馬鈴薯中耕施肥機的研究與應用

楊華++韓宏宇++竇鈺程++王晉

摘要：分析目前國內馬鈴薯中耕技術和裝備的現狀，結合馬鈴薯種植模式和市場需求，通過對不同中耕機作業后進行收獲情況對比，確定中耕機的技術先進性，為以后中耕機的發展提供指導和借鑒。

關鍵詞：馬鈴薯；中耕；施肥；研究與應用

中圖分類號：S224文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.003

基金項目：東北地區馬鈴薯標準化、機械化生產技術集成與示范/2012BAD06B02，計劃類別：“十二五”農村領域國家科技計劃課題。

作者簡介：楊華（1973-），黑龍江青岡人，高級工程師，主要從事經濟作物機械化技術和裝備方面的研究，yanghua007008@163.com。

0引言

中耕是馬鈴薯作業的一個重要環節，主要作用是除草、覆土、適時添加肥料，確保馬鈴薯對養分的吸收和及時供給，研發滿足市場和農藝需求的新型馬鈴薯中耕施肥機，對于提高馬鈴薯的品質和產量，使中耕適時施肥成為馬鈴薯提質增效的一個重要環節，將具有重要意義。

1國內外馬鈴薯中耕施肥機現狀

1.1國內馬鈴薯中耕施肥機現狀

我國馬鈴薯裝備的研發起步較晚，同時由于中耕機沒有引起足夠的重視，因此中耕機多是小作坊生產制作的，用些鋼管等簡單拼接而成，使用傳統的犁鏵，作業效果不理想。近些年，隨著馬鈴薯種植規模和面積的加大，馬鈴薯中耕機才被人們深入認識，中耕機得到了快速發展，但也都是機械式的。比較典型的有山東五征研制的3ZM-4馬鈴薯中耕機、黑龍江德沃科技公司研制的3ZF-5型馬鈴薯中耕施肥機、中機美諾研制的1304馬鈴薯中耕機、希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機以及山東萬燁公司研制的121A馬鈴薯中耕機等。

圖1為山東五征3ZM-4馬鈴薯中耕機，該機主要由機架、肥箱、深松彈齒、起壟鏵、地輪以及傳動機構組成。一次作業4壟，幅寬36 m，耕深穩定性≥80%，碎土率≥65%，主要用于馬鈴薯較松土壤的起壟和高壟培土作業。其特點主要是整機采用框架結構，可靠性高、實用，一次作業完成松土、碎土、起壟上土等工作，作業質量好，效率高。

圖2為黑龍江德沃公司研制的5鏵馬鈴薯中耕施肥機。該機主要由機架、兩組肥箱、深松鏟、起壟鏵、地輪、導肥機構、劃印器以及傳動系統等組成。一次作業5壟，幅寬36 m，工作時速可達4～6 km/h，主要用于馬鈴薯以及烤煙等作物生長前期的壟間碎土、松土、壟上培土以及苗帶兩側施肥等作業工序，此外還可進行春秋整地起壟作業。其特點主要是整機結構緊湊，可靠性高，實用性強，一次作業完成多項功能，肥量可調，耕深可調，同時形成的壟型好，可提地溫和保墑功能，整機行駛速度快，作業效率高、質量好。

圖3為中機美諾研制的1304型馬鈴薯中耕施肥機。該機主要由機架、深松彈齒、起壟鏵、成型器等組成。一次作業4壟，幅寬36 m，工作時速2～4 km/h，主要用于馬鈴薯出苗前或者苗期的中耕作業。具有碎土、除草、筑壟等功能，此外可提高地溫、保墑。其特點主要是整機結構緊湊，培土寬度和深度可調，松土深度可調，松土鏟易更換等特點。

圖4為希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機。該機主要由機架、兩組肥箱、深松彈齒、成型器以及傳動系統等組成。一次作業4壟，壟距900 mm，幅寬36 m，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、筑壟以及施肥等作業，可提地溫、保墑。其特點主要是作業深度、排肥量可調，整機結構堅固、性能可靠和實用性強。

圖5為山東萬燁研制的121A型馬鈴薯中耕機。該機主要由機架、肥箱、深松鏟、覆土圓盤、棘輪組以及傳動系統等組成。一次作業1壟，壟距1300 mm，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、壟上培土以及施肥等作業。其特點主要是作業深度、排肥量可調，整機結構緊湊，實用性強，可隨時更換相應用途的鏟尖。

1.2國外馬鈴薯中耕機發展現狀

國外的馬鈴薯機具研發起步早，研制的設備結構較緊湊、整機作業效率高、可靠性好、作業效果好、使用壽命長。目前在國內較常見的是德國格力莫的GH4馬鈴薯中耕機、日本的中耕機。

圖6為德國的GH4馬鈴薯中耕機。該機結構簡單，主要由機架、彈齒、犁頭和成型器等構成，一次作業完成4行中耕，作業幅寬為3.6 m，可以清除田間雜草，保持土壤透氣性，為壟上培土，同時實現壟間土壤深松，還可選配成型器悶耕時使用。

圖7為日本研制的馬鈴薯中耕機。該馬鈴薯中耕機結構簡單、性能可靠，主要由機架、地輪仿形單體以及起壟鏵等構成。起壟鏵單體調整簡單方便，適用于70～90 cm壟距中耕作業，整機一次作業完成仿形松土覆壟成型作業。

2馬鈴薯中耕施肥機的研制

2.1整機結構

根據用戶需求和調研了解作業狀況，設計整機由1地輪總成、2劃印器、3傳動機構、4深松鏟總成、5肥箱、6機架、7起壟鏵總成等構成。機架設計成矩形框架機構，穩定性好，強度高，可以承載大的物件，其他部件均安裝在機架上。兩個地輪總成根據作業壟距要求對稱地安裝在機架前端的橫梁上；左右肥箱安裝在機架上，調肥手柄各朝向機架兩側，肥箱與機架通過螺栓連接固定，且肥箱可以進行前后調整；五個深松鏟總成通過卡座用U型卡絲分別連接在機架前梁上，其相鄰間距與左右地輪的位置相匹配，按照壟距安裝；五組起壟鏵總成安裝在后梁上，其位置在深松鏟的正后方；劃印器通過連接架板安裝在機架兩側靠前位置的機架側板上。整機的動力來源于地輪，地輪的轉動通過鏈輪傳遞到肥箱下面的傳動六方軸上，六方軸帶動肥盒槽輪轉動實現施肥，施肥量可以根據需要進行調節：一是調整肥盒槽輪的開合位置，二是更換鏈輪，通過速比的改變實現肥量調節，調整肥盒槽輪能夠實現微調，更換鏈輪改變速比實現大的肥量調整。見下圖為整機結構配置圖，圖8為主視圖，圖9為左視圖。

1.地輪總成 2.劃印器 3.傳動機構 4.深松鏟總成 5.肥箱 6.機架 7.起壟鏵總成

2.2工作原理

作業時，拖拉機通過三點懸掛與中耕機連接，拉動中耕機向前行駛，機架前面的深松鏟將壟溝內的土壤進行深松，同時除去壟溝內的雜草，機架后面正對應的起壟鏵覆土板將壟溝內的土壤向前向上推送到壟臺上苗帶兩側，完成筑壟培土過程和除草作業[1]。由于拖拉機輪胎對土壤碾壓造成土壤較硬，輪胎后面對應的深松鏟上設計添加了切刀，能夠有效地把輪胎碾壓后較硬的土壤切開切裂，防止產生較大土塊，對后面起壟鏵覆土起到重要作用。同時在機具前進過程中，地輪連續不斷旋轉，地輪的旋轉通過鏈條傳送到肥箱下面的六方軸，六方軸帶動肥盒槽輪轉動，實現施肥的目的。

2.3中耕機技術參數

農機農藝要深度融合，農機為農藝服好務，因此研制的設備要符合我省馬鈴薯實際農藝的需要。研制的32F-5型馬鈴薯中耕機技術參數如下（見表1）：

3應用情況

中耕機的作業效果通過苗的長勢、肥料利用情況等來體現，更重要的是馬鈴薯測產的產量則更加清楚地體現其作業效果。我院研制的馬鈴薯中耕機通過連續兩年與國內其他傳統中耕機作業實驗對比，取得了較好的效果，得到了用戶的認可和好評，市場前景非常廣闊。

3.1中耕機實驗作業采取步驟和辦法

在同一塊實驗基地，用同樣的耕整地機進行整地作業，使土壤達到播前要求狀態，土地面積300畝；把該地塊分成6部分（間隔壟不播種，作為界限），每部分50畝；選用同樣的薯種、同樣的播種機進行作業。地塊的分布及施肥方案見表2，中耕機作業分配方案見表3。

3.2對比實驗

（1）對中耕機對比作業的地塊進行收獲，從產量上進行對比中耕機的性能。

在灌水等其余條件相同下，收獲時，每一塊地均選5個點，每個點的長度為10 m。每個收獲點的采樣方式見圖10。選點后，進行挖掘收獲，分別進行標記；對收獲30個點的馬鈴薯進行稱重和相關的要求進行處理； 通過比對，可以測算出中耕機工作情況下的馬鈴薯產量；在第二年，再重復第一年的中耕作業，針對秋天的產量再作對比，初步確定出馬鈴薯產量與中耕機相匹配的作業模式。

3.4結論

（1）通過兩年實驗作業收獲對比，可以看出分時段分次數中耕施肥作業效果好，產量更高；使用我院研制的中耕機產量高。

（2）通過作業速度、肥料利用情況以及馬鈴薯產量情況的對比，可以得出我院研制的馬鈴薯中耕施肥機作業效果好、馬鈴薯產量高、可靠性好，是市場需要的產品。

4發展趨勢

隨著國家馬鈴薯“主糧化”戰略的發展和土地大量流轉，馬鈴薯的種植面積將加大，規模化、規范化和集約化種植將成為馬鈴薯發展的主流，馬鈴薯中耕機也將越發為人們所認識并進行深入地利用，目前的設備狀態將不會滿足用戶需求，其將向下列方向發展。

（1）向多功能、綜合化方向發展。中耕機一次作業不僅實現中耕施肥，進行春、秋整地作業；而且可以把覆土成壟的起壟鏵更換成大壟成型器實現成壟造型。不僅美觀，管理方便，而且可以增加壟體表面積，提高地溫，增大馬鈴薯塊莖的生長空間，防止青頭，提高馬鈴薯的產量。

（2）向智能化方向發展。目前的中耕機均是人工操作，看不到后面作業狀況，如果壟體彎曲不直或者壟距不完全一樣，很容易刮碰破壞壟體，露出生長中的馬鈴薯，造成青頭以及產量低等問題。隨著馬鈴薯集約化和規模化種植。根據壟距自動調整實現對行作業，和上土量需求自動調整耕深，達到上土要求等實現智能化控制是發展的一種必然趨勢。

（3）通過測土配方，結合地理信息系統，實現單獨變量施肥，從而實現減肥增效增產增收的目的和效果。

參考文獻：

[1]呂金慶，尚穎穎，楊穎，等.1ZL5型馬鈴薯中耕機的設計與實驗[J].農機化研究，2017，39（2）.

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