水稻穴播機多環(huán)形深淺階梯狀施肥裝置的研究設計

董可宏 安龍哲 張迪

摘 要：根據(jù)水稻根系的生長特點，設計了一種在水稻播種的同時，以環(huán)形階梯式施肥方式，將肥料定點、定量地施于稻種周圍，充分滿足水田機械穴播后，水稻根系發(fā)育、生長和對其他養(yǎng)分的吸收，從而達到提高化肥利用率、減少肥料用量及施肥次數(shù)、降低生產(chǎn)成本、提高水稻產(chǎn)量、減少環(huán)境污染的效果。

關鍵詞：施肥裝置；環(huán)形施肥；階梯施肥；水稻穴播

中圖分類號：S223.2文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.004

0 引言

水稻根系是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，其生長情況與活力會直接影響整個水稻的生長發(fā)育、營養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平。水稻根系的形態(tài)是由冠根及分枝的側(cè)根構(gòu)成的，任何一生育時期稻根干重和體積都隨分布土層的加深而遞減，以0～5 cm土層的根量最大（占43%～47%），5～10 cm的根量次之（占30%～31%），根系按其特定的規(guī)律有序階梯式地向下分布在各層土壤中。如能按水稻生育期根系生長特征，將肥料供應在種苗周圍不同土層，更有利于水稻根系發(fā)育、生長和其對養(yǎng)分的吸收，從而達到提高化肥利用率、減少肥料用量及施肥次數(shù)、降低生產(chǎn)成本、提高水稻產(chǎn)量、減少環(huán)境污染的效果。

而在實際生產(chǎn)中，仍然普遍采用傳統(tǒng)的施肥方式。一是條施肥，即將肥料以沿苗行條施在種子或植株側(cè)部，此農(nóng)藝方法簡單易行，但肥料利用率低；二是穴施肥，即將肥料以穴播狀態(tài)排施在種子或植株側(cè)部，相對于條施肥方式，該方法提高了肥料利用率，減少了肥料損失。但上述兩種施肥方式均是將肥料施入在種子或植株的一側(cè)，不能科學合理地滿足水稻根系發(fā)育的生物特性需要，其施肥方法需要改進。

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，結(jié)合水稻生產(chǎn)作業(yè)的實際需要，研發(fā)一種水稻穴播機多環(huán)形深淺階梯狀施肥方法及裝置，達到在水稻穴播機進行播種作業(yè)的同時，將肥料以環(huán)形深淺階梯狀施肥方式播施在稻種周圍土壤中，以滿足水稻在生長期內(nèi)對肥料需求的目的。

1 技術原理

環(huán)形深淺階梯狀施肥方式是指：根據(jù)水稻種子生長發(fā)育不同時期根系的特性，將肥料定點、定量、分層次地施入到所播稻種的周圍，每層肥料均位于以農(nóng)藝要求的距離為半徑的環(huán)形內(nèi)；從上到下，該環(huán)形的半徑隨著施肥深度的增加而加大，呈現(xiàn)環(huán)形階梯狀幾何分布形態(tài)（如圖1所示）。

2 結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 整體結(jié)構(gòu)

整機由機架 、從動鏈輪、主動鏈輪、肥箱、排肥器總成、高壓氣體運送管總成、排種器軸、高壓氣泵、船板、排肥管、排種管、下固定板、種箱、 排種器總成等組成（如圖2所示）。

2.2 工作原理

多根排肥管及排種管下側(cè)部與下固定板固裝，且多根排肥管均勻分布在以排種管為中心、不同半徑尺寸的圓周部位處，呈多環(huán)形配置；排肥管的上端口與排肥器總成的肥料分配漏斗連接；高壓氣泵通過高壓氣體輸送管路總成分別與多個排肥管連通。

作業(yè)時，種箱內(nèi)的稻種由排種器總成經(jīng)排種管穴播在土壤中，與此同步，排肥器總成工作，將肥箱內(nèi)的肥料送入各個排肥管內(nèi)；高壓氣泵產(chǎn)生的高壓氣體經(jīng)過高壓氣體輸送管路總成進入排肥管內(nèi)。在壓力氣體配合下將排肥管內(nèi)的肥料強力噴施在土壤內(nèi)，且成環(huán)形的位于稻種周圍，完成作業(yè)。通過調(diào)節(jié)輸送管路內(nèi)的氣體力，即可實現(xiàn)施肥深度的調(diào)節(jié)，控制壓力高、施肥深度大、控制壓力低，施肥深度淺。在進行深淺階梯狀施肥時，其外側(cè)環(huán)形部位的排肥管施肥深度大，即氣壓高，內(nèi)側(cè)環(huán)形部位的排肥管施肥深度淺，即氣壓低，以形成深淺階梯狀立體施肥，最大程度地適應水稻根系生長發(fā)育特性。

3 排肥器總成的設計

排肥器總成由排肥軸、排肥定盤、排肥動盤、主動錐齒輪、從動錐齒輪、驅(qū)動立軸、防護罩、排肥器筒體、漏斗式肥料分配殼體、上固定板等組成（如圖3所示）。

排肥器總成的結(jié)構(gòu)關系是：在排肥器筒體上可轉(zhuǎn)動配裝排肥軸，主動錐齒輪固裝在排肥軸上；在排肥器筒體內(nèi)側(cè)下部從上至下依次配裝排肥定盤和排肥動盤；在排肥定盤上開設上排肥通孔，在排肥動盤上開設下排肥通孔，上排肥通孔與下排肥通孔呈相互重疊或錯位配合；在排肥動盤中心部位上固裝驅(qū)動主軸，從動錐齒輪固裝在驅(qū)動主軸上，從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合；在排肥定盤上、位于主動錐齒輪、從動錐齒輪外部固定設置防護罩；在上固定板上、位于排肥動盤下方部位處沿圓周方向均布固裝多個漏斗式肥料分配殼體，在每個漏斗式肥料分配殼體底壁上均設有多個肥料分配漏孔。

排肥器總成的排肥原理是：排肥動盤定速旋轉(zhuǎn)，其上開設的下排肥通孔與排肥定盤開設的上排肥通孔相互重疊時，進行定量排肥?？筛鶕?jù)農(nóng)藝要求和顆粒肥料的特點，將排肥定盤、排肥動盤的排肥口設計成不同形狀和按不同方式排列，以滿足不同的施肥需要。

4 結(jié)論

這是一種適于水田穴播的環(huán)形階梯式施肥裝置，其施肥方式新穎、合理，符合水稻根系的生長特點，肥料的利用率高；所述的裝置，結(jié)構(gòu)設計合理、先進，操作簡單，使用可靠，為水田作業(yè)穴播水稻的施肥提供了一種新的方式。