宋育國

摘要 針對我國稻稈青貯收獲的需要，設(shè)計(jì)了圓捆機(jī)液體添加裝置。依據(jù)3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以影響其工作性能的主要因素噴嘴角度、噴霧壓力及草捆干物質(zhì)量為試驗(yàn)因素，以變異系數(shù)作為評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，當(dāng)草捆干物質(zhì)量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°（即噴嘴后傾30°）時(shí)，變異系數(shù)最小。該研究結(jié)果可為圓捆機(jī)液體添加裝置的研發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞 圓捆機(jī)；液體添加裝置；變異系數(shù)

中圖分類號 S225.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）04-0146-02

Abstract Aiming at the needs of rice straw silage harvest in China，the liquid-adding device for round baler machine is designed. Based on the orthogonal experiment design of three factors and three levels，the main factors of the angle of the nozzle，the spray pressure and the dry straw mass were selected as test factors，with the coefficient of variation as evaluation index，then the experiment was carried out. Experimental results showed that when the dry straw mass was 12 kg，the spray pressure was 1.2 MPa，the angle of the nozzle was -30°（backward），the coefficient of variation was the smallest. The research can provide references for development of liquid-adding device of round balers.

Key words round baler machine；liquid-adding device；variable coefficient

我國的稻稈年產(chǎn)量超過2億t[1]，隨著機(jī)械化收獲水稻面積的擴(kuò)大，水稻收獲時(shí)稻稈還處于青綠狀態(tài)，其各項(xiàng)指標(biāo)較適于作青貯飼料。為提高稻稈的青貯品質(zhì)，現(xiàn)在稻稈青貯技術(shù)中最常用的方法是向青貯稻稈中噴灑青貯添加劑，使稻稈在適宜的溫度及密閉條件下長期保持青綠狀態(tài)。發(fā)達(dá)國家如日本和韓國，在水稻收獲后，通常都是利用研制的圓捆機(jī)對稻稈進(jìn)行打捆，同時(shí)噴施乳酸菌等青貯添加劑作業(yè)，實(shí)現(xiàn)在撿拾打捆的同時(shí)將青貯添加劑均勻噴入稻稈捆中，使稻捆中青貯添加劑分布均勻，減少作業(yè)環(huán)節(jié)，提高稻稈青貯收獲效率、青貯品質(zhì)[2]。我國在稻稈青貯收獲方面的研究較少，關(guān)于撿拾打捆的同時(shí)噴施青貯添加劑的研究則更少[3-5]。

針對稻稈打捆青貯的需要，本文設(shè)計(jì)出配裝在圓捆機(jī)上的液體添加裝置，可實(shí)現(xiàn)均勻噴灑青貯添加劑。為優(yōu)化其參數(shù)，本文進(jìn)行了圓捆機(jī)液體添加裝置的試驗(yàn)研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)

圓捆機(jī)液體添加裝置試驗(yàn)臺由鋼輥式圓捆機(jī)、帶式輸送機(jī)和液體添加裝置組成。圓捆機(jī)卷捆室Φ450 mm×750 mm；帶式輸送機(jī)的總體尺寸為4 000 mm×700 mm×300 mm；液體添加裝置由貯液箱、噴液泵（齒輪泵，主要參數(shù)為800～1 000 r/min、25～35 L/min、0.4～2.6M Pa）、噴嘴（扇形噴嘴，主要參數(shù)為霧錐角110°、直徑1.5 mm）等組成，2個(gè)扇形噴嘴（橫向間距400 mm）沿圓捆機(jī)前進(jìn)方向等距離安裝于圓捆機(jī)撿拾器前部900 mm、距地面380 mm（經(jīng)預(yù)試驗(yàn)確定）處。試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其他儀器包括BSA3202S型電子天平、TGT-100型機(jī)械磅秤等。

1.2 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)條件

采用經(jīng)半喂入式水稻收獲機(jī)獲得的完整稻稈，稻稈平均長度為750 mm，含水率為20%。

試驗(yàn)時(shí)設(shè)定鋼輥轉(zhuǎn)速為200 r/min、喂入量為0.8 kg/s。

1.3 試驗(yàn)因素與評價(jià)指標(biāo)

通過預(yù)試驗(yàn)及單因素試驗(yàn)分析，不同的噴嘴角度和噴霧壓力對霧滴在稻稈層中的分布影響較大。因此，選取影響圓捆機(jī)液體添加裝置工作性能的噴嘴角度（噴嘴垂直于地面為0°，向前進(jìn)方向前傾為負(fù)，后傾為正）、噴霧壓力及草捆干物質(zhì)量為試驗(yàn)因素，結(jié)合Design-Expert軟件，設(shè)定噴嘴角度為-30～30°、噴霧壓力為0.8～1.2 MPa、草捆干物質(zhì)量為12～16 kg，進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，剔除異常值，取其平均值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正交表L9（34），各因素水平編碼如表1所示。

根據(jù)稻稈捆中示蹤劑分布的均勻度（吸光度值）計(jì)算變異系數(shù)，作為評價(jià)指標(biāo)。變異系數(shù)計(jì)算公式如式（1）所示。

CV（%）=■×100（1）

式中：CV為變異系數(shù)，%；X為稻稈捆中示蹤劑吸光度平均值；S為稻稈捆中示蹤劑吸光度標(biāo)準(zhǔn)差。

打捆時(shí)用麗春紅S（示蹤劑）加蒸餾水配制濃度為0.15%的溶液代替青貯添加劑稀釋液，打捆結(jié)束后將稻稈捆鋪開，待其自然風(fēng)干，稻稈捆直徑為450 mm，分別對稻稈捆直徑為400、300、150 mm離兩端端面距離為200 mm處的稻稈進(jìn)行取樣，每組試驗(yàn)取12份樣品，每份取20 g左右（誤差控制在 0.5 g以內(nèi)），放入裝有200 mL去離子水的樣品袋中反復(fù)洗滌，收集洗滌液在分光光度計(jì)波長為510 nm處測定吸光度。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果及其極差分析如表2所示?？梢钥闯觯饕蛩貙ψ儺愊禂?shù)的影響顯著性排列順序?yàn)椴堇Ω晌镔|(zhì)量（A）>噴霧壓力（B）>噴嘴角度（C）。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，各因素對變異系數(shù)的影響順序?yàn)椴堇Ω晌镔|(zhì)量>噴霧壓力>噴嘴角度，為進(jìn)一步分析各因素對變異系數(shù)的影響規(guī)律，將任意兩因素固定在最優(yōu)水平，分別繪制單因素對變異系數(shù)的影響曲線，如圖2所示?？梢钥闯?，變異系數(shù)隨著草捆干物質(zhì)量增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，但總體變化趨勢不大；變異系數(shù)隨著噴霧壓力的增加呈先下降后上升的趨勢；變異系數(shù)隨著噴霧角度的增加呈先上升后緩慢下降的趨勢。

由極差分析可知，最優(yōu)組合為A1 B3 C1，即當(dāng)草捆干物質(zhì)量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°時(shí)，變異系數(shù)最小。根據(jù)獲得的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得到的變異系數(shù)為15.6%。

3 結(jié)論

（1）在試驗(yàn)范圍內(nèi)，各因素對稻稈捆中青貯添加劑分布均勻度貢獻(xiàn)率的排列順序?yàn)椴堇Ω晌镔|(zhì)量>噴霧壓力>噴嘴角度。

（2）由極差分析得到，圓捆機(jī)液體添加裝置（系統(tǒng)）的最優(yōu)參數(shù)組合為：草捆干物質(zhì)量為12 kg、噴霧壓力為1.2 MPa、噴嘴角度為-30°（即后傾30°），此時(shí)稻稈捆中青貯添加劑分布的變異系數(shù)為15.6%。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 謝光輝，王曉玉，任蘭天.中國作物秸稈資源評估研究現(xiàn)狀[J].生物工程學(xué)報(bào)，2010，26（7）：855-863.

[2] Jing LI，Yixin SHEN，Yimin CAI.Improvement of Fermentation Quality of Rice Straw Silage by Application of a Bacterial Inoculant and Glucose[J].Asian-Aust.J Anim Sci，2010，23（7）：901-906.

[3] 吳曉杰，韓魯佳.乳酸菌制劑對早秈稻青貯飼料品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，10（3）：35-39.

[4] 華金玲，張永根，王德福，等.添加乳酸菌制劑對水稻秸青貯品質(zhì)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38（4）：473-477.

[5] 王德福，蔣亦元，張永根，等.鮮稻稈青貯收獲工藝試驗(yàn)研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（11）：113-115.