張欣悅 ，李明金 ，，許春林 ，趙大勇 ，，李連豪 ，劉顯耀 ，3

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，大慶163319；2.哈爾濱市農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所；3.黑龍江省農(nóng)機(jī)鑒定站）

水稻是我國種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)最多、最主要的糧食作物之一，我國水稻種植面積約占糧食作物面積的35%、占世界水稻種植面積的21%。由此可見，水稻在我國糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，對世界水稻生產(chǎn)也有重大的影響。

多年來，我國稻田耕整地一直采用傳統(tǒng)的犁耕或旋耕機(jī)進(jìn)行土壤翻耕，而后進(jìn)行灌水泡田、手揚(yáng)散施肥、水耙田、耢平、沉漿、插秧等田間作業(yè)的耕作方式，這種耕作方式存在著耕整地周期長、耗水多且浪費(fèi)嚴(yán)重、秸稈根茬還田量少、耕層土壤結(jié)構(gòu)不佳、費(fèi)用高等問題[1]。近年來隨著自然環(huán)境的改變，我國一些地區(qū)特別是北方地區(qū)春旱嚴(yán)重，稻田整地時泡田用水嚴(yán)重缺乏，已經(jīng)影響到水稻生產(chǎn)的穩(wěn)定和發(fā)展，成為水稻生產(chǎn)過程中亟待解決的問題[2]。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約水資源，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)水田保護(hù)性耕作，更好地發(fā)展水稻生產(chǎn)，我們開展了水田節(jié)水免耕插秧側(cè)深施肥機(jī)具的研究[3]。

1 主要研究內(nèi)容及特點(diǎn)

水田節(jié)水免耕插秧側(cè)深施肥技術(shù)是一種全新的水田移栽種植新技術(shù)，該技術(shù)是基于帶狀茬間耕作代替?zhèn)鹘y(tǒng)翻耕或旋耕整地技術(shù)、水稻插秧與施肥于一體的新型種植模式。設(shè)計出氣吹式排肥裝置，該裝置內(nèi)部設(shè)有排肥氣室，肥料經(jīng)排肥輪排入排肥氣室，并依靠自重自流進(jìn)入排肥管，排肥氣室內(nèi)的強(qiáng)風(fēng)通過排肥管、開溝器將肥料強(qiáng)制排入水田泥水中；集成水田插秧技術(shù)進(jìn)行插秧作業(yè)。本項(xiàng)目設(shè)計制造出水田節(jié)水免耕插秧側(cè)深施肥機(jī)，實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)地完成免耕整地、機(jī)械插秧、側(cè)深施肥全部作業(yè)過程。

1.1 工作過程及方法

在留有水稻根茬的稻田地放水潤田6 h，水面超過地表1～2 cm 即可。采用該機(jī)具對水田進(jìn)行免耕插秧側(cè)深施肥作業(yè)（耕作區(qū)域及位置如圖1 所示）。機(jī)具的前部是水稻根茬間帶狀整地；中部是側(cè)深施肥[4]；尾部是插秧機(jī)構(gòu)。拖拉機(jī)動力通過動力輸出軸傳遞給變速箱并分別驅(qū)動整地變速箱、排肥變速箱、插秧機(jī)構(gòu)變速箱，從而完成免耕插秧側(cè)深肥作業(yè)過程。采用此耕作方法的地塊在第二年可對未耕區(qū)域進(jìn)行輪耕[4]，第三年視情況進(jìn)行一次全面翻耕。

1.2 耕作方法的特點(diǎn)

1.2.1 大幅度降低水田耕整地作業(yè)時的動力消耗并節(jié)省70%～80%的整地費(fèi)用。

由于采用水稻節(jié)水免耕施肥插秧新技術(shù)，取消了傳統(tǒng)耕整地、水耙田、人工揚(yáng)肥、耢平、沉漿、撈殘茬和插秧等多項(xiàng)作業(yè)環(huán)節(jié)[5]，降低了作業(yè)動力消耗及整地、插秧費(fèi)用。

1.2.2 由于多于50%的耕層土壤保持原有地表覆蓋及未耕狀態(tài)，耕整地作業(yè)過程中又減少了多個作業(yè)環(huán)節(jié)，因此，該耕法在水泡田作業(yè)時比傳統(tǒng)方式可節(jié)省30%～40%的泡田用水量。

1.2.3 將水田耕整地的作業(yè)周期由原來的10～15 d減為0 d，無周期，當(dāng)天潤田后即可進(jìn)行整地插秧作業(yè)。

1.2.4 實(shí)現(xiàn)水稻側(cè)深施肥。側(cè)深施肥是水稻最理想的施肥方式，可減少肥料蒸發(fā)損失，降低肥料隨著水分的散失而流失，增強(qiáng)泥土對氨態(tài)氮的吸附并減少流失，減少對環(huán)境的污染，提高肥料利用率[6]。

1.2.5 由于免除了水耙作業(yè)，土壤結(jié)構(gòu)得到明顯改善，土壤容重降低，孔隙度提高。

1.2.6 實(shí)現(xiàn)秸稈還田，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。

1.2.7 增產(chǎn)增收。

2 機(jī)具結(jié)構(gòu)設(shè)計

1GZCS-180/6 型水田節(jié)水免耕插秧側(cè)深施肥機(jī)主要由旋耕機(jī)總成、施肥箱總成、風(fēng)機(jī)、靴式開溝器、秧箱及插秧總成、整形器、拖板、插秧傳動變速箱、施肥傳動變速箱、牙嵌式離合器等11 部分組成，如圖2所示。

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

配套拖拉機(jī)動力：19.41～33.09 kW；

工作效率：0.34～0.77 hm2·h-1；

工作幅寬：1.8 m，六行，每行耕寬 10～12 cm，耕深：10～14 cm；

側(cè)深施肥：距秧苗 4～5 cm；施肥深度：4～5 cm；

插秧行間距：30 cm。

2.2 旋耕機(jī)總成

懸掛式機(jī)架：該機(jī)具為單梁結(jié)構(gòu)，采用80 mm ×80 mm 的方管做梁，左、右刀軸側(cè)板一側(cè)與刀軸軸承座相連，另一側(cè)與方梁相連，在梁的中部有兩個固定板分別連接變速箱二軸端蓋兩側(cè)。梁上裝有懸掛架。

工作部件：由萬向節(jié)總成、齒輪箱總成、旋耕刀軸總成、整型器總成及拖板組成。

2.3 施肥箱總成

施肥箱總成安裝在機(jī)架上方，由施肥箱、排肥器、排肥軸等組成，施肥箱為密閉的型腔[7]，在施肥箱下方安裝有密閉箱體，各腔均為密閉防止風(fēng)壓泄漏，在密閉箱體的下方裝有六個漏斗型開口的排肥管，它們與排肥器的排肥口一一對應(yīng)，排肥器排下的肥料靠重力下落到漏斗型開口的肥管中，密閉箱體的側(cè)壁通過四個軟管與風(fēng)機(jī)的風(fēng)道相連同。強(qiáng)風(fēng)也通過漏斗形的肥管向外排出，從而對肥管中的肥料實(shí)現(xiàn)風(fēng)力強(qiáng)制輸送，以防止肥料在肥管中發(fā)生堵塞。六個排肥口的風(fēng)壓是相等的，確保排肥的均勻穩(wěn)定。施肥量的多少可以通過更換鏈輪，變換速比的方式進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍為 180～750 kg ·hm-2。

2.4 插秧總成

插秧總成采用延吉六行自走式插秧機(jī)構(gòu)，其包括秧箱、插秧結(jié)構(gòu)以及變速箱等部分組成。工作時，在拖拉機(jī)動力的驅(qū)動下，經(jīng)過變速箱的速度轉(zhuǎn)換驅(qū)動插秧機(jī)構(gòu)進(jìn)行作業(yè)。

2.5 風(fēng)機(jī)總成

風(fēng)機(jī)安裝在機(jī)架上，其出風(fēng)口與風(fēng)道相連。風(fēng)機(jī)的電源連接在逆變電源上，機(jī)具工作時風(fēng)機(jī)接通電源，保證足夠的風(fēng)量從靴式排肥器口中噴出[8]，防止水倒灌到排肥管中。

逆變電源可將拖拉機(jī)電瓶直流12 V 的電壓轉(zhuǎn)換成風(fēng)機(jī)可以工作的220 V 交流電壓。線路連接方法見圖3，風(fēng)機(jī)、逆變電源、電瓶連接方法示意圖。

圖3 風(fēng)機(jī)、逆變電源、電瓶連接方法示意圖Fig.3 Ling diagram of wind machine、Inverter power supply and battery

3 田間試驗(yàn)

2010 年5 月該機(jī)具在方正縣松南鄉(xiāng)、建三江管局七星農(nóng)場等地進(jìn)行生產(chǎn)考核試驗(yàn)，在試驗(yàn)條件完全相同的情況下，進(jìn)行新技術(shù)新機(jī)具與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的對比試驗(yàn)。選擇具有一定代表性的不同區(qū)域的試驗(yàn)田地三處，每處試驗(yàn)田面積0.67～1 hm2，每處試驗(yàn)田分為兩塊，一塊為試驗(yàn)田，采用免耕插秧側(cè)深施肥技術(shù)；另一塊為對比田，采用傳統(tǒng)的全翻耕、水耙田耕作方式。按照同樣的耕作時間，同樣的秧苗品種，同樣的田間管理方式，不同的耕整地方法，進(jìn)行對比試驗(yàn)，定期進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、匯總、對比。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1、表2。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，該項(xiàng)新技術(shù)與傳統(tǒng)方式相比節(jié)省資金投入72.5 元，節(jié)約泡田用水量約30%，節(jié)約施肥量約20%，增產(chǎn)約8%。

表1 試驗(yàn)田與對比田的指標(biāo)對比Table 1 The comparison of the indicators between test field and contrast field

表2 試驗(yàn)田與對比田費(fèi)用對比Table 2 The comparison of the expenses between test field and contrast field 單位/元·（hm2）-1

4 結(jié)論

4.1 1GZCS-180/6 型水田節(jié)水免耕插秧施肥機(jī)一次進(jìn)地作業(yè)可完成水田移栽種植過程的整地、側(cè)深施肥、插秧全部作業(yè)過程。

4.2 1GZCS-180/6 型水田節(jié)水免耕插秧施肥機(jī)具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)本等特點(diǎn)。

4.3 1GZCS-180/6 型水田節(jié)水免耕插秧施肥機(jī)能夠有效的保護(hù)土壤，實(shí)現(xiàn)秸稈還田，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少肥料過多使用對環(huán)境造成的污染。

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