西洋参种植用移栽装置设计

胡 静，毛积磊，邱 杰，胡怡林，王浩哲，刘甜甜，单墨文，侯丽娟*

（1.威海市农业科学院，山东威海 264200；2.威海市农业农村事务服务中心，山东威海 264200）

0 引言

西洋参又名花旗参、洋参、西洋人参，五加科人参属，多年生宿根草本植物，原产于美国和加拿大。它是一种具有高营养价值的药用植物，长期以来一直被认为具有固精壮阳、滋补养生的作用，备受人们的青睐。随着人们对健康生活的追求逐渐升温，西洋参的种植需求也随之增加。我国已引种多年[1]，主要分布在北京怀柔、东北吉林、山东文登等地。威海市文登区是我国西洋参引种最早的地区之一，种植面积 4 000 hm2左右[2]。近年来，随着经济的高速发展和人们生活品质的提高，中药调养受到消费者的大力追捧。因此，如何获得更高品质的中草药是科研工作者追求的目标[3]。

1 设计背景

西洋参是一种珍贵的药材，其品质卓越，功效显著。然而，由于其种植难度较大，加之市场需求量大，市场上的优质西洋参价格极高。在西洋参的整个种植过程中，整地、播种、收获以及烘干等环节已基本实现机械化操作。然而，在劳动强度较大的种苗移栽和种子采集等环节，仍然沿袭人工操作，特别是在人工种植育苗完成后对一年和二年生的西洋参种苗进行移栽环节中，不能与机械化操作更好地衔接。不仅耗时费力，还易造成植株生长发育不良，极大地制约了西洋参的生产效率和质量。为了解决这个问题，决定研发一种移栽装置，以提高西洋参种植的生产效率和品质。

2 设计考虑

第一，西洋参在生长过程中的各种特点。其根系较为发达，因此需要一个较大的空间来生长。同时，其生长周期较长，移栽时，需要将其原先的生长土壤保持在根系周围，以免对植株造成太大的刺激。基于这些特点，移栽装置需要在保证空间充足的同时，尽可能减少对根系的损伤。第二，经济效益。西洋参的价格较为昂贵，因此种植过程中需要尽可能地减少投资成本和劳力成本。一个好的移栽装置应尽可能地简单、易操作、省时省力，才能达到降低劳动力成本的效果。第三，环境保护。现代社会越来越重视对生态环境的保护和可持续发展，因此设计移栽装置时需要考虑到其对环境的影响。

总之，设计一种适用于西洋参种植的移栽装置，需要充分考虑到植株的特性、经济效益和环境保护三个方面。只有在这三个方面均有所考虑之后，才能够设计出一种适用于现代社会的科技种植工具，达到保证生态健康、减轻劳动力成本和提高经济效益的目标。结合以上考虑，设计了一种西洋参种植用移栽装置。本移栽装置通过传感器自动感知植物根系状况，并通过控制系统精确掌控移栽过程。

3 总体设计及具体实施方式

1）西洋参种植用移栽装置设计主要包括：第一层板、导向套、行走轮、防护套、栽苗器本体、安装架、第二层板。安装架6的内部设置有栽苗器本体5，栽苗器本体5的下方设置有防护套4，防护套4的端口内部设置有弹性刮片9。栽苗器本体5的底部末端位于防护套4的内部，弹性刮片9设计有多块且环绕覆盖设置。安装架6的内部侧壁设置有滑杆10，栽苗器本体5的外部侧壁设置有导向套2，导向套2活动套设于滑杆10的外部。导向套2的底部设置有长弹簧12，长弹簧12套设于滑杆10的外部，安装架6的底部两端均连接设置有行走轮3，安装架6的外部端角均为圆弧状轮廓。栽苗器本体5以导向套2沿滑杆10向下活动，栽苗器本体5在移栽过程中更加稳定，其移栽目标更加精准，栽苗器本体5的底部末端穿刺进土壤，后续完成西洋参移栽。导向套2沿滑杆10向下活动过程中会压缩长弹簧12，长弹簧12在移栽操作完成后推动导向套2。栽苗器本体5至土壤拔出过程中，有长弹簧12的助力更加省力（图1、图2）。

图1 总体结构示意图

图2 层板示意图

2）栽苗器本体5在移栽过程中会穿透经过弹性刮片9，弹性刮片9与栽苗器本体5的末端侧壁相互接触，弹性刮片9清除栽苗器本体5末端侧壁的土壤残留，防止栽苗器本体5在穿刺进土壤过程中增添阻力。弹性刮片9自身可发生形变，与栽苗器本体5接触过程中不会发生断裂，栽苗器本体5的底部末端日常置于防护套4内部。防护套4保护栽苗器本体5的穿刺部位，既避免栽苗器本体5的穿刺部位发生卡顿，又防止栽苗器本体5的穿刺部位对外界造成划损（图3）。

3）安装架6的内部水平设置有第一层板1，第一层板1对应于栽苗器本体5开设有套孔8，栽苗器本体5穿透于套孔8，栽苗器本体5的侧壁水平连接设置有第二层板7，导向套2固定于第二层板7的末端，防护套4的外部侧壁与安装架6的内部侧壁之间连接设置有第三层板11，滑杆10竖直设置于第一层板1的底部与第三层板11的顶部之间，第一层板1、第二层板7与第三层板11均可用于西洋参苗种的放置，有利于西洋参在移栽过程中苗种的大批量搬运，西洋参移栽过程更加省时省力（图4）。

图4 导向套示意图

4 优势分析

针对西洋参种苗移栽工作设计的一种西洋参种植用移栽装置，与现有的技术相比，本设计的移栽装置优势明显。第一，栽苗器利用导向套沿滑杆向下滑动，从而使栽苗器在移栽过程中更加稳定，移栽目标更加精准。第二，栽苗器处设计长弹簧助力，使其从土壤拔出过程中更加省力。第三，增加弹性刮片用来清除栽苗器末端侧壁的土壤残留，防止栽苗器在穿刺进土壤过程中增添阻力。第四，栽苗器的底部末端置于防护套内部，既能避免栽苗器的穿刺部位发生卡顿，又能防止其对外界造成划损。第五，第一层板、第二层板与第三层板均可放置西洋参苗种，西洋参种苗在移栽过程中便于大批量搬运，使其移栽过程更加省时省力。

本移栽装置移栽速度高，稳定性强，有效提高了西洋参种植的生产效率和质量。同时，还可以有效减少人工成本和劳动强度，实现了机械化生产和自动化操作，为西洋参种植业的发展做出了积极贡献。

5 结语

设计的一种西洋参种植用移栽装置的小型移栽机，实现了西洋参种苗的便捷化种植。设计效果表明，移栽目标更加精准，种苗的搬运更加省时省力，能很好地满足种植的要求。由于专门设计了层板、防护套、导向套等机构，使其种植效率比人工移栽高。目前，该设计已申请国家实用新型专利（专利号：ZL202221289050.2），2022年11月22日于国家知识产权局进行了公开公告（公告号：CN217850107U），为今后类似设计提供了理论依据[4]。总之，本移栽装置的出现不仅解决了西洋参种植过程中的移栽难题，还提高了种植效率，减少了人工成本和劳动强度，具备广泛的应用价值和推广前景。相信在不久的将来，这一设计将在西洋参种植业中发挥重要作用，为提高西洋参的生产效率和质量、推动种植业的可持续发展做出更大的贡献。