深耕起壟理墑一體化微耕機的研究與應用

萬 磊，普艷武，楊正權，胡衛宗，張芬芬，溫麗娜，徐 云

（1.云南省煙草公司昆明市公司尋甸分公司 昆明 650051；2.昆明市尋甸縣七星鎮 昆明650000；3.農業部云南煙草生物學及加工科學觀測實驗站 昆明 650205）

深耕起壟理墑一體化微耕機的研究與應用

萬 磊1，普艷武2，楊正權1，胡衛宗1，張芬芬1，溫麗娜3，徐 云3

（1.云南省煙草公司昆明市公司尋甸分公司 昆明 650051；2.昆明市尋甸縣七星鎮 昆明650000；3.農業部云南煙草生物學及加工科學觀測實驗站 昆明 650205）

針對云南山地煙區煙地不規整，整地理墑困難、人力投入大、大型機械操作成本高的實際情況，在現有微耕機的基礎上，改進并設計了一種可單人操作，集深耕、旋耕和起壟理墑于一體的農用微耕機具，經應用測試，可以滿足云南山地煙耕作深度30 cm、理墑高度30 cm的栽培要求，該一體化微耕機整地理墑效益高，成本低，操作簡單、安全，特別適合云南山地煙區推廣應用。

一體化；微耕機；研究；應用

整地理墑是烤煙種植過程中的重要基礎環節，理墑質量的高低影響煙苗移栽后的成活率和壯株率［1］。在云南山地煙區，由于受地理條件限制，大型機耕起壟機械適用性低，運行成本高［2］，整地理墑工作需要煙農投入大量的人力及資金成本。實行小型機械化作業，有效降低山地煙整地理墑的人力成本，是實現山地煙減工降本的有效途徑。目前使用的小型微耕機具，深耕、旋耕、理墑環節分離，使用效果差，耕地深度達不到要求，不利于煙草根系生長及養分吸收［5］，且工序繁瑣［3-4］，無法實現深耕、起壟、理墑一體化，煙農通常需要重復作業，增加了整地理墑成本［6］。因此，如何提高整地理墑效率，優化機耕工序，使資金得到更有效的利用，達到減工降本的目的，已經成為山地煙區煙農亟待解決的問題。

筆者通過借鑒國內先進經驗，結合云南山地煙的耕作特點，研究設計了一種集深耕、旋耕、起壟功能于一體的微耕機，該機整地理墑效益高，成本低，操作簡單、安全，特別適合云南山地煙區推廣應用。

1 結構與工作原理

1.1 結 構

深耕起壟一體化微耕機主要由深耕器、旋耕器、起壟器、小犁、開溝器、連接杠桿、發動機和空氣濾清器等組成。如圖1所示。

圖1 深耕起壟一體化微耕機主要部件設計示意圖

1.2 工作原理

該微耕機集成農機裝置，裝有深耕刀片、旋耕刀片、起壟刀片、小犁和開溝器，采用柴油發動機提供動力。工作時，發動機通過連接杠桿帶動各種刀片運行，通過螺旋式刀片帶動微耕機前進 ，旋耕刀片和起壟刀片組合工作碎垡土壤，改善土壤通性及物理結構。此外，微耕機前部的三角小犁能夠有效地減少機耕前進過程中的阻力；后部的開溝器能夠最大化去除溝壑內殘留的淤土，完成理墑起籠，實現了深耕、旋耕、理墑和起籠的一體化作業；起籠調節桿能根據不同作物或品種的需求，調整壟距，0.8～1.5 m之間；平衡桿能確保墑面平整，無明顯波幅震動。

2 動力選擇與關鍵部件設計

2.1 微耕機的動力

該微耕機動力從目前市場上的柴油微耕機系列中選擇，發動機必須滿足熄火次數少和安全系數高兩個要求，正常作業時平均熄火次數最多為每0.67 hm2熄火1次。動力太小，整地理墑時易出現熄火；反之動力過大，作業人員難以操控，安全系數低。因此發動機必須具備合適的規格和馬力［7］。通過實地測試，配備8.83 kW發動機時耕作0.67 hm2煙地出現2次熄火，配備10.30 kW發動機時耕作0.67 hm2煙地未出現熄火，而11.77 kW發動機動力過大，作業人員難以操控，安全系數低。因此，采用10.30 kW的發動機較為適宜。

2.2 深耕器刀片

深耕器刀片是整地的重要部件，主要用于控制耕地深度和寬度，將深層土壤進行翻耕晾曬，可有效減少土傳病蟲害的侵染幾率，而合理的刀片數量和長度能有效加深土壤耕作深度及寬度。根據云南山地煙區烤煙生產的實際要求，一般需要耕地深度≥30 cm，單邊耕地寬度應達到60 cm，才能較好地滿足烤煙的種植要求，因此，需要對市場上的深耕器單邊長度40 cm、刀片旋耕半徑15 cm 、刀片數32片的規格進行改進。經過多次實地測試，確定深耕器單邊長度增加至55 cm、刀片旋耕半徑增加至17 cm，刀片間距由10 cm縮短至5 cm，總刀片數調整為24片，刀片形狀由扁平片狀改為弧形圓柱狀，刀頭形狀改為三角形。這樣的改進組合能夠較好滿足深耕30 cm、單邊耕地寬度60 cm的要求。2種深耕器的比較如下圖2所示。

圖2 2種深耕器比較圖

2.3 起壟器刀片和深耕起壟組合器

起壟器刀片是理墑的主要部件，主要作用是起壟理墑。起壟理墑質量是創造良好土壤環境、促進煙株根系生長的重要基礎。根據山地烤煙理墑起壟高度應達到30 cm、壟間距應達到120 cm的要求，起壟器刀片需要將原來的起壟半徑15 cm增加至17 cm，以便增加起壟的高度。與此同時，將設計的深耕器刀片與起壟器組合在一起，形成了深耕起壟組合器，一次性作業就可完成深耕與起壟，且同步后的煙墑基本滿足30 cm的高度要求，旋耕后的煙田無較大土垡。深耕起壟組合器如圖3所示。

2.4 開溝器

圖3 深耕起壟組合器

開溝器是理墑的重要部件，其主要作用是確保煙壟溝直、溝底平、壟土細碎，壟型飽滿且平整，并可根據不同烤煙品種的種植需要調整壟距，起壟后壟間溝壑無明顯殘留淤土，壟間距在1～1.2 m之間，壟面墑面平整。為了實現這一目標，將開溝器設計為溝心分土器、壟距調整器和墑面平整器三個部分。溝心分土器的功能是將深耕起壟組合器工作時的底土均勻分至兩邊煙墑，使兩邊墑土厚實，兩墑之間的壟溝深而平，避免壟溝積水；壟距調整器的功能是通過調節兩片調節桿的夾角大小相應地改變兩墑的間距，以滿足不同烤煙品種種植對墑距的要求；墑面平整器的功能是在理墑過程中刮平墑面土壤，使墑面平整厚實。開溝器設計如下圖4所示。

圖4 開溝器

2.5 減阻小犁

在微型發動機動力前進中，由于發動機頭下有一個軋包，因此在前進過程中會產生一定的阻力影響前進速度。為此，特別設計一個減阻小犁安裝在發動機頭下方，小犁為梭形，高19 cm、低寬9 cm。經過測試，安裝小犁后，前進阻力大大減少，前進速度明顯提升。減阻小犁設計如圖5所示。

圖5 減阻小犁設計

2.6 空氣濾清器

微耕機原有空氣濾清器的進氣口比較低，作業時大量灰塵進入，常常導致微耕機停頓、熄火。為此，將空氣濾清器的高度增高至40 cm，同時添加一層空氣濾清網。由于增加了高度，進灰量減少，同時空氣濾清網又起到過濾灰塵的作用，因此在作業過程中，機器工作穩定，作業效率明顯提高。

3 集成組裝與整機測試

將各個部件進行組裝，形成集深耕、旋耕、開溝起壟、整地理墑所有工序于一體的微耕機具。實地操作測試表明，該一體化微耕機深耕旋耕深度好、開溝直、起壟的墑高及土壤飽滿度好，其耕地、整地、開溝、理墑質量能夠滿足烤煙種植的標準要求，在云南山地煙種植區具有很高的推廣應用價值。一體化微耕機整機如圖6所示。

3.1 測試時間和地點

2015年6月5～15日，在尋甸縣煙草科技試驗基地試驗田中進行實地測試。微耕機由當地煙農操作，數據由基地科技人員觀察記錄。

3.2 耕地深度、理墑高度測試

在試驗基地重復10次的操作測試，一體化微耕機的耕地深度及理墑高度均達到了設計要求。測試結果見表1。

圖6 一體化微耕機組合圖

表1 一體化微耕機整地理墑耕作深度及墑高

由表1可知，使用本設計一體化微耕機進行深耕、整地、理墑作業，耕地深度可達32～35 cm，墑高達到28～32 cm，且深耕后的煙田無較大土垡，完全滿足煙葉種植的標準要求。

3.3 耕作效率測試

在試驗基地26 013 m2煙地中的應用測試，應用一體化微耕機開展耕地理墑，取得了顯著的效益。測試結果見表2，其中成本包含人工和燃料成本。

表2 一體化微耕機作業效率

由表2可知，一體化微耕機完成667 m2煙田的深耕、理墑、起壟作業用時35 m in，耗油1.8 L，合計人力和物資成本約105.90元，比改進前的199.80元降低93.90元/667 m2，合計節約成本3 662.1元，效益顯著。以試驗地區尋甸縣山地煙種植面積10萬畝計算，如果60%的煙田推廣應用一體化微耕機開展耕地理墑，將節約成本563.40萬元，效益十分明顯。

4 結論與討論

對現有微耕機動力、深耕器刀片、起壟器刀片、起壟器刀片與深耕器刀片組合、開溝器、減阻小犁的選擇設計及空氣濾清器的改進，組裝形成了集深耕、參考文獻：

起壟、整地理墑為一體的微耕機，實現了耕地理墑的一體化操作，提高了工作效率，節約了耕地理墑成本，提高了煙草公司對煙農整地理墑補貼經費在煙草合作社的綜合利用率，降低了煙農的勞動強度，應用效益明顯，推廣應用前景良好。然而，該一體化微耕機的配置、改進和設計主要以實際操作測試結果為依據，沒有對其進行動力學原理及動力學數據的測試今后要進一步優化配置，進一步減少煙農的勞動力投入，降低煙葉生產成本，有效提升煙農烤煙種植的收益。

［1］ 劉國順. 煙草栽培學［M］. 北京：中國農業出版社，2003.

［2］ 王志琴，任樹梅，王 龍，等. 我國烤煙生產機械化現狀調查分析［J］.農業機械，2014，4（5）：111-113.

［3］ 閆國琦，張鐵民，徐相華，等. 我國微耕機技術現狀與發展趨勢［J］.安徽農業科學，2008，（25）：422-424.

［4］ 張柯柯，盧劍鋒，張富貴. 微耕機的結構設計和動力學分析［J］. 農機化研究，2012，4（4）：58-62.

［5］ 李 卓. 煙田小型深耕機設計與研究［D］. 重慶：西南大學，2013.

［6］ 陳寶森. 煙葉生產成本與煙農增收研究——基于涼山州、阜新市的實證分析［D］. 雅安：四川農業大學，2012.

［7］ 薛 冰，馬衛東. 煙田挖坑施肥機的試制與試驗研究［J］. 農機化研究，2014，（3）：163-164.

（責任編輯：賀 藝）

Developm ent and Application of Micro-Cultivator with Ploughing-Ridging-Moisture Managem ent Integration

WAN Lei1，PU Yan-wu2，YANG Zheng-quan1，HU Wei-zong1，ZHANG Fen-fen1，WEN Li-na3，XU Yun3
（1. Yunnan Tobacco Companies， Kunming Branch， Xundian Branch， Kunming 650051， PRC； 2. Qixing Town of Xundian County of Kunming，Kunm ing 650000， PRC； 3. Observation Experimental Station of Tobacco Biological Characteristics and Processing Science in Yunnan ，Ministry of Agriculture ， Kunming 650205， PRC）

According to irregular tobacco planting feld， the diff culties of soil moisture management， too much input of manpower and high cost of large machinery operation， based on the existing Micro tillage machine，an agricultural Micro tillage machine was im proved and designed for deep tillage， rotary tillage and ridging and moisture， through app lication testing， can satisfy the cultivation requirements of Yunnan mountain tobaccotilling depth 30 cm and 30 cm in height， the integration micro tillage machine was high eff ciency in soil moisture management， low cost， simple operation and safe， especially suitable for the popularization and application in Yunnan mountain areas.

integration； Micro tillage machine； research； application

S222

A

1006-060X（2016）09-0024-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.09.008

2016-06-12

深圳中煙尋甸羊街基地單元建設及云南省煙草公司項目聯合資助（2014YN19）

萬 磊（1976-），男，云南昆明市人，助理農藝師，研究方向為煙草栽培與管理。

徐 云