Nghiên cứu hoàn thiện một số bộ phận chính của máy cấy mạ thảm phù hợp với điều kiện Việt Nam

ên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ1 đ−ợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc Tác giả Lê Quyết Tiến Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………ii Lời cảm ơn Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại tr−ờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, tôi đ1 nhận đ−ợc sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô giáo trong tr−ờng. Nhân dịp này tôi xin đ−ợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình và TS. Đỗ Hữu Quyết, ng−ời đ1 tận tình h−ớng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cám ơn TS. Lê Sỹ Hùng – Tr−ởng phòng CGH canh tác – Viện cơ điện NN và Công nghệ STH đ1 động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cám ơn Bộ môn Cơ học kỹ thuật khoa Cơ Điện Tr−ờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, cùng các đồng nghiệp tại Viện Cơ điện NN và CNSTH, Công ty Máy kéo và Máy nông nghiệp đ1 giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài bản thân đ1 có nhiều cố gắng, song không thể tránh khỏi thiết sót. Rất mong tiếp tục nhận đ−ợc sự đóng góp ý kiến của thấy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài đ−ợc hoàn thiện hơn. Tác giả Lê Quyết Tiến Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………iii Mục lục Trang Lời cam đoan i Lời cám ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Lời mở đầu 1 Ch−ơng I: Tổng quan về tình hình nghiên cứu máy cấy lúa trong n−ớc và thế giới 1.1. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa trên thế giới 3 1.1.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất mạ thảm và máy cấy ở Nhật Bản 3 1.1.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất mạ và máy cấy lúa ở Hàn Quốc 5 1.1.3. Tình hình nghiên cứu máy cấy mạ thảm tại Đài Loan 7 1.1.4. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa mạ thảm ở Trung Quốc 9 1.1.5. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa mạ thảm tại các n−ớc khác ở châu á 12 1.2. Tình hình cơ giới hoá sản xuất lúa ở Việt Nam 12 1.2.1. Tình hình sản xuất lúa hoá nói chung 12 1.2.2. Ph−ơng pháp canh tác lúa 13 1.2.3. Tình hình cơ giới hoá sản xuất mạ và cấy lúa ở n−ớc ta 16 Ch−ơng II: ph−ơng pháp nghiên cứu 2.1. Ph−ơng pháp nghiên cứu lý thuyết 21 2.2. Ph−ơng pháp điều tra, khảo sát 21 2.3. Ph−ơng pháp phân tích đáng giá 21 2.4. Ph−ơng pháp nghiên cứu thử nghiệm máy thực 22 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………iv Ch−ơng III. Nghiên cứu lựa chọn kết cấu và nguyên lý làm việc của máy cấy phù hợp với điều kiện n−ớc ta 3.1. Yêu cầu sản xuất mạ thảm sử dụng máy cấy 24 3.2. Phân loại máy cấy 27 3.3. Quá trình nghiên cứu máy cấy mạ thảm 28 3.3.1. Máy cấy ng−ời lái lội ruộng 28 3.2.2. Máy cấy mạ thảm tự hành 29 3.4. Lựa chọn mẫu máy cấy phù hợp với điều kiện Việt Nam 30 3.4.1. Cơ sở lựa chọn mẫu máy 31 3.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cấy 2ZT9356 31 3.4.3. Khảo nghiệm máy cấy 2ZT9356 trong điều kiện thực tế 33 Ch−ơng VI, Nghiên cứu Hoàn thiện máy cấy mạ thảm phù hợp với điều kiện kỹ thuật Việt Nam 4.1. Xác định các thông số kết cấu cơ bản của máy cấy lúa mạ thảm 38 4.2. Thiết kế, cải tiến hệ thống cung cấp mạ 39 4.3. Thiết kế, cải tiến cụm tay cấy 43 4.4. Nghiên cứu quỹ đạo chuyển động 46 4.5. Kết quả khảo nghiệm máy cấy mạ thảm 58 Ch−ơng V: Kết luận và đề nghị 63 Tài liệu tham khảo 64 Phần phụ lục 65 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………v Danh mục các bảng Số bảng Tên bảng Trang 1.1. Các n−ớc có diện tích trồng lúa nhiều trên thế giới năm 1996 3 1.2. Tốc độ cơ giới hoá cấy lúa ở Nhật Bản 4 1.3. Mức độ cơ giới hoá hoá cấy lúa ở Nhật Bản 4 1.4. Sản l−ợng máy cấy hàng năm của Nhật Bản 5 1.5. Số l−ợng máy cấy và diện tích cấy máy hàng năm ở Hàn Quốc 6 1.6. Các loại máy cấy phổ biến ở Hàn Quốc 7 1.7. Tốc độ phát triển các Trung tâm sản xuất mạ khay tại Đài Loan 8 1.8. Số l−ợng máy cấy hàng năm của Đài Loan 9 1.9. Diện tích, năng suất lúa theo từng vùng vụ Chiêm xuân 2003 12 1.10. Diện tích, năng suất lúa theo từng vùng vụ Hè thu năm 2003 13 1.11. Năng suất và chi phí lao động cho máy cấy 19 2.1. Chỉ tiêu và ph−ơng pháp xác định 22 2.2. Dụng cụ đo 22 3.1 . Các chỉ tiêu khảo nghiệm máy cấy mẫu 34 3.2. Các thông số kỹ thuật của máy cấy mẫu 36 4.1. Mối t−ơng quan giữa vị trí điều chỉnh và diện tích cắt mạ 54 4.2. Mối t−ơng quan giữa vị trí điều chỉnh và độ sâu cấy 56 4.3. Thông số kỹ thuật của máy cấy mạ thảm 57 4.4. Kết quả thử nghiệm 59 4.5. Các dụng cụ đo 59 4.6. Các điều kiện khi thử máy cấy 60 4.7. Kết quả thử tính năng làm việc trên đồng của máy cấy mạ thảm 61 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………vi Danh mục các hình Số hình Tên hình Trang 3.1. Quá trình phát triển của mạ cấy 24 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mạ thảm 24 3.3. Hệ thống sản xuất mạ thảm công nghiệp 25 3.4. Sơ đồ sản xuất mạ thảm trên ruộng 26 3.5. Sản xuất mạ thảm trên ruộng 27 3.6. Máy cấy ng−ời lái lội ruộng 28 3.7. Máy cấy mạ thảm ng−ời ngồi lái 29 3.8. Máy cấy tốc độ cao 30 3.9. Máy cấy mạ thảm tại Trung Quốc 31 3.10. Máy cấy 2TZ -9356B khảo nghiệm trên sân 32 3.11. Máy cấy đang làm việc trên đồng 35 3.12. Sơ đồ chạy máy trên ruộng 35 4.1. Kết cấu máy cáy lúa mạ thảm 38 4.2. Cấu tạo hệ thống cung cấp mạ và tay cấy 39 4.3. Trục cam xoắn 40 4.4. Chốt dẫn h−ớng 40 4.5. Trục cam dịch chuyển dàn mạ 41 4.6. Trục cam mới 41 4.7. Chốt dẫn h−ớng mới 42 4.8. Mô hình làm việc hệ thống cung cấp mạ 42 4.9. Tay cấy 43 4.10. Cấu tạo bộ côn tr−ợt 44 4.11. Cụm tay cấy với côn tr−ợt cũ 44 4.12. Côn chống quá tải mới 45 4.13. Cụm tay cấy theo ph−ơng án mới 45 4.14. Mô hình quỹ đạo làm việc của tay cấy tốc độ cao (high speed) 46 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………vii 4.15. Mô hình quỹ đạo làm việc của tay cấy thông th−ờng 46 4.16. Sơ đồ tay cấy khi làm việc 47 4.17. Vị trí cần lắc tay cấy ở điểm chết trên 47 4.18. Vị trí cần lắc tay cấy ở điểm chết d−ới 48 4.19. Quỹ đạo chuyển động của nỉa tách mạ 48 4.20. Quỹ đạo chuyển động của cần dúi mạ 49 4.21. Quỹ đạo của nỉa tách mạ và cần dúi mạ khi làm việc đồng thời 50 4.22. Cấu tạo cửa lấy mạ 51 4.23. Của lấy mạ khi nỉa lấy mạ đi vào 52 4.24. Vị trí lấy mạ khi vít điều chỉnh cần lắc ở điểm chết d−ới 52 4.25. Vị trí lấy mạ khi vít điều chỉnh cần lắc ở điểm chết trên 52 4.26 . Khoảng cách điều chỉnh cần lắc 53 4.27. Quỹ đạo tay cấy khi vít điều chỉnh ở vị trí trên cùng 54 4.28. Độ sâu cấy khi vít điều chỉnh ở vị trí trên cùng 55 4.29. Quỹ đạo tay cấy khi vít điều chỉnh ở vị trí d−ới cùng 55 4.30. Độ sâu cấy khi vít điều chỉnh ở vị trí d−ới cùng 55 4.31. Máy cấy lúa mạ thảmtại nơi sản xuất 56 4.32. Máy cấy mạ thảm khảo nghiệm 58 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………1 Lời mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa n−ớc là một trong những cây l−ơng thực chính của thế giới, sản xuất lúa n−ớc chủ yếu tập trung ở các n−ớc châu á, nh− Trung Quốc, ấn Độ, Thái Lan, Pakistan, Việt Nam… ở n−ớc ta lúa là cây l−ơng thực chính. Hàng năm tổng diện tích gieo, cấy lúa hơn 7,5 triệu ha, sản l−ợng thóc đạt hơn 30 triệu tấn/ năm, không chỉ đủ cung cấp l−ơng thực cho toàn quốc mà còn xuất khẩu khoảng 3,5 triệu tấn/ năm, đứng hàng thứ 2 trên thế giới. Do điều kiện tự nhiên và khí hậu khác nhau nên ở Việt Nam lúa đ−ợc canh tác bằng cả hai ph−ơng thức là gieo thẳng và cấy. Làm mạ và cấy lúa là một khâu hết sức vất vả và nặng nhọc trong quá trình canh tác và sản xuất lúa. Khi cấy lúa ng−ời nông dân phải cúi gập ng−ời liên tục và lội trong bùn n−ớc trong điều kiện thời tiết khắc nhiệt (nóng bức trong vụ hè và giá rét trong vụ đông - xuân). Làm mạ và cấy lúa chiếm khoảng 30% tổng thời gian lao động cho sản xuất lúa và yêu cầu tính thời vụ cao. Vào vụ cấy phải huy động toàn bộ lực l−ợng lao động nông thôn để nhổ mạ và cấy lúa. Hiện nay ở n−ớc ta khâu cấy lúa là khâu duy nhất ch−a đ−ợc cơ giới hoá. Nếu giải quyết đ−ợc cơ giới hoá khâu cấy lúa sẽ góp phần giải quyết đ−ợc nhiều vấn đề nh−: - Thay thế lao động thủ công nặng nhọc, vất vả, kịp thời vụ; - Giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lúa; - Giảm chi phí công lao động 30- 50%; - Đảm bảo mật độ cấy đồng đều, thẳng hàng; - Tạo điều kiện cho ng−ời lao động tham gia phát triển các ngành nghề khác thu nhập cao hơn. Đồng thời cơ giới hoá cấy lúa sẽ tạo điều kiện tốt cho các khâu cơ giới hoá chăm sóc và thu hoạch lúa. ở các n−ớc trồng lúa n−ớc có nền nông nghiệp phát triển nh− Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và gần đây là Trung Quốc các khâu canh tác lúa đ1 đ−ợc Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………2 cơ giới hoá hoàn toàn 100%. Sau khi Nhật Bản phát triển sản xuất mạ theo ph−ơng pháp mạ thảm gieo trên khay phục vụ máy cấy thì máy cấy phát triển rất nhanh. Chỉ trong thời gian 5 năm (từ 1972 - 1977) Nhật Bản đ1 đ−a cơ giới hoá cấy lúa vào toàn bộ diện tích trồng lúa của họ (2,5 triệu ha). Tuy nhiên máy cấy của Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc có mật độ cấy th−a (hàng cánh hàng 300 mm) không phù hợp với yêu cầu nông học của cây lúa ở n−ớc ta. Việt Nam có khí hậu nhiệt đới, mỗi năm trồng từ 2 đến 3 vụ lúa, lúa phát triển nhanh mật độ cấy dày. Vì vậy lúa cấy mật độ dày so với các n−ớc có khí hậu ôn đới. Nhập khẩu các loại máy cấy của n−ớc ngoài vừa có giá thành cao vừa không phù hợp với điều kiện nông học của cấy lúa n−ớc ta. Tr−ớc nhu cầu cấp thiết của sản xuất trong việc cơ giới hoá khâu cấy lúa, với mục tiêu đ−a ra mẫu máy cấy phù hợp với cây lúa n−ớc ta và mẫu máy cấy phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cơ khí của Việt Nam. Chúng tôi đ1 lựa chọn luận văn : ‘Nghiên cứu hoàn thiện một số bộ phận chính của máy cấy mạ thảm phù hợp với điều kiện Việt Nam ’’ 1.2. Mục tiêu nghiên cứu. Trên cơ sở của mẫu máy cấy của đề tài đ1 có, mục tiêu nghiên cứu của luận văn là: Hoàn thiện một số bộ phận chính của máy cấy mạ thảm phù hợp với điều kiện Việt Nam 1.3. Nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu, điều tra, phân tích các loại máy cấy trên thế giới, tuyển chọn, mẫu máy cấy thích hợp với điều kiện sản xuất lúa n−ớc ta. - Nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện một số cụm chi tiết chính của máy cấy - Nghiên cứu các thông số ảnh h−ởng đến quỹ đạo chuyển động tuyệt đối của tay cấy đ−a ra phép điều chỉnh cho máy cấy - Khảo nghiệm máy trong điều kiện sản xuất Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………3 Ch−ơng I Tổng quan về tình hình nghiên cứu máy cấy lúa trong n−ớc và thế giới 1.1. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa trên thế giới. Lúa là cây l−ơng thực quan trọng trên thế giới, có khoảng hơn 100 n−ớc trên thế giới sản xuất lúa. Vào năm 2004 diện tích trồng lúa trên thế giới khoảng 153,2 triệu ha, trong đó 90 % diện tích tập trung ở châu á, còn lại ở châu Âu, châu Phi, châu Mĩ và châu Đại D−ơng. Có khoảng 40 n−ớc trồng nhiều lúa, trong đó có 13 n−ớc có diện tích trồng lúa từ 1 triệu ha trở lên, các n−ớc có diện tích trồng lúa nhiều trên thế giới biểu thị ở bảng1.1. Bảng 1.1 Các n−ớc có diện tích trồng lúa nhiều trên thế giới (năm 2004) N−ớc ấn Độ Trung Quốc Bănglađét Indonesia Thái Lan Việt Nam Miến Điện Nhật Bản Diện tích (triệu ha) 42.5 29.4 11 11.7 9.8 7.4 6 1.6 (Nguồn: Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRT) Năng suất lúa bình quân trên thế giới năm 2004 khoảng 3,97 tấn/ha. Những n−ớc có năng suất cao là Nhật Bản 6,9 tấn/ha, Hàn Quốc 6,4 tấn/ha, Trung Quốc 6,35 tấn/ha, IRan 5,9 tấn/ha. Những n−ớc có năng suất thấp: Campuchia 2,05 tấn/ha, Thái lan 2,57 tấn/ha. 1.1.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất mạ thảm và máy cấy ở Nhật Bản Nhật Bản là n−ớc có nền kinh tế phát triển, n−ớc tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển máy cấy, là n−ớc đầu tiên trên thế giới phát minh ra máy cấy. Ngay từ năm 1898 Nhật Bản đ1 nghiên cứu và chế tạo thành công những chiếc máy cấy đầu tiên và đến năm 1960 con số đó đ1 lên đến hơn 300 máy. Đó là thời điểm xuất phát sớm nhất của máy cấy Nhật Bản. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………4 Nhật Bản đ1 chuyển sang một h−ớng nghiên cứu mới đó là sản xuất mạ thảm và nghiên cứu thiết kế máy cấy mạ thảm. Máy cấy mạ thảm đ1 phát triển qua từng giai đoạn nh− sau: Năm 1968 máy cấy mạ thảm đầu tiên của Nhật ra đời. Nguyên tắc của máy cấy mạ thảm là cơ cấu cấy của máy cấy gắp, xén thảm mạ ra từng miếng nhỏ rồi dúi xuống bùn ruộng. Do mật độ cấy đ−ợc đều trên khay, cây mạ mọc thẳng đứng, cứng cây, đanh rảnh nên chất l−ợng cấy đều, mạ không bị tổn th−ơng và năng suất cao. Năm 1971 Nhật Bản sản xuất hàng loạt máy cấy (máy cấy ng−ời lái lội ruộng và máy cấy ng−ời ngồi lái) cung cấp cho thị tr−ờng. Năm 1972 đ1 có 11 loại máy cấy đ−ợc thông qua Sở nghiên cứu máy nông nghiệp giám định công nhận. Trong quá trình phát triển cơ giới hoá đồng bộ sản xuất lúa ở Nhật Bản. khâu cấy lúa là khâu phát triển sau cùng nh−ng lại là khâu có tốc độ phát triển cơ giới hoá nhanh nhất. Bảng 1.2: Tốc độ cơ giới hoá cấy lúa ở Nhật Bản (nghìn chiếc)[2] Năm Số l−ợng máy cấy sử dụng Năm Số l−ợng máy cấy sử dụng 1970 33 1976 1.046 1971 46 1977 1478 1972 128 1978 1730 1973 248 1979 2001(b1o hoà) 1974 435 1980 1983 1975 740 1981 1865 Bảng 1.3: Mức độ cơ giới hoá hoá cấy lúa ở Nhật Bản [2 ] Máy cấy mạ thảm Nhật Bản là loại máy cấy chuyên dùng; gọn nhẹ; vật liệu sử dụng cho máy cấy chủ yếu là plastic và hợp kim nhôm đúc áp lực cao nên Năm 1970 1980 1990 1995 Tỷ lệ cấy lúa bằng máy(%) 3 91 98 99 Chi phí cấy lúa ( giờ/ha) 118 64 44 38 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………5 công nghệ chế tạo máy cấy cũng đòi hỏi rất cao . Máy cấy lúa mạ thảm có nhiều loại: 2 hàng, 4 hàng ng−ời lái lội ruộng; máy 4 hàng, 6 hàng, 8 hàng ng−ời ngồi lái. Xu h−ớng máy cấy 2 hàng ngày càng giảm và máy cấy 6, 8 hàng ngày càng tăng; có cả máy cấy mạ non và máy cấy mạ trung. Máy cấy mạ thảm bắt đầu nghiên cứu từ năm 1960 thì 15 năm sau đếm năm 1976 đ1 đ−ợc nông dân chấp nhận rộng r1i, hơn một triệu cái, cơ giới hoá làm mạ và cấy máy đ1 đạt 80% tổng diện tích lúa. Sau đó số l−ợng máy cấy tiếp tục tăng để hoàn thành cơ giới hoá làm mạ non và cấy lúa vào năm 1980. Việc cơ giới hoá sản xuất mạ thảm và cấy lúa ở Nhật Bản luôn đi song song, hiện nay ở Nhật Bản có khoảng 16 h1ng chế tạo máy cấy, trong đó có những h1ng lớn, nổi tiếng nh− ISeiki, Kubota, Yamaha, Honda, Misubishi với gần 60 kiểu loại khác nhau. Sản l−ợng máy cấy hàng năm hiện nay gần 100 ngàn chiếc. Bảng 1.4: Sản l−ợng máy cấy hàng năm của Nhật Bản[2] Năm 1990 1991 1992 1993 1994 Sản l−ợng máy cấy 91.000 87.000 81.000 85.000 86.000 Đồng thời với việc chế tạo máy cấy các h1ng đ1 chế tạo hệ thống công cụ máy sản xuất mạ khay cho quy mô sản xuất nhỏ hoặc dây chuyền máy đồng bộ cơ giới hoá sản xuất mạ tự động từ xử lý hạt giống, nghiền đất, rải đất, gieo mộng, t−ới n−ớc, hệ thống nhà ẩm, khu ruộng nuôi mạ.v.v… Hiện nay Nhật Bản đ1 chuyển sang giai đoạn phát triển công nghệ cao trong máy cấy, chế tạo máy cấy nhanh, tốc độ cao với kỹ thuật sản xuất mạ băng (mạ có thể cuộn lại thành băng lớn). Trong quá trình cấy giảm đ−ợc công tiếp mạ, năng suất máy cao. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………6 1.1.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất mạ và máy cấy lúa ở Hàn Quốc Lúa là cây trồng chính của Hàn Quốc, lúa n−ớc chiếm tỉ lệ diện tích cũng nh− thu nhập lớn trong các loại cây trồng, nó đ−ợc trồng hầu hết ở các vùng. Hàn Quốc có 1,16 triệu ha trồng lúa (chiếm 60% diện tích đất nông nghiệp) các trang trại của Hàn Quốc thuộc loại trang trại nhỏ, các trạng trại có diện tích trên d−ới 1 ha chiếm 60ữ70%. Lao động nông nghiệp là 2,2 triệu ng−ời (chiếm 10,5%) và 1,44 triệu hộ nông nghiệp, trong đó 89% lao động thuần tuý và 41% bán nông nghiệp. Hàn Quốc là n−ớc có điều kiện thiên nhiên rất thuận lợi cho việc sản xuất lúa n−ớc, cho năng suất rất cao. Ruộng cấy lúa của Hàn Quốc đ−ợc chuẩn bị rất kỹ tr−ớc khi cấy. Hàn Quốc là n−ớc có tốc độ phát triển kinh tế rất mạnh nên có điều kiện để phát triển cơ giới hoá nhanh. Học tập công nghệ của Nhật Bản, Hàn Quốc cũng đ1 hoàn thành cơ giới hoá sản xuất mạ và cấy lúa vào những năm 80 (sau Nhật Bản khoảng 10 năm). Năm 1998 Hàn Quốc có 375 nghìn máy cấy lúa và cơ giới hoá 98% diện tích . Đến nay, Hàn Quốc cũng đang áp dụng công nghệ cao trong sản xuất mạ cấy và cấy lúa nhằm tăng năng suất lao động, tăng năng suất lúa. Đầu những năm 1970 sau khi khảo nghiệm và đánh giá mức độ phù hợp cơ giới hoá làm mạ và cấy lúa Nhật Bản trong điều kiện nông nghiệp Hàn Quốc. Các Công ty máy cấy đ1 nhanh chóng chế tạo dây chuyền tự động hoá sản xuất mạ và máy cấy phù hợp với điều kiện của Hàn Quốc và phổ biến nhanh trong sản xuất. Hiện nay có 5 Công ty chế tạo máy cấy, hàng năm chế tạo 40.000 máy cấy và hàng trục nghìn liên hợp sản xuất mạ. Máy cấy của Hàn Quốc chủ yếu là máy cấy 4 hàng ng−ời lội ruộng và 6 hàng ng−ời ngồi lái và công nghệ chế tạo máy cấy cũng không khác nhiều của Nhật Bản. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………7 Bảng 1.5: Số l−ợng máy cấy và diện tích cấy máy hàng năm ở Hàn Quốc[2] Năm 1977 1980 1985 1990 1996 Số l−ợng máy cấy(c) 121 11.061 42.138 138.405 271.051 Diện tích cấy máy(ha) 218 66.334 270.000 1.041.000 922.000 Tỉ lệ diện tích cấy máy (%) 0,2 5,4 21,9 87 97 Bảng 1.6: Các loại máy cấy phổ biến ở Hàn Quốc[2] Hãng máy cấy Loại K/cách hàng cấy Khoảng cách khóm lúa trong một hàng Mật độ cấy ( số khóm/3,3m2) DEAONG DP 480 4 hàng, lội ruộng 30 11; 14; 16 112; 85; 75 S160R 6 hàng ngồi lái 30 9,8; 12,8; 14,7 112; 85; 75 TongYeng PP 456 4 hàng, lội ruộng 30 11,8; 13,1; 14,7 93; 84; 75 PA 600D-P 6 hàng ngồi lái 30 11,3; 12,8; 14,6 97; 86; 76 LG GP 401A 4 hàng, lội ruộng 30 10; 12; 14 110; 92; 79 GPR 680P 6 hàng ngồi lái 30 11; 12,8; 14,6 100; 86; 75 1.1.3. Tình hình nghiên cứu máy cấy mạ thảm tại Đài Loan Đài Loan cũng nh− Hàn Quốc là hai n−ớc đi đầu áp dụng công nghệ mạ thảm và máy cấy của Nhật Bản Hai n−ớc này có tiềm năng là n−ớc có nền công nghiệp rất phát triển, lao động nông nghiệp ít và ngày càng giảm nhanh, tiềm năng lao động nông nghiệp tăng rất nhanh nên cơ giới hoá sản xuất mạ và cấy lúa đ−ợc nông dân chấp nhận và phát triển với tốc độ nhanh. Việc sản xuất mạ ở Đài Loan chủ yếu từ các Trung tâm sản xuất mạ khay (KCN) trong đó hầu hết các công việc đ−ợc làm bằng máy và đồng bộ từ khâu ủ mạ, gieo mạ đến vận chuyển mạ ra khu ruộng nuôi. Mạ đ−ợc cung cấp theo hợp Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………8 đồng đặt tr−ớc cho nông dân mang về có thể dùng máy riêng hoặc thuê máy của trung tâm để cấy. Số l−ợng các Trung tâm sản xuất mạ phát triển rất nhanh, khởi đầu năm 1973 thì sau 13 năm (1986) toàn quốc đ1 có 1.145 Trung tâm cung cấp khoảng 70% sản l−ợng mạ cho nông dân. Bảng 1.7: Tốc độ phát triển các Trung tâm sản xuất mạ khay tại Đài Loan[7] Năm Số TT sản xuất mạ Số Hộ nông dân đ−ợc cung cấp mạ Diện tích lúa cấy đ−ợc (ha) Tỉ lệ (%) 1978 352 67.880 76.597 17,0 1979 447 72.190 81.311 18,0 1980 549 12.430 113.406 25,0 1981 673 149.000 169.546 37,0 1982 842 234.600 215.500 47,0 1983 972 297.500 282.250 62,0 1984 1.082 307.191 295.392 64,0 1985 1.225 322.265 299.839 65,0 1986 1.145 315.432 311.524 68,0 Nhờ có các Trung tâm sản xuất mạ, các chủ trang trại cỡ lớn không còn bận tâm đến khâu sản xuất mạ, lo lắng về thời tiết giá rét. Còn với các hộ nông dân cỡ nhỏ thì có thêm thời gian để làm các công việc phi nông nghiệp có thu nhập cao hơn. Máy cấy mạ thảm của Đài Loan chủ yếu là loại máy cấy 4 hàng lội ruộng và 6 hàng ng−ời ngồi lái. Máy cấy đ1 đ−ợc phổ biến rộng r1i trong những năm 80. Năm 1994 Đài Loan có 80.830 máy cấy và đ1 cơ giới hoá hầu hết 98% diện tích cấy lúa. Máy cấy của Đài Loan chủ yếu nhập của Nhật Bản và một số sản xuất trong n−ớc. Mức độ phát triển máy cấy tăng hàng năm từ 2ữ5 nghìn chiếc. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………9 Bảng 1.8: Số l−ợng máy cấy hàng năm của Đài Loan [7] L−ợng máy cấy tăng hàng năm Năm Nhập khẩu Sản xuất tại Đài Loan Tổng 1982 1472 4100 5572 1983 25 4847 4872 1984 171 3746 3917 1985 143 3446 3583 1986 375 3058 3433 1987 567 2233 2800 1988 382 1894 2276 1988 1040 1650 2290 1990 1237 1803 3040 1991 791 726 1523 1992 2286 825 2678 1993 1345 437 1782 1.1.4. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa mạ thảm ở Trung Quốc Lúa là cây l−ơng thực chính của Trung Quốc. Năm 2002 tổng diện tích trồng lúa của Trung Quốc là 31,2 triệu ha (đứng hàng thứ 2 thế giới) và sản l−ợng lúa là hơn 200 triệu tấn (đứng hàng đầu thế giới) và đ−ợc trồng hầu hết ở các tỉnh từ phía Bắc xuống phía Nam. a. Các ph−ơng pháp trồng lúa của Trung Quốc: Hiện nay Trung Quốc có các ph−ơng pháp trồng lúa chính sau: - Cấy bằng mạ d−ợc: Là ph−ơng pháp cấy lúa truyền thống, chi phí sản suất cao vì phải tốn công nhổ mạ và khó cơ giới hoá. - Lúa gieo thẳng: Ưu điểm nổi bật của việc gieo thẳng là bỏ qua giai đoạn làm mạ, đầu t− cho máy thấp vì chỉ cần một máy gieo và cơ giới hoá dễ dàng và có thể dùng thuốc để diệt cỏ dại, và nh−ợc điểm của gieo thẳng là: Thời gian gieo lúa chiếm đất lâu ảnh h−ởng đến cây trồng vụ sau, nhất là vùng thâm Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………10 canh tăng vụ, khi gieo phụ thuộc nhiều vào thời tiết, sau khi m−a thì hạt lúa bị trôi dạt, nếu trời rét làm mầm hạt khó phát triển, thậm chí chết. - Cấy bằng mạ ném: Mạ đ−ợc gieo vào trong các khay nilong có các hốc bầu, và khi mạ đ−ợc 3ữ4 lá thì dùng để ném ra ruộng cấy. Ưu điểm chính của mạ ném là: Bầu mạ khi ném không bị tổn th−ơng rễ và không chìm sâu nên đẻ nhánh tốt, nh−ng có nh−ợc điểm: Bầu mạ sau khi ném không đồng đều, không có hàng lối, chỗ dày chỗ th−a nên ánh sáng sử dụng không đ−ợc tốt, tỉ lệ hạt lép nhiều rễ nhiễm sâu bệnh; Khi ném( bằng máy hoặc bằng tay) phụ thuộc rất nhiều vào thời thiết và phải tốn công sau khi ném mạ vì phải cấy dặm nhiều nên năng suất lao động không cao, hệ thống máy để cơ giới hoá mạ ném rất cồng kềnh và phức tạp. - Cấy lúa từ mạ thảm: Là h−ớng phát triển chính hiện nay và nó thích hợp với nhiều vùng ở Trung Quốc vì có nhiều −u điểm và tránh đ−ợc nhiều khuyết điểm của lúa gieo thẳng và mạ ném nh−: Rễ không bị tổn th−ơng khi cấy, diện tích mạ ít, dễ thâm canh, chủ động thời tiết, năng suất lúa cao, ổn định và đặc biệt là dễ dàng cơ giới hoá cho khâu làm mạ và khâu cấy máy. - Trung Quốc coi sản xuất mạ thảm là một công nghệ tiên tiến để làm mạ thâm canh rất tin cậy. Họ đ1 chế tạo các thiết bị đồng bộ để sản xuất khay mạ và dây chuyền sản xuất mạ khay thuận tiện và dùng nhà kính che phủ để khống chế nhiệt độ trong nhà nuôi mạ tự động. Năm 2000 số dây chuyền thiết bị sản xuất mạ khay là 58.805 bộ và làm cho diện tích mạ là 421.980 ha. Trong đó riêng tỉnh Cát Lâm và Hắc Long Giang (phía bắc Trong Quốc) chiếm tới 52,3% diện tích cấy, các tỉnh khác ở phía nam Trung Quốc nh− Giang Tô, Trùng Khánh, An Huy, Triết Giang, Hồ Nam cũng đang phát triển mạnh sản xuất mạ khay. b. Tình hình cơ giới hoá cấy lúa ở từng vùng của Trung Quốc. Trung Quốc là n−ớc đang phát triển cơ giới hoá cấy lúa, đến nay Trung Quốc đ1 cơ giới hoá cấy lúa hơn 1 triệu ha và chiếm hơn 3% tổng diện tích Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………11 trồng lúa và có trên 50.000 ha máy cấy lúa. Các tỉnh phía bắc chỉ cấy một vụ lúa một năm do rét đậm về mùa đông, nên thời kỳ làm mạ và cấy lúa vào tháng 5 và tháng 6 khi nhiệt độ và độ ẩm cao nên làm mạ rất dễ dàng, mặt khác ở đây ruộng rộng và ng−ời ít, bình quân 1,5ữ4,5 ha/1hộ nên rất thuận tiện cho việc cơ giới hoá cấy lúa. Tuy các tỉnh phía bắc chỉ chiếm 10% tổng diện tích trồng lúa của Trung Quốc nên tỉ lệ cơ giới hoá cấy lúa lại rất cao nh− tỉnh Cát Lâm tỉ lệ cấy máy là: 32,8% , tỉnh Nội Mông tỉ lệ cấy máy là 34,8%. Các tỉnh ở phía nam là vựa lúa chính của Trung Quốc có thể trồng lúa đ−ợc 2 vụ do mùa đông ít rét hơn nh−ng ruộng đất ở đây ít và manh mún bình quân 0,5ữ1 ha/ 1 hộ và mật độ dân c− ở đây đông cơ giới hoá cấy lúa còn thấp nh− tỉnh Giang Tô tỉ lệ cấy máy là 0,65%, tỉnh triết Giang 0,18%, tỉnh An Khánh 0,73%, tỉnh Hồ Nam 0,36 %, tỉnh Quảng Tây 0,1 %. Còn nhiều tỉnh có diện tích lớn nh−ng vẫn ch−a áp dụng cơ giới hoá khâu cấy nh− tỉnh Quảng Đông, tỉnh Tứ Xuyên, tỉnh Hà Nam, tỉnh Trùng Khánh [2]. c. Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy cấy của Trung Quốc. Trung Quốc là n−ớc nghiên cứu máy cấy từ rất sớm từ những năm 50 nh−ng chỉ nghiên cứu chế tạo máy cấy mạ d−ợc, điển hình là máy cấy mạ d−ợc Đông Fong 10 hàng trong những năm 60, 70 nh−ng không phát triển đ−ợc chất l−ợng cấy ch−a tốt, năng suất cấy thấp và vẫn phải tốn công nhổ mạ. Sau đó Trung Quốc cũng nghiên cứu và chế tạo máy cấy mạ thảm theo công nghệ của Nhật Bản và đến năm 1982 Trung Quốc đ1 chọn đ−ợc mẫu máy cấy mạ thảm riêng của mình . Máy cấy lúa 6 hàng 2TZ-9356 và máy cấy lúa 8 hàng 2 ZT- 7358 của Trung Quốc là loại máy cấy lúa đơn giản hơn nhiều so với máy cấy lúa của Nhật Bản trên cơ sở kết hợp phần di động đơn giản của máy cấy mạ d−ợc đông fong của Trung Quốc với phần cấy dùng theo kiểu cơ cấu 4 khâu của Nhật Bản, nên máy có kết cấu đơn giản, công nghệ chế tạo hợp lý và giá thành chế tạo rẻ, phù hợp với điều kiện kinh tế và canh tác của Trung Quốc. Hai kiểu Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………12 máy này liên tục đ−ợc cải tiến và hoàn thiện cho đến nay. Hiện nay Trung Quốc cũng đ1 liên doanh với một số h1ng chế tạo máy cấy của Nhật Bản nh− h1ng Kobota, Yamaha,… để chế tạo máy cấy lúa 4 hàng, 6 hàng, 8 hàng theo công nghệ chế tạo Nhật Bản ở tỉnh Giang Tô và Triết Giang, nh−ng số l−ợng phát triển còn hạn chế. 1.1.5. Tình hình nghiên cứu máy cấy lúa mạ thảm tại các n−ớc khác ở châu á: Các n−ớc khác ở châu á nh− ấn độ, Thái Lan, Philipphin, Nepan.v.v.. cũng đ1 đầu t− vào nghiên cứu thử nghiệm thiết kế chế tạo mẫu máy cấy thủ công và máy cấy có động cơ của các n−ớc tiên tiến nh−ng đến nay vẫn ch−a có n−ớc nào phát triển đ−ợc vẫn đang trong giai đoạn thăm dò. 1.2. Tình hình cơ giới hoá sản xuất lúa ở Việt Nam 1.2.1. Tình hình sản xuất lúa nói chung. Lúa là cây l−ơng thực chính ở n−ớc ta, tổng diện tích trồng lúa năm 2003 là 7,5 triệu ha và tổng sản l−ợng thóc là 34,5 triệu tấn. Lúa đ−ợc trồng ở khắp mọi miền đất n−ớc nh−ng tập trung chính ở 2 vùng: Đồng Bằng Sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long (chiếm 69 % diện tích ). Lúa đ−ợc trồng vào 2 vụ chính trong năm là vụ Chiêm xuân và vụ Mùa và có thể thâm canh vào vụ hè thu (chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long). Bảng 1.9: Diện tích, năng suất lúa theo từng vùng vụ Chiêm xuân năm 2003[8 Số TT Vùng sản xuất lúa Diện tích (ngàn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản l−ợng (nghìn tấn) 1 Cả n−ớc 3022.6 55.7 16822.2 2 Vùng ĐB sông Hồng 589.7 61.3 3617.6 3 Vùng Đông Bắc 218.6 48.7 1064.9 4 Vùng Tây bắc 34.6 51.8 179.1 5 Vùng Trung bộ 337.1 54.4 1832.8 Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………13 6 Vùng Duyên Hải Nam trung bộ 173.6 51.3 890.9 7 Vùng Tây nguyên 58.2 47.2 274.8 8 Vùng Đông Nam bộ 112.0 42.3 473.6 9 Vùng ĐB sông Cửu Long 1489.8 56.6 8489.2 Bảng 1.10: Diện tích, năng suất lúa theo từng vùng vụ Hè thu năm 2003[7] Số TT Vùng sản xuất lúa Diện tích (ngàn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản l−ợng (nghìn tấn 1 Cả n−ớc 2319.9 40.5 9390 2 Vùng ĐB sông Hồng 158.8 3 Vùng Bắc trung bộ 158.8 41.6 660 4 Vùng Duyên Hải Nam trung bộ 106.9 50.1 536.0 5 Vùng Tây nguyên 5.4 34.4 18.6 6 Vùng Đông Nam bộ 138.4 37.7 521.8 7 Vùng ĐB sông Cửu Long 1910.4 40.1 7653.6 1.2.2. Ph−ơng pháp canh tác lúa Làm mạ và cấy lúa là một khâu canh tác rất vất vả trong sản xuất lúa vì ng−ời lao động phải cúi gập ng−ời liên tục và phải đứng trong bùn n−ớc trong điều kiện thời tiết khắc nhiệt (nóng nực vào mùa hè, và giá rét vào mùa đông). Nó chiếm tới 30% tổng thời gian lao động trong sản xuất lúa và có tính thời vụ rất cao, vì thế vào thời vụ cấy phải huy động phần lớn lực l−ợng nhà dỗi ở nông thôn (chủ yếu là phụ nữ và trẻ em) vào nhổ mạ và cấy lúa để đảm bảo kịp thời vụ. 1. Tình hình canh tác lúa ở đồng bằng sông Hồng. Lúa đ−ợc trồng chủ yếu bằng ph−ơng pháp cấy truyền thống: Thóc giống gieo ra ruộng, khi đủ tuổi mạ đ−ợc nhổ lên và làm sạch rễ sau đó đ−a ra ruộng để cấy. Hầu hết các vùng trồng lúa là những vùng có thể chủ động t−ới tiêu n−ớc và cấy 2 vụ lúa một năm là vụ Chiêm xuân và vụ Mùa. Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………………… ………………………14 Vụ Chiêm xuân: Tr−ớc đây, vụ Chiêm xuân th−ờng cấy sớm, bắt đầu vào giữa tháng 1ữ2 hàng năm: do giống lúa có thời gian sinh tr−ởng dài, mạ đ−ợc gieo từ cuối tháng 11(lúc này thời tiết ch−a rét) nên mạ phát triển tốt, khi trời rét đậm thì mạ đ1 đ−ợc 4ữ5 lá nên mạ không bị chết rét (trong thời kỳ rét mạ phát triển rất ít). Khi thời tiết ấm dần lên thì mạ đ−ợc đ−a ra đồng cấy. Vì thế thời gian mạ trên ruộng t−ơng đối dài và khi cấy mạ đ1 đ−ợc 5ữ6 lá nên lúa phát triển kém, đẻ nhánh ít nên cấy khóm phải to và cấy dầy (mật độ cấy có thể đến 50 khóm/m2) và tốn giống (4ữ5 kg hạt giống lúa cho một sào lúa). Những năm gần đây do áp dụng tiến bộ kỹ thuật trong nông nghiệp, nhiều giống lúa sớm ngắn n._.