耕整地聯合作業機適用性影響因素研究

穆松 張永智 翟坤程 黃梅 李繼文

摘要：適用性是耕整地聯合作業機推廣應用的重要指標之一。本文結合耕整地聯合作業機選型試驗，對耕整地聯合作業機進行的適用性試驗及試驗過程中采用的評價方法進行研究，應用經驗分析法、現場調查法和發函調查法等方法進行適用性評價，對目前實施農機適用性評價存在的問題進行了分析。結合調查結果和選型試驗情況，確定耕整地聯合作業機適用性影響因素，以及受影響的作業性能指標。結果表明：土壤質地、土壤堅實度、土壤含水率三者為主要影響因素；氣候條件，如溫濕度、雨雪等對適用性影響較小。

關鍵詞：耕整地聯合作業機；適用性；影響因素

項目基金：科技部2009年公益性行業（農業）科研專項經費項目（項目編號：200903038）

中圖分類號：S224.4文獻標識碼：ADOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2015.10.015

耕整地聯合作業機是近幾年發展起來的旋耕聯合作業機械，一次進地同時完成深松、滅茬、旋耕、起壟等多項作業。從而克服了傳統的機翻、機耕等重復進地造成的油料浪費、土壤板結、失墑等不利因素，是一項經濟型的保護性耕作方法，廣泛應用于玉米種植區域的旋耕滅茬等作業，深受農民歡迎。

但由于耕整地聯合作業機在國內的推廣應用處在起步階段，沒有統一的國家適應性試驗標準，制造、生產企業的生產實力和技術水平相對較低。很多機型開發研制后未進行充分的適用性試驗，就投入市場使用，導致部分機型不能有效滿足耕作需求，影響耕整地聯合作業機的市場推廣和農業生產。

分析耕整地聯合作業機適用性的影響因素，可以為制定適用性試驗標準以及對機具進行適用性試驗提供參考。本文結合生產作業實際情況對耕整地聯合作業機進行的適用性試驗，在機具的安全性能、作業性能、環保性能以及經濟性能等方面進行了適應性評價方法研究。

1應用區域分布情況

已列入國家支持推廣的農業機械產品目錄（2009年～2011年）的旋耕、滅茬（深松、起壟）聯合整地機有幾十種。機具的生產企業主要分布在江蘇、黑龍江、吉林、河北、內蒙古、甘肅、山東、江西等省（區）。為掌握耕整地聯合作業機的應用需求，課題組對吉林省玉米根茬的處理方式進行調研。結果如圖1、2所示。

圖2吉林省中東部盆谷地區（延邊地區）根茬處理方式

從吉林省農業機械適用性影響因素調查結果看，玉米根茬的處理方式主要是旋耕滅茬。在吉林省中西部地區，采用旋耕滅茬處理方式的占93%；在吉林省中東部地區，采用旋耕滅茬處理方式的占100%。上述結果說明吉林省農村已廣泛使用旋耕、滅茬（深松、起壟）聯合整地機。

2經驗分析法

2.1機具構造、工作原理分析

耕整地聯合作業機主要工作部件包括：旋耕刀（裝置）、滅茬刀（裝置）、深松鏟（部件）、起壟鏟（部件）、懸掛裝置、傳動裝置等。工作部件運動方式有直線運動也有旋轉運動，受力情況較為復雜。其結構示意圖如圖3所示。

不同的工作部件形狀不同，作業效果也不一樣。如：旋耕切土刀片可分為鑿形刀、彎刀、直角刀和弧形刀。鑿形刀前端較窄，入土能力好，能量消耗小，但易纏草，適于在雜草少的菜園和庭院作業；彎刀的彎曲刃口有滑切作用，易切斷草根而不纏草，適合在水稻田耕作；直角刀由于具有垂直和水平切刃、刀身較寬、剛性好而且容易制造，但入土性能較差；弧形刀的強度大，剛性好，滑切作用好，通常用于重型旋耕機上。

滅茬刀型式主要為錘片式，通過刀片高速旋轉時的慣性力來打碎根茬、硬土塊或草皮層。碎土質量與機具作業速度和進給量有關。

耕整地聯合作業機的作業對象是土壤和作物根茬，因此其作業效果受自然條件和工作部件的影響較明顯。分析確定影響耕整地聯合作業機主要因素和受因素影響的性能指標對制定耕整地聯合作業機適用性評價方法、研究耕整地聯合作業機適用性分布具有一定的意義。

2.2機具作業對象分析

深松起壟只對土壤作業，旋耕滅茬既要切割土壤，又要粉碎作物根茬，可見土壤是關鍵因素。不同地域土壤質地、堅實度、容重、抗剪強度、含水率等不同，作業效果也不同。由于各地農藝要求不一樣，所以壟距、壟寬、根茬直徑、根茬高度、根茬含水率、作物根茬密度等也各不相同，作業對象對作業效果也有較大影響。

2.3作業環境分析

根茬含水率較大時，根茬不易粉碎，此時滅茬粉碎效果較差。故耕整地聯合作業機在秋季作業與春季作業時，作業效果有較大差異。空氣濕度大且根茬未風干時滅茬粉碎效果不如根茬已干燥后滅茬粉碎效果好。

3現場調查及發函調查法

3.1對機具使用者進行生產條件影響調查

在對吉林省農業機械適用性影響因素調查中對機具使用者進行了生產條件影響調查。共調查25個縣（市），每個縣5個鄉（鎮），每個鄉（鎮）9戶農戶。其中，中西部平原地區主要種植玉米，調查結果具有一定的代表性。

課題組對溫濕度、雨雪、土壤等情況對耕整地機（旋耕、深松、中耕）、播種機、插秧機、收獲機、烘干機等幾種農業機械的影響分別進行現場調查。調查結果顯示，對于耕整地機械而言：23%的用戶認為溫濕度對耕整地機械有影響（如圖4所示）；46%的用戶認為雨雪對耕整地機械有影響（如圖5所示）；42%的用戶認為土壤對耕整地機械有影響（如圖6所示）。

編制機具適用性影響因素調查表，向四平市農豐樂機械制造有限公司等40余家企業發送征求意見表，回函的匯總統計結果顯示：土壤堅實度、土壤含水率、地表坡度、根茬密度等是耕整地聯合作業機適用性的主要影響因素。

3.3對機具主產和主銷區域的試驗鑒定機構的調研

主要到遼寧省、黑龍江省、河北省、內蒙古自治區、甘肅省、山東省等省（區）農機試驗鑒定站了解對耕整地聯合作業機的鑒定情況，咨詢技術人員對適用性影響因素和受影響因素影響的作業性能指標的確定。調查結果與經驗分析法大致相同。

4影響因素及受影響的作業性能指標的確定

4.1影響作業性能指標的確定

JB/T8401-2007旋耕聯合作業機械、旋耕深松滅茬起壟機標準中規定的主要作業性能指標有耕深、耕深穩定性、滅茬深度、根茬粉碎率、深松深度、深松深度穩定性、壟高合格率、壟頂寬合格率和壟間距合格率。組織專家對上述9個指標進行測評排序，取前4位，最后確定影響旋耕深松滅茬起壟機適用性的作業性能指標為耕深穩定性、根茬粉碎率、深松深度穩定性以及壟高合格率等4個指標。

根據以上分析及調查，確定耕整地聯合作業機適用性影響因素分為三級，如表1所示。

由表1數據可以看出，在二級因素中，土壤和植被的權重分別為0.45和0.35。其原因在于耕整地聯合作業機的作業對象是土壤和作物根茬，因此其作業效果受土壤條件和植被覆蓋情況的影響較大。在三級因素中，土壤質地、土壤堅實度、土壤含水率的權重均為0.15，根茬密度和根茬含水率的權重均為0.11。其原因在于旋耕滅茬的主要工作是切割土壤和粉碎作物根茬。土壤質地、土壤堅實度、土壤含水率三者是土壤理化性質的主要指標，旋耕滅茬刀的受力情況受三者影響最大，故該三項指標是影響耕整地聯合作業機適應性的主要因素。根茬密度和根茬含水率影響根茬的韌性，決定旋耕滅茬刀與根茬作業時的受力情況，可見該兩項指標也是影響耕整地聯合作業機適應性的主要因素。

在二級因素中的氣象條件包含三級影響因素中的溫濕度和雨雪情況，此兩項因素所占權重最低，分別為0.03和0.02，說明溫濕度和雨雪情況對耕整地聯合作業機適應性有一定影響，但影響較小。在進行耕整地聯合作業機選型時可以暫不考慮。

5影響因素及受影響的作業性能指標的確定

本文首先對吉林省玉米根茬的處理方式進行調研，結果表明吉林省農村已廣泛使用旋耕、滅茬（深松、起壟）聯合整地機；分別應用經驗分析法和問卷調查法對耕整地聯合作業機適應性影響因素進行分析，并得出影響因素分級表。由調查表可以得出：土壤質地、土壤堅實度、土壤含水率三者為主要影響因素，影響權重都為0.15。溫濕度、雨雪等氣候條件對適用性影響較小，分別為0.03和0.02。確定了耕整地聯合作業機適用性的主要影響因素，為制定適用性試驗標準和機具適用性試驗提供參考。

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作者簡介：穆松，吉林省農業機械試驗鑒定站，高級工程師，研究方向：農業機械設計與開發。

通訊作者：張永智，吉林省農業機械試驗鑒定站，正高級工程師，研究方向：農業機械設計與開發。