彎曲式深松犁性能試驗(yàn)分析

張魯云　鄭炫　何興村

摘要：根據(jù)我國目前耕地現(xiàn)狀，研制開發(fā)出新型的彎曲式深松犁。通過對彎曲式深松犁在各種情況下進(jìn)行實(shí)地測試，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比、分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該深松犁深松試驗(yàn)效果較好，最大犁深50 cm，深松區(qū)底部波動(dòng)起伏較小，僅為7.5 cm，犁耕幅寬260 cm，徹底打破了犁底層，耕后土層斷面可形成“上虛下實(shí)，左右虛實(shí)相間，底部有鼠道”的良好土體結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：彎曲式深松犁；犁耕作業(yè)；犁底層；性能

中圖分類號： S222.12+9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0354-03

收稿日期：2013-05-23

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)工業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃（編號：2009GG26）。

作者簡介：張魯云（1972—），男，新疆石河子人，碩士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與農(nóng)機(jī)具制造研究。Tel：（0993）6683750；E-mail：zhangluyun1972@163.com。

通信作者：鄭炫，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究。E-mail：jiazhengxuan@sohu.com。機(jī)械化耕、整地是大田農(nóng)業(yè)的基本作業(yè)之一，其目的在于疏松土壤結(jié)構(gòu)、改善作物生長環(huán)境、清除地表殘茬和雜草、消滅部分病蟲害。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，各種農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)地作業(yè)，土壤被車輪壓實(shí)，再加之化肥、廢舊地膜、滴灌帶污染，多數(shù)耕地有效耕層僅為15 cm左右[1-3]，15 cm 以下是一層厚度為7～12 cm、容重超過1.5 g/cm3、硬度為普通耕層3倍的堅(jiān)實(shí)犁底層。堅(jiān)硬的犁底層阻礙了植株的根系發(fā)育和灌溉水分的滲透，造成了水資源的浪費(fèi)，且不利于土壤的保墑。只有通過深松裝置作業(yè)，才能徹底打破犁底層[4-6]，減小根系穿透阻力，改善作物生態(tài)環(huán)境，提高資源利用效率，增加作物產(chǎn)量。

新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所針對我國目前的土壤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和亟需的相應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，研制了與大馬力拖拉機(jī)相配套的新型彎曲式深松犁，該深松犁裝在固定犁架上與拖拉機(jī)為懸掛式連接，機(jī)車在牽引犁具前進(jìn)的同時(shí)將牽引力通過懸掛裝置傳遞給犁具[7]，在土壤阻力、重力和機(jī)車牽引力的共同作用下，機(jī)具入土后達(dá)到工作深度，通過深松犁體與土壤間的剪切和摩擦力，出現(xiàn)相對位移，從而達(dá)到粉碎和疏松土壤犁底層的作用。

1材料與方法

1.1結(jié)構(gòu)及特性

該深松犁具有獨(dú)特的外形和犁體曲面（圖1、圖2），較傳統(tǒng)的鏵式犁牽引阻力小，加深耕層而不翻轉(zhuǎn)土壤，徹底打破犁底層，提高土壤蓄水保墑能力。新型彎曲式深松犁的推廣使用，能較好地改善農(nóng)田土壤種植狀況，對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著積極的推動(dòng)促進(jìn)作用，因而有著廣闊的市場推廣應(yīng)用前景。

1.2試驗(yàn)儀器設(shè)備及環(huán)境

1.2.1試驗(yàn)儀器設(shè)備[8]量程10 m、精度1 mm的鋼卷尺；量程50 m、精度1 mm的皮尺；量程1 m、精度1 mm的板尺；LEGRIA HFR 38型數(shù)碼攝像機(jī)；TDR300型土壤水分率測量儀；SC900型數(shù)字式土壤堅(jiān)實(shí)度測量儀；配套動(dòng)力為東方紅1204拖拉機(jī)。

1.2.2試驗(yàn)環(huán)境2013年4月28日，在新疆維吾爾自治區(qū)石河子?xùn)|開發(fā)區(qū)荒地進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)地為新疆黏性土壤，摻雜少量熱電廠煤灰粉塵，前茬種植作物為小麥，面積約 20 hm2。隨機(jī)選擇5處地點(diǎn)，測定試驗(yàn)地土壤含水率見表1，測定土壤堅(jiān)實(shí)度見表2。

1.3犁體調(diào)節(jié)試驗(yàn)

1.3.1調(diào)節(jié)懸掛裝置銷軸位置如圖3所示，調(diào)節(jié)犁體大架與拖拉機(jī)懸掛裝置銷軸位置進(jìn)行犁耕作業(yè)。

1.3.2調(diào)節(jié)固定座螺釘位置如圖4所示，調(diào)節(jié)犁體與固定座螺釘位置進(jìn)行犁耕作業(yè)。

1.3.3犁體增加配重如圖5所示，在犁體大架上站3個(gè)人（約200 kg）進(jìn)行犁體加重犁耕作業(yè)。

1.3.4調(diào)節(jié)犁體之間相對距離如圖6、圖7所示，拆除1組犁體，將兩犁體之間距離由40 cm調(diào)至50 cm進(jìn)行犁耕作業(yè)。

1.4犁耕現(xiàn)場挖掘、測量

如圖8所示，經(jīng)機(jī)車牽引裝有深松犁的機(jī)具，分別進(jìn)行6個(gè)行程的作業(yè)，每個(gè)行程約600 m。經(jīng)機(jī)車牽引深松犁進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)后，對犁耕的土地用鐵鍬進(jìn)行現(xiàn)場挖掘清理，并測量。

2結(jié)果與分析

2.1深松犁工作狀況

犁體增加配重，耕深效果不明顯（圖5）；拆除1組犁體，增加犁體之間的相對距離，雜草擁堵情況有所好轉(zhuǎn)，犁耕深度也達(dá)到了最大位置（圖6、圖7）。經(jīng)過犁體調(diào)節(jié)，最終深松試驗(yàn)效果較好，最大犁深50 cm，深松區(qū)底部波動(dòng)起伏較小，僅為7.5 cm，犁耕幅寬260 cm，取得了較為理想的測試效果（圖8、圖9、表3）。

2.2深松犁測試結(jié)果

（1）與傳統(tǒng)鏵式犁相比，耕后土壤表面動(dòng)土量較小，較好地保持了土壤墑情，減少了水分揮發(fā)，有利于實(shí)施保護(hù)性耕作。

（2）深松犁最終犁耕深度達(dá)到50 cm，取得了預(yù)期設(shè)計(jì)的效果，有效打破了犁底層，改善了土壤結(jié)構(gòu)，有利于作物根系生長發(fā)育。

（3）通過懸掛裝置銷軸和固定座螺釘位置移動(dòng)對犁體與地面角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終確定犁體入土最佳角度為10°～15°。

（4）將兩犁體之間距離最終定為50 cm，可有效減小深松犁牽引力，減輕地表植被、殘茬擁堵情況。表3深松犁測定結(jié)果

類別1作業(yè)速度

（km/h）1入土行程

（m）1深松深度

（cm）1深松穩(wěn)定性

（%）1犁耕幅寬

（m）135 cm以下松土范圍

（cm）技術(shù)指標(biāo)1>5.51≤4.5130～401≥8012.315測定結(jié)果16.214.23150190.612.6115

（5）將前后2組犁體之間距離由30 cm調(diào)為45 cm，可有效減小犁體間的互動(dòng)干擾，改善犁耕狀況。endprint

（6）本試驗(yàn)中東方紅1204拖拉機(jī)因動(dòng)力不足2次熄火，建議使用大馬力拖拉機(jī)牽引深松犁。

（7）根據(jù)耕作土壤實(shí)際情況和牽引機(jī)車動(dòng)力，確定深松犁數(shù)量和相互之間距離、方向，以達(dá)到最佳耕作效果。

3小結(jié)與討論

深松作業(yè)是一項(xiàng)基本的保護(hù)性耕作技術(shù)[9-12]。當(dāng)犁耕深度達(dá)到30 cm以上時(shí)，犁底層被徹底打破，土壤得到疏松，降低了土壤容重，提高了灌溉水入滲量，擴(kuò)大了土壤水庫容。新疆維吾爾自治區(qū)屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量僅為 155 mm 左右，通過深松可將作物生長期內(nèi)有限的降水最大限度地蓄積在土壤中，變不均勻的降水為穩(wěn)定的土壤供水。深松作業(yè)打破了犁底層[13-16]，作物根系穿透阻力下降，易于下扎。主根系深度的增加，不但可以從土壤中吸取更多的水分，還可以獲得較多的養(yǎng)料，從而促進(jìn)作物地表部分的生長發(fā)育，增加產(chǎn)量。

新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備所研制開發(fā)的新型彎曲式深松犁滿足了上述需求，通過實(shí)地測試證明，該深松犁徹底打破了犁底層，耕后土層斷面形成“上虛下實(shí)，左右虛實(shí)相間，底部有鼠道”的良好土體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場測量結(jié)果表明，該深松犁最大耕深已達(dá)到國外同類機(jī)具的水平[17]，如美國約翰.迪爾公司900V型機(jī)械式深松犁和德國勞爾公司生產(chǎn)的懸掛式深松犁，最大耕深一般就為50 cm左右。因此，該深松犁處于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，希望以后通過大面積推廣使用，積極促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]何進(jìn)，李洪文，高煥文. 中國北方保護(hù)性耕作條件下深松效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效益研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（10）：62-67.

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（6）本試驗(yàn)中東方紅1204拖拉機(jī)因動(dòng)力不足2次熄火，建議使用大馬力拖拉機(jī)牽引深松犁。

（7）根據(jù)耕作土壤實(shí)際情況和牽引機(jī)車動(dòng)力，確定深松犁數(shù)量和相互之間距離、方向，以達(dá)到最佳耕作效果。

3小結(jié)與討論

深松作業(yè)是一項(xiàng)基本的保護(hù)性耕作技術(shù)[9-12]。當(dāng)犁耕深度達(dá)到30 cm以上時(shí)，犁底層被徹底打破，土壤得到疏松，降低了土壤容重，提高了灌溉水入滲量，擴(kuò)大了土壤水庫容。新疆維吾爾自治區(qū)屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量僅為 155 mm 左右，通過深松可將作物生長期內(nèi)有限的降水最大限度地蓄積在土壤中，變不均勻的降水為穩(wěn)定的土壤供水。深松作業(yè)打破了犁底層[13-16]，作物根系穿透阻力下降，易于下扎。主根系深度的增加，不但可以從土壤中吸取更多的水分，還可以獲得較多的養(yǎng)料，從而促進(jìn)作物地表部分的生長發(fā)育，增加產(chǎn)量。

新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備所研制開發(fā)的新型彎曲式深松犁滿足了上述需求，通過實(shí)地測試證明，該深松犁徹底打破了犁底層，耕后土層斷面形成“上虛下實(shí)，左右虛實(shí)相間，底部有鼠道”的良好土體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場測量結(jié)果表明，該深松犁最大耕深已達(dá)到國外同類機(jī)具的水平[17]，如美國約翰.迪爾公司900V型機(jī)械式深松犁和德國勞爾公司生產(chǎn)的懸掛式深松犁，最大耕深一般就為50 cm左右。因此，該深松犁處于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，希望以后通過大面積推廣使用，積極促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

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[17]時(shí)均蓮，邱立春. 國內(nèi)外深松技術(shù)及深松機(jī)具概況[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械，2005（3）：58-59.萬暢，李文春，李國禮. 采棉機(jī)采摘頭高度控制系統(tǒng)及故障診斷研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（1）：357-359.endprint

（6）本試驗(yàn)中東方紅1204拖拉機(jī)因動(dòng)力不足2次熄火，建議使用大馬力拖拉機(jī)牽引深松犁。

（7）根據(jù)耕作土壤實(shí)際情況和牽引機(jī)車動(dòng)力，確定深松犁數(shù)量和相互之間距離、方向，以達(dá)到最佳耕作效果。

3小結(jié)與討論

深松作業(yè)是一項(xiàng)基本的保護(hù)性耕作技術(shù)[9-12]。當(dāng)犁耕深度達(dá)到30 cm以上時(shí)，犁底層被徹底打破，土壤得到疏松，降低了土壤容重，提高了灌溉水入滲量，擴(kuò)大了土壤水庫容。新疆維吾爾自治區(qū)屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量僅為 155 mm 左右，通過深松可將作物生長期內(nèi)有限的降水最大限度地蓄積在土壤中，變不均勻的降水為穩(wěn)定的土壤供水。深松作業(yè)打破了犁底層[13-16]，作物根系穿透阻力下降，易于下扎。主根系深度的增加，不但可以從土壤中吸取更多的水分，還可以獲得較多的養(yǎng)料，從而促進(jìn)作物地表部分的生長發(fā)育，增加產(chǎn)量。

新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備所研制開發(fā)的新型彎曲式深松犁滿足了上述需求，通過實(shí)地測試證明，該深松犁徹底打破了犁底層，耕后土層斷面形成“上虛下實(shí)，左右虛實(shí)相間，底部有鼠道”的良好土體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場測量結(jié)果表明，該深松犁最大耕深已達(dá)到國外同類機(jī)具的水平[17]，如美國約翰.迪爾公司900V型機(jī)械式深松犁和德國勞爾公司生產(chǎn)的懸掛式深松犁，最大耕深一般就為50 cm左右。因此，該深松犁處于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，希望以后通過大面積推廣使用，積極促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

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