不同形式生菜起壟機(jī)作業(yè)對(duì)比分析

○ 北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站 安紅艷 劉 旺 禹振軍 秦 貴 盛 順 胡 浩 張京開

中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 靳 晨

起壟（做畦）是生菜生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。起壟種植不僅增加了壟體土壤受光總面積，提高了土壤溫度，根際活土層加厚，土壤通透性也好，也有利于土壤微生物的活動(dòng)，加速土壤養(yǎng)分的分解，相對(duì)提高了土壤的肥力，改善植株根際土壤的水、肥、氣、熱等環(huán)境條件，促進(jìn)根系發(fā)育。北京地區(qū)一般采用2行種植或4行種植，與機(jī)械配套，形成了相應(yīng)的壟型尺寸。露地及連棟溫室內(nèi)多采用較大型的主動(dòng)或被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)，塑料大棚和日光溫室內(nèi)多使用自帶動(dòng)力或小型拖拉機(jī)配套的成型板式起壟機(jī)；與成型板式起壟機(jī)相比，主動(dòng)或被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)，壟型與設(shè)計(jì)值誤差小，壟型一致性好，壟更緊實(shí)，便于后期機(jī)械化作業(yè)，且主動(dòng)或被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)效率較高。為了解生菜生產(chǎn)中常用起壟機(jī)的作業(yè)效果，從農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相互融合的角度出發(fā)，對(duì)生菜生產(chǎn)常用的不同種類起壟機(jī)的作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)成本進(jìn)行了對(duì)比分析。

一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)及機(jī)具類型

1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)。測(cè)試前，按照說(shuō)明書的要求將機(jī)具調(diào)整至最佳工作狀態(tài)，并經(jīng)實(shí)地調(diào)試后進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)GB/T5262-2018《農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件測(cè)定方法的一般規(guī)定》、DB11/T654-2009《起壟機(jī) 作業(yè)質(zhì)量》的測(cè)試方法，對(duì)起壟機(jī)的上底寬度、下底寬度、土壟高度、土壟壟型一致性、土壤容重變化率等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

設(shè)置作業(yè)區(qū)和準(zhǔn)備區(qū)，每臺(tái)樣機(jī)作業(yè)面積0.13hm2。試驗(yàn)前采用激光平地機(jī)、旋耕機(jī)對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行耕整地作業(yè)，田間無(wú)漏耕、壅土、雍草現(xiàn)象，土壤平整。試驗(yàn)土壤為壤土，土壤含水率為14.76%，碎土率為98%，試驗(yàn)環(huán)境平均溫度為30℃，平均相對(duì)濕度為55%。

2.機(jī)具類型和參數(shù)。本研究選擇常見的國(guó)內(nèi)外相近壟型尺寸的主動(dòng)或被動(dòng)式鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)、成型板式起壟機(jī)，機(jī)型及具體參數(shù)見表1。

表1 起壟機(jī)選擇

二、結(jié)果分析

1.京郊典型生菜起壟種植農(nóng)藝要求。生菜機(jī)械化種植，為了便于后續(xù)播種、移栽機(jī)械化作業(yè)，采取二行種植時(shí)，壟型尺寸為壟頂寬60—70cm，壟底寬85—95cm，壟高15—20cm；四行種植時(shí)，壟頂寬120—130cm，壟底寬135—145cm，壟高15—20cm。

2.生菜起壟機(jī)的主要類型

（1）鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)。鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)主要分為主動(dòng)鎮(zhèn)壓和被動(dòng)鎮(zhèn)壓兩種形式，主動(dòng)壓輥式起壟機(jī)靠液壓或鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)鎮(zhèn)壓輥?zhàn)鳂I(yè)，被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥起壟機(jī)主要靠鎮(zhèn)壓輥的自身重量及支架下壓力進(jìn)行鎮(zhèn)壓，由軸帶動(dòng)鎮(zhèn)壓輥跟隨拖拉機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)鎮(zhèn)壓壟面。其中液壓鎮(zhèn)壓式起壟機(jī)一般為懸掛式起壟機(jī)，懸掛組件的三點(diǎn)懸掛分別和拖拉機(jī)的懸掛臂相連，拖拉機(jī)的輸出軸和起壟機(jī)變速箱的輸入軸用萬(wàn)向節(jié)連接鎖定，實(shí)現(xiàn)變速并轉(zhuǎn)換動(dòng)力方向，通過(guò)傳動(dòng)鏈輪箱的傳動(dòng)裝置將動(dòng)力輸出傳到旋耕刀軸，帶動(dòng)其旋耕刀對(duì)土壤進(jìn)行旋耕碎土作業(yè)，液壓馬達(dá)通過(guò)驅(qū)動(dòng)鎮(zhèn)壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓泥土，形成農(nóng)藝要求的壟面，起壟高度通過(guò)總調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)。同時(shí)，作業(yè)時(shí)通過(guò)圓盤犁實(shí)現(xiàn)前端攏土，并還可以通過(guò)橫向調(diào)節(jié)圓盤犁，對(duì)攏土量進(jìn)行調(diào)整。鏈條傳動(dòng)式起壟機(jī)的變速箱一端或兩端帶出的傳動(dòng)，通過(guò)鏈條齒輪帶動(dòng)錐形輥高速旋轉(zhuǎn)，將壟型擠壓出來(lái)，該類型機(jī)具只需將萬(wàn)向節(jié)與拖拉機(jī)的傳動(dòng)軸進(jìn)行連接就可帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要單獨(dú)有液壓輸出口，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，起壟效果較好，效率較高，缺點(diǎn)是機(jī)身重量比液壓鎮(zhèn)壓起壟機(jī)重。生菜生產(chǎn)可用的鎮(zhèn)壓輥式的機(jī)具有AI140型、AI120型、1ZKN-100型起壟機(jī)和200型多功能雙行起壟機(jī)、鏈條壓實(shí)起壟機(jī)、 YTLM-60起壟覆膜機(jī)，AI120起壟機(jī)和YTLM-60起壟覆膜機(jī)為被動(dòng)式鎮(zhèn)壓輥起壟機(jī)，鏈條壓實(shí)起壟機(jī)為主動(dòng)式鏈條壓實(shí)式起壟機(jī)，其它為主動(dòng)式液壓起壟機(jī)。AI140起壟機(jī)、AI120起壟機(jī)為國(guó)外進(jìn)口機(jī)具，可利用70馬力以上拖拉機(jī)為配套動(dòng)力，采用雙輥浮動(dòng)自動(dòng)適應(yīng)式設(shè)計(jì)，碎土顆粒細(xì)、起壟深度大，作業(yè)效率高。集土器、支撐輪可調(diào)整、部件表面經(jīng)過(guò)特殊工藝處理不粘泥，能適應(yīng)粘土、沙石土等多種土質(zhì)農(nóng)田和農(nóng)藝作業(yè)條件，保證壟面平整、壟底鎮(zhèn)壓均勻、一次單行或多行起壟自主選擇。一些起壟機(jī)可加裝覆膜、鋪滴灌帶或施肥裝置，一次完成旋耕刀集土、起壟、施肥、覆膜、鋪滴管帶、打藥等多個(gè)作業(yè)。

圖1 鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)

（2）成型板式起壟機(jī)。成型板式起壟機(jī)是指旋耕刀將土壤聚攏，利用成型板形成壟的起壟機(jī)，由機(jī)架、刮板、成型板等組成，可根據(jù)農(nóng)藝要求，調(diào)整壟面寬度，具有壟距、壟高、起壟行數(shù)，角度調(diào)整方便，配套范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。常見的成型板式起壟機(jī)有微型起壟機(jī)、DMQL-70型起壟機(jī)、YT10-A碎土起壟鋪膜機(jī)等。

圖2 成型板式起壟機(jī)

（3）開溝式起壟機(jī)。用旋耕刀或者開溝器將土壤拋向兩邊，形成壟溝，利用成型器形成壟面。按照配套動(dòng)力及成型方式不同可分為微型起壟機(jī)、圓盤開溝起壟機(jī)等。其中微型耕耘機(jī)自帶動(dòng)力，利用高速旋轉(zhuǎn)的起壟刀將土壤拋向兩邊，自然成型。圓盤開溝式起壟機(jī)以拖拉機(jī)為動(dòng)力，利用高速旋轉(zhuǎn)的起壟刀將土壤拋向兩邊，由圓盤壓緊壟面成形。由于開溝起壟作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，影響后續(xù)環(huán)節(jié)作業(yè)質(zhì)量，因此，本次研究不考核該類機(jī)型作業(yè)性能。

圖3 開溝式起壟機(jī)

3.常用生菜起壟機(jī)的作業(yè)質(zhì)量對(duì)比。由于壟的緊實(shí)度對(duì)生菜生長(zhǎng)影響較大，且壟型尺寸和壟型一致性對(duì)后續(xù)移栽、播種及田間管理和收獲作業(yè)有較大影響，為此，本文對(duì)典型液壓鎮(zhèn)壓輥式和成型板式起壟機(jī)的性能進(jìn)行研究，開展了起壟機(jī)壟型尺寸、壟型一致性和土壤容重率等指標(biāo)測(cè)試。如表2所示，液壓鎮(zhèn)壓輥式140型和100型起壟機(jī)的壟頂寬、壟底寬和壟高平均誤差分別為0%、8.0%和11.0%，被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式120型和60型起壟機(jī)壟頂寬、壟底寬和壟高平均誤差分別為7.5%、7.0%和23.0%，成型板式起壟機(jī)的壟頂寬、壟底寬和壟高平均誤差分別為12.5%、3.5%和13.5%，說(shuō)明液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)對(duì)壟型成形較好，尤其是壟面嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，被動(dòng)式起壟機(jī)和成型板式起壟機(jī)壟底寬誤差較小。液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)平均壟型一致性為96.5%，優(yōu)于被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥起壟機(jī)和成型板式起壟機(jī)的93.4%和93.5%，表明液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)時(shí)更容易保持設(shè)計(jì)壟型。同時(shí)，經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)的壟型更緊實(shí)，尤其主動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)平均土壤容重變化率為2.5%，性能更優(yōu)，澆水后不容易塌陷，土壤可保持水分，便于種子或秧苗與土壤接觸，促進(jìn)秧苗直立生長(zhǎng)。成型板式起壟機(jī)作業(yè)后土壤容重變化率為-10.6%，比原始土壤松散。

表2 起壟機(jī)作業(yè)質(zhì)量

4.常用生菜起壟機(jī)的作業(yè)成本對(duì)比。如表3所示，各起壟機(jī)均按10年折舊，一年作業(yè)30天，柴油價(jià)格為8元，用工人數(shù)均為1人,人工費(fèi)用為120元/天計(jì)算，相同起壟規(guī)格的起壟機(jī)，如140型、YT10型起壟機(jī)進(jìn)行壟面寬120cm的作業(yè)，60型、70型起壟機(jī)進(jìn)行壟面寬60cm的作業(yè)，相比成型板式起壟機(jī)，鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)效率高，用工成本低，總成本較低。

表3 壟機(jī)作業(yè)成本

對(duì)比國(guó)外進(jìn)口機(jī)具140型液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)和120型被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)，140型液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)速度較快，純工作小時(shí)生產(chǎn)率是120型鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)的2倍以上，油耗較少，總成本較低，僅為776.15元/hm2。國(guó)內(nèi)相近壟型規(guī)格的100型液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)比60型被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)速度慢，油耗較高，總成本較高。而100型液壓鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)與成型板式70型起壟機(jī)相比，作業(yè)效率較高，油耗較低，總作業(yè)成本分別為518.91元/hm2和763.38元/hm2。自帶動(dòng)力的YT10型成型板式起壟機(jī)與配套動(dòng)力起壟機(jī)相比由于效率較低，成本較高，但與人工相比在日光溫室內(nèi)中使用，大幅提高了作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)用較廣泛。本研究中，由于條件有限，所用拖拉機(jī)新舊不同，油耗測(cè)試可能存在偏大或偏小的情況，后期需加大作業(yè)面積，進(jìn)行更精準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)試。

三、結(jié)果與建議

1）生菜種植要實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化，必須實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合，農(nóng)藝要調(diào)整種植模式，推行標(biāo)準(zhǔn)化的種植，為農(nóng)機(jī)高質(zhì)量應(yīng)用提供條件。目前，北京地區(qū)隨著機(jī)械化技術(shù)的使用，種植模式逐步優(yōu)化，一般為2行種植或4行種植為主，與機(jī)械配套，形成了壟型尺寸。

2）鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)由于需要配套動(dòng)力，體型較大，多在露地及連棟溫室內(nèi)使用，成型板式起壟機(jī)多為自帶動(dòng)力或配套小型拖拉機(jī)，可在塑料大棚和日光溫室內(nèi)使用。

3）與成型板式起壟機(jī)相比，主動(dòng)或被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)，壟型與設(shè)計(jì)值誤差小，壟型一致性好，壟更緊實(shí)，便于后期機(jī)械化作業(yè)。而且，主動(dòng)或被動(dòng)鎮(zhèn)壓輥式起壟機(jī)作業(yè)效率較高，總生產(chǎn)成本較低。