王浩宇,許光明,牛云鵬,于振華

(吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

玉米大壟雙行膜下滴灌種植模式下的配套機(jī)具研究

王浩宇,許光明,牛云鵬,于振華

(吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

按照吉林省委省政府關(guān)于“十二五”期間在吉林省中西部旱區(qū)發(fā)展666.67萬(wàn)hm2以膜下滴灌為主的高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)的戰(zhàn)略部署，開(kāi)展玉米大壟雙行、膜下滴灌技術(shù)、施肥技術(shù)、品種選擇等研究工作。為研究適合這種種植模式下的配套機(jī)具，本文主要針對(duì)大壟雙行膜下滴灌種植模式下的整地，即耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)的適應(yīng)性；膜上施肥播種機(jī)的性能測(cè)試和改進(jìn)設(shè)計(jì)；殘膜回收機(jī)的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)開(kāi)展試驗(yàn)研究。配套機(jī)具作業(yè)能充分利用自然降雨，降低工程運(yùn)行費(fèi)用，提高投資效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)，可為農(nóng)場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

大壟雙行；膜下滴灌；殘膜回收

玉米大壟雙行膜下滴灌栽培機(jī)械化技術(shù)是吉林省近幾年推廣的農(nóng)業(yè)機(jī)械化玉米栽培新技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是將傳統(tǒng)的單行播種改為大壟雙行播種，從而減小株距，增加行距和玉米株數(shù)，是一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)增效工程技術(shù)。2011—2015年在吉林省中西部15個(gè)縣市進(jìn)行了玉米大壟雙行膜下滴灌種植方式的推廣?，F(xiàn)在通榆地區(qū)進(jìn)行了500 hm2膜下滴灌種植方式下的農(nóng)機(jī)具研究。通過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，影響大壟雙行膜下滴灌種植模式的全程機(jī)械化主要是整地、播種及殘留地膜的處理這幾個(gè)方面。本文主要針對(duì)大壟雙行膜下滴灌種植模式下的整地，即耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)的適應(yīng)性；膜上施肥播種機(jī)的性能測(cè)試和改進(jìn)設(shè)計(jì)；殘膜回收機(jī)的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)開(kāi)展試驗(yàn)研究。

1 耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)

該機(jī)具為可進(jìn)行旋耕、碎茬、起壟、深松等多種不同組合作業(yè)的耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)具[1]。在該項(xiàng)目中還要完成平地、大壟雙行壟形加工作業(yè)。主要參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《深松整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)》(JB/T10295—2001)、《根茬粉碎還田機(jī)》(JB/T 8401.3—2001)、《旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)械》(JB/T 8401.1～8401.2—2007，8401.3—2001)。

根據(jù)該機(jī)具的作業(yè)效率，在15個(gè)工作日，每天工作8 h，完成該項(xiàng)目區(qū)內(nèi)500 hm2玉米大壟雙行膜下滴灌整地需要3臺(tái)機(jī)器同時(shí)作業(yè)。

1.1 主要工作狀態(tài)

(1)旋耕作業(yè)狀態(tài)。即耕翻整地，一般耕翻深度18～25 cm，耙壓拖平。

(2)碎茬作業(yè)狀態(tài)。淺旋滅茬整地，要做好根茬粉碎還田，必要時(shí)人工清除根茬殘?bào)w。土壤容重過(guò)大時(shí)，進(jìn)行深松、鎮(zhèn)壓拖平。

(3)碎茬深松聯(lián)合作業(yè)狀態(tài)。聯(lián)合整地機(jī)耕幅為390 cm，一次完成三個(gè)大壟的制作。壟高根據(jù)地塊土質(zhì)的不同，一般輕壤土15～18 cm，重壤土20～25 cm，作業(yè)方法是采取梭式作業(yè)法，在完成90～130壟的同時(shí)，完成滅茬、旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓。

1.2 技術(shù)特征

耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)特性見(jiàn)表1。

表1 耕整聯(lián)合作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)特性

1.3 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)多次田間性能測(cè)試及大面積生產(chǎn)考核，可得出如下結(jié)論：

(1)該機(jī)具進(jìn)行旋耕、碎茬、深松、起壟、鎮(zhèn)壓等各項(xiàng)作業(yè)均達(dá)到了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求，性能先進(jìn)、作業(yè)質(zhì)量好，受到用戶好評(píng)。

(2)該機(jī)具可完成全幅旋耕、壟臺(tái)碎茬、扶壟、分層深施化肥、鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)，各種聯(lián)合作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方便，機(jī)具總體配置合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，機(jī)具具有多功能的特點(diǎn)。

(3)大面積考核證明，該機(jī)具具有較好的使用可靠性、經(jīng)濟(jì)性、調(diào)整方便性和滿足大壟雙行的適用性。

2 玉米膜上播種一體機(jī)

玉米膜上播種一體機(jī)是一次性完成播種、施肥、覆膜、鋪設(shè)滴灌水帶及噴施化學(xué)除草劑等作業(yè)的一種農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)機(jī)械。膜上播種法，即先鋪膜后播種[2]。利用鴨嘴式播種器在膜上打孔，并將種子播入土中，作業(yè)順序?yàn)殇伒喂鄮А鷩娛┏輨驳啬ぁシN→覆土→鎮(zhèn)壓[3]。此種播種方式可一次完成全過(guò)程作業(yè)，不用或很少用人工放膜，節(jié)省勞力。但地膜上的播種孔必須蓋實(shí)，以防跑墑。

在前幾個(gè)作業(yè)期，采用的是兩行的大壟雙行玉米膜上播種一體機(jī)，需要10臺(tái)小四輪拖拉機(jī)同時(shí)作業(yè)。這一作業(yè)模式好處是有一組作業(yè)部件發(fā)生故障不會(huì)影響其他機(jī)器的作業(yè)。弊端就是浪費(fèi)動(dòng)力，增加生產(chǎn)成本，同時(shí)也增加了拖拉機(jī)下地次數(shù)。通過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)在作業(yè)過(guò)程中容易發(fā)生故障的部件進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，綜合多項(xiàng)因素設(shè)計(jì)了六行的玉米膜上播種一體機(jī)，在2014年的春季生產(chǎn)中進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)生產(chǎn)效率提高了3倍以上。在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)266.67 hm2用了該新型機(jī)具，233.33 hm2還是用改進(jìn)前的播種方式，經(jīng)過(guò)一個(gè)作業(yè)期，顯示出了該機(jī)具的優(yōu)越性，很好的完成了生產(chǎn)任務(wù)

2.1 鋪膜部件的調(diào)整

根據(jù)當(dāng)?shù)劁伳挾鹊囊?，進(jìn)行必要的調(diào)整。

(1)開(kāi)溝器寬度的調(diào)整，以機(jī)架中心為基礎(chǔ)，開(kāi)溝器的內(nèi)側(cè)應(yīng)在膜邊線內(nèi)15～25 cm處，調(diào)整兩個(gè)開(kāi)溝器間的距離時(shí)滿足地膜寬度。

(2)覆土量的多少，用改變圓盤(pán)與機(jī)架之間的角度來(lái)完成。

(3)壓膜輪的水平距離，以機(jī)架中心為基礎(chǔ)，調(diào)整兩壓膜輪間的距離，使壓膜輪內(nèi)側(cè)和開(kāi)溝器尖的橫向距離為5～10 mm，同組兩個(gè)壓膜輪接地壓力一致。

(4)夾膜輥的高度尺寸，通過(guò)改變夾膜輥板上孔的位置或改變夾膜梁在機(jī)架縱梁上、下方來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 播種部件的調(diào)整

排種器形式為垂直圓盤(pán)氣吸式。主要調(diào)整內(nèi)容有限深輪高度的調(diào)整；播種株、行距及播深的調(diào)整；覆土鎮(zhèn)壓能力的調(diào)整等內(nèi)容。

播種株行距的調(diào)整：氣吸式精量播種機(jī)株距的調(diào)整是“不同吸孔數(shù)的吸種盤(pán)”和“不同齒數(shù)的主、被動(dòng)傳動(dòng)鏈輪”，屬等距離有級(jí)調(diào)整[4]。

2.3 施肥部件的調(diào)整

施肥量及施肥深度的調(diào)整。玉米每畝施肥量應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量指標(biāo)、土壤質(zhì)地、肥力情況、品種而定。將肥施在種子的側(cè)下方， 施肥深度在8～10 cm 之間， 與種子距離6 cm 左右。一般配方施肥量為600 kg/hm2，播種期施底肥，在滴灌期根據(jù)玉米生長(zhǎng)的不同時(shí)期加入不同配比的氮、磷、鉀肥[5]。

2.4 主要技術(shù)指標(biāo)及測(cè)試結(jié)果

玉米膜上播種一體機(jī)配套動(dòng)力73.5 kW以上，作業(yè)速度10～15 km/h，作業(yè)行數(shù)六行，適應(yīng)行距60～70 cm，其他測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 玉米膜上播種一體機(jī)測(cè)試結(jié)果

3 殘膜回收機(jī)

殘膜回收機(jī)主要有機(jī)架、碎茬裝置、收膜裝置、集膜裝置、行走裝置等構(gòu)成。為了提高殘膜回收效率，對(duì)收膜部件進(jìn)行了改進(jìn)，引進(jìn)電、磁設(shè)備，回收率達(dá)到生產(chǎn)要求。主要解決大壟雙行壟側(cè)殘膜回收問(wèn)題；提高收膜期的整體殘膜回收率；研究該機(jī)具和播種、整地機(jī)械的配套使用結(jié)構(gòu)。

3.1 性能指標(biāo)的測(cè)定

3.1.1 該機(jī)的主要性能指標(biāo)

表層拾凈率(地表及土層深度0～100 mm)≥80%；深層拾凈率≥70%；纏膜率≤2%。

3.1.2 表層(深層)殘膜回收率的測(cè)定

分別將兩個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)作業(yè)前、后的各5個(gè)測(cè)點(diǎn)，按地表及土層深度0～100 mm、土層深度100～150 mm兩個(gè)層面的分別取出殘地膜。將各測(cè)點(diǎn)按層取出的殘地膜去除塵和水分后稱其質(zhì)量，求其平均值。按式(1)分別計(jì)算表層拾凈率和深層拾凈率。

(1)

式中：J為拾凈率，%；W為作業(yè)后殘膜質(zhì)量，g；W0為作業(yè)前殘膜質(zhì)量，g。

3.1.3 纏膜率的測(cè)定

分別測(cè)定兩個(gè)行程，將通過(guò)測(cè)定區(qū)時(shí)在集膜箱內(nèi)殘地膜與機(jī)器上纏繞的地膜收集，分別洗凈后稱其質(zhì)量，按式(2)計(jì)算回收機(jī)纏膜率。

(2)

式中：C為纏膜率，%；m1為測(cè)區(qū)內(nèi)纏繞在機(jī)器上地膜的質(zhì)量，g；m2為測(cè)區(qū)內(nèi)集膜箱內(nèi)殘地膜的質(zhì)量，g。

3.2 傷苗率測(cè)定

分別測(cè)定作業(yè)后測(cè)區(qū)各測(cè)點(diǎn)內(nèi)總株數(shù)及殘地膜回收作業(yè)造成的傷苗株數(shù)，按式(3)計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)的傷苗率，然后求出5個(gè)測(cè)點(diǎn)傷苗率的平均值，作為該測(cè)區(qū)的傷苗率。

(3)

式中：Z為傷苗率，%；Y為傷苗株數(shù)之和，株；Y0為苗株總數(shù)之和，株。

3.3 測(cè)定結(jié)果

表層拾凈率(地表及土層深度0～100 mm)≥80%；深層拾凈率≥70%；纏膜率≤2%；傷苗率≤3%。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)三種農(nóng)機(jī)具的研究，實(shí)現(xiàn)了大壟雙行膜下滴灌種植模式的全程機(jī)械化，提高了工作效率。使得大、中型農(nóng)機(jī)具有了用武之地、充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。提高產(chǎn)量、節(jié)能低碳、省時(shí)環(huán)保，為集約化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供機(jī)械設(shè)備。大壟雙行膜下滴灌種植模式下的機(jī)具在作業(yè)質(zhì)量及可靠性方面還存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步提高和完善，本研究機(jī)具可為膜下滴灌技術(shù)的大面積推廣提供機(jī)具保證。

[1] 王瑩.山西省膜下滴灌技術(shù)應(yīng)用效果及發(fā)展前景[J].山西水利,2013(9):21-23.

[2] 賈信德,謝延彬,陳志國(guó).玉米膜下滴灌技術(shù)總結(jié)[J].農(nóng)民致富之友,2013(20):56-57.

[3] 王東晶.我國(guó)膜下滴灌技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2013(19):244-245.

[4] 翟紅霞. 玉米節(jié)水灌溉機(jī)械化播種技術(shù)及機(jī)具探討[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備,2014(3):3.

[5] 張永蘭.淺談?dòng)衩啄は碌喂嗉夹g(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2013(8):48.

Research on the equipment of maize under the drip irrigation mode of large ridge and double row

WANG Haoyu, XU Guangming, NIU Yunpeng, YU Zhenhua

(JilinAgriculturalMachineryResearchInstitute,Changchun130022,China)

In accordance with the Jilin provincial government on the “12th Five year” period in the province’s western and central arid areas to develop 6.6667 million hm2drip irrigation under the film-based efficient water-saving irrigation project construction strategic plan. Large ridge and double row and drip irrigation under film, fertilization technology and variety selection were carried out. For the study of suitable for this planting mode of supporting equipment, we focus on the preparation of drip irrigation under the large ridge and double row. That is the adaptability of the farming machine, performance test and improved design of fertilizer planter on membrane and design of components of residual film recycling machine. The machine can take full advantage of natural rainfall, reduce the project operating costs, improve investment efficiency, and achieve water saving and yield increase. It provides scientific basis and technical support for farm management and agricultural mechanization development.

large ridge and double rows; drip irrigation under film; recycling of residue film

S232.3

A

2096-0506(2017)09-0014-04

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014BAD12B00)

王浩宇( 1973-)，男，吉林農(nóng)安人，高級(jí)工程師，主要研究方向:設(shè)施農(nóng)業(yè)、大壟雙行種植模式下的配套機(jī)具、殘膜回收、植物秸稈加工方面。E-mail:182081685@qq.com。