春玉米聯(lián)合作業(yè)一體機的研制

李新明

（山東工業(yè)職業(yè)學院，山東淄博256414）

0 引言

目前，我國東北地區(qū)的春玉米生產普遍采用一年一熟的種植模式[1]。由于東北地區(qū)夏季降水較多，所以玉米種植一般都采用壟作方式，以方便排水，減少漬澇災害[2-5]。春季播種玉米時，要經過秸稈還田、滅茬整地、旋耕、起壟、施肥播種等多個環(huán)節(jié)，需要各種機具多次進地作業(yè)[6]。上述分段作業(yè)機具多次進地，既造成了土壤板結，破壞了土壤環(huán)境，又極大地浪費了能源，而且生產效率低。雖然近幾年來東北有些地區(qū)已推廣玉米免耕播種技術，但由于多種因素影響，推廣效果不理想。近年來耕整地機械從單一功能型向復合式作業(yè)型發(fā)展[7-9]，國內外現(xiàn)有機具由于農業(yè)生產條件不適應、結構不合理等問題，不能滿足現(xiàn)階段在保護性耕作條件下作業(yè)的要求[10]。

因此，針對目前東北春玉米種植的現(xiàn)實需要，研發(fā)了一種能夠一次性完成滅茬、起壟、施肥、播種聯(lián)合作業(yè)的新型播種機，該機能夠一次性完成多項作業(yè)，提高生產效率、降低生產成本。田間試驗證明，該機具能夠滿足東北春玉米起壟種植農藝要求，有效地提高了播種效率和播種質量以及田間排水性能，可預防漬澇災害的發(fā)生。

1 總體結構與主要技術指標

1.1 整機結構

東北春玉米滅茬起壟施肥播種一體機由滅茬裝置、起壟裝置、施肥裝置和播種裝置組成。滅茬裝置安裝在機架前架上，播種裝置、施肥裝置、鎮(zhèn)壓輪安裝在機架后架上，起壟裝置安裝在起壟鏟架上。滅茬裝置與播種裝置通過中間連接件連接并由拉桿支撐，滅茬刀按螺旋排列方式安裝在滅茬刀軸上；播種裝置主要由種箱、仿形機構、排種器、開溝器及鎮(zhèn)壓輪等組成；起壟機構采用鏵式起壟鏟，起壟鏟通過U型螺栓固定在機架上，犁鏵柄可在仿形機構鏵柄褲內上下調節(jié)耕深，分土板開度可調，可根據(jù)要求調整所需壟型；施肥采用外槽輪排肥器和箭鏟式開溝器。東北春玉米滅茬起壟施肥播種一體機整機結構如圖1。

1.2 工作原理

滅茬裝置動力由拖拉機動力輸出軸通過變速箱提供，高速旋轉的滅茬刀將前茬作物的根茬和土壤切碎并將原壟型破壞，為播種和施肥創(chuàng)造條件。該機采用勺輪式排種器和外槽輪式排肥器，施肥和播種部件的轉動由地輪通過鏈條帶動。播種單體與機架后架之間采用平行四邊形仿形機構連接，保證播種深度的一致性。

工作時，滅茬機先將苗帶上秸稈打碎，完成播種前對苗床的整理，肥料經外槽輪排肥器排出后落入開溝器深施入土壤，土壤在雙圓盤開溝器反力的作用下被推向兩側形成種溝，種子沿導種管內壁進入種溝，鏵式培土器安裝在機架上，覆土后起壟，鎮(zhèn)壓輥置于播種單體的后端，可以上下調節(jié)以限定播種深度。該機由地輪驅動，通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)排種、排肥作業(yè)。

1.3 技術參數(shù)

在玉米滅茬起壟施肥播種一體機總體結構與傳動系統(tǒng)設計的基礎上，通過理論分析與試驗研究以及在前人研究結果的基礎上[11-12]，根據(jù)東北地區(qū)春玉米種植農藝要求，制定東北春玉米滅茬起壟施肥播種一體機主要技術參數(shù)如下。

2 技術效果及應用

滅茬起壟施肥播種聯(lián)合作業(yè)技術的應用解決了東北春玉米播種作業(yè)中存在的機具功能單一、生產效率低的問題，該機能夠一次性完成殘留根茬粉碎還田、起壟開溝、施肥、玉米精密播種等作業(yè)，有效地提高了播種效率和播種質量，降低了生產成本，起到了增產增收的效果。田間試驗表明:該機起壟、施肥、播種等環(huán)節(jié)的各工作部件都可以根據(jù)需要無級調節(jié)。試驗中該機平均起壟高度130.5 mm，平均壟頂寬度263mm，平均壟間距655.25mm，滿足設計及農藝要求。粒距合格指數(shù)為91.9%，標準差42.65，變異系數(shù)5.14%，漏播指數(shù)3.2%，重播指數(shù)3.1%，滿足設計要求。播種深度平均值為71.22 mm，標準差8.20，變異系數(shù)8.68%，施肥深度平均122.35mm，標準差13.56，變異系數(shù)11.08%。該機試驗結果各參數(shù)滿足免耕播種的農藝要求，該作業(yè)方式為東北春玉米壟上播種提供了新方法。

東北春玉米滅茬起壟施肥播種一體機的結構設計滿足滅茬、起壟和精播的農藝技術要求，該機具通過復式起壟達到蓄水保墑的作用；只對播種苗帶秸稈進行滅茬還田，降低了功耗，減少了對土壤擾動范圍，增加了土壤肥力；由仿生柔性鎮(zhèn)壓輥對起壟后土壤表層壓平、壓實，提高了土壤表層緊實度和平整度，優(yōu)化了后期種子生長環(huán)境，玉米播種作業(yè)的播深一致性明顯提高，同時有效避免了災害的發(fā)生。該技術操作方便、穩(wěn)定、安全環(huán)保、節(jié)約成本，適宜在東北春玉米種植區(qū)大面積普及推廣（圖2）。

圖2 春玉米滅茬起壟施肥播種一體機田間作業(yè)

采用該機具作業(yè)經濟效益可觀，見表1。該機具采用耕播聯(lián)合作業(yè)技術，大大提高了勞動生產率。通過與傳統(tǒng)農藝對比分析，從表4可看出，耕播聯(lián)合作業(yè)工作效率提高了58.05%、減少人工40.68%、減少燃油消耗28.82%，且由于進地次數(shù)減少，降低了土壤壓實程度。

3 結論

（1）該機可一次性完成玉米根茬粉碎還田、起壟、施肥和精密播種聯(lián)合作業(yè)。提高生產效率的同時有效降低了生產成本，實現(xiàn)了保護性耕作。

（2）排種器一體化播種單元和單體仿形，有效保證了春玉米高質量播種，作業(yè)質量滿足當?shù)剞r藝要求，與傳統(tǒng)種植模式相比具有明顯優(yōu)越性。

（3）該春玉米滅茬起壟施肥播種一體機可實現(xiàn)原壟破茬播種，發(fā)揮了保護性耕作的優(yōu)點，起壟、鎮(zhèn)壓的效果達到預期目標。

表1 經濟效益對比分析