智能化水稻追肥機田間性能試驗

周為華，馮敏康，徐忠歡，王曉云，顧艷輝

（1.上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站，上海市 201602；2.上海市嘉定區(qū)農(nóng)機技術推廣站，上海市 201800；3.上海市浦東新區(qū)農(nóng)機技術推廣站，上海市 200940；4.上海世達爾現(xiàn)代農(nóng)機有限公司，上海市 201100）

0 引言

水田作物施肥不同于旱田作物，其勞動力工時投入多，勞動強度大，且水田工況復雜，對作業(yè)機具性能要求高。最近幾年，通過產(chǎn)學研推用機制的聯(lián)動，農(nóng)機與農(nóng)藝的融合，水稻種植機械化在上海取得了迅猛發(fā)展，但是在水稻生長中后期的施肥管理上，還沒有成熟、可靠的高性能機械。相對于國內(nèi)其他地區(qū)，上海的勞動力資源更為緊缺，目前迫切需要能試驗水稻等水田作物中后期的施肥管理作業(yè)的高性能只能化精準變量施肥機械。

針對水稻生產(chǎn)中追肥方式落后、化肥施用過量、有效利用率低等問題，上海世達爾現(xiàn)代農(nóng)機有限公司研制了智能化水稻追肥機，以滿足水稻追肥的需求。本試驗針對該智能施肥機開展相關田間試驗，重點考察該機具的適應性和工作質(zhì)量，以期為進一步推進我市水稻機械化生產(chǎn)提供相關數(shù)據(jù)支持。

1 智能化水稻追肥機的工作原理及技術參數(shù)

本追肥機械主要通過自動控制技術、北斗導航技術、自主變量作業(yè)技術等應用技術，完成無人駕駛、自動控制、遙控監(jiān)測的功能，主要技術參數(shù)見表1。

表1 智能化水稻追肥機主要技術參數(shù)

在自動控制技術方面世達爾智能化水稻追肥機械選用聯(lián)適導航公司的EMS1產(chǎn)品來實現(xiàn)機械的自動轉(zhuǎn)向控制；采用上海聯(lián)適導航公司北斗導航的AF300系統(tǒng)，來實現(xiàn)整個機具的自動駕駛控制。

在精準施肥方面，為了實現(xiàn)液體肥料的變量噴液功能，本機選用了意大利生產(chǎn)的ATOS電磁流量控制閥DHQ-013/C/1-I21，通過下位機實現(xiàn)其流量控制；固體肥料的變量噴撒功能是通過電動推桿來控制肥料漏斗下方的開孔開度的大小來實現(xiàn)的，電動推桿與油門控制推桿選用上海達鐵機電科技有限公司的IMD3-12-10-A50-IP65-P型電動推桿。

同時，該施肥機的遙控檢測系統(tǒng)由安卓系統(tǒng)平板、JY-MCURS232電平藍牙無線串口透傳模塊、億佰特433 m全雙工無線數(shù)傳電臺DTU模塊三部分組成。安卓系統(tǒng)通過JY-MCURS232電平藍牙無線串口透傳模塊連接億佰特433 m全雙工無線數(shù)傳電臺DTU模塊，無線數(shù)傳電臺的另一端連接上位機，實現(xiàn)遙控監(jiān)測功能。

2 智能化水稻追肥機的田間性能試驗

選取標準水稻種植田塊開展智能化水稻追肥機田間作業(yè)試驗，重點考察該施肥機的作業(yè)效率、作業(yè)成本，同時開展不同施肥量的對比試驗，并與人工施肥相比較，分析智能化追肥機的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益。

2.1 試驗概況

試驗地點在上海臨農(nóng)農(nóng)機服務專業(yè)合作社，試驗面積8 hm2；試驗機型為世達爾施肥機。試驗采用3處理1對照2重復的方式，隨機排列，每處理1 hm2。

試驗水稻品種為“秋優(yōu)金豐”，播種日期5月28日，種植方式為機插秧種植，前期各處理間采用相同的肥水管理。

2.2 結果與分析

2.2.1 不同施肥量及施肥方式對水稻產(chǎn)量影響。對比機械施肥及人工施肥對水稻產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)（見表2），在施肥量一樣的情況下（22.5 kg/667m2），機械施肥的產(chǎn)量較高達605.2 kg/667m2，相比人工施肥下的水稻產(chǎn)537.5 kg/667m2，增產(chǎn)率達11.19%。在施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情況下，機械施肥處理的水稻產(chǎn)量仍高于人工施肥處理。在施肥量降低44.4%（12.5 kg/667m2）的情況下，機械施肥處理的水稻產(chǎn)量相比人工施肥處理略有下降，但未形成顯著差異。主要原因是機械施肥比人工撒施均勻，肥料利用率高，增加了產(chǎn)量。

表2 不同施肥方式及施肥量對產(chǎn)量的影響

由此可見，機械施肥比人工撒施均勻，肥料利用率高，增加了產(chǎn)量，在減肥量不超過22.2%的條件下，機械施肥增產(chǎn)效果明顯。

2.2.2 機械施肥效率分析。試驗結果表明（見表3），機械施肥三種不同處理方式，平均工作效率為19.08 m2/h，人工施肥工作效率為4.72 m2/h，機械施肥工作效率為人工施肥的4.05倍，效率提高了3倍。且機械施肥效率與施肥量成反比，主要原因是，每畝施肥量越高，機械作業(yè)過程中補肥次數(shù)增加，提高了無效作業(yè)時間，降低了工作效率。

表3 機械施肥與人工施肥工作效率對比分析

2.2.3 機械施肥與人工施肥效益對比分析。按照一天工作8 h，作業(yè)效率19.08 m2/h計算，施肥機1天可作業(yè)10.17，需要人工費機手300元、輔助工200元，柴油費400元，平均需費用5.9元/667m2；人工施肥一天可作業(yè)2.51 hm2，撒肥17包，按18元/包計算，需要人工費306元，平均需費用8.12元/667m2。在相同施肥量的條件下（22.5 kg/667m2），機械施肥水稻產(chǎn)量605.1 kg/667m2，人工施肥水稻產(chǎn)量537.5 kg/667m2，按稻谷最低收購價2.54元/kg計算，水稻機械施肥收益1 536.95元/667m2，人工施肥收益1 365.25元/667m2，在不考慮機具折舊，農(nóng)資投入相同的情況下，水稻機械施肥相比人工施肥增效可達173.92元/667m2。

2.2.4 通過大田試驗，反應出目前智能化水稻追肥機仍存在一些問題。

1）智能化水稻精量追肥裝備對田塊要求比較高，由于自重比較大，而且只能按照程序既定路線行進，無法識別田塊的復雜情況，對于田腳比較軟的田塊，不適宜使用該機具。

2）智能化水稻精量追肥裝備離地間隙比較高，造成了其重心高，在過田埂和爬坡時存在一定的安全隱患，如操作不當會引起翻車事故。

3）整套自動駕駛系統(tǒng)操作仍比較復雜，合作社的機手普遍年齡偏大，接受能力偏弱，獨立操作比較困難。

需要進一步聯(lián)合機具生產(chǎn)企業(yè)，對機具開展進一步的改進和完善。

3 結語

智能化水稻追肥機減少了水稻生產(chǎn)的用工，降低了勞動強度；在保證產(chǎn)量的情況了，提高了肥料的利用率，減少了化肥的投入；解決了水稻施肥機械化問題，促進了水稻生產(chǎn)方式的變革，社會效益顯著。在相比常規(guī)人工施肥施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情況下，機械施肥處理的水稻產(chǎn)量仍高于人工施肥處理，具有較明顯的生態(tài)效益。同時，在不考慮機具折舊，農(nóng)資投入相同的情況下，水稻機械施肥相比人工施肥增效可達173.92元/667m2，經(jīng)濟效益明顯。