谷物免耕播種機開溝施肥裝置設計

劉 巖,關云波

(長春市九臺區其塔木鎮綜合服務中心(農業農機科),長春 130500)

0 引言

隨著人口的不斷增長和社會的發展,糧食需求量也不斷增加,因此,谷物種植作為重要的農業產業之一,其生產效率和土壤保護問題顯得尤為重要[1-3]。傳統耕種方式存在種植效率低、成本高、對土壤破壞嚴重等問題,難以滿足現代農業高效、精細化發展需求[4]。

為了提高谷物的種植效率和保護土壤,機械化種植設備的研發和應用已成為當前農業生產的重要方向之一。谷物免耕播種機是其中一種重要的機械化種植設備,它能夠在不破壞土壤結構的情況下,完成種子的播種、施肥和覆蓋工作,從而提高種植效率和減少土壤質量下降的風險[5-6]。因此,谷物免耕播種機在谷物生產中具有廣泛的應用前景。

本研究采用了一種創新的設計思路,通過將開溝和施肥的兩個功能合二為一,從而提高了播種效率和土壤肥力。該設計采用了機械化的方式,使用旋轉刀具在土壤表面切割出直線形狀的溝槽,并在溝槽中噴灑肥料。該裝置可以適應不同類型的谷物,包括小麥、玉米、大豆等,適用于不同類型的土壤和地形條件,如平地、山地、丘陵等。同時,該裝置還可以幫助農民降低勞動強度和成本,提高谷物生產效益。

1 國內外研究進展

谷物免耕播種機開溝施肥裝置是一種創新的農業機械裝備,其研發和應用已經得到了廣泛的關注和研究。在國外,谷物免耕播種機開溝施肥裝置的研發和應用較為成熟,主要集中在歐美和澳大利亞等發達國家。目前已經成功研發出一種自動化免耕播種機,該機具有先進的開溝、施肥和覆蓋等功能,可以在不破壞土壤質量的情況下完成高效的播種作業。此外,加拿大等國家也對免耕播種機開溝施肥裝置進行了廣泛的研究和應用,其技術水平和市場占有率均處于較高水平。

我國在農業機械化方面的發展相對滯后,但近年來,隨著國內農業機械化水平的提高和政策的支持,免耕播種機開溝施肥裝置也逐漸得到了重視和研究。目前國內的一些農業機械公司也已經開始了相關研發工作。目前我國谷物免耕播種機開溝施肥裝置,在進行溝開、肥施和覆蓋等多個作業的同時,還能自動調整深度和寬度等參數,從而提高播種效果和準確性[7]。

綜上所述,谷物免耕播種機開溝施肥裝置在國內外均受到了廣泛關注和研究,其技術水平和市場前景都具有良好的發展前景。

2 整機結構及工作原理

2.1 整機結構

谷物免耕播種機開溝施肥裝置是由多個部件組成的機械化設備,主要包括底盤、機架、開溝器、施肥器、播種器、壓實器等。其中,底盤是支撐整個設備的主體,機架則固定了其他部件的位置,開溝器是用來切割土壤并形成直線形狀溝槽的部件,施肥器是噴灑肥料的部件,播種器用于將種子投放到溝槽中,壓實器則用來壓實土壤以確保種子能夠落實在溝槽中并接觸到充足的水分和養分。

1.壓實器;2.播種器;3.施肥器;4.開溝器;5.機架

2.2 工作原理

當播種機移動時,開溝器切割土壤形成溝槽,施肥器將肥料均勻地噴灑到溝槽內,播種器則將種子投放到溝槽中,并通過壓實器壓實土壤,從而使種子緊密地貼合土壤,接觸到充足的水分和養分。整個過程是在機械化的幫助下完成的,可以大幅度減少人工操作,提高工作效率。

該裝置的設計也具有靈活性和適應性。根據不同的谷物種類和不同的土壤條件,可以調整開溝器、施肥器和播種器的參數,以獲得最佳的播種效果。此外,該裝置還可以適應不同的地形條件,包括山地、平原和丘陵等地形。

3 田間試驗

3.1 試驗方法

1)地塊選擇。選擇一塊面積為6 666.7 m2的小麥種植地作為試驗地塊。

2)基礎施肥。在試驗地塊中進行基礎施肥,以提供小麥種植所需的養分。

3)播種。使用谷物免耕播種機開溝施肥裝置進行播種。該裝置自動完成開溝、施肥和覆蓋等多個作業環節,播種效率和準確性均得到了明顯提高。

4)管理。在播種后,對試驗地塊進行常規管理,包括灌溉、除草和病蟲害防治等。

5)觀察和測量。在小麥生長期間,對試驗地塊進行觀察和測量,包括植株生長情況、葉片面積、株高等指標的測量。

6)收獲。在小麥成熟后進行收獲,收獲時記錄試驗地塊的產量。

通過以上試驗方法,可以對谷物免耕播種機開溝施肥裝置的播種效率和種植效果進行客觀的評估和比較。同時,通過觀察和測量等手段,可以更加詳細地了解該裝置對小麥種植的影響和作用。

3.2 試驗設計

1)試驗組和對照組的設置。將試驗地塊隨機分成兩組,試驗組使用谷物免耕播種機開溝施肥裝置進行播種,對照組采用傳統的手工播種方法進行播種。

2)施肥量的控制。試驗組和對照組施肥量相同,施肥量以試驗地塊的基礎肥料施肥量為基礎,根據小麥生長需要適當調整施肥量。

3.3 測定指標與方法

1)小麥產量。在收獲期,采用隨機取樣的方式對試驗地塊中的小麥進行收割、計數和稱重,得到小麥的產量數。

2)小麥生長指標。在小麥生長過程中,對試驗地塊中的小麥進行定期觀察和測量。測定的指標包括小麥的株高、莖粗、葉片面積、根系生長情況等。

3)土壤養分含量。在播種前和收獲后,對試驗地塊中的土壤進行采樣分析。測定土壤養分含量的指標包括有機質含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等。

4)播種效率。對比試驗組和對照組的播種效率。通過計時和計數的方法,測定單位時間內試驗組和對照組分別能完成的播種面積和播種數量,評估谷物免耕播種機開溝施肥裝置的播種效率。

3.4 結果與分析

3.4.1 播種效率

通過表1可以看出,在使用谷物免耕播種機開溝施肥裝置的試驗組中,播種速度明顯提高,相對于對照組提高了近1.5 hm2/h。同時,試驗組中的播種深度比對照組略淺,但播種均勻性更好,能夠保證種子的均勻萌發。

表1 播種效率指標統計結果

3.4.2 小麥生長指標

通過表2可以看出,在使用谷物免耕播種機開溝施肥裝置的試驗組中,小麥的生長指標相對于對照組有所提高。試驗組中的小麥株高、莖粗和葉片面積均比對照組略高。同時,試驗組中的小麥根系發育情況也相對良好,表明該裝置對土壤有一定的改良作用,有利于小麥的生長和發育。

表2 小麥生長指標統計結果

3.4.3 土壤養分含量

通過表3可以看出,在使用谷物免耕播種機開溝施肥裝置的試驗組中,土壤全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量均高于對照組。其中,土壤全氮含量提高約0.25 g/kg,速效磷含量提高約4.4 mg/kg,速效鉀含量提高約19 mg/kg。結果表明,谷物免耕播種機開溝施肥裝置能有效地增加土壤養分含量,從而提高了作物的生長速度和產量。該裝置的施肥功能能夠讓肥料更加精準地施入土壤深處,避免了肥料的浪費和對環境的污染,同時還能降低肥料施用量,有利于土壤的長期肥力維持。

表3 土壤養分含量指標統計結果

3.4.4 產量

谷物免耕播種機開溝施肥裝置田間試驗中小麥產量為6 700 kg/hm2,對照組小麥產量為6 100 kg/hm2,單位面積小麥產量相比對照組提高約10%。這說明該裝置能有效地提高播種效率和土壤肥力,從而促進了小麥生長和產量的提高。

4 結論與展望

本研究設計了一種創新的谷物免耕播種機開溝施肥裝置,通過將開溝和施肥的兩個功能合二為一,提高了播種效率和土壤肥力。通過田間試驗,發現該裝置可以顯著提高小麥的生長指標和產量,并且能節約農民的勞動力和物力成本。因此,該裝置具有較好的應用前景,可以為農業生產提供有效的技術支持。

未來可以進一步改進該裝置的設計,提高其施肥和播種的精度和效率,如對該裝置的控制系統進行優化,實現遠程控制和數據分析,以便更好地管理農田和農作物的生長情況。同時可以探索更加環保和可持續的施肥方式,如采用有機肥料等替代化學肥料。