小麥半旱作播種機的研制及實驗分析

一、研制背景

20世紀80年代之前提倡小麥“三肥五水”?！叭省笔浅说追手膺€要追施起拔節(jié)肥、孕穗肥、灌漿肥，“五水”是越冬水、返青水、拔節(jié)水、孕穗水、灌漿水。后來為了套種玉米又加了一水——麥黃水。當時提倡“三肥五水”是化肥稀缺造成的。開始不敢用化肥作底肥，生怕小麥苗冬前旺長，來年又無化肥可追，造成“麥無二旺”的被動局面。即使追肥也不敢把有限的化肥一次施用，總是瞻前顧后，一怕前期旺長，后期脫肥，又怕一次追肥多了、晚了造成戀青晚熟。追肥又必須結(jié)合澆水，因此專家們提出了“三肥五水”的麥田管理技術(shù)，高產(chǎn)單位帶頭實行，低產(chǎn)單位積極跟進，“三肥五水”在農(nóng)民群眾中扎下了根，形成了習慣。家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制后，農(nóng)民有了自主權(quán)，加之化肥供應(yīng)逐年增多，小麥澆水次數(shù)逐年減少。有的農(nóng)民經(jīng)商，外出打工，小麥收多少不在乎，播種之后就不管它了，結(jié)果小麥籽粒飽滿，取得了大豐收，群眾說“懶人有懶?！?。也有的農(nóng)民年年澆水，年年倒伏，生氣不澆了，結(jié)果小麥豐收，品級還高，價格比澆水的小麥還高。

二、小麥半旱作播種機的研制

小麥半旱作播種機主要由深旋機構(gòu)、施肥器、壓溝造床機構(gòu)、播種器、覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)、垂向定位機構(gòu)等組成。工作原理是深旋機構(gòu)只對播種帶進行深旋（旋深25～30cm），深松土壤，打破犁底層；非播種帶不耕不旋，保護土壤主體結(jié)構(gòu)。壓溝造床機構(gòu)在深旋機構(gòu)深旋的播種帶滾壓出8cm寬的條形播種床。施肥器將化肥深施在地表下方15cm左右，將種子均勻?qū)挿ト鲈谄教沟姆N床上。覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)覆土厚度可精確控制，實現(xiàn)淺播。一種深松施肥壓溝造床播種機2016年申請國家專利，2019年1月授權(quán)國家發(fā)明專利，證書號碼ZL 2016 1 0381057.X。該機已實現(xiàn)小麥半旱作機械化播種，研制過程主要有以下幾個試驗環(huán)節(jié)。

深旋機構(gòu)是依據(jù)螺旋松土原理設(shè)置，其包括有深松軸管、螺旋松土刀、傳動輪（優(yōu)選齒輪）、安裝座及相關(guān)連接固定件。傳動齒輪與變速箱配合，帶動深松軸管及大螺距螺旋松土刀轉(zhuǎn)動，達到松土的目的，松土深度可通過設(shè)置調(diào)節(jié)裝置調(diào)整。

施肥器主要包括施肥箱和若干施肥管，施肥管穿入深松軸管內(nèi)，可將農(nóng)肥深施到松土的底部，且利用深松軸管的旋轉(zhuǎn)可保證肥料施灑均勻，施肥器的動力由壓溝造床機構(gòu)或垂向定位機構(gòu)提供。

壓溝造床機構(gòu)主要包括若干壓溝輪、壓溝輪軸、傳動輪（優(yōu)選鏈輪）及相關(guān)連接緊固件。壓溝輪利用機器自重在疏松的土壤上滾壓出平直的條形播種床，通過控制壓溝輪的高度可精確控制播種深度，從而從根本上解決傳統(tǒng)播種機因播種深淺不一而造成的苗弱、吊死、凍死、后期倒伏等問題，大大提高出苗率、節(jié)約良種。

播種器主要包括播種箱和若干個播種管，播種器可將種子均勻地分撥到平直的播種床表面，保證播種深度保持一致。播種器的動力由施肥器提供，可保證按照一定比例同時進行施肥和播種。

覆土鎮(zhèn)壓機構(gòu)包括覆土機構(gòu)和鎮(zhèn)壓機構(gòu)。覆土機構(gòu)通過同一個平地覆土絞龍軸聯(lián)動且翻土方向相反的平地覆土左絞龍和平地覆土右絞龍，平底覆土左、右絞龍上分別安裝有可以對覆土深淺調(diào)整的絞龍調(diào)節(jié)絲桿；平地覆土絞龍還通過傳動機構(gòu)連接軋地定位輪，軋地定位輪通過傳動機構(gòu)依次連接播種器、施肥器，軋地定位輪通過軋地定位輪調(diào)節(jié)板安裝 在播種機架上，軋地定位輪的后方裝有軋地定位輪刮泥板，軋地定位輪的輪上套有壓實種子的軋實圈，軋實圈至少一個且每個軋實圈對應(yīng)設(shè)置在每個播種管的正后方，壓地定位輪的兩端還安裝有圓臺狀的壓地柱，能確保麥種覆土一致，易于實現(xiàn)小麥淺播。鎮(zhèn)壓機構(gòu)主要包括若干鎮(zhèn)壓輪和鎮(zhèn)壓輪軸，鎮(zhèn)壓輪利用機器自重來鎮(zhèn)壓種子覆土。

垂向定位機構(gòu)主要包括定位輪軸、若干個定位輪，通過調(diào)節(jié)定位輪的高度從而整體調(diào)節(jié)各功能單位垂向尺寸。垂向定位機構(gòu)通過傳動輪（優(yōu)選鏈輪）與壓溝造床機構(gòu)連接傳遞動力，防止壓溝輪打滑。

三、實驗分析

（一）實驗測試目的

為驗證一種小麥半旱作播種機——深松施肥壓溝造床播種機（以下簡稱壓溝造床播種機）對小麥生產(chǎn)的增產(chǎn)增效效果，2021年秋季繼續(xù)在該區(qū)冬小麥上安排壓溝造床播種機大田播種對比示范試驗，研究小麥壓溝造床播種機對小麥生長發(fā)育的影響效果，以推動新型農(nóng)業(yè)機械推廣應(yīng)用。

（二）示范地點與時間

1.示范時間：2021年10月至2022年6月。

2.示范地點與面積：

A.南王店鎮(zhèn)侯廟西地，20畝，輕壤。

B.南王店鎮(zhèn)宋莊村北地，10畝，中壤。

示范點屬暖溫帶半濕潤季風性大陸性氣候，年平均降雨655.7mm，無霜期213天，宜耕期281天，大于或等于10℃以上農(nóng)作物生長期年積溫4513℃，年平均累計光照2593.6h，基本滿足農(nóng)作物一年兩熟或一年三熟的光熱需求。

各示范地塊交通便利，易于觀察及管理、具有代表性，田塊方正、田面平整、肥力均勻、排灌方便、種植水平與本地生產(chǎn)水平相當。示范田遠離村莊及障礙物，前茬作物玉米秸稈全部粉碎還田。

（三）材料與方法

1.供試土壤：土壤為潮土，耕作層質(zhì)地為輕壤和中壤，肥力中等。

2.示范用肥料：各示范點自行購買，但每點所用肥料相同。其中，A點南王店鎮(zhèn)侯廟西地每畝基施農(nóng)郵復(fù)合肥（18-12-10）50kg，B點南王店鎮(zhèn)宋莊村北地每畝基施鄂中復(fù)合肥（15-15-15）50kg，后期均未追肥。

3.示范作物及品種、播量：示范作物為冬小麥，品種各自選購，不作統(tǒng)一要求。其中，A點南王店鎮(zhèn)侯廟西地所播小麥品種為良星66，播種量為18 kg/畝，B點南王店鎮(zhèn)宋莊村北地所播小麥品種為山農(nóng)32，播種量為20kg／畝。

（四）示范處理與設(shè)計

1.本示范共設(shè)2個處理：（1）壓溝造床播種機作業(yè)；（2）旋耕+普通播種機作業(yè)。

為保證示范精度，減少人為因素、土壤肥力和氣候因素的影響，本示范田示范面積和對照面積各占示范面積50%，不設(shè)置重復(fù)。

2.農(nóng)事操作情況：小麥田間中耕除草、防病治蟲、澆水等其他一切農(nóng)事操作措施均與當?shù)亓晳T相同，盡量避免非農(nóng)業(yè)機械因素造成的影響。

田間農(nóng)事操作：A點南王店鎮(zhèn)侯廟西地2021年11月5日整地播種；B點南王店鎮(zhèn)宋莊村北地2021年10月31日整地播種。11月18日考察基本苗， 12月2日噴施“巨星”麥田除草劑（75%苯磺?。?克/畝，11月30日進行冬季分蘗調(diào)查。2022年4月21日進行田間分蘗成穗情況考察。6月3日田間測產(chǎn)。小麥生長期間均未進行澆水。

（五）實驗結(jié)果與分析

1.不同機械播種方式田間作業(yè)情況對比。整地播種后對采用壓溝造床播種機作業(yè)的與旋耕+普通播種機作業(yè)的地塊分別進行田間調(diào)查，測量兩種機械播種作業(yè)的松土深度、施肥深度和播種深度情況，觀察田間作業(yè)情況。

通過田間作業(yè)情況調(diào)查對比發(fā)現(xiàn)，采用壓溝造床播種機作業(yè)的地塊松土深度平均約為18～20cm，平均約19cm深，而旋耕土深一般約12～15cm，明顯偏淺，不利于小麥根系下扎，抗倒性差；使用壓溝造床播種機在松土同時將肥料集中施在距地表15～17cm深處，不易揮發(fā)可被小麥充分吸收利用，進而有效提高肥料利用率，而旋耕機作業(yè)后肥料被分散在土壤中，易造成肥料揮發(fā)和浪費；使用壓溝造床播種機作業(yè)的小麥播種深度基本都處于離地表4～5cm的土壤中，隨后鎮(zhèn)壓，土壤沉實，無明顯坷垃，利于小麥出苗；而采用旋耕+普通播種機作業(yè)的小麥播種深度約3～8cm，變化幅度較大，深淺不一，且播后未經(jīng)鎮(zhèn)壓，散墑快，對小麥出苗不利。據(jù)小麥出苗后田間調(diào)查，明顯看出使用壓溝造床播種機作業(yè)的小麥田塊，麥苗出苗齊、出苗勻、出苗快，無疙瘩苗現(xiàn)象，大小、長勢均勻一致，小麥幼苗明顯粗壯、色綠，胚芽鞘短，地中莖短，種子根偏長，不會造成吊死麥苗現(xiàn)象，有利于培育小麥壯苗。

2. 不同機械播種處理對小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響。2022年6月3日，根據(jù)小麥田間測產(chǎn)要求，對兩個示范點進行測產(chǎn)，每點對兩個處理分別取均勻地段3處，每處收獲長1m三行，齊地平面用人工進行鐮刀收割，計算畝穗數(shù)、穗粒數(shù)，待籽粒完全風干后稱小麥千粒重，計算小麥畝產(chǎn)。

從小麥測產(chǎn)現(xiàn)場來看，使用壓溝造床播種機作業(yè)的小麥區(qū)，小麥麥穗整齊，熟相較好；使用旋耕+普通播種機作業(yè)的小麥田，小麥麥穗明顯分層，二穗較多，上層麥穗落黃正常，下層麥穗還呈青綠色，且籽粒較軟。在小麥畝播量相同基礎(chǔ)上，使用壓溝造床播種機作業(yè)的小麥平均畝穗數(shù)、平均穗粒數(shù)和平均千粒重均有所提高。其中，小麥畝穗數(shù)平均為26.2萬穗，比使用旋耕+普通播種機作業(yè)的平均多1.5萬穗；單穗穗粒數(shù)平均為32.25粒，同比增加2.9粒；小麥千粒重平均為44.13g，同比提高5.73g；小麥畝產(chǎn)，同比后者畝增產(chǎn)80.3kg，增產(chǎn)幅度為33.9%。表明在其它栽培措施都相同情況下，使用壓溝造床播種機比傳統(tǒng)耕播方式種植小麥可明顯提高小麥產(chǎn)量。使用壓溝造床播種機作業(yè)，有利于實現(xiàn)小麥播種帶內(nèi)耕層土壤環(huán)境中水、肥、氣、熱有效協(xié)調(diào)，促進小麥根系生長發(fā)育和有效分蘗，增加小麥畝穗數(shù)和小麥穗粒數(shù)；后期小麥生長不早衰，葉片功能期延長，千粒重增加，達到小麥畝產(chǎn)增加目的。

3.經(jīng)濟效益分析。對兩個示范點農(nóng)戶分別進行走訪調(diào)查，主要包括農(nóng)機費用、肥料投入其他費用等，分析種植小麥畝經(jīng)濟效益。

通過對兩個示范點的農(nóng)事操作調(diào)查，得知農(nóng)戶采用旋耕機+普通播種機作業(yè)方式，費用一般為旋地50～60元/畝，播種15～20元/畝，平均每畝70元左右，加上小麥收獲每畝需50元，每畝小麥從整地到收獲僅農(nóng)機費用大約120元。而采用壓溝造床播種機作業(yè)，深旋、施肥、播種一體完成，每畝僅需60元。僅此一項，每畝農(nóng)機費用可節(jié)省10元，另外比常規(guī)種植小麥還能節(jié)省施肥所費人工30元左右。使用壓溝造床播種機作業(yè)比采用旋耕機+普通播種機作業(yè)每畝可節(jié)省30元，且一次性完成小麥播種所有工作，省工省時，每畝純收入大約在200元，為農(nóng)民增產(chǎn)增收拓寬有效途徑。

（作者單位：菏澤市定陶區(qū)農(nóng)業(yè)機械服務(wù)中心）