一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置及方法

本发明涉及水稻种植，具体涉及一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置及方法。

背景技术：

1、稻田是水稻生产的重要场所，土壤重金属对水稻产生毒害作用，降低作物产量和质量，同时还能通过食物链进入人和动物体内，危害人体健康。

2、镉（cd）是一种典型的致癌物，能长久地富集在肝、肾中，同时能使人体的骨骼疏松、萎缩、变形，水稻是一种典型的富cd的作物，易于在籽粒中累积，尤其在低污染的土壤中，其籽粒中cd也很容易超过国家食品中污染物限量标准(gb 2762-2005)中 cd<0.2mg/kg的限制。

3、近年来，水稻种植大户为了追求高产，长期过量施用化肥，导致土壤酸化，镉活性大幅度提高，稻谷镉含量超标问题亟待解决。

4、化学改良技术以廉价不影响农作物耕作，被认为是土壤重金属污染治理最有效的方法之一。近年来，大量的改良剂被用于重金属污染土壤的治理，以降低水稻籽粒镉含量，常见的有石灰、磷酸盐、堆肥、高炉渣、铁盐、硅酸盐、沸石等，不同改良剂对重金属的固定效果不同，如碳酸钙能显著降低土壤中 pb、cd、zn 的有效性，海泡石具有巨大的比表面积和吸附能力，对于土壤中 cd 的固定效果显著，沸石具有孔道结构和离子交换性能，对pb、cd、cu 和 cr 等元素具有很强的吸附能力。然而，化学改良剂对土壤的副作用较大，不能常用，否则会影响水稻生长，这样一来，势必会影响对水稻籽粒镉超标的治理效果。

5、基于此，有必要研发一种对土壤的副作用小、甚至是无副作用的、能够长期应用的治理水稻籽粒镉超标的技术，也即本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置及方法，以解决上述背景技术中提到的目前采用化学改良剂治理土壤镉污染副作用大，不能常用，影响水稻籽粒镉超标的治理效果的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

3、一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，包括轮架和回转安装于轮架上的转轮，所述轮架上设置有与转轮传动连接的电机，通过电机驱动转轮转动；

4、所述轮架移动方向的后端连接有起垄器，所述起垄器移动方向的后端连接有苗床，所述苗床的下方设置有机械爪，所述机械爪用于抓取苗床上的稻苗插入起垄器生成的垄面中。

5、作为本申请优选的技术方案，所述轮架移动方向的前端设置有铲斗，所述铲斗与摆动臂的一端固定相连，所述摆动臂的另一端与固定臂的一端铰接，所述固定臂的另一端与轮架固定相连，所述固定臂上铰接有推拉装置，所述推拉装置的活动端与摆动臂铰接，所述推拉装置可带动摆动臂和铲斗相对固定臂上下摆动。

6、作为本申请优选的技术方案，所述转轮有一个，且位于轮架的中央，所述固定臂、摆动臂有一对，且对称设置在转轮的两侧。

7、作为本申请优选的技术方案，所述苗床和轮架通过抹平板相连，所述抹平板包括平板和设于平板前进方向的一端的翘曲板，所述翘曲板与轮架固定相连，所述平板后退方向的一端固设有安装架，所述安装架上固设有安装板一，所述安装架和安装板一均与苗床固定相连，所述起垄器与安装板一相连；

8、所述翘曲板为弧形板，其上翘的一端与轮架固定相连，对应上翘的另一端则与平板固定相连。

9、作为本申请优选的技术方案，所述安装板一上竖直固设有滑盒和举升装置，所述滑盒的下端敞口，所述起垄器上竖直固设有插杆，所述插杆的上端滑插入滑盒内，所述滑盒的侧面贯通设置有沿滑盒的高度方向延伸的滑槽，所述滑槽与滑盒内的滑孔连通；

10、所述举升装置的下端固定连接滑轴，所述滑盒有一对，所述滑轴的两端分别插入一滑盒的滑槽中并与插杆固定相连，所述滑轴在滑槽中可上下移动。

11、作为本申请优选的技术方案，所述起垄器包括多个间隔设置、并呈一字型排列的v形板，每个v形板内前进方向的一端固设有挡板，所述挡板在v形板内限定出起沟区，所述起沟区可使v形板在稻田中移动生成垄沟；

12、相邻两个v形板通过平顶板固定相连，所述平顶板和相邻两个v形板共同限定出起垄区，所述起垄区使相邻两个v形板在稻田中移动生成垄背；

13、所述插杆与平顶板固定相连。

14、作为本申请优选的技术方案，所述平顶板的两端竖直固设有相互平行的竖板，所述竖板沿v形板的移动方向延伸，所述竖板的上端与平顶板相连，所述竖板的下端与v形板的上端固定相连，两个竖板使起沟区和起垄区向上延伸扩展；

15、所述起垄区内设置有刮板，所述刮板竖直设置，并与竖板垂直，所述刮板的上端与平顶板固定相连，所述刮板的两侧面可紧贴竖板滑动，所述刮板的下端与v形板的上端齐平；

16、所述起垄器在稻田中前进可使垄面上的泥土推压刮板，使刮板的下端两侧面紧贴竖板向背离前进方向的一端滑动。

17、作为本申请优选的技术方案，所述安装板一上位于起垄器和苗床之间设置有扫描成像装置，所述扫描成像装置用于扫描稻田地面，生成垄沟和垄背的3d图形。

18、作为本申请优选的技术方案，所述抹平板上设置有水箱，所述苗床的下方、位于机械爪前进方向的后端设置有多个控制阀，每个控制阀上设置有一个喷头，每个喷头可向一垄沟内注水，所述控制阀的数量和垄沟的数量相等；

19、所述控制阀通过输水管连通水泵，所述水泵位于水箱内，所述水泵连接控制器，所述控制器可根据垄沟和垄背的3d图形调节水泵的转速和控制阀的开度，继而调节喷头向各个垄沟内的注水量。

20、此外，本发明还提出了一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作方法，采用前述任一项的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置执行以下步骤：

21、启动电机带动转轮在稻田中移动，借助铲斗将稻田地面整平；

22、控制举升装置带动起垄器升降调节起垄器的高度至设定位置；

23、往苗床放置稻苗，开启机械爪抓取苗床上的稻苗插入起垄器生成的垄面中；

24、打开扫描成像装置获取垄沟和垄背的3d图形，根据垄沟和垄背的3d图形调节水泵的转速和控制阀的开度，继而调节喷头向各个垄沟内的注水量，使每个垄沟内的水面到垄面的高度差与设定值相等。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果：

26、本发明的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置利用起垄器在稻田中生成一行行的垄沟和垄背，然后在垄面上栽种稻苗，通过控制垄沟内的水量使灌浆期的水稻籽粒对镉的吸收始终保持在低水平，以此解决水稻籽粒镉超标的技术难题，对土壤无副作用，可以常用，水稻籽粒镉超标的治理效果好；

27、此外，采用垄作种植水稻利于稻田水分的高效管理，大大提高稻田养分利用效率、水稻出苗率和产量，特别是在水旱轮作过程中，用垄作种植水稻可以有效缓解粘重土壤稻田水旱作物季节性排灌矛盾，是一种适宜粘重土壤的高效耕作新技术。

技术特征：

1.一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，包括轮架和回转安装于轮架上的转轮，所述轮架上设置有与转轮传动连接的电机，通过电机驱动转轮转动；

2.如权利要求1所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述轮架移动方向的前端设置有铲斗，所述铲斗与摆动臂的一端固定相连，所述摆动臂的另一端与固定臂的一端铰接，所述固定臂的另一端与轮架固定相连，所述固定臂上铰接有推拉装置，所述推拉装置的活动端与摆动臂铰接，所述推拉装置可带动摆动臂和铲斗相对固定臂上下摆动。

3.如权利要求2所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述转轮有一个，且位于轮架的中央，所述固定臂、摆动臂有一对，且对称设置在转轮的两侧。

4.如权利要求1所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述苗床和轮架通过抹平板相连，所述抹平板包括平板和设于平板前进方向的一端的翘曲板，所述翘曲板与轮架固定相连，所述平板后退方向的一端固设有安装架，所述安装架上固设有安装板一，所述安装架和安装板一均与苗床固定相连，所述起垄器与安装板一相连；

5.如权利要求4所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述安装板一上竖直固设有滑盒和举升装置，所述滑盒的下端敞口，所述起垄器上竖直固设有插杆，所述插杆的上端滑插入滑盒内，所述滑盒的侧面贯通设置有沿滑盒的高度方向延伸的滑槽，所述滑槽与滑盒内的滑孔连通；

6.如权利要求5所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述起垄器包括多个间隔设置、并呈一字型排列的v形板，每个v形板内前进方向的一端固设有挡板，所述挡板在v形板内限定出起沟区，所述起沟区可使v形板在稻田中移动生成垄沟；

7.如权利要求6所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述平顶板的两端竖直固设有相互平行的竖板，所述竖板沿v形板的移动方向延伸，所述竖板的上端与平顶板相连，所述竖板的下端与v形板的上端固定相连，两个竖板使起沟区和起垄区向上延伸扩展；

8.如权利要求4所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述安装板一上位于起垄器和苗床之间设置有扫描成像装置，所述扫描成像装置用于扫描稻田地面，生成垄沟和垄背的3d图形。

9.如权利要求8所述的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置，其特征在于，所述抹平板上设置有水箱，所述苗床的下方、位于机械爪前进方向的后端设置有多个控制阀，每个控制阀上设置有一个喷头，每个喷头可向一垄沟内注水，所述控制阀的数量和垄沟的数量相等；

10.一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置执行以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置及方法，其中一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置包括轮架和回转安装于轮架上的转轮，所述轮架上设置有与转轮传动连接的电机，通过电机驱动转轮转动；所述轮架移动方向的后端连接有起垄器，所述起垄器移动方向的后端连接有苗床，所述苗床的下方设置有机械爪，所述机械爪用于抓取苗床上的稻苗插入起垄器生成的垄面中。有益效果：本发明的一种可降低籽粒镉含量的稻田耕作装置利用起垄器在稻田中生成一行行的垄沟和垄背，然后在垄面上栽种稻苗，通过控制垄沟内的水量使灌浆期的水稻籽粒对镉的吸收始终保持在低水平，以此解决水稻籽粒镉超标的技术难题。

技术研发人员：尹学伟,张晓春,李清虎,张能健
受保护的技术使用者：重庆市农业科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15