麥田耕整不同作業(yè)方式對(duì)比試驗(yàn)及探討

1、河北省農(nóng)機(jī)修造服務(wù)總站 江光華 童紅欣 劉志剛 馮佐龍2、河北省保定市農(nóng)機(jī)工作站 宋林平 3、河北省深州市農(nóng)機(jī)局 魏學(xué)東

近30年來，河北省麥田旋耕一直占主導(dǎo)地位。旋耕作業(yè)的明顯缺點(diǎn)是耕深較淺。據(jù)調(diào)查，我省多數(shù)耕地耕層厚度為10～12cm，最小的只有8cm。常年單一旋耕作業(yè)，再加上聯(lián)合收獲機(jī)等大型機(jī)具的往復(fù)碾壓，造成犁底層加厚、上移，影響了土壤水肥氣熱的上下循環(huán)，不利于作物根系下扎與發(fā)育。

近幾年，我省大力推廣農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)，但是相關(guān)應(yīng)用研究不多。鏵式犁是最為傳統(tǒng)的耕地機(jī)具，具有覆蓋好、耕層深的優(yōu)點(diǎn)，也有墑溝大、工作效率低的缺點(diǎn)。隨著土地流轉(zhuǎn)適度規(guī)模經(jīng)營和大馬力拖拉機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)土地產(chǎn)出率、農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、節(jié)能減排的要求越來越高，如何確定適宜的耕整方案，在土壤耕層不斷加厚同時(shí)，適當(dāng)減少表層秸稈量，便于小麥出苗與鎮(zhèn)壓抗凍，顯得越來越重要。為此，我們選取我省耕地機(jī)械使用量較大的深松機(jī)、旋耕機(jī)、鏵式犁和驅(qū)動(dòng)耙等不同耕整作業(yè)形式，開展主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)試驗(yàn)對(duì)比，為機(jī)具選型、確定最佳耕整方案，促進(jìn)耕作方式改革提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法與條件

1.1 試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)

測(cè)試分為臺(tái)架測(cè)試與田間測(cè)試兩個(gè)部分，主要有經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包括作業(yè)效率、畝耗油量；作業(yè)深度，細(xì)分為深松深度、旋耕深度、犁耕深度、旋耕整地深度等。

1.2 試驗(yàn)方法

采用在同一地塊試驗(yàn)對(duì)比的方法，并盡量與實(shí)際作業(yè)情況基本相同。

（1）地塊面積：每塊地分若干小區(qū)，每小區(qū)面積在3畝左右，與農(nóng)戶實(shí)際地塊面積接近。

（2）作業(yè)時(shí)間：機(jī)組進(jìn)入地塊作業(yè)開始計(jì)時(shí)，作業(yè)完成停止計(jì)時(shí)，其中包含純作業(yè)時(shí)間和地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)間。

（3）油耗測(cè)量采用加油機(jī)加油法：機(jī)組進(jìn)入地塊作業(yè)前先將油箱加滿，作業(yè)完成后再將油箱加滿，計(jì)算兩次加油差為耗油量。

1.3 試驗(yàn)機(jī)具情況

試驗(yàn)機(jī)具與配套動(dòng)力等情況見表1。

表1 作業(yè)機(jī)具與測(cè)試指標(biāo)

1.4 試驗(yàn)地等情況

試驗(yàn)地點(diǎn)在深州市西木左村，試驗(yàn)地壤質(zhì)為輕壤土，地勢(shì)平坦、地表無土塊秸稈堆積。

2 試驗(yàn)結(jié)果

不同試驗(yàn)作業(yè)模式與試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 作業(yè)情況匯總表

3 機(jī)具作業(yè)分析

3.1 深松機(jī)作業(yè)分析

單一功能深松機(jī)工作原理：利用鑿式深松鏟頭和翼鏟將其前部的土壤向前上方抬起，這些土壤在擠壓、扭轉(zhuǎn)、撕裂等力量的作用下發(fā)生塑性變形實(shí)現(xiàn)土壤的松動(dòng)與破碎，在深松鏟通過以后被抬起的土壤又在重力的作用下向原處回落，使土壤得到進(jìn)一步的細(xì)碎。這樣就達(dá)到了松動(dòng)土壤但不打亂土壤耕層的目的。深松后一般需要旋耕整地，達(dá)到待播狀態(tài)，也可利用免耕播種機(jī)直接播種。

深松形成的深松溝是一個(gè)上大下小的近似梯形形狀。由于土壤自然撕裂的阻力會(huì)明顯大于金屬部件切削土壤的阻力，所以深松鏟在向前上方抬起土壤的過程中，工作阻力會(huì)大于旋耕刀和鏵式犁等工作部件，功率消耗就會(huì)較高；但是由于不翻土垡，其綜合工作阻力和功率消耗低于鏵式犁。

3.2 旋耕機(jī)作業(yè)分析

旋耕機(jī)的耕作部件旋耕刀，以螺旋線的形式安裝在刀軸上，工作時(shí)旋耕刀依次對(duì)土壤進(jìn)行切削，每把刀切出的土壤是一個(gè)上大下小、帶有弧度的楔形垡片，垡片前面和一個(gè)側(cè)面由旋耕刀的彎刀與直刀面在未耕地上切出。由于土壤的塑性，垡片在切削過程中發(fā)生斷裂與破碎，垡片切削下后，在旋耕刀的帶動(dòng)下繼續(xù)沿圓周運(yùn)動(dòng)及在離心力作用下，土垡之間、土垡與導(dǎo)流罩部件之間碰撞、破碎，形成細(xì)碎土壤。旋耕機(jī)作業(yè)的最大特點(diǎn)就是兼有耕翻和碎土的效果，并實(shí)現(xiàn)了上下土層的充分混合，得到一個(gè)等深的土壤耕作層，達(dá)到待播狀態(tài)。

旋耕作業(yè)時(shí)，土壤垡片被旋耕刀滑切下來，滑切阻力相對(duì)來說小于土壤撕裂阻力，是一種功率消耗較小的方式。但是由于旋耕刀的工作速度較快（ 250～400r/min），同等阻力下速度越快功耗越大，而且垡片向后運(yùn)動(dòng)時(shí)土壤細(xì)碎過程的功率消耗也要比鏵式犁和深松鏟工作時(shí)的土壤回落功率消耗大。綜合來看，由于旋耕要得到較好的耕后效果，其功率消耗并不會(huì)比深松降低太多。

當(dāng)旋耕機(jī)作為整地機(jī)具工作時(shí)，其工作原理不變。在對(duì)深松作業(yè)后的地塊整地作業(yè)時(shí)，由于間隔深松已將部分土壤進(jìn)行松動(dòng)，旋耕刀部分在已耕地工作，部分在未耕地工作，工作阻力明顯小于在未耕地上的旋耕作業(yè)，使得整地深度有所加深。同樣由于間隔深松的原因，造成了旋耕作業(yè)中每把旋耕刀的工作阻力不同，破壞了工作阻力的均勻性，加大了沖擊阻力和脈動(dòng)性。綜上分析，可以看出深松作業(yè)后地塊上的整地作業(yè)，與旋耕作業(yè)后的地塊整地或深松旋耕聯(lián)合作業(yè)后的地塊比較，功率消耗和耗油量都要高很多。

即未耕茬地首次旋耕阻力＞深松地首次旋耕阻力＞二次旋耕整地阻力。

3.3 鏵式犁作業(yè)分析

鏵式犁是最為傳統(tǒng)的耕作機(jī)具。其工作原理是以土垡翻轉(zhuǎn)扣垡為基礎(chǔ)，犁鏵工作時(shí)由鏵刃和脛刃卻出溝底和溝壁，形成一個(gè)長(zhǎng)方形土垡，土垡在犁體曲面作用下向右翻轉(zhuǎn)扣垡，實(shí)現(xiàn)耕翻。鏵式犁的耕作特點(diǎn)：一是可以將表層的秸稈、雜草翻入耕層底部，優(yōu)化了種床環(huán)境，利于小麥出苗與越冬，同時(shí)將土傳害蟲的蟲卵翻上地表，便于冬季凍死；二是容易實(shí)現(xiàn)較大耕深，有墑溝不利土地平整；三是容易形成較堅(jiān)硬的犁底層。

鏵式犁的三個(gè)工作面均有刀刃切出，在土垡形成時(shí)，切土阻力較小，但在隨后的垡體抬起翻轉(zhuǎn)過程中，仍然需要消耗大量的動(dòng)力。綜合來看，在相同耕作截面面積的情況下，鏵式犁切土阻力及其功率消耗是比較小的，但是由于其耕深較深，土垡翻轉(zhuǎn)扣垡阻力大、耕作截面面積（動(dòng)土量）最大，所以其功率消耗最大，工作效率最低。

3.4 動(dòng)力耙作業(yè)分析

動(dòng)力耙的主要工作部件是一排立軸轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子裝有兩個(gè)直立耙刀（釘齒）。工作時(shí)轉(zhuǎn)子一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊前進(jìn)，碰擊土塊，使耕層土壤松碎。動(dòng)力耙主要用于為鏵式犁配套整地，由于動(dòng)力耙是橫向攪動(dòng)土壤，不打亂土壤上下層的結(jié)構(gòu)，可以防止底層的秸稈雜草重新翻動(dòng)到上層，影響播種質(zhì)量。

3.5 深松旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)

深松旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)的工作過程是深松機(jī)和旋耕機(jī)整地的結(jié)合，不再贅述。需要說明的是，由于該機(jī)深松旋耕同時(shí)進(jìn)行，在很大程度上減小了旋耕機(jī)整地過程中的沖擊阻力和脈動(dòng)性，有利于功率消耗和耗油量的降低，機(jī)具作業(yè)較平順。

4 結(jié)論

4.1 機(jī)具耕作阻力和耗油量主要取決于耕作截面積（動(dòng)土量）的大小

通過機(jī)具作業(yè)分析和試驗(yàn)結(jié)果可以看出，耕地截面積（動(dòng)土量）與油耗成正相關(guān)，深松、旋耕耕作的截面積相近，油耗也相近；鏵式犁作業(yè)的耕作截面積最大，油耗也最大。二次旋耕整地時(shí)油耗同樣也與耕作截面積成正比，但是這個(gè)截面積由未耕地與已耕地組成，未耕地的工作阻力要大于已耕地的工作阻力。

4.2 深松作業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)力水平，應(yīng)繼續(xù)給予支持與推廣

深松作業(yè)與旋耕相比，局部工作深度可以達(dá)到25cm，可有效打破犁底層，土壤改良效果非常明顯，但其耗油量與旋耕相比增加不多，而且深松作業(yè)還可以明顯增加旋耕整地的深度、增厚耕層，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。深松與犁耕相比，配套動(dòng)力要求低，耗油量明顯較少、作業(yè)成本低，工作效率更高、農(nóng)時(shí)消耗較少，農(nóng)民易于接受。從機(jī)具作業(yè)費(fèi)角度分析，我省旋耕兩遍需50～60元 /畝（ 旋耕一遍 30～35元 /畝），犁耕 35～40元/畝，與此對(duì)比深松適宜收費(fèi)應(yīng)在30～35元/畝左右。由于深松作業(yè)不是耕整地作業(yè)的必要環(huán)節(jié)，農(nóng)民沒有應(yīng)用習(xí)慣，為了繼續(xù)發(fā)揮其突出特點(diǎn)，應(yīng)繼續(xù)實(shí)施作業(yè)補(bǔ)貼，使其逐步成為耕種作業(yè)中的習(xí)慣環(huán)節(jié)。

4.3 旋耕簡(jiǎn)單實(shí)用，仍為主流；犁耕特色鮮明，視情選用

旋耕機(jī)和鏵式犁作業(yè)都具有非常明確的優(yōu)缺點(diǎn)。在今后一段時(shí)間內(nèi)，旋耕作業(yè)的簡(jiǎn)單實(shí)用仍然不可替代，還會(huì)是主要的耕地方式；為了克服旋耕耕層淺的缺點(diǎn)，應(yīng)每2-3年配合一次深松作業(yè)。犁耕作業(yè)的耕層厚、覆蓋好的特點(diǎn)無以可比，特別是在農(nóng)作物產(chǎn)量高、秸稈量大的情況下，耕翻可以將秸稈翻壓到底層，利于提高播種質(zhì)量；可以將土傳害蟲的蟲卵翻上地表，利于冬季凍死，為農(nóng)作物提供良好環(huán)境，在家庭農(nóng)場(chǎng)、種糧大戶、農(nóng)業(yè)合作社等規(guī)模經(jīng)營的的情形下，具有非常好的推廣前景。犁耕作業(yè)的整地與動(dòng)力耙配合較好，這樣可以避免旋耕整地時(shí)將底部的秸稈再次攪動(dòng)到頂層。

4.4 深松旋耕聯(lián)合作業(yè)綜合性能較好

在深松作業(yè)多種模式中，由于單一深松作業(yè)模式便于補(bǔ)貼操作，近年來應(yīng)用面積不斷增加，并已成為我省的主要作業(yè)形式之一。如果在配套動(dòng)力能夠充分保證的情況下，深松旋耕聯(lián)合作業(yè)模式雖然工作效率略低（對(duì)比旋耕和旋耕整地作業(yè)），但是其耗油量要明顯低于深松后再旋耕整地的分步作業(yè)模式，這主要有兩個(gè)原因，一是減少了作業(yè)中的沖擊阻力和脈動(dòng)性，二是減少了機(jī)具多次作業(yè)中產(chǎn)生的空耗；另外，聯(lián)合作業(yè)減少一次機(jī)具進(jìn)地作業(yè)，減少農(nóng)時(shí)消耗，增加作物生長(zhǎng)積溫。

4.5 鏵式犁、驅(qū)動(dòng)耙耗油量可能比正常作業(yè)偏高，但其絕對(duì)耗油量較大的趨勢(shì)并未改變

本次試驗(yàn)中，鏵式犁、驅(qū)動(dòng)耙的配套動(dòng)力較大，工作深度比其設(shè)計(jì)工作深度小，存在大馬拉小車的問題，使得兩種機(jī)具的耗油率可能比正常作業(yè)高，但是由于耕地和整地作業(yè)后的截面積明顯大于深松與旋耕作業(yè)的截面積，其工作阻力大、功率消耗高的事實(shí)是可以理解的。

4.6 鑿式深松鏟上翼鏟對(duì)功率消耗和作業(yè)效果影響明顯

在本次試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)其它類型的深松機(jī)具進(jìn)行了同步試驗(yàn)。通過深松多層施肥播種機(jī)作業(yè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在深松深度25cm、深松行距60cm、深松鏟（不帶翼鏟）寬度4cm的情況下，作業(yè)效率為20畝/小時(shí)左右，耗油量為0.7L/畝左右。由此對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，帶翼鏟的深松機(jī)耗油量明顯增加。我省根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，要求鑿式深松鏟型的深松機(jī)和深松旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)必須帶有翼鏟，但并未對(duì)翼鏟的安裝高度提出明確要求。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)翼鏟安裝高度（鑿式深松鏟頭部至翼鏟的垂直距離）在3cm以下時(shí)，翼鏟基本處于犁底層的下部，翼鏟寬度基本上就是深松溝底寬度，此時(shí)破除犁底層的效果最為理想；當(dāng)翼鏟高度在7cm左右時(shí)，翼鏟處于犁底層中，深松溝為階梯形，打破犁底層效果有所減弱，但是功率消耗卻比沒有翼鏟時(shí)增加較多，此時(shí)翼鏟松動(dòng)過的土壤大多數(shù)會(huì)被旋耕整地重復(fù)作業(yè)；當(dāng)翼鏟安裝高度在10～12cm以上時(shí)，翼鏟就會(huì)處在犁底層以上工作，并且處于深松鏟頭部形成的深松溝內(nèi)，基本不會(huì)增加深松溝的寬度，對(duì)于打破犁底層沒有增加效果，只是對(duì)深松溝上部的土壤進(jìn)行了二次細(xì)碎而已。所以，建議將翼鏟的安裝高度規(guī)定在3～5cm范圍內(nèi)，以提高深松效果。如果不便于規(guī)定翼鏟安裝高度，推薦采用箭形（鴨掌形）深松鏟和雙翼深松鏟，以增加深松溝底寬度，增強(qiáng)深松效果。

4.7 不同作業(yè)模式主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

按單位耗油量對(duì)比：深松旋耕聯(lián)合作業(yè)（1.78 L/畝）＜旋耕作業(yè)兩遍（1.84 L/畝或2.79 L/畝）＜單一深松+旋耕整地（2.84 L/畝）＜鏵式犁翻耕+旋耕整地（3.61 L/畝）＜鏵式犁翻耕+動(dòng)力耙整地（5.08 L/畝）。

按生產(chǎn)效率推算（參考）：?jiǎn)我簧钏?旋耕整地＞旋耕作業(yè)兩遍＞深松旋耕聯(lián)合作業(yè)。因鏵式犁翻耕、動(dòng)力耙整地作業(yè)配套拖拉機(jī)為進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)，其生產(chǎn)率指標(biāo)可比性較差。