2BD-2型玉米無膜淺埋滴灌播種機(jī)的研制與測試

李經(jīng)偉，申利剛，王 寧，張 玥，劉丙乾

(內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，呼和浩特 010051)

0 引 言

西遼河平原是內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米主要生產(chǎn)區(qū)[1]，但是由于地處半干旱地區(qū)，春旱秋吊現(xiàn)象十年九現(xiàn)，屬于傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。在2012年以前，西遼河平原玉米種植區(qū)主要灌溉形式為土渠輸水灌溉，在部分條件較好的地區(qū)發(fā)展了一些地埋管道長度在45 m/hm2左右的低標(biāo)準(zhǔn)管道輸水灌溉面積。2012年開始，東北四省區(qū)全面開展節(jié)水增糧行動[2]，內(nèi)蒙古自治區(qū)西遼河平原作為節(jié)水增糧行動的主要項(xiàng)目區(qū)，完成了符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的地埋輸水管道建設(shè)，并在田間開展了覆膜滴灌灌溉形式的示范推廣[3]。在國家財(cái)政資金扶持下，覆膜滴灌在當(dāng)?shù)氐玫搅溯^快的發(fā)展，玉米產(chǎn)量躍上了一個(gè)新的臺階，灌溉用水量明顯降低[4]，獲得了預(yù)期的效果。但是在覆膜滴灌幾年的運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，由于地膜每年的回收率較低，耕作層中殘留地膜比率逐年增高[6-8]，而且地膜購置和鋪設(shè)也增加了成本投入，同時(shí)在一定程度上降低了降水的利用效率。為了能夠?qū)崿F(xiàn)既發(fā)揮滴灌節(jié)水、節(jié)肥、水肥一體化優(yōu)勢[8]，充分利用當(dāng)?shù)亟邓Y源的同時(shí)，減少殘膜對耕作層土壤的污染，我院在當(dāng)?shù)亻_展了三年的無膜淺埋滴灌的試驗(yàn)研究，并研制了適宜當(dāng)?shù)赜衩撞シN的2BD-2無膜淺埋滴灌鋪帶播種一體機(jī)[9]。

1 2BD-2播種機(jī)的研制

1.1 現(xiàn)有播種機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

在東遼河平原玉米種植區(qū)現(xiàn)有的播種機(jī)主要是對行播種機(jī)[10]和覆膜滴灌播種機(jī)[11]。對行播種機(jī)采用600 mm的固定行距，一般農(nóng)戶使用的農(nóng)機(jī)可同時(shí)對2壟或3壟作物進(jìn)行種植，6壟(3.6 m寬)作為一個(gè)畦田；覆膜滴灌播種機(jī)因?yàn)楣ば蜉^多，輔助設(shè)備重量較大，需要較大功率的牽引機(jī)帶動，同時(shí)由于需要對地膜進(jìn)行打孔落籽，覆膜滴灌全部采用鴨嘴式播種盤，苗間距無法進(jìn)行調(diào)解。因此將現(xiàn)有播種機(jī)進(jìn)行改造，使之能夠?qū)崿F(xiàn)寬窄行(850 mm：350 mm)、多密度、小牽引的無膜淺埋滴灌鋪帶播種一體機(jī)難度較大。

1.2 2BD-2播種機(jī)的組成、工作原理、主要構(gòu)造及作用

1.2.1 2BD-2播種機(jī)的組成

2BD-2播種機(jī)由播種、施肥、鋪帶、覆土四個(gè)部分組成，從前到后從上到下依次為切片式施肥開溝器、施肥箱、播種箱、行走輪、滴灌帶支架、滴灌帶下管器、覆土輪，具體細(xì)部如圖1、圖2所示。

圖1 播種機(jī)前視圖

圖2 播種機(jī)側(cè)視圖

1.2.2 2BD-2播種機(jī)的工作原理

2BD-2播種機(jī)通過三點(diǎn)懸掛裝置與拖拉機(jī)連接，由牽引帶動地輪通過地輪鏈條作用于主傳動桿，通過主傳動桿通過施肥箱控制鏈條和籽種箱控制鏈條分別作用于施肥箱控制軸和籽種落籽箱，實(shí)現(xiàn)同步施肥和播種；將滴灌帶安裝在滴灌帶支架并放置在滴灌帶支架軸承上，滴灌帶一端穿過滴灌帶滑輪和滴灌帶下管器實(shí)現(xiàn)滴灌帶淺埋鋪設(shè)；最后通過覆土輪對播種后的種溝進(jìn)行鎮(zhèn)壓，覆土輪可通過調(diào)節(jié)彈簧適應(yīng)局部起伏地形，確保籽種有足夠的土壤覆蓋。該播種機(jī)傳動原理見圖3，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖3 2BD-2播種機(jī)傳動原理簡圖

表1 2BW-2播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表

1.2.3 2BD-2播種機(jī)的主要構(gòu)造及作用

(1)主梁。2BD-2播種機(jī)主梁采用70×70方管兩根焊接成工字梁。前梁安裝一對切片式施肥開溝器和與拖拉機(jī)連接的三點(diǎn)懸掛裝置；后梁外側(cè)安裝一對主驅(qū)動地輪，地輪內(nèi)側(cè)安裝一對三連桿仿形體，后梁中間安裝滴灌帶開溝覆土器。

(2)株距調(diào)節(jié)箱。株距調(diào)節(jié)箱是為了滿足用戶的不同株距要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的排種器配套18個(gè)種勺的播種盤，在不更換播種盤的情況下，通過更換排種體的從動輪(14齒或30齒)，可進(jìn)行12種規(guī)格的株調(diào)換，尺寸見表2。

表2 勺輪播種體株距變速調(diào)節(jié)表

(3)三連桿仿形架。三連桿仿形架一端連接主梁，另一端連接工作部件，屬于自動仿形調(diào)整結(jié)構(gòu)，主要配合主梁和播種高度來保持穩(wěn)定的工作深度。單組三連桿連接架用壓板和螺絲固定在主梁后面，調(diào)節(jié)桿安裝方便快捷、省工省時(shí)，同時(shí)仿形架可通過四組螺絲與排種體連接。

(4)地輪。地輪是整套設(shè)備的動力源。通過地輪的轉(zhuǎn)動帶動整套設(shè)備的齒輪和鏈條進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)施肥、排種。地輪上的主傳動輪和鏈條全部設(shè)計(jì)隱藏在方管中，即安全有防塵，增加了設(shè)備的使用壽命。

(5)輪式排種器。排種器是由排種體、排種軸、排種盤和護(hù)罩等主要部分組成，排種器設(shè)計(jì)定位18個(gè)勺，排種盤可根據(jù)選擇的玉米種子大小自行進(jìn)行調(diào)換。

(6)播種開溝器。本次設(shè)計(jì)采用切片式開溝器，相較于鏵犁式開溝器，本次設(shè)計(jì)即可以有效解決行進(jìn)過程中的殘留根茬兜土，又可以避免潮濕表層土壤沾黏開溝器。播種開溝器開溝深度的控制采用兩種方法：一是采用地輪連接架的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)；而是采用三連桿仿形架上的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(7)覆土器、鎮(zhèn)壓輪。本次設(shè)計(jì)采用圓盤式覆土器，覆土器能夠保證種子有足夠的覆土厚度，保障種子正常發(fā)芽、出苗。鎮(zhèn)壓輪使用具有彈性、防黏土的膠皮輪，通過4個(gè)M12螺栓固定于排種體后部,作用是壓實(shí)種子周圍的土壤，使種子有良好的生長發(fā)育條件。鎮(zhèn)壓輪。覆土量和鎮(zhèn)壓強(qiáng)度可以根據(jù)土質(zhì)和地形變化，通過彈簧螺絲進(jìn)行調(diào)整。

2 2BD-2播種機(jī)的測試

2.1 測試地點(diǎn)

2BD-2播種機(jī)的測試選在“內(nèi)蒙古東部節(jié)水增糧高效灌溉技術(shù)集成研究與規(guī)模化示范項(xiàng)目”的核心試驗(yàn)區(qū)，核心試驗(yàn)區(qū)位于通遼市腰林毛都鎮(zhèn)南塔林艾勒嘎查(123°32′E， 44°32′N)，核心區(qū)面積5 hm2，本次測試面積0.3 hm2(當(dāng)?shù)赜衩追N植間距1.2 m，試種地塊壟長55 m，試種壟數(shù)45條)。

2.2 測試內(nèi)容及方法

2BD-2播種機(jī)的研制主要是為了進(jìn)行玉米不覆膜淺埋滴灌的種植，根據(jù)通遼東遼河平原地區(qū)耕地地力條件不同，玉米種植密度有明顯差別，種植密度在52 500～75 000 株/hm2之間。本次測試選擇了2BD-2播種機(jī)13/30檔位的2～4檔，對應(yīng)株數(shù)分別為2檔:7.16 萬株/hm2，3檔:6.27 萬株/hm2，4檔:5.56 萬株/hm2，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際種植地區(qū)地力條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。在確定播種盤檔位后檢測不同行進(jìn)速度條件下的播種效率重播指數(shù)、漏播指數(shù)、施肥量等指標(biāo)。

2.3 測試結(jié)果

本次田間測試日期為2017年4月27日，田間觀測日期為2017年5月16日。不同測試條件下的田間觀測數(shù)據(jù)見表3。

表3 不同行走速度下2BD-2型播種機(jī)性能參數(shù)表

3 結(jié) 論

2BD-2玉米無膜淺埋滴灌播種機(jī)能夠一次完成開溝、施肥、鋪帶、播種、覆土等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)精良播種，省時(shí)省工。田間試驗(yàn)表明，當(dāng)株距調(diào)節(jié)箱(13/30)調(diào)整在2～4檔位時(shí)、行走速度控制在3～4.5 km/h之間時(shí)，設(shè)備能夠完成日播種面積3.6～5.4 hm2，重播指數(shù)≤5%，漏播指數(shù)≤6%，施肥量可以在0～525 kg/hm2之間調(diào)節(jié)。為保障播種出苗效果，建議在西遼河平原地區(qū)采用2BD-2玉米無膜淺埋滴灌播種機(jī)播種玉米時(shí)，株距檔位控制在2～4檔位，行走速度控制在3.5～4 km/h之間。

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