耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性影響因素研究

穆松 張永智 翟坤程 黃梅 李繼文

摘要：適用性是耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)推廣應(yīng)用的重要指標(biāo)之一。本文結(jié)合耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)選型試驗(yàn)，對(duì)耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)進(jìn)行的適用性試驗(yàn)及試驗(yàn)過(guò)程中采用的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析法、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法和發(fā)函調(diào)查法等方法進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，對(duì)目前實(shí)施農(nóng)機(jī)適用性評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。結(jié)合調(diào)查結(jié)果和選型試驗(yàn)情況，確定耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性影響因素，以及受影響的作業(yè)性能指標(biāo)。結(jié)果表明：土壤質(zhì)地、土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率三者為主要影響因素；氣候條件，如溫濕度、雨雪等對(duì)適用性影響較小。

關(guān)鍵詞：耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)；適用性；影響因素

項(xiàng)目基金：科技部2009年公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：200903038）

中圖分類號(hào)：S224.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2015.10.015

耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)是近幾年發(fā)展起來(lái)的旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，一次進(jìn)地同時(shí)完成深松、滅茬、旋耕、起壟等多項(xiàng)作業(yè)。從而克服了傳統(tǒng)的機(jī)翻、機(jī)耕等重復(fù)進(jìn)地造成的油料浪費(fèi)、土壤板結(jié)、失墑等不利因素，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)型的保護(hù)性耕作方法，廣泛應(yīng)用于玉米種植區(qū)域的旋耕滅茬等作業(yè)，深受農(nóng)民歡迎。

但由于耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用處在起步階段，沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家適應(yīng)性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，制造、生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)力和技術(shù)水平相對(duì)較低。很多機(jī)型開(kāi)發(fā)研制后未進(jìn)行充分的適用性試驗(yàn)，就投入市場(chǎng)使用，導(dǎo)致部分機(jī)型不能有效滿足耕作需求，影響耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)的市場(chǎng)推廣和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

分析耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性的影響因素，可以為制定適用性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)機(jī)具進(jìn)行適用性試驗(yàn)提供參考。本文結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)實(shí)際情況對(duì)耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)進(jìn)行的適用性試驗(yàn)，在機(jī)具的安全性能、作業(yè)性能、環(huán)保性能以及經(jīng)濟(jì)性能等方面進(jìn)行了適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法研究。

1應(yīng)用區(qū)域分布情況

已列入國(guó)家支持推廣的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品目錄（2009年～2011年）的旋耕、滅茬（深松、起壟）聯(lián)合整地機(jī)有幾十種。機(jī)具的生產(chǎn)企業(yè)主要分布在江蘇、黑龍江、吉林、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、山東、江西等省（區(qū)）。為掌握耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)的應(yīng)用需求，課題組對(duì)吉林省玉米根茬的處理方式進(jìn)行調(diào)研。結(jié)果如圖1、2所示。

圖2吉林省中東部盆谷地區(qū)（延邊地區(qū)）根茬處理方式

從吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性影響因素調(diào)查結(jié)果看，玉米根茬的處理方式主要是旋耕滅茬。在吉林省中西部地區(qū)，采用旋耕滅茬處理方式的占93%；在吉林省中東部地區(qū)，采用旋耕滅茬處理方式的占100%。上述結(jié)果說(shuō)明吉林省農(nóng)村已廣泛使用旋耕、滅茬（深松、起壟）聯(lián)合整地機(jī)。

2經(jīng)驗(yàn)分析法

2.1機(jī)具構(gòu)造、工作原理分析

耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)主要工作部件包括：旋耕刀（裝置）、滅茬刀（裝置）、深松鏟（部件）、起壟鏟（部件）、懸掛裝置、傳動(dòng)裝置等。工作部件運(yùn)動(dòng)方式有直線運(yùn)動(dòng)也有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，受力情況較為復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

不同的工作部件形狀不同，作業(yè)效果也不一樣。如：旋耕切土刀片可分為鑿形刀、彎刀、直角刀和弧形刀。鑿形刀前端較窄，入土能力好，能量消耗小，但易纏草，適于在雜草少的菜園和庭院作業(yè)；彎刀的彎曲刃口有滑切作用，易切斷草根而不纏草，適合在水稻田耕作；直角刀由于具有垂直和水平切刃、刀身較寬、剛性好而且容易制造，但入土性能較差；弧形刀的強(qiáng)度大，剛性好，滑切作用好，通常用于重型旋耕機(jī)上。

滅茬刀型式主要為錘片式，通過(guò)刀片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性力來(lái)打碎根茬、硬土塊或草皮層。碎土質(zhì)量與機(jī)具作業(yè)速度和進(jìn)給量有關(guān)。

耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)的作業(yè)對(duì)象是土壤和作物根茬，因此其作業(yè)效果受自然條件和工作部件的影響較明顯。分析確定影響耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)主要因素和受因素影響的性能指標(biāo)對(duì)制定耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性評(píng)價(jià)方法、研究耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性分布具有一定的意義。

2.2機(jī)具作業(yè)對(duì)象分析

深松起壟只對(duì)土壤作業(yè)，旋耕滅茬既要切割土壤，又要粉碎作物根茬，可見(jiàn)土壤是關(guān)鍵因素。不同地域土壤質(zhì)地、堅(jiān)實(shí)度、容重、抗剪強(qiáng)度、含水率等不同，作業(yè)效果也不同。由于各地農(nóng)藝要求不一樣，所以壟距、壟寬、根茬直徑、根茬高度、根茬含水率、作物根茬密度等也各不相同，作業(yè)對(duì)象對(duì)作業(yè)效果也有較大影響。

2.3作業(yè)環(huán)境分析

根茬含水率較大時(shí)，根茬不易粉碎，此時(shí)滅茬粉碎效果較差。故耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)在秋季作業(yè)與春季作業(yè)時(shí)，作業(yè)效果有較大差異。空氣濕度大且根茬未風(fēng)干時(shí)滅茬粉碎效果不如根茬已干燥后滅茬粉碎效果好。

3現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及發(fā)函調(diào)查法

3.1對(duì)機(jī)具使用者進(jìn)行生產(chǎn)條件影響調(diào)查

在對(duì)吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性影響因素調(diào)查中對(duì)機(jī)具使用者進(jìn)行了生產(chǎn)條件影響調(diào)查。共調(diào)查25個(gè)縣（市），每個(gè)縣5個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），每個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）9戶農(nóng)戶。其中，中西部平原地區(qū)主要種植玉米，調(diào)查結(jié)果具有一定的代表性。

課題組對(duì)溫濕度、雨雪、土壤等情況對(duì)耕整地機(jī)（旋耕、深松、中耕）、播種機(jī)、插秧機(jī)、收獲機(jī)、烘干機(jī)等幾種農(nóng)業(yè)機(jī)械的影響分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，對(duì)于耕整地機(jī)械而言：23%的用戶認(rèn)為溫濕度對(duì)耕整地機(jī)械有影響（如圖4所示）；46%的用戶認(rèn)為雨雪對(duì)耕整地機(jī)械有影響（如圖5所示）；42%的用戶認(rèn)為土壤對(duì)耕整地機(jī)械有影響（如圖6所示）。

編制機(jī)具適用性影響因素調(diào)查表，向四平市農(nóng)豐樂(lè)機(jī)械制造有限公司等40余家企業(yè)發(fā)送征求意見(jiàn)表，回函的匯總統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率、地表坡度、根茬密度等是耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性的主要影響因素。

3.3對(duì)機(jī)具主產(chǎn)和主銷區(qū)域的試驗(yàn)鑒定機(jī)構(gòu)的調(diào)研

主要到遼寧省、黑龍江省、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、山東省等?。▍^(qū)）農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站了解對(duì)耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)的鑒定情況，咨詢技術(shù)人員對(duì)適用性影響因素和受影響因素影響的作業(yè)性能指標(biāo)的確定。調(diào)查結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)分析法大致相同。

4影響因素及受影響的作業(yè)性能指標(biāo)的確定

4.1影響作業(yè)性能指標(biāo)的確定

JB/T8401-2007旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)械、旋耕深松滅茬起壟機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的主要作業(yè)性能指標(biāo)有耕深、耕深穩(wěn)定性、滅茬深度、根茬粉碎率、深松深度、深松深度穩(wěn)定性、壟高合格率、壟頂寬合格率和壟間距合格率。組織專家對(duì)上述9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)評(píng)排序，取前4位，最后確定影響旋耕深松滅茬起壟機(jī)適用性的作業(yè)性能指標(biāo)為耕深穩(wěn)定性、根茬粉碎率、深松深度穩(wěn)定性以及壟高合格率等4個(gè)指標(biāo)。

根據(jù)以上分析及調(diào)查，確定耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性影響因素分為三級(jí)，如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可以看出，在二級(jí)因素中，土壤和植被的權(quán)重分別為0.45和0.35。其原因在于耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)的作業(yè)對(duì)象是土壤和作物根茬，因此其作業(yè)效果受土壤條件和植被覆蓋情況的影響較大。在三級(jí)因素中，土壤質(zhì)地、土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率的權(quán)重均為0.15，根茬密度和根茬含水率的權(quán)重均為0.11。其原因在于旋耕滅茬的主要工作是切割土壤和粉碎作物根茬。土壤質(zhì)地、土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率三者是土壤理化性質(zhì)的主要指標(biāo)，旋耕滅茬刀的受力情況受三者影響最大，故該三項(xiàng)指標(biāo)是影響耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適應(yīng)性的主要因素。根茬密度和根茬含水率影響根茬的韌性，決定旋耕滅茬刀與根茬作業(yè)時(shí)的受力情況，可見(jiàn)該兩項(xiàng)指標(biāo)也是影響耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適應(yīng)性的主要因素。

在二級(jí)因素中的氣象條件包含三級(jí)影響因素中的溫濕度和雨雪情況，此兩項(xiàng)因素所占權(quán)重最低，分別為0.03和0.02，說(shuō)明溫濕度和雨雪情況對(duì)耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適應(yīng)性有一定影響，但影響較小。在進(jìn)行耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)選型時(shí)可以暫不考慮。

5影響因素及受影響的作業(yè)性能指標(biāo)的確定

本文首先對(duì)吉林省玉米根茬的處理方式進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果表明吉林省農(nóng)村已廣泛使用旋耕、滅茬（深松、起壟）聯(lián)合整地機(jī)；分別應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析法和問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適應(yīng)性影響因素進(jìn)行分析，并得出影響因素分級(jí)表。由調(diào)查表可以得出：土壤質(zhì)地、土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率三者為主要影響因素，影響權(quán)重都為0.15。溫濕度、雨雪等氣候條件對(duì)適用性影響較小，分別為0.03和0.02。確定了耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)適用性的主要影響因素，為制定適用性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)具適用性試驗(yàn)提供參考。

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作者簡(jiǎn)介：穆松，吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，高級(jí)工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

通訊作者：張永智，吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，正高級(jí)工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。