基于保護性耕作理念而研發(fā)的多功能農(nóng)機具

王柱　朱月青　高興晴　郭燕　陳小明

摘 要 主要論述了保護性耕作的理念、必要性以及保護性耕作的解決途徑，并設計了一款基于保護性耕作而研發(fā)的新型農(nóng)機具，具體論述了這款機具的技術特點及耕作效果，為保護性耕作的推廣及應用貢獻力量。

關鍵詞 保護性耕作；多功能農(nóng)機具；農(nóng)業(yè)機械；免耕播種機

中圖分類號：F323.3 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）18--02

我國是世界13個貧水國之一，旱區(qū)人口占全國45%，旱區(qū)耕地占全國64%約0.77億hm2。西北地處干旱半干旱區(qū)約0.39億hm2，十年九旱，災害頻繁，降水時空分布不均，地形地貌復雜多樣，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)。

保護性耕作是指地表有機殘體覆蓋在30%以上，使土壤侵蝕控制在50%以下的耕作或種植體系，它是以減少人為因素對土壤體系的破壞為原則，考慮以較低的能量和物質投入來維持相對高產(chǎn)，單位投入可獲取較高利潤，是具有生態(tài)保護意義的一類農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展形式，是農(nóng)業(yè)的第四次革命。保護性耕作是指“對農(nóng)田實行免耕、少耕、并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進農(nóng)業(yè)耕作技術”。

1 保護性耕作的關鍵技術及解決途徑

一是以抗旱節(jié)水品種為切入點，合理搭配小麥玉米品種，提高自然資源的生產(chǎn)潛力，實現(xiàn)有限資源的高效利用。二是以提高降水利用率為核心，主攻小麥，兼顧玉米，通過深松（覆蓋）、秸稈（覆蓋）還田、少（免）耕播種等保護性耕作技術的合理組合與配套應用，協(xié)調土壤水分的周年平衡供應，做到伏雨春用，降低和緩解干旱缺水對作物的不利影響。三是實施秸稈（覆蓋）還田技術，增強土壤微生物活性，收住天上水，保住地下墑，改良土壤結構，培肥土壤地力，提高抗旱減災能力。

2 多功能免耕施肥播種機的整體設計

為了廣泛應用保護性耕作、秸稈還田等農(nóng)機化新技術，滿足社會需求，特研制2BMF7多功能免耕施肥播種機。本產(chǎn)品采用了一種新型滑切刀組合開溝器，可對未耕地實現(xiàn)作物前茬秸稈、根茬破碎、田間雜草的粉碎、滅茬、開溝、施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序，實現(xiàn)全免耕播種。

1.種肥箱斗總成 2.機架總成 3.箱體總成

4.刀軸總成 5.地輪部裝 6.開溝器部裝 7.支撐焊合

圖1 多功能免耕施肥播種機的整體設計

多功能免耕施肥播種機是由萬向傳動軸、齒輪箱總成、機架總成、種肥箱斗總成、地輪總成、投肥開溝器部裝、刀軸總成、支撐焊合等組成（見圖1）。

此機具采用整體焊接式剛性機架，強度高、剛性好、抗變形能力強。申請專利刀片可實現(xiàn)開溝、甩草功能，有效的防止秸稈壅堵，利于種子著床[1]。獨特設計開溝器可實現(xiàn)側深位施肥，提高了肥效的利用率。鋼圈式地輪，既滿足排種量的匹配，其整體質量滾壓后保證出苗整齊。

工作時，拖拉機的后動力輸出軸連接萬向傳動軸，并通過齒輪箱總成驅動滑切刀軸高速旋轉，在滅茬和旋耕埋茬的同時開出寬約4 cm、深10～12 cm的帶狀種床，并分離秸稈和殘茬于種溝兩側地表。同時，地輪總成通過鏈傳動機構帶動排種（肥）器轉動，排出肥料和種子，在投肥開溝器和投種管的共同作用下實現(xiàn)施肥與播種，地輪并作為鎮(zhèn)壓輪沿溝帶進行鎮(zhèn)壓，一次完成滅茬和埋茬整地、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)。水田播種狀態(tài)：將刀軸的刀片安裝方式由免耕刀改為免耕刀與大彎刀組合，地輪部裝改為水田輪形式，即可實現(xiàn)河南、江蘇等地水田區(qū)作業(yè)。玉米播種狀態(tài)：支撐焊合可以更換為玉米用支撐架，將地輪總成拆除，加裝玉米精播裝置，即可實現(xiàn)玉米、大豆播種。

3 多功能免耕施肥播種機的技術特點

與國內外同類產(chǎn)品相比較，該系列產(chǎn)品主要有以下技術和結構特點。

（1）使用滑切刀鍘切功能和開溝原理，在保證種床質量的同時，盡可能減小翻土量（僅占總面積的1/4），降低動力消耗，提高作業(yè)效率，降低作業(yè)成本。

（2）采用具有自主知識產(chǎn)權的滑切刀專利技術，解決現(xiàn)有國內外同類機具普遍存在的作物秸稈纏繞和難以粉碎，容易壅堵等技術難題，使苗帶處的秸稈、根茬粉碎后與土壤分離，有利于種子著床和出苗，提高了播種質量。

（3）在播種玉米和豆類等農(nóng)作物時，采用雙腔穴播、雙管錯位投種和側深位施肥新技術，可實現(xiàn)精少量播種，確保苗全、苗壯，有利于作物高產(chǎn)。

（4）采用帶狀播種、化肥深施和秸稈還田等多項農(nóng)業(yè)新技術，加密了小麥苗帶，實現(xiàn)玉米帶狀播種，尤其是2BMF7行多功能免耕施肥播種機與現(xiàn)有自走式小麥和玉米收獲機械成功配套，使得小麥、玉米生產(chǎn)過程從種到收全盤機械化。符合農(nóng)業(yè)高產(chǎn)栽培模式，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（5）整機采用框架式結構，剛性好，設計緊湊，調整使用方便；采用雙腔排種器，可以播種小麥、玉米、大豆等多種作物；采用加大型肥箱，更加符合深施肥要求，新型翻邊工藝，結構強度大大增強。

本設計產(chǎn)品創(chuàng)新3大特點：一是改旋耕刀為甩草刀，實現(xiàn)種肥帶開溝和秸稈分離；二是改普通外槽輪排種器為雙腔雙排多功能排種器，實現(xiàn)寬窄行精少量播種；三是增加甩草板對付聯(lián)合收割作業(yè)后的集堆秸稈，提高通過性。

本設計技術創(chuàng)新3大特點：一是集鍘草、滅茬、開溝、施肥、播種、和覆土鎮(zhèn)壓等多道工序一次完成，實現(xiàn)復式作業(yè)；只對種肥帶開溝，減少動土面積；二是集秸稈還田覆蓋、化肥深施、小壟溝播播種、精少量硬茬播種四項農(nóng)業(yè)技術于一身，充分發(fā)揮技術集成的優(yōu)勢；三是采用定動刀配合的機械鍘切原理，有效地解決了刀軸纏草和壅堵等難題，播種質量和機具田間通過性顯著提高。

優(yōu)化設計后的產(chǎn)品兼顧到小麥、玉米和豆類的行距要求，便于全程機械化作業(yè)。

4 播種實例介紹

本設計研發(fā)的多功能播種機已在山東、山西、河南、江蘇等多省進行了試驗驗證，播種功能的實現(xiàn)以及出苗狀況均達到了預期效果（圖2），在山西運城農(nóng)場的試驗已滿3 a，在第三年的跟蹤檢驗發(fā)現(xiàn)其增產(chǎn)效果已凸顯出來，相較同等條件下其他播種機耕作土地，平均每667 m2產(chǎn)量增加50 kg，試驗地113.33 hm2，合計增產(chǎn)創(chuàng)效達17萬元，獲得了當?shù)剞r(nóng)民的強烈好評。另在山東滕州合作社投放的機具經(jīng)過3 a的跟蹤試驗也獲得了較好的結果，無論是小麥還是玉米，播種效果均滿足當?shù)剞r(nóng)藝需求，并起到了連續(xù)3 a增產(chǎn)的效果。

圖2 山西運城保護性耕作小麥播種及生長狀況

5 結論

推廣應用保護性耕作技術是一項艱難而復雜的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程，需要國家的大力扶持，需要科研人員的努力研發(fā)，需要農(nóng)民觀念的轉變，需要農(nóng)藝的配合調整。 走因地制宜，不斷創(chuàng)新的路子，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效和可持續(xù)發(fā)展。本設計的播種機可實現(xiàn)多功能一道工序，既貼合了保護性耕作的理念，又滿足了農(nóng)藝的基本要求，配合了收割、秸稈還田等機械化實現(xiàn)，是一款值得大力推廣應用的新型農(nóng)機具。

參考文獻

[1]張孝安.農(nóng)業(yè)機械設計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2007：315

（責任編輯：趙中正）