水稻穴播機多環形深淺階梯狀施肥裝置的研究設計

董可宏 安龍哲 張迪

摘 要：根據水稻根系的生長特點，設計了一種在水稻播種的同時，以環形階梯式施肥方式，將肥料定點、定量地施于稻種周圍，充分滿足水田機械穴播后，水稻根系發育、生長和對其他養分的吸收，從而達到提高化肥利用率、減少肥料用量及施肥次數、降低生產成本、提高水稻產量、減少環境污染的效果。

關鍵詞：施肥裝置；環形施肥；階梯施肥；水稻穴播

中圖分類號：S223.2文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.004

0 引言

水稻根系是吸收養分和水分的重要器官，其生長情況與活力會直接影響整個水稻的生長發育、營養狀況和產量水平。水稻根系的形態是由冠根及分枝的側根構成的，任何一生育時期稻根干重和體積都隨分布土層的加深而遞減，以0～5 cm土層的根量最大（占43%～47%），5～10 cm的根量次之（占30%～31%），根系按其特定的規律有序階梯式地向下分布在各層土壤中。如能按水稻生育期根系生長特征，將肥料供應在種苗周圍不同土層，更有利于水稻根系發育、生長和其對養分的吸收，從而達到提高化肥利用率、減少肥料用量及施肥次數、降低生產成本、提高水稻產量、減少環境污染的效果。

而在實際生產中，仍然普遍采用傳統的施肥方式。一是條施肥，即將肥料以沿苗行條施在種子或植株側部，此農藝方法簡單易行，但肥料利用率低；二是穴施肥，即將肥料以穴播狀態排施在種子或植株側部，相對于條施肥方式，該方法提高了肥料利用率，減少了肥料損失。但上述兩種施肥方式均是將肥料施入在種子或植株的一側，不能科學合理地滿足水稻根系發育的生物特性需要，其施肥方法需要改進。

針對上述現有技術存在的問題，結合水稻生產作業的實際需要，研發一種水稻穴播機多環形深淺階梯狀施肥方法及裝置，達到在水稻穴播機進行播種作業的同時，將肥料以環形深淺階梯狀施肥方式播施在稻種周圍土壤中，以滿足水稻在生長期內對肥料需求的目的。

1 技術原理

環形深淺階梯狀施肥方式是指：根據水稻種子生長發育不同時期根系的特性，將肥料定點、定量、分層次地施入到所播稻種的周圍，每層肥料均位于以農藝要求的距離為半徑的環形內；從上到下，該環形的半徑隨著施肥深度的增加而加大，呈現環形階梯狀幾何分布形態（如圖1所示）。

2 結構與工作原理

2.1 整體結構

整機由機架 、從動鏈輪、主動鏈輪、肥箱、排肥器總成、高壓氣體運送管總成、排種器軸、高壓氣泵、船板、排肥管、排種管、下固定板、種箱、 排種器總成等組成（如圖2所示）。

2.2 工作原理

多根排肥管及排種管下側部與下固定板固裝，且多根排肥管均勻分布在以排種管為中心、不同半徑尺寸的圓周部位處，呈多環形配置；排肥管的上端口與排肥器總成的肥料分配漏斗連接；高壓氣泵通過高壓氣體輸送管路總成分別與多個排肥管連通。

作業時，種箱內的稻種由排種器總成經排種管穴播在土壤中，與此同步，排肥器總成工作，將肥箱內的肥料送入各個排肥管內；高壓氣泵產生的高壓氣體經過高壓氣體輸送管路總成進入排肥管內。在壓力氣體配合下將排肥管內的肥料強力噴施在土壤內，且成環形的位于稻種周圍，完成作業。通過調節輸送管路內的氣體力，即可實現施肥深度的調節，控制壓力高、施肥深度大、控制壓力低，施肥深度淺。在進行深淺階梯狀施肥時，其外側環形部位的排肥管施肥深度大，即氣壓高，內側環形部位的排肥管施肥深度淺，即氣壓低，以形成深淺階梯狀立體施肥，最大程度地適應水稻根系生長發育特性。

3 排肥器總成的設計

排肥器總成由排肥軸、排肥定盤、排肥動盤、主動錐齒輪、從動錐齒輪、驅動立軸、防護罩、排肥器筒體、漏斗式肥料分配殼體、上固定板等組成（如圖3所示）。

排肥器總成的結構關系是：在排肥器筒體上可轉動配裝排肥軸，主動錐齒輪固裝在排肥軸上；在排肥器筒體內側下部從上至下依次配裝排肥定盤和排肥動盤；在排肥定盤上開設上排肥通孔，在排肥動盤上開設下排肥通孔，上排肥通孔與下排肥通孔呈相互重疊或錯位配合；在排肥動盤中心部位上固裝驅動主軸，從動錐齒輪固裝在驅動主軸上，從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合；在排肥定盤上、位于主動錐齒輪、從動錐齒輪外部固定設置防護罩；在上固定板上、位于排肥動盤下方部位處沿圓周方向均布固裝多個漏斗式肥料分配殼體，在每個漏斗式肥料分配殼體底壁上均設有多個肥料分配漏孔。

排肥器總成的排肥原理是：排肥動盤定速旋轉，其上開設的下排肥通孔與排肥定盤開設的上排肥通孔相互重疊時，進行定量排肥。可根據農藝要求和顆粒肥料的特點，將排肥定盤、排肥動盤的排肥口設計成不同形狀和按不同方式排列，以滿足不同的施肥需要。

4 結論

這是一種適于水田穴播的環形階梯式施肥裝置，其施肥方式新穎、合理，符合水稻根系的生長特點，肥料的利用率高；所述的裝置，結構設計合理、先進，操作簡單，使用可靠，為水田作業穴播水稻的施肥提供了一種新的方式。