黃世醒，曹耀林，鄭丁科，劉慶庭，黃燕娟，楊丹彤

（華南農(nóng)業(yè)大學南方農(nóng)業(yè)機械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點實驗室，廣州 510642）

0 引言

甘蔗是我國制糖的主要原材料之一，是生產(chǎn)食糖以及乙醇的重要原料[1]。甘蔗的栽植環(huán)節(jié)是甘蔗大田種植過程中重要的環(huán)節(jié)之一，包括開溝、施肥、下種、覆土、覆膜等工序。其作業(yè)特點是工序多、勞動強度大[2]。傳統(tǒng)的甘蔗栽植環(huán)節(jié)是拖拉機開溝、人工下種、覆土、人工覆膜，作業(yè)時需要的勞動力多，勞動強度大，效率低[1]。近年來，農(nóng)村青壯年勞動力嚴重短缺，造成勞動力成本大幅度上升[3]。因此，加快甘蔗栽植機械化發(fā)展，對解決勞動力緊缺，降低甘蔗生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本，提高我國蔗糖市場競爭力具有重要意義。

根據(jù)蔗種的形態(tài)分類，甘蔗種植機可分為整稈式、實時切斷式和預切斷式三種形式。2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植機是華南農(nóng)業(yè)大學研制的實時切斷式甘蔗栽植機，可依次完成開溝、砍送種、下種、施肥、覆土等作業(yè)工序，但存在排肥不暢、輸送通道易堵塞、蔗臺太高、機架較重等問題，為此作了改進設計，并進行了田間試驗。

1 2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植機結(jié)構(gòu)與參數(shù)

1.1 整機機構(gòu)

栽植機通過三點懸掛與拖拉機相連，可依次完成開溝、施肥、切斷、下種、覆土、覆膜、覆土和鎮(zhèn)壓等工序。該機由于可液壓提升，具有調(diào)頭容易、地頭短、適應性強等優(yōu)點。整機結(jié)構(gòu)如1所示。

圖1 2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植機示意圖

1.2 技術(shù)參數(shù)

栽植機播種行數(shù)為2行；下種形式為整稈實時切斷式；喂入方式為人工擺放，輥筒機構(gòu)喂入；行距調(diào)節(jié)范圍為1 000~1 400 mm，調(diào)節(jié)單位為100 mm；開溝器開溝深度為250~300 mm；種蔗切段長度為380 mm；施肥方式是刮板式排肥器，施肥量可調(diào)，可施有機肥、無機肥或復混肥，施肥箱1個，容量340 L；下種密度為8~12芽/m；樣機總質(zhì)量2 t；配套動力66.18 kW（90馬力）以上四輪驅(qū)動拖拉機；覆土厚度80~150 mm，可調(diào)；作業(yè)速度0.5~0.8 m/s。作業(yè)性能指標如表1所示。

表1 作業(yè)性能指標

本文分別對開溝器擋泥板及側(cè)板、施肥刮板、蔗種喂入機構(gòu)、導種斗內(nèi)壁、蔗種堆放臺、鋪膜覆土等裝置進行了改進。

2 性能試驗

2.1 試驗目的

根據(jù)廣西農(nóng)機化管理局編寫的《農(nóng)業(yè)機械推廣鑒定大綱 DG45/T 008—2011》[4]中甘蔗栽植機的鑒定標準等，對改進以后的實時切段式栽植機的各項性能指標進行檢測，對比改進前后各項性能指標和各部分工作狀況，檢驗改進是否達到預定目標。

檢測的主要性能指標包括蔗種段平均長度、蔗段長度合格率、下種均勻度、傷芽率、漏種率、開溝深度、開溝深度合格率、地膜覆土平均厚度、地膜覆土厚度合格率、地膜覆蓋率與施肥量等指標。

2.2 試驗設備與條件

2.2.1 試驗設備與工具

試驗設備為2CZQ-2型切段式甘蔗栽植機，配套動力是紐荷蘭TM 140型四輪驅(qū)動輪式拖拉機（帶20塊前配重和4組雙作用液壓快速接頭)，發(fā)動機動力為106 kW。試驗工具主要包括秒表、天平、卷尺、臺秤、計算器等。試驗機組如圖2所示。

圖2 試驗用栽植機（配套紐荷蘭拖拉機）

2.2.2 試驗條件與材料

1）試驗地點：廣東湛江遂溪廣前糖業(yè)有限公司前進農(nóng)場、廣東徐聞華海糖業(yè)有限公司海鷗農(nóng)場；

2）試驗場地：地塊長度300 m、寬度200 m，試驗場地面積大約為6 hm2。試驗場地處理包括深松、翻耕、耙平，目的是達到甘蔗栽植農(nóng)藝要求；

3）甘蔗蔗種：品種為臺糖F 66，人工選無變質(zhì)、無蟲眼、莖稈直，直徑為20～25 mm，長度在1.0～1.5 m 的蔗種，去除葉片；

4）地膜：使用光降解膜，寬度為300 mm；

5）肥料：使用鉀肥、過磷酸鈣及尿素等；

6）操作人員：栽植行距為1.2 m，需3人拌肥及上肥，并將肥料和甘蔗裝上栽植機；需2人跟地膜、補地頭地尾等；需2人在栽植機上整條喂入蔗種；1個拖拉機機手。

2.3 試驗方案

根據(jù)試驗大綱的要求，對傷芽率、漏株率、排種均勻度、開溝深度、開溝深度合格率、蔗種段平均長度、蔗種段長度合格率和施肥量等指標采用非覆土方法進行試驗；對地膜覆土平均厚度、地膜覆土厚度合格率、地膜覆蓋率等指標采用覆土方法進行試驗。

在非覆土方法栽植試驗中，將甘蔗栽植機左側(cè)的覆土器、地膜和鎮(zhèn)壓器等部件提起，不參與栽植作業(yè)，以利于觀察下種的情況，如圖3所示；在覆土方法栽植試驗中，則將上述部件參與工作，以利于栽植試驗指標的檢測。

圖3 非覆土方法進行栽植試驗

試驗步驟為：

1）非覆土方法進行栽植試驗重復5次，每次試驗長度為100 m，各檢測指標的測量取10處，每處長度為1 m，取樣間隔為9 m。則每次試驗樣本數(shù)為10 個，試驗樣本總數(shù)為50個；

2）覆土方法進行栽植試驗重復5次，每次試驗長度為100 m，各檢測指標的測量取10處，每處長度為1 m，取樣間隔為9 m。每處長度上隨機取5個點，用以測量相應數(shù)據(jù)，則樣本總數(shù)為250個。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)栽植機的技術(shù)參數(shù)與農(nóng)藝要求，開溝深度在250~350 mm范圍內(nèi)為合格；甘蔗下種切段（不包括有蔗頭與蔗尾的蔗段）長度在370~390 mm范圍內(nèi)為合格；甘蔗下種段沿溝方向相互重疊100 mm以下或相距100 mm之內(nèi)為合格，下種間距大于100 mm為漏株；地膜覆土厚度在30~50 mm范圍內(nèi)為合格；地膜漏蓋為不合格。試驗數(shù)據(jù)如表2。

表2 試驗數(shù)據(jù)匯總

3.2 栽植機性能指標

3.2.1 平均栽植密度與平均有效芽數(shù)

下種甘蔗段平均栽植密度為4.26條/m，標準差為0.18，變異系數(shù)為4.2%；有效芽數(shù)平均數(shù)為8.81個/m，標準差為0.53，變異系數(shù)為6.1%。

3.2.2 甘蔗種段平均長度

甘蔗種段平均長度為378 mm，標準差為12.6，變異系數(shù)為3.1%。

3.2.3 傷芽率及漏株率

傷芽率為3.3%；漏株率為4.2%。

3.2.4 下種均勻度

下種均勻度為92.2%。

3.2.5 平均開溝深度及開溝深度合格率

平均開溝深度為331 mm，標準差為15.2，變異系數(shù)為5.1%；開溝深度合格率為92.9%。

3.2.6 地膜覆土平均厚度及地膜覆土厚度合格率

地膜覆土平均厚度為48 mm，標準差為4.3，變異系數(shù)為3.9%；地膜覆土厚度合格率為87.4%。

3.2.7 地膜覆蓋率

地膜覆蓋率為100%。

3.2.8 施肥量

施肥量按農(nóng)藝要求及栽植行距可調(diào)，一般為3 000 kg/hm2左右為宜。經(jīng)檢測，施肥量為2 870 kg/hm2滿足農(nóng)藝要求；落肥條狀整齊，肥量均勻。

主要性能指標總結(jié)如表3所示。

表3 改進后栽植機的主要性能指標

3.3 栽植機改進前后性能指標對比分析

栽植機改進前后性能指標對比如表4所示。改進前后性能指標采用相同計算方法，且在同一塊試驗地完成試驗。

表4 栽植機改進前后性能指標對比

從表4可見，栽植機改進前后主要性能指標均有較為顯著差異，分析原因如下：

1）下種均勻度：改進后比改進前提高了7.4%。主要是通過改進導種斗內(nèi)壁實現(xiàn)。導種斗由多塊平板焊接而成，原來的內(nèi)壁有些地方會凸起，有可能會阻擋蔗段下種，造成均勻度下降。通過改變內(nèi)壁平板的焊接方式，減少了內(nèi)壁的凸起，從而提高了下種均勻度。

2）平均有效芽數(shù)：改進后比改進前每米多0.92個。同樣是因為導種斗內(nèi)壁的改進，減少了內(nèi)壁凸起，降低了因碰撞而造成的傷芽率，從而增加了平均有效芽數(shù)。

3）施肥量：在同樣栽植速度并且調(diào)定肥料刮板的前提下，改進前施肥量為3 252 kg/hm2，改進后為2 870 kg/hm2，增加了382 kg/hm2。原因主要是將肥料箱最下端的方形出肥口改為圓形出肥口，避免了方形出肥口四個拐角漏肥的情況發(fā)生。

[1]劉慶庭，莫建霖，李廷化，等. 我國甘蔗種植機技術(shù)現(xiàn)狀及存在的關(guān)鍵技術(shù)問題[J].甘蔗糖業(yè)，2011，05：52-58.

[2]李明，黃暉，鄧干然. 甘蔗種植機械的研究現(xiàn)狀與分析[J].農(nóng)業(yè)機械，2008，22：40-42.

[3]曾志強，袁成宇，區(qū)穎剛，等. 甘蔗生產(chǎn)機械化發(fā)展現(xiàn)狀分析與對策研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2012，19：196-199.

[4]DG45/T 008—2011《農(nóng)業(yè)機械推廣鑒定大綱》[S].