實施荒草地改良的免耕施肥播種機(jī)結(jié)構(gòu)特點與試驗

曹曉宇

摘要：所設(shè)計的2BMF-5型免耕施肥播種機(jī)主要為解決荒草地的改良、改造。本文突出論述了該機(jī)的主要技術(shù)特點和試驗效果，說明2BMF-5型免耕施肥播種機(jī)完全可在未耕的荒草地實施牧草播種，建立人工草場，改造、改良退化的荒草地。

關(guān)鍵詞：荒草地 改良 免耕 播種

中圖分類號：S223.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5336（2014）16-0088-02

隨著省政府列入雁門關(guān)生態(tài)畜牧經(jīng)濟(jì)區(qū)，晉北地區(qū)畜牧業(yè)得到迅速發(fā)展，從而顯現(xiàn)出日趨緊張的草畜矛盾。為了緩解由于養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展對牧草的巨量需求，改造、改良現(xiàn)有退化草地，建設(shè)人工草場已成為解決這一問題的重要途徑。但是，要想實施大規(guī)模草地改良和草地建設(shè)，依靠人、畜力是無法完成的，必須采用先進(jìn)的技術(shù)和裝備才能使草地快速改良變?yōu)楝F(xiàn)實。

2BMF—5型免耕施肥播種機(jī)設(shè)計時，重點針對大同市每年為近500萬畝的荒地和退耕還林以及退化嚴(yán)重的草地進(jìn)行牧草的補(bǔ)種和草地的改良，在投入大量的資金，選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)進(jìn)行有限的飛機(jī)播種，但終因地理環(huán)境，氣象條件所限，至使草種成活率太低，形成年年種草不見草的現(xiàn)象。因此，急需一種適用于荒地播種和草地草種改良的專用機(jī)械。由于保護(hù)性耕作和荒地草種的改良，是一項建立在先進(jìn)機(jī)具上的技術(shù)，對播種機(jī)械的要求除具有傳統(tǒng)播種機(jī)的開溝、下種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能外，還必須要有良好的清草排堵功能，破茬入土功能，種肥分施等功能，才能滿足免耕地播種和荒地種草的特殊要求。

1 主要工作部件

（1）種（肥）箱：種肥箱為整體結(jié)構(gòu)，中間用隔板相隔，種肥箱通過支撐板固定在機(jī)架上方，其主要功用是在播種作業(yè)時用來盛放種子和肥料。材料選用厚度為1mm的鐵板。

（2）排種、排肥器：選用標(biāo)準(zhǔn)系列中的多功能外槽輪式排種，排肥器。材料是硬質(zhì)塑料，排種器由排種盒、槽輪、阻塞輪、排種舌及清種舌等組成。排種、排肥軸驅(qū)動管、排量調(diào)節(jié)手輪、排量調(diào)整鎖止手輪、排量調(diào)節(jié)管、排種肥器軸、種肥驅(qū)動裝置法蘭、傳動軸支承管等都選用Q235A鋼。

（3）開溝器：每組開溝器由六把平面直刀旋轉(zhuǎn)刀具組成，主要功用是由拖拉機(jī)后部動力輸出軸，經(jīng)齒輪傳動帶動其旋轉(zhuǎn)，在未耕茬地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割，將垅溝土壤通過刀具的切割、沖擊、擠壓，破碎成符合種子發(fā)芽生長的細(xì)碎土壤，并將肥料與垅溝土壤混合。材料選用：旋耕刀：10×1400×2000（GB709--88）65Mn鋼板，刀庫：Q235碳素鑄鋼，旋耕刀連結(jié)套：圓管70×5（GB8162—87），20#（GB7100-88）。國內(nèi)生產(chǎn)的免耕播種開溝器多采用圓盤式開溝器和窄溝型式開溝器，圓盤開溝器，它的作用機(jī)理是靠機(jī)器的自身重量開溝，切開土壤，切斷作物殘茬。機(jī)具重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精度高，造價高，與大功率拖拉機(jī)配套，不適合在我市農(nóng)田推廣使用。窄溝型式開溝器較易入土，但容易翻土，影響土壤墑情。我市土地板結(jié)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，傳統(tǒng)開溝器難以入土，即使能夠開溝，也常是土塊較大，不能形成良好的種床。研究認(rèn)為現(xiàn)有的免耕播種機(jī)無法完成作業(yè)，由于上述原因，設(shè)計了平面旋轉(zhuǎn)開溝器（每行共裝有六把刀），作業(yè)時，對垅溝土壤進(jìn)行強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)切割、擠壓，將垅溝土壤坡碎成符合種子發(fā)芽生長條件的土壤，并且不易纏草，不易堵塞。試驗開溝效果較好，行數(shù)可調(diào)整。此結(jié)構(gòu)形式旋轉(zhuǎn)刀開溝阻力小，而且開溝開出的種床深淺一致，不破壞原土層，較其它開溝器更易于種子發(fā)芽生長。根據(jù)專業(yè)資料查詢，此結(jié)構(gòu)的開溝器在國內(nèi)同類播種機(jī)上未見使用。

（4）輸種、輸肥管：用塑料制成，其主要功用是將排種、排肥器排出的種子和肥料導(dǎo)入開溝器或直接導(dǎo)入種溝。

（5）鎮(zhèn)壓器：其主要功用是壓實土壤，使種子和土壤有一定緊密度，有利于種子發(fā)芽。鎮(zhèn)壓輪輪縠、輪軸選用Q235鋼，鎮(zhèn)壓輪選用HT200灰鑄鐵，鎮(zhèn)壓輪端蓋、連接架支撐片選用20#鋼板。

2 本機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)

配套動力為13.23kW，發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2000—2200r/min；條旋開溝器轉(zhuǎn)速為800—880r/min；作業(yè)速度為3—5km/h；生產(chǎn)率為5—8畝/h；工作幅度為 1.2m；行距28cm；開溝寬度為6cm；開溝深度為8—10cm；開溝器刀具數(shù)為6/5把/組；鎮(zhèn)壓輪型式為鑄鐵式；掛接型式為四連桿后懸掛式；機(jī)具質(zhì)量260kg。

3 免耕播種機(jī)的工作程序

（1）采用平面旋轉(zhuǎn)旋耕刀對未耕地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割開溝，為種子發(fā)芽生長創(chuàng)造土層條件，攏背部分不予耕翻。（2）將排肥器排下的肥料通過輸肥管送至旋耕刀的前部未耕地面，在旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)攪拌作用下與垅溝土壤混合。（3）將排種器排下的種子通過輸種管播至垅溝適當(dāng)?shù)纳疃?。?）由覆土器和鎮(zhèn)壓輪對種子進(jìn)行適當(dāng)?shù)母餐?、?zhèn)壓。

旋耕刀的旋轉(zhuǎn)動力是由拖拉機(jī)后部的動力輸出軸經(jīng)過一級錐齒輪傳動，三級直齒輪傳動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)刀軸旋轉(zhuǎn)，刀軸上裝有五組（每組六把）可軸向調(diào)整位置的平面旋轉(zhuǎn)刀，可調(diào)整開溝行距。開溝深度由地輪控制調(diào)整。排種器和排肥器的驅(qū)動力由地輪經(jīng)鏈傳動驅(qū)動排種軸和排肥軸旋轉(zhuǎn)，保證了排種量和排肥量與機(jī)組前進(jìn)速度的同步，也就保證了播種量和排肥量在單位面積的一致性。

4 主要技術(shù)特點

（1）采用了自主研發(fā)的動力直刀條旋開溝器。根據(jù)播種作物的農(nóng)藝要求，安裝相應(yīng)的開溝器數(shù)，每組開溝器的刀架上，分三個切削面安裝了六把平面動力旋耕刀，作業(yè)時到的刃部滑切入土，將垅溝的硬土層（或草皮）切開形成種床。開溝寬度為6厘米。這樣的滑切、擠壓開溝與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)彎刀作業(yè)相比：傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)彎刀由于作業(yè)時較大的甩土作用，使土壤表層的干土與下層的濕土攪拌，加速了土壤中水分的蒸發(fā)，破壞墑情。采用這種平面直刀條旋轉(zhuǎn)開溝，只將垅溝的土壤滑切，擠壓，破碎，上下土層擾動較小，具有較好的保墑作用。2、條旋開溝，只將垅溝的土壤疏松破壞，垅背部分仍處于較堅硬的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，垅背中所蓄的水分不易蒸發(fā)，可以使垅背中的水分向兩側(cè)垅溝滲透，為種子發(fā)芽及幼苗生長提供一定量的水分。充分利用垅背的蓄水作用，對于北方干旱、少雨地區(qū)的作物生長極為有利。

（2）采用地表定向前置施肥。由于傳統(tǒng)播種機(jī)的施肥形式大多采用種肥同溝分層施肥，因種肥分離不清，造成化肥傷種燒苗現(xiàn)象較為明顯。本機(jī)采用的地表定向前置施肥，是在作業(yè)時，肥料經(jīng)輸肥管定向條旋在開溝器前方的地表，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)開溝器在開溝的同時將化肥與土壤擠壓、攪動在一起。經(jīng)大面積播種觀察，沒有發(fā)現(xiàn)有燒苗現(xiàn)象。這種形式的施肥，可以減少化肥的施用量，使化肥在土壤中的作用得到充分的利用。

（3）本機(jī)可以在適宜種草的荒地進(jìn)行牧草播種以擴(kuò)大草地種植面積，也可以對我國北方干旱地區(qū)大面積天然退化草場進(jìn)行補(bǔ)播作業(yè)和草地草種的改良。同時可作為農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作及農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)的配套機(jī)型。

5 試驗結(jié)果

為了了解條旋式開溝器技術(shù)特征、結(jié)構(gòu)特點、制造質(zhì)量，并考核其性能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求，進(jìn)行了生產(chǎn)性能試驗。條旋式開溝器試驗條件為2年地表未耕，土壤硬度較高，板結(jié)嚴(yán)重，地面較平整，屬粘性土壤，土壤容重1.2克/立方厘米，殘茬、雜草占總面積70%，播種作物苜蓿，作業(yè)后，開溝寬度60毫米，經(jīng)5個測試點分別進(jìn)行測試，平均開溝寬度60毫米，開溝深度誤差2毫米。表土與種溝內(nèi)土層界限基本清楚，無相混現(xiàn)象出現(xiàn)，溝壁垂直，開溝規(guī)則，種床土粒細(xì)碎，行走速度較高時，有少量拋土現(xiàn)象，開溝器開溝寬度范圍內(nèi)，地表秸桿、殘茬切斷率95%，土層內(nèi)殘茬切斷率95%，未見堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)。行走作業(yè)過程中，沒有再現(xiàn)纏草、掛茬情況，有一定的拋茬能力，通過性能良好。500畝作業(yè)后條旋式開溝器沒有出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。開溝器作業(yè)過程中，發(fā)動機(jī)沒有再現(xiàn)排黑煙現(xiàn)象。開溝阻力小、功率消耗不大，從試驗數(shù)據(jù)中看出開溝器各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。

所設(shè)計的2BMF-5型免耕施肥播種機(jī)在荒草地實現(xiàn)了少耕、滅茬、播種和施肥作業(yè)，漏耕率小于2%，其它播種效果達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T6274.1—2001要求，各行排量均勻一致，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.41g，總排量穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為1.5g，種子破碎率低，僅為2.8%，復(fù)土合格率達(dá)到93%，使用可靠性96%，改善了土壤結(jié)構(gòu)，帶狀旋耕碎土性良好，不打亂土壤耕作層，苜蓿、檸條種子播在表層3—6厘米處，不破壞土壤供水毛細(xì)管，有較強(qiáng)的保墑能力，覆土較淺，水分能夠上下運(yùn)動，氧氣相對充足，給種子發(fā)芽、全苗、早苗、壯苗確實創(chuàng)造了適宜條件，根據(jù)田間觀察，比常規(guī)播種出苗提前4—5天，達(dá)到一次性出全苗、出齊苗。

6 結(jié)語

通過在大面積荒草地生產(chǎn)試驗，該機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，特別是在秸桿切碎、破茬、開溝、施肥、性能穩(wěn)定，能一次完全破茬、施肥、播種、鎮(zhèn)壓多項農(nóng)藝，無需旋耕、滅茬、深耕等工序，減少了機(jī)具進(jìn)地次數(shù)，降低了作業(yè)成本，減輕了農(nóng)民勞動強(qiáng)度，縮短了耕作時間，加快了荒草地播種進(jìn)度，該機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，動力傳動安全可靠，利用2BMF-5型免耕施肥播種機(jī)實施荒草地改良，確實能夠減少土壤水分蒸發(fā)和水土流失，提高畜水保墑能力，培肥地力，改善荒草地的土壤結(jié)構(gòu)，減少了荒草地風(fēng)蝕及沙塵暴的危害，起到了改良改造荒草地的作用，為荒草地了創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，完全能夠阻止荒草地沙化的蔓延。

參考文獻(xiàn)

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