者:
张华，男，1985年出生，甘肃兰州人，博士，高级实验师，硕士生导师，研究方向：旱区农业工程技术与装备。通信地址：730070 甘肃省兰州市安宁区甘肃农业大学，E-mail：zhanghua@gsau.edu.cn.
作者简介:
陈扬洲，男，1999年出生，江西赣州人，硕士研究生，研究方向：旱区农业工程技术与装备。通信地址：730070 甘肃省兰州市安宁区甘肃农业大学，E-mail：1292389301@qq.com。
基金资助:
甘肃省高等学校创新基金项目“基于机器视觉的马铃薯漏播监测与补偿系统研究”(2025B-098); 甘肃农业大学技术转让横向项目“丘陵山地自走式根茎类收获机关键装置研发”(GSAU-JSZR-2024-004); 甘肃农业大学自列项目“西北丘陵山地根茎类中药材机械化种收技术试验示范”(701-0722045); 西北中药材全程机械化科研基地项目“立式移栽机”(2109-000000-20-01-199092); 甘肃省农业农村厅农机装备研发攻关项目“山地单轨道运输机制动装置研制与智能监测预警系统应用”(njyf2024-04-1)

Research Status and Prospect of Mechanized Planting Equipment for Roots and Tubers Chinese Herbs

CHEN Yangzhou(), ZHANG Hua(), SUN Wei, LI Hui, LIU Xiaolong, LI Hongling

College of Mechanical and Electrical Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070

Received:2024-01-24 Revised:2024-05-09 Online:2025-03-18 Published:2025-03-18

摘要/Abstract

摘要：

近年来根茎类中药材的经济效益持续上涨，种植规模逐年扩大，带动根茎类中药材种植机械快速发展，当前种植机械仍然存在种植效率低、适用范围窄以及种植损耗高等问题，针对这些问题，国内外学者不断创新优化，并取得了一定的成果。通过综述，研究了国内外根茎类中药材机械化种植技术和设备研究的现状、发展动态及制约因素，目前根茎类中药材机械化种植主要为半机械化种植和机械化种植，对具有代表性的国内外相关种植机械的结构和种类进行分析总结，对漏播重播检测技术、深松整地技术和覆膜覆土技术等关键技术进行了阐述。指出国内根茎类中药材机械化种植上存在规模化种植难实现、种植机械与种植农艺结合不足、关键技术薄弱和药农接受程度低难以推广等问题，并提出相应的对策与建议，对后续的发展趋势及方向进行了展望。

关键词: 根茎类中药材, 机械化, 种植机械, 研究现状

Abstract:

In recent years, the economic benefits of root herbs have continued to rise, the scale of cultivation has been expanding year by year, leading to the rapid development of root herbs planting machinery. However, the planting machinery still has the problems of low planting efficiency, narrow application range, and high planting loss. To address these issues, scholars at home and abroad continue to innovate and optimize, and have achieved certain results. The current situation, development dynamics and constraints of domestic and foreign research on mechanized planting technology and equipment for root and tuber Chinese herbal medicines were reviewed in the article, the structure, their key technologies and types of representative domestic and foreign planting machinery were analyzed and summarized. And the shortcomings of domestic mechanized planting technology for root and tuber Chinese herbal medicines were pointed out, and corresponding countermeasures, suggestions and subsequent development trend and direction were put forward.

Key words: rhizome Chinese herbal medicines, mechanization, planting machinery, research status

陈扬洲, 张华, 孙伟, 李辉, 刘小龙, 李红岭. 根茎类中药材机械化种植装备研究现状及展望[J]. 农学学报, 2025, 15(3): 60-71.

CHEN Yangzhou, ZHANG Hua, SUN Wei, LI Hui, LIU Xiaolong, LI Hongling. Research Status and Prospect of Mechanized Planting Equipment for Roots and Tubers Chinese Herbs[J]. Journal of Agriculture, 2025, 15(3): 60-71.

图/表 13

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类型	工作原理	技术特点
窝眼轮式	排种轮通过与其相连的动力传输装置带动转动，当排种轮上的窝眼型孔在轴杆转动的带动下到达充种区域时，在种子的重力和推送器作用下排出^[27]	窝眼轮上的型孔可按照所播作物种子外形尺寸设计，通用性较好，它的播量取决于槽轮的有效工作长度和速度，转速过快易重播伤种
圆盘式	利用旋转圆盘上定距配置的型孔排出定量的种子，根据种子大小、播种量、穴距等要求选配具有不同孔数和孔径的排种盘	通过更换排种盘可适应多种作物种子，构造比较简单，充种时间较长，充种性能好，工作比较稳定，易伤种
勺式	种勺在取种轮的带动下进入种箱的充种区，充种区的目标种子在重力与种间相互作用力的共同作用下流入到种勺的型孔内完成充种，多余种子在离心力和重力的共同作用下脱离种勺落在取种轮两边的回流板上，并滚落到种箱	更换排种勺盘可精播多种作物，无需清种装置，易受田间振动及清种倾斜角影响
指夹式	利用机械装置将种子从种子仓中取出，并通过夹持装置将种子夹持起来，夹持得最稳定的一粒种子随指夹器继续转到排种口排出，依靠导种带到达开沟器的上方，经导种管落入到种沟内，最终完成排种和下种过程^[28]	工作可靠，可调节性强，操作简单，播种均匀性好，对种子外形尺寸有一定要求
带式	排种器内的种子堆积在充种区域处，底层种子在排种带摩擦力的作用下随排种带向上运动，而表层种子在重力的作用下沿堆积斜面向下滑落，种子在气压差和离心力的共同作用下吸附于排种带的型孔上，完成充种过程^[29]	更换排种胶带可适应不同作物种子，结构简单，伤种率低，作业速度较慢

类型	工作原理	技术特点
窝眼轮式	排种轮通过与其相连的动力传输装置带动转动，当排种轮上的窝眼型孔在轴杆转动的带动下到达充种区域时，在种子的重力和推送器作用下排出^[27]	窝眼轮上的型孔可按照所播作物种子外形尺寸设计，通用性较好，它的播量取决于槽轮的有效工作长度和速度，转速过快易重播伤种
圆盘式	利用旋转圆盘上定距配置的型孔排出定量的种子，根据种子大小、播种量、穴距等要求选配具有不同孔数和孔径的排种盘	通过更换排种盘可适应多种作物种子，构造比较简单，充种时间较长，充种性能好，工作比较稳定，易伤种
勺式	种勺在取种轮的带动下进入种箱的充种区，充种区的目标种子在重力与种间相互作用力的共同作用下流入到种勺的型孔内完成充种，多余种子在离心力和重力的共同作用下脱离种勺落在取种轮两边的回流板上，并滚落到种箱	更换排种勺盘可精播多种作物，无需清种装置，易受田间振动及清种倾斜角影响
指夹式	利用机械装置将种子从种子仓中取出，并通过夹持装置将种子夹持起来，夹持得最稳定的一粒种子随指夹器继续转到排种口排出，依靠导种带到达开沟器的上方，经导种管落入到种沟内，最终完成排种和下种过程^[28]	工作可靠，可调节性强，操作简单，播种均匀性好，对种子外形尺寸有一定要求
带式	排种器内的种子堆积在充种区域处，底层种子在排种带摩擦力的作用下随排种带向上运动，而表层种子在重力的作用下沿堆积斜面向下滑落，种子在气压差和离心力的共同作用下吸附于排种带的型孔上，完成充种过程^[29]	更换排种胶带可适应不同作物种子，结构简单，伤种率低，作业速度较慢

类型	工作原理	技术特点
气吸式	依靠排种器的气压差值进行工作，种子随取种盘转动到取种区，在重力和压差作用下进入型孔，转动到清种区在高压气流作用下吹出多余种子，最后保留一粒种子被压附进入卸种区	对外形种子尺寸要求不高，通用性好，作业效率高，机械损伤小，精播可减少种子用量，降低种子成本，漏播率、重播率低，可实现高速播种
气吹式	排种轮转动带动型孔进入充种区，种子充填到型孔中，当型孔转至压气喷嘴下方时，气流经型孔形成上下压力差，将型孔内多余种子吹掉，只剩一粒种子压附在型孔底部，当型孔进入护种区后，气压消失，至排种口，种子靠自重或推种片作用落入种沟^[49]	对种子外形要求不高，通用性好，作业效率高、伤种率低，可在较高速度下完成排种作业，动力消耗大，空气密性要求高
气压式	多以内充型窝眼轮式排种器为基础，种箱与排种盘内存在风压差，种子靠自重和风压压附于型孔，转至清种区由毛刷刮除多余种子，单粒种子转至卸种区压差消失，种子即落入种沟完成播种^[50]	机械损伤小，对种子尺寸有要求，通用性低，输送距离远，导致合格率低，在充种、清种和卸种过程中种子不受损伤，充种性能好

类型	工作原理	技术特点
气吸式	依靠排种器的气压差值进行工作，种子随取种盘转动到取种区，在重力和压差作用下进入型孔，转动到清种区在高压气流作用下吹出多余种子，最后保留一粒种子被压附进入卸种区	对外形种子尺寸要求不高，通用性好，作业效率高，机械损伤小，精播可减少种子用量，降低种子成本，漏播率、重播率低，可实现高速播种
气吹式	排种轮转动带动型孔进入充种区，种子充填到型孔中，当型孔转至压气喷嘴下方时，气流经型孔形成上下压力差，将型孔内多余种子吹掉，只剩一粒种子压附在型孔底部，当型孔进入护种区后，气压消失，至排种口，种子靠自重或推种片作用落入种沟^[49]	对种子外形要求不高，通用性好，作业效率高、伤种率低，可在较高速度下完成排种作业，动力消耗大，空气密性要求高
气压式	多以内充型窝眼轮式排种器为基础，种箱与排种盘内存在风压差，种子靠自重和风压压附于型孔，转至清种区由毛刷刮除多余种子，单粒种子转至卸种区压差消失，种子即落入种沟完成播种^[50]	机械损伤小，对种子尺寸有要求，通用性低，输送距离远，导致合格率低，在充种、清种和卸种过程中种子不受损伤，充种性能好

名称/型号	技术特点
东风井关PVHR2移栽机	整机外形尺寸（长×宽×高）3050 mm×1600 mm×1500 mm，属于小型自走式移栽机，种植行距株距均可调节，种植效率约为3600株/h，移栽机上搭载有高性能发动机，左右平衡装置及机体自动升降设备，适用于各种不同的种植环境。
洋马PF2R移栽机	整机外形尺寸（长×宽×高）3160 mm×1795 mm×2287 mm，移栽株距、行距均可调节，发动机功率为5.8 kW，作业效率约为0.17 hm²/h，机具可完成取苗、开孔、落苗、覆土、镇压全自动移栽，适用于移栽泥面土块颗粒≤40mm、作业面无杂草、土壤含水率不大于25%的起垄或平地移栽。
久保田2ZSY-4移栽机	拖拉机牵引作业，采用悬挂式结构，整机外形尺寸（长×宽×高）3605 mm×2450 mm×1955 mm，作业行距30~50 cm（可调节）可搭载旋耕机，移栽前进行二次碎土。采用鸭嘴式移栽杯，可同时进行4行交叉作业，自带故障诊断功能，便于用户快速检修，可通过手柄切换档位实现深浅调节。
意大利法拉利Fmax型移栽机	拖拉机牵引作业，采用悬挂式结构，拖拉机额定功率在20~70 kW，种植行距在35~100 cm，株距最小为15 cm，最大作业行数为6行，种植效率可达5000株/时，可适应于不同的作物移栽种植。
富来威2ZBG-4全自动移栽机	整机外形尺寸（长×宽×高）3690 mm×2370 mm×2010 mm，额定功率为13.2 kW，最大转速为3600 r/min，种植行距为350 mm，种植株距为280~345 mm，栽插速度为60株/min。搭载专用底盘和机电液气一体化技术，功率强，移栽效率高。
三牛2BY-6型党参露头移栽机	拖拉机牵引作业，采用三点悬挂，配套动力60 kW，整机外形尺寸（长×宽×高）2500 mm×1800 mm×1400 mm，作业行距25 cm（可调节），可一次性完成移栽、铺膜、覆土等作业。
中科2ZQ-1A移栽机	整机外形尺寸（长×宽×高）3690 mm×2370 mm×2010 mm，配套动力功率为1.64 kW，种植行距和深度均可调节，根据地块不同垄宽，前后轮距可以进行适当调节，可根据不同地形，调节整机高度和左右平衡，保证秧苗移栽深度一致，动力性强，适合各种地形作业。
2ZBX-2A芍药移栽机	采用拖拉机牵引作业，配套动力29 kW，整机质量530 kg，机外形尺寸（长×宽×高）1830 mm×1250 mm×1500 mm，工作效率7500株/h，株距调节距离在200~1000 mm，可一次性完成芍药移栽开沟覆土镇压等作业。
北大荒众荣2ZY-3移栽机	拖拉机牵引作业，采用悬挂式结构，整机外形尺寸（长×宽×高）2250 mm×3380 mm×1460 mm，配套动力功率为≥55 kW，作业行距60~66 cm（可调节），栽植速度在95~240株/min，可同时进行4行交叉作业及一次性完成开沟、移栽、覆土等作业。
辉腾HTZ根茎药材移栽机	拖拉机牵引作业，采用悬挂式结构，整机外形尺寸（长×宽×高）2600 mm×1500 mm×1000 mm，适用功率在50~120 kW，种植行距为10~40 cm，深度5~15 cm。适用于沙质土壤、半黏性土质移栽工作，可种植黄芪、苦参、甘草等，可一次性完成开沟、种苗、覆土、镇压等作业。

根茎类中药材机械化种植装备研究现状及展望

Research Status and Prospect of Mechanized Planting Equipment for Roots and Tubers Chinese Herbs

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