馬鈴薯中耕施肥機的研究與應用

楊華++韓宏宇++竇鈺程++王晉

摘要：分析目前國內(nèi)馬鈴薯中耕技術和裝備的現(xiàn)狀，結(jié)合馬鈴薯種植模式和市場需求，通過對不同中耕機作業(yè)后進行收獲情況對比，確定中耕機的技術先進性，為以后中耕機的發(fā)展提供指導和借鑒。

關鍵詞：馬鈴薯；中耕；施肥；研究與應用

中圖分類號：S224文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.003

基金項目：東北地區(qū)馬鈴薯標準化、機械化生產(chǎn)技術集成與示范/2012BAD06B02，計劃類別：“十二五”農(nóng)村領域國家科技計劃課題。

作者簡介：楊華（1973-），黑龍江青岡人，高級工程師，主要從事經(jīng)濟作物機械化技術和裝備方面的研究，yanghua007008@163.com。

0引言

中耕是馬鈴薯作業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)，主要作用是除草、覆土、適時添加肥料，確保馬鈴薯對養(yǎng)分的吸收和及時供給，研發(fā)滿足市場和農(nóng)藝需求的新型馬鈴薯中耕施肥機，對于提高馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量，使中耕適時施肥成為馬鈴薯提質(zhì)增效的一個重要環(huán)節(jié)，將具有重要意義。

1國內(nèi)外馬鈴薯中耕施肥機現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)馬鈴薯中耕施肥機現(xiàn)狀

我國馬鈴薯裝備的研發(fā)起步較晚，同時由于中耕機沒有引起足夠的重視，因此中耕機多是小作坊生產(chǎn)制作的，用些鋼管等簡單拼接而成，使用傳統(tǒng)的犁鏵，作業(yè)效果不理想。近些年，隨著馬鈴薯種植規(guī)模和面積的加大，馬鈴薯中耕機才被人們深入認識，中耕機得到了快速發(fā)展，但也都是機械式的。比較典型的有山東五征研制的3ZM-4馬鈴薯中耕機、黑龍江德沃科技公司研制的3ZF-5型馬鈴薯中耕施肥機、中機美諾研制的1304馬鈴薯中耕機、希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機以及山東萬燁公司研制的121A馬鈴薯中耕機等。

圖1為山東五征3ZM-4馬鈴薯中耕機，該機主要由機架、肥箱、深松彈齒、起壟鏵、地輪以及傳動機構組成。一次作業(yè)4壟，幅寬36 m，耕深穩(wěn)定性≥80%，碎土率≥65%，主要用于馬鈴薯較松土壤的起壟和高壟培土作業(yè)。其特點主要是整機采用框架結(jié)構，可靠性高、實用，一次作業(yè)完成松土、碎土、起壟上土等工作，作業(yè)質(zhì)量好，效率高。

圖2為黑龍江德沃公司研制的5鏵馬鈴薯中耕施肥機。該機主要由機架、兩組肥箱、深松鏟、起壟鏵、地輪、導肥機構、劃印器以及傳動系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)5壟，幅寬36 m，工作時速可達4～6 km/h，主要用于馬鈴薯以及烤煙等作物生長前期的壟間碎土、松土、壟上培土以及苗帶兩側(cè)施肥等作業(yè)工序，此外還可進行春秋整地起壟作業(yè)。其特點主要是整機結(jié)構緊湊，可靠性高，實用性強，一次作業(yè)完成多項功能，肥量可調(diào)，耕深可調(diào)，同時形成的壟型好，可提地溫和保墑功能，整機行駛速度快，作業(yè)效率高、質(zhì)量好。

圖3為中機美諾研制的1304型馬鈴薯中耕施肥機。該機主要由機架、深松彈齒、起壟鏵、成型器等組成。一次作業(yè)4壟，幅寬36 m，工作時速2～4 km/h，主要用于馬鈴薯出苗前或者苗期的中耕作業(yè)。具有碎土、除草、筑壟等功能，此外可提高地溫、保墑。其特點主要是整機結(jié)構緊湊，培土寬度和深度可調(diào)，松土深度可調(diào)，松土鏟易更換等特點。

圖4為希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機。該機主要由機架、兩組肥箱、深松彈齒、成型器以及傳動系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)4壟，壟距900 mm，幅寬36 m，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、筑壟以及施肥等作業(yè)，可提地溫、保墑。其特點主要是作業(yè)深度、排肥量可調(diào)，整機結(jié)構堅固、性能可靠和實用性強。

圖5為山東萬燁研制的121A型馬鈴薯中耕機。該機主要由機架、肥箱、深松鏟、覆土圓盤、棘輪組以及傳動系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)1壟，壟距1300 mm，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、壟上培土以及施肥等作業(yè)。其特點主要是作業(yè)深度、排肥量可調(diào)，整機結(jié)構緊湊，實用性強，可隨時更換相應用途的鏟尖。

1.2國外馬鈴薯中耕機發(fā)展現(xiàn)狀

國外的馬鈴薯機具研發(fā)起步早，研制的設備結(jié)構較緊湊、整機作業(yè)效率高、可靠性好、作業(yè)效果好、使用壽命長。目前在國內(nèi)較常見的是德國格力莫的GH4馬鈴薯中耕機、日本的中耕機。

圖6為德國的GH4馬鈴薯中耕機。該機結(jié)構簡單，主要由機架、彈齒、犁頭和成型器等構成，一次作業(yè)完成4行中耕，作業(yè)幅寬為3.6 m，可以清除田間雜草，保持土壤透氣性，為壟上培土，同時實現(xiàn)壟間土壤深松，還可選配成型器悶耕時使用。

圖7為日本研制的馬鈴薯中耕機。該馬鈴薯中耕機結(jié)構簡單、性能可靠，主要由機架、地輪仿形單體以及起壟鏵等構成。起壟鏵單體調(diào)整簡單方便，適用于70～90 cm壟距中耕作業(yè)，整機一次作業(yè)完成仿形松土覆壟成型作業(yè)。

2馬鈴薯中耕施肥機的研制

2.1整機結(jié)構

根據(jù)用戶需求和調(diào)研了解作業(yè)狀況，設計整機由1地輪總成、2劃印器、3傳動機構、4深松鏟總成、5肥箱、6機架、7起壟鏵總成等構成。機架設計成矩形框架機構，穩(wěn)定性好，強度高，可以承載大的物件，其他部件均安裝在機架上。兩個地輪總成根據(jù)作業(yè)壟距要求對稱地安裝在機架前端的橫梁上；左右肥箱安裝在機架上，調(diào)肥手柄各朝向機架兩側(cè)，肥箱與機架通過螺栓連接固定，且肥箱可以進行前后調(diào)整；五個深松鏟總成通過卡座用U型卡絲分別連接在機架前梁上，其相鄰間距與左右地輪的位置相匹配，按照壟距安裝；五組起壟鏵總成安裝在后梁上，其位置在深松鏟的正后方；劃印器通過連接架板安裝在機架兩側(cè)靠前位置的機架側(cè)板上。整機的動力來源于地輪，地輪的轉(zhuǎn)動通過鏈輪傳遞到肥箱下面的傳動六方軸上，六方軸帶動肥盒槽輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)施肥，施肥量可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)：一是調(diào)整肥盒槽輪的開合位置，二是更換鏈輪，通過速比的改變實現(xiàn)肥量調(diào)節(jié)，調(diào)整肥盒槽輪能夠?qū)崿F(xiàn)微調(diào)，更換鏈輪改變速比實現(xiàn)大的肥量調(diào)整。見下圖為整機結(jié)構配置圖，圖8為主視圖，圖9為左視圖。

1.地輪總成 2.劃印器 3.傳動機構 4.深松鏟總成 5.肥箱 6.機架 7.起壟鏵總成

2.2工作原理

作業(yè)時，拖拉機通過三點懸掛與中耕機連接，拉動中耕機向前行駛，機架前面的深松鏟將壟溝內(nèi)的土壤進行深松，同時除去壟溝內(nèi)的雜草，機架后面正對應的起壟鏵覆土板將壟溝內(nèi)的土壤向前向上推送到壟臺上苗帶兩側(cè)，完成筑壟培土過程和除草作業(yè)[1]。由于拖拉機輪胎對土壤碾壓造成土壤較硬，輪胎后面對應的深松鏟上設計添加了切刀，能夠有效地把輪胎碾壓后較硬的土壤切開切裂，防止產(chǎn)生較大土塊，對后面起壟鏵覆土起到重要作用。同時在機具前進過程中，地輪連續(xù)不斷旋轉(zhuǎn)，地輪的旋轉(zhuǎn)通過鏈條傳送到肥箱下面的六方軸，六方軸帶動肥盒槽輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)施肥的目的。

2.3中耕機技術參數(shù)

農(nóng)機農(nóng)藝要深度融合，農(nóng)機為農(nóng)藝服好務，因此研制的設備要符合我省馬鈴薯實際農(nóng)藝的需要。研制的32F-5型馬鈴薯中耕機技術參數(shù)如下（見表1）：

3應用情況

中耕機的作業(yè)效果通過苗的長勢、肥料利用情況等來體現(xiàn)，更重要的是馬鈴薯測產(chǎn)的產(chǎn)量則更加清楚地體現(xiàn)其作業(yè)效果。我院研制的馬鈴薯中耕機通過連續(xù)兩年與國內(nèi)其他傳統(tǒng)中耕機作業(yè)實驗對比，取得了較好的效果，得到了用戶的認可和好評，市場前景非常廣闊。

3.1中耕機實驗作業(yè)采取步驟和辦法

在同一塊實驗基地，用同樣的耕整地機進行整地作業(yè)，使土壤達到播前要求狀態(tài)，土地面積300畝；把該地塊分成6部分（間隔壟不播種，作為界限），每部分50畝；選用同樣的薯種、同樣的播種機進行作業(yè)。地塊的分布及施肥方案見表2，中耕機作業(yè)分配方案見表3。

3.2對比實驗

（1）對中耕機對比作業(yè)的地塊進行收獲，從產(chǎn)量上進行對比中耕機的性能。

在灌水等其余條件相同下，收獲時，每一塊地均選5個點，每個點的長度為10 m。每個收獲點的采樣方式見圖10。選點后，進行挖掘收獲，分別進行標記；對收獲30個點的馬鈴薯進行稱重和相關的要求進行處理； 通過比對，可以測算出中耕機工作情況下的馬鈴薯產(chǎn)量；在第二年，再重復第一年的中耕作業(yè)，針對秋天的產(chǎn)量再作對比，初步確定出馬鈴薯產(chǎn)量與中耕機相匹配的作業(yè)模式。

3.4結(jié)論

（1）通過兩年實驗作業(yè)收獲對比，可以看出分時段分次數(shù)中耕施肥作業(yè)效果好，產(chǎn)量更高；使用我院研制的中耕機產(chǎn)量高。

（2）通過作業(yè)速度、肥料利用情況以及馬鈴薯產(chǎn)量情況的對比，可以得出我院研制的馬鈴薯中耕施肥機作業(yè)效果好、馬鈴薯產(chǎn)量高、可靠性好，是市場需要的產(chǎn)品。

4發(fā)展趨勢

隨著國家馬鈴薯“主糧化”戰(zhàn)略的發(fā)展和土地大量流轉(zhuǎn)，馬鈴薯的種植面積將加大，規(guī)?；⒁?guī)范化和集約化種植將成為馬鈴薯發(fā)展的主流，馬鈴薯中耕機也將越發(fā)為人們所認識并進行深入地利用，目前的設備狀態(tài)將不會滿足用戶需求，其將向下列方向發(fā)展。

（1）向多功能、綜合化方向發(fā)展。中耕機一次作業(yè)不僅實現(xiàn)中耕施肥，進行春、秋整地作業(yè)；而且可以把覆土成壟的起壟鏵更換成大壟成型器實現(xiàn)成壟造型。不僅美觀，管理方便，而且可以增加壟體表面積，提高地溫，增大馬鈴薯塊莖的生長空間，防止青頭，提高馬鈴薯的產(chǎn)量。

（2）向智能化方向發(fā)展。目前的中耕機均是人工操作，看不到后面作業(yè)狀況，如果壟體彎曲不直或者壟距不完全一樣，很容易刮碰破壞壟體，露出生長中的馬鈴薯，造成青頭以及產(chǎn)量低等問題。隨著馬鈴薯集約化和規(guī)?；N植。根據(jù)壟距自動調(diào)整實現(xiàn)對行作業(yè)，和上土量需求自動調(diào)整耕深，達到上土要求等實現(xiàn)智能化控制是發(fā)展的一種必然趨勢。

（3）通過測土配方，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)單獨變量施肥，從而實現(xiàn)減肥增效增產(chǎn)增收的目的和效果。

參考文獻：

[1]呂金慶，尚穎穎，楊穎，等.1ZL5型馬鈴薯中耕機的設計與實驗[J].農(nóng)機化研究，2017，39（2）.

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