陳長海，許春林，畢春輝，李明金，吳家安，張曉東

（哈爾濱市農(nóng)業(yè)機械化研究所，哈爾濱150070）

我國水稻常年種植面積約3 130萬hm2，總產(chǎn)量近2億t，占全國糧食作物種植面積的30%和總產(chǎn)量的40%，全國有60%以上人口以大米為主食[1]。

目前我省水稻生產(chǎn)過程中施肥環(huán)節(jié)一直沿用人工手撒淺表性施肥方式，施肥量大，且肥料在田間分布不均勻，水稻秧苗吸肥量不一致，造成水稻長勢、高矮、結(jié)穗大小差異很大，直接影響水稻產(chǎn)量[2]；隨著生產(chǎn)過程排水，含有肥料的水體排入江河，嚴重污染生產(chǎn)、生活用水。理想的水稻生產(chǎn)過程施肥方式為“水稻插秧側(cè)深施肥技術(shù)”，這項技術(shù)在我國仍然是空白，就是在水稻生產(chǎn)技術(shù)先進的日本、韓國也沒有得到有效的解決[3]。

水稻插秧側(cè)深施肥技術(shù)及裝置改變了傳統(tǒng)施肥模式，可以將顆粒肥料準確、定量施在水稻秧苗根系附近，側(cè)深施肥量相對傳統(tǒng)施肥量減少約20%，較大程度提高了肥料利用率，降低了肥料對周邊水系的污染程度。側(cè)深施肥能夠保證均勻、穩(wěn)定的為水稻秧苗提供養(yǎng)分，是保證水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的必要條件。因此，為了解決水田插秧過程施肥不能夠定位、定量、均勻、可靠的這一項技術(shù)難題，節(jié)約水稻生產(chǎn)過程用肥成本，保護生態(tài)環(huán)境，保護水資源，更好地發(fā)展水稻生產(chǎn)，水田插秧側(cè)深施肥技術(shù)及裝置的研究已迫在眉睫。

1 總體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)指標

1.1 總體結(jié)構(gòu)

水稻插秧機測深施肥裝置，集成側(cè)深施肥技術(shù)創(chuàng)新設計水田新型螺旋攪龍側(cè)深施肥裝置，研制水田側(cè)深施肥、插秧聯(lián)合作業(yè)機具，取代傳統(tǒng)水田插秧、施肥分次作業(yè)。該裝置由排肥攪龍、施肥箱、開溝器等部件組成。采用螺旋攪龍排肥，可強制肥料排出，防止施肥管壅堵現(xiàn)象的發(fā)生，確保將肥料施在秧苗預定的側(cè)深位置。該裝置是裝配在延吉插秧機廠、依蘭收獲機廠等廠家生產(chǎn)的插秧機上，插秧同時將肥料施入秧苗側(cè)3～4 cm，深4～5 cm的土層中，施后覆上泥土，完成側(cè)深施肥作業(yè)。一次作業(yè)完成水田插秧、側(cè)深施肥全過程，最終實現(xiàn)水田插秧、側(cè)深施肥聯(lián)合作業(yè)。整機主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

1.2 其主要技術(shù)指標

該裝置主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下：

額定功率/kW：0.88

施肥行間距/cm：30

施肥位置（距秧苗側(cè)向距離）/cm：3～4

深施肥深度/cm：4～5

施肥量：262.5～525 kg/hm2

施肥寬度/mm：22

作業(yè)效率：52.5～67.5 hm2/h

作業(yè)幅寬：1.8m（6行）

外形尺寸（長×寬×高）/mm：1 850×360×530

結(jié)構(gòu)質(zhì)量/kg：60

2 工作原理

2.1 側(cè)深施肥裝置工作原理

側(cè)深施肥裝置工作原理如示意圖2所示，工作時，插秧機動力經(jīng)由動力過渡部件（2）、過渡鏈輪（3）傳遞給變速箱輸入鏈輪（5），經(jīng)變速箱體（9）變速、換向后，由變速箱輸出尼龍齒輪（6）將動力通過調(diào)速過渡尼龍齒輪（7）最終傳遞給螺旋推運器輸入尼龍齒輪（8），（8）直接帶動螺旋推運器（11）旋轉(zhuǎn)完成排肥工作。

該裝置充分利用螺旋推運器特有的輸送功能：旋轉(zhuǎn)的螺旋推運器可將顆粒肥料通過施肥管（10）定量、均勻、可靠的排到預定的側(cè)深位置。

2.2 整機工作原理

該機具工作原理如示意圖1所示，機具工作時，發(fā)動機動力經(jīng)由動力過渡部件（11）分別傳給側(cè)深施肥裝置、插秧部件（7），即側(cè)深施肥與插秧同步。側(cè)深施肥裝置中的螺旋攪龍推動肥料沿施肥管（9）內(nèi)運動，排肥管穿過插秧機船板（8）與開溝器總成（10）連接，開溝器在水田深4～5 cm處開溝，肥料在螺旋攪龍推動下強制排入已開溝的水田泥土中，溝內(nèi)施入肥料后在船板的作用下泥土自然閉合，從而使肥料精確深施在秧苗側(cè)、深預定的位置。插秧部件（7）將秧苗插在已側(cè)深施肥的苗帶上，一次作業(yè)完成水田插秧、側(cè)深施肥全過程。

2.3 施肥量的調(diào)整

施肥量的調(diào)整如示意圖2所示，該裝置施肥量的大小主要取決于螺旋推運器的轉(zhuǎn)速，螺旋推運器轉(zhuǎn)速主要取決于變速箱輸出尼龍齒輪（6）與螺旋推運器輸入尼龍齒輪（8）的傳動比的大小，所以該裝置施肥量的調(diào)整通過調(diào)換變速箱輸出尼龍齒輪（6）來實現(xiàn)。調(diào)整方法很便捷：將調(diào)速過渡尼龍齒輪（7）松開，將（8）拆下，換上和你所需要施肥量相對應的尼龍齒輪，調(diào)整（7）與（8）的嚙合間隙，緊固（7）即可。

圖2 側(cè)深施肥裝結(jié)構(gòu)置示意圖Fig.2 Lateral structure of deep application of fertilizer loading reset diagram

3 結(jié)構(gòu)方案設計

3.1 螺旋推運器傳動方案設計

螺旋推運器傳動采用尼龍齒輪傳動方式，因尼龍齒輪具有：機械強度高、韌性好、耐疲勞性能突出、軟化點高、耐熱、表面光滑、摩擦系數(shù)小、耐磨、制件重量輕等優(yōu)點[4]。螺旋推運器傳動示意圖如圖3所示，動力由變速箱輸出尼龍齒輪（3）經(jīng)由兩個調(diào)速過渡尼龍齒輪（4）傳遞給相鄰的螺旋推運器輸入尼龍齒輪（1），（1）再將動力通過傳動過渡尼龍齒輪（2）傳遞到下一個（1）依次傳遞。（1）與（2）之間的傳動比均為1∶1，所以可以保證6個螺旋推運器的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向相同，即可保證施肥量的一致性。

3.2 螺旋推運器結(jié)構(gòu)參數(shù)設計

螺旋參數(shù)的設計主要考慮兩個因數(shù)：肥料自流性；開溝器尺寸[5]。所以經(jīng)過數(shù)次設計改進，設計出較為合理的螺旋推運器參數(shù)為：

內(nèi)徑/mm：8

外徑/mm：18

導程/mm：16

圖3 螺旋推運器傳動示意圖Fig.2 Helix push games transmission diagram

4 試驗情況

該裝置試制完工后，將其安裝在延吉935插秧機上進行插秧、側(cè)深施肥田間作業(yè)，通過累計作業(yè)面積達500余畝的實際生產(chǎn)考核，考核其各項性能、經(jīng)濟指標。根據(jù)實際插秧、側(cè)深施肥作業(yè)情況表明該技術(shù)及裝置具有以下幾個優(yōu)點：

（1）施肥量、施肥深度、施肥寬度、施肥位置均達到預期標準，肥料精確地施到預定的測深位置。

（2）開溝后的泥土在船板的作用下合墑情況很好，完全滿足插秧要求。

（3）施肥管無壅堵現(xiàn)象發(fā)生。

（4）施肥量均勻準確，實際作業(yè)平均施肥量與理論測定施肥量誤差很小，在850農(nóng)場作業(yè)使用理論測定施肥量為23.8 kg/標畝，實際平均施肥量為23.4 kg/標畝，理論與實際誤差僅為1.7%。

（5）該裝置在整個春季作業(yè)期間沒有一臺發(fā)生性能、結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量等方面的故障問題，工作穩(wěn)定性很好。

這充分說明該機具基本滿足水稻生產(chǎn)插秧農(nóng)藝要求的定位、定量、均勻、可靠的施肥方法該機具受到有關(guān)領(lǐng)導及專家們的高度評價及農(nóng)民用戶朋友們的熱烈歡迎。該機具在水田深施肥這個領(lǐng)域向前邁出了一大步，這將對水稻插秧生產(chǎn)過程產(chǎn)生巨大的作用與影響。目前該技術(shù)及機具處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

5 結(jié)束語

隨著目前我省水稻常年種植面積在350～400萬畝之間，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)耕整地、插秧、收獲等機械化已有了很大的進展，耕、收機械化程度達到了57%，插秧機械化程度已達到34.3%。但是，水稻生產(chǎn)過程中施肥環(huán)節(jié)一直沿用人工手撒散施肥方式[2]。

該項新技術(shù)及裝置技術(shù)關(guān)鍵突破后，實現(xiàn)了水稻插秧側(cè)深施肥作業(yè)，是我國水稻生產(chǎn)過程施肥方式的一個突破，預計將會對我國水稻生產(chǎn)施肥方式產(chǎn)生巨大的影響，對水稻生產(chǎn)的發(fā)展具有極大的推動作用。

水稻插秧側(cè)深施肥技術(shù)及裝置改變了傳統(tǒng)施肥模式，可以將顆粒肥料準確、定量施在水稻秧苗根系附近，深施肥量相對傳統(tǒng)施肥量減少約20%，較大程度提高了肥料利用率，降低了肥料對周邊水系的污染高度。側(cè)深施肥能夠保證均勻、穩(wěn)定的為水稻秧苗提供養(yǎng)分，是保證水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的必要條件。因此，該項技術(shù)及裝置的市場需求將會旺盛，推廣前景廣闊。

[1]解保勝.水稻側(cè)深施肥技術(shù)[J].墾殖與稻作，2000（1）：18-20.

[2]錢華.水稻機械插秧側(cè)深施肥技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2005（1）：39-40.

[3]佟超，董顯生，蔣光勝，等.稻田施肥發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2002（5）：15-17.

[4]機械設計手冊聯(lián)合編寫組.機械設計手冊：第4冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.

[5]張欣悅，李明金，許春林，等.1GZCS—180/6型水田節(jié)水免耕插秧施肥機的研制[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2012（3）：24-27.