分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置的試驗(yàn)研究

摘要：為改進(jìn)土壤鎮(zhèn)壓機(jī)具的性能，對分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)機(jī)具總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)機(jī)具技術(shù)參數(shù)性能評定指標(biāo)，采用鎮(zhèn)壓后的土壤容重和生產(chǎn)率來評價(jià)分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置的作業(yè)質(zhì)量。結(jié)果表明，分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置鎮(zhèn)壓后的土壤容重為1.17 g/cm3，作業(yè)生產(chǎn)率為0.27 hm2/h，測試指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置； 土壤容重； 生產(chǎn)率

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2024）03-0053-02

土壤鎮(zhèn)壓是一項(xiàng)田間管理技術(shù)，已普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。土壤鎮(zhèn)壓利用重力作用來達(dá)到壓碎土塊、壓實(shí)土壤和平整地面的目的[1]。質(zhì)地疏松的土壤，播種前后需要進(jìn)行機(jī)械鎮(zhèn)壓，以控制播深，保證種子、根系與土壤密切接觸[2]。土壤鎮(zhèn)壓的目的是協(xié)調(diào)土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度狀況，以滿足農(nóng)作物生長發(fā)育的需求[3-4]?，F(xiàn)有土壤鎮(zhèn)壓裝置多為整體滾筒式結(jié)構(gòu)，若覆土不平或地表不平，易造成鎮(zhèn)壓效果不均勻。鎮(zhèn)壓滾筒為恒質(zhì)量的，不能根據(jù)土壤墑情、土壤質(zhì)地及苗情狀況來調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓強(qiáng)度，難以取得良好的鎮(zhèn)壓效果。以上問題嚴(yán)重影響了土壤鎮(zhèn)壓裝置的適應(yīng)性及鎮(zhèn)壓作業(yè)效果。針對現(xiàn)有土壤鎮(zhèn)壓裝置適應(yīng)性差等缺點(diǎn)，對一種分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行試驗(yàn)研究，以期為鎮(zhèn)壓裝置的性能改進(jìn)和土壤鎮(zhèn)壓效果改善提供技術(shù)支撐。

1 分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置主要由機(jī)架、邊鎮(zhèn)壓輥、中間鎮(zhèn)壓輥、配重載物臺(tái)及刮泥板等組成。機(jī)架主要由懸掛架、前橫梁、加強(qiáng)板、后橫梁、外邊V型固定板等組成。前橫梁與后橫梁前后平行布置，前橫梁與懸掛架固定連接，加強(qiáng)板上端與懸掛架上端鉸接，加強(qiáng)板下端與后橫梁鉸接。前橫梁與后橫梁的左右端部通過邊固定板連接。邊鎮(zhèn)壓輥?zhàn)笥覍ΨQ配置并與機(jī)架、邊固定板固定連接，兩側(cè)邊鎮(zhèn)壓輥支撐整個(gè)機(jī)具的質(zhì)量。中間鎮(zhèn)壓輥?zhàn)笥覍ΨQ配置并與機(jī)架鉸接，其具有仿形功能，能夠隨地面起伏而上下浮動(dòng)，確保鎮(zhèn)壓輥時(shí)刻與土壤密切接觸，從而提高鎮(zhèn)壓作業(yè)質(zhì)量。每個(gè)鎮(zhèn)壓輥上方均設(shè)有配重載物臺(tái)，根據(jù)鎮(zhèn)壓強(qiáng)度要求來放置配重物，調(diào)節(jié)對土壤產(chǎn)生的鎮(zhèn)壓強(qiáng)度，以便有效壓碎土塊。每個(gè)鎮(zhèn)壓輥均配有刮泥板，通過鎮(zhèn)壓輥的滾動(dòng)來刮去鎮(zhèn)壓輥表面的泥土，有利于減少鎮(zhèn)壓滾滑動(dòng)率，提高鎮(zhèn)壓作業(yè)效果。分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理

分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置與拖拉機(jī)后三點(diǎn)懸掛連接，具有良好的機(jī)動(dòng)性和靈活性，尤其適應(yīng)小地塊及丘陵地區(qū)作業(yè)。作業(yè)時(shí)，操縱拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)落下機(jī)具。機(jī)具在自身質(zhì)量的作用下，邊鎮(zhèn)壓輥和中間鎮(zhèn)壓輥同時(shí)與土壤表面接觸。隨著拖拉機(jī)牽引機(jī)具向前行進(jìn)，邊鎮(zhèn)壓輥和中間鎮(zhèn)壓輥通過滾動(dòng)完成鎮(zhèn)壓作業(yè)。兩側(cè)的邊鎮(zhèn)壓輥在鎮(zhèn)壓地表土壤的同時(shí)又起到支撐機(jī)具的作用。中間鎮(zhèn)壓輥與機(jī)架鉸接安裝，可跟隨地面仿形，保證在鎮(zhèn)壓作業(yè)過程中中間鎮(zhèn)壓輥時(shí)刻與土壤密切接觸。同時(shí)，根據(jù)土壤墑情、土壤質(zhì)地及苗情等狀況，可通過在配重載物臺(tái)上放置配重物來調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓強(qiáng)度，從而確保鎮(zhèn)壓作業(yè)的穩(wěn)定性和良好效果。

1.3 裝置參數(shù)

分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置的主要技術(shù)參數(shù)如下。配套動(dòng)力：≥26 kW；尺寸（長×寬×高）：1 200 mm×3 200 mm×980 mm；作業(yè)行數(shù)：4；行距：600 mm；耕幅：農(nóng)業(yè)科技與裝備 2024年5月2 400 mm；掛接形式：后三點(diǎn)懸掛；作業(yè)速度：6～8 km/h；鎮(zhèn)壓后的土壤容重：1.00～1.20 g/cm3；生產(chǎn)率：0.22～0.29 hm2/h。

2 田間試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

2023年春季在沈陽進(jìn)行機(jī)具性能試驗(yàn)。試驗(yàn)樣機(jī)為遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所生產(chǎn)的分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置。機(jī)具技術(shù)狀態(tài)良好，配套動(dòng)力為東方紅504型拖拉機(jī)。試驗(yàn)地長120 m、寬65 m，兩端留有10 m的穩(wěn)定區(qū)。試驗(yàn)地平坦、無障礙物，質(zhì)地為壤土。按照《GB/T 5262—2008》測定試驗(yàn)地表（0～10 cm）土壤含水率。土壤含水率測定結(jié)果見表1。

由表1可知，地表土壤含水率平均值為16.6%，試驗(yàn)地的土壤含水率滿足試驗(yàn)要求。

2.2 試驗(yàn)方法與結(jié)果

根據(jù)機(jī)具技術(shù)參數(shù)性能評定指標(biāo)，選定鎮(zhèn)壓后的土壤容重和生產(chǎn)率來評價(jià)分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置的作業(yè)質(zhì)量。

田間試驗(yàn)時(shí)，機(jī)具分別在6、7、8 km/h的作業(yè)速度下進(jìn)行性能測定。作業(yè)后，在測區(qū)內(nèi)按對角線法取5點(diǎn)，再測量地表土壤容重。鎮(zhèn)壓后土壤容重測量結(jié)果見表2。機(jī)具累計(jì)作業(yè)6 h時(shí)，進(jìn)行定時(shí)截尾生產(chǎn)查定，記錄機(jī)具作業(yè)時(shí)間、作業(yè)量，計(jì)算作業(yè)小時(shí)生產(chǎn)率。作業(yè)小時(shí)生產(chǎn)率測定結(jié)果見表3。

由表2、表3可知，機(jī)具鎮(zhèn)壓后的土壤容重平均值為1.17 g/cm3，作業(yè)小時(shí)生產(chǎn)率平均值為0.27 hm2/h，測試指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

針對現(xiàn)有土壤鎮(zhèn)壓裝置適應(yīng)性差等不足，對一種分置式土壤鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行研究。結(jié)果表明，鎮(zhèn)壓后的土壤容重平均值為1.17 g/cm3，作業(yè)生產(chǎn)率平均值為0.27 hm2/h。測試指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，可用于指導(dǎo)土壤鎮(zhèn)壓裝置的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

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基金項(xiàng)目：遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目（2022DD289549）