王帥

摘要：基于水稻整株秸稈還田模式的需求，設(shè)計1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)。機(jī)具的性能試驗(yàn)結(jié)果表明：秸稈埋壓效果理想，無漏埋現(xiàn)象，作業(yè)后地表平整，符合后續(xù)機(jī)械化插秧作業(yè)要求。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：水田秸稈;埋壓;設(shè)計;性能試驗(yàn)

中圖分類號：S222.4? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）04-0031-03

作物秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的生物質(zhì)資源。據(jù)不完全估計，全世界每年可生產(chǎn)近20億t秸稈。我國是秸稈資源最為豐富的國家之一。據(jù)中國農(nóng)科院區(qū)劃所課題組調(diào)研分析，我國每年約產(chǎn)生6.2億t秸稈，其中水稻秸稈1.8億t，小麥秸稈1.1億t，總量相當(dāng)于北方草原打草量的60倍，共含氮300多萬t，含磷70多萬t，含鉀近700萬t，相當(dāng)于我國化肥總產(chǎn)量的1/4還多。近年來，合理利用作物秸稈成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大難題。將秸稈還田與耕層構(gòu)建有機(jī)結(jié)合起來，研究構(gòu)建水稻高產(chǎn)耕層機(jī)械化作業(yè)模式，設(shè)計配套機(jī)械化作業(yè)機(jī)具，對促進(jìn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化具有重要意義。為此，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所設(shè)計了1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)，為構(gòu)建先進(jìn)的秸稈還田模式提供適用機(jī)具。

1 水田秸稈還田模式

當(dāng)前，秸稈還田是秸稈利用的最優(yōu)方式，主要有間接還田、直接還田2種方式。其中秸稈直接還田主要有以下3種方式：

1） 高留茬滅茬攪漿還田技術(shù)。用全喂入收割機(jī)進(jìn)行收割作業(yè)，留茬高度為25～30 cm。收割時將排草口調(diào)寬成長方形，使碎秸稈分布均勻，防止積堆。翌年春季放水泡田，用攪漿平地機(jī)進(jìn)行攪漿平地作業(yè)，達(dá)到待插狀態(tài)。

2） 留高茬深翻還田技術(shù)。用全喂入收割機(jī)進(jìn)行收割作業(yè)，留茬高度為20～25 cm（黑土層淺的控制在15～20 cm），用摟草機(jī)將收割機(jī)排出的秸稈清理出地塊。用旱田5～7鏵犁進(jìn)行深翻作業(yè)，深翻20 cm以上，將高留茬全部埋入土壤，翌年春季用攪漿平地機(jī)（配套滑切刀齒，刀齒長度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行攪漿平地。平地結(jié)束后田面平整，達(dá)到待插狀態(tài)，秸稈全部埋壓在泥漿中，留茬翻埋率達(dá)98%。

3） 秸稈粉碎秋深翻埋還田。用半喂入收割機(jī)（帶切草裝置）進(jìn)行收割作業(yè)，將秸稈切碎拋撒在田里，將排草口的四周擋板打開，使切碎后的秸稈均勻排放在田間。用大功率拖拉機(jī)配套旱田用5～7鏵犁進(jìn)行翻耕作業(yè)（最好秋季進(jìn)行），翻耕深度在25 cm以上，翻伐均勻，將切碎的秸稈全部埋壓在土壤里。翌年放水泡田后，用攪漿平地機(jī)（必須配套滑切刀齒）進(jìn)行攪漿平地作業(yè)，保證飄浮根茬小于5%，達(dá)到待插狀態(tài)。

當(dāng)前，高留茬滅茬攪漿還田、留高茬深翻還田、秸稈粉碎秋深翻埋還田這3種水稻秸稈還田技術(shù)應(yīng)用廣泛，但將秸稈粉碎后翻埋或旋埋，生產(chǎn)成本高，粉碎秸稈掩埋效果也不甚理想，漂浮現(xiàn)象普遍，影響后續(xù)水稻移栽作業(yè)質(zhì)量。

水稻整株秸稈埋壓還田技術(shù)可解決上述難題。其技術(shù)原理為：機(jī)械化收獲后，秸稈不粉碎，而是有序平鋪地表，然后放水泡田（水面高度以沒過秸稈為宜），待耕層充分吸水后，采用專用機(jī)具——1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)將秸稈一次性壓入泥漿（深度10～15 cm）。

2 1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)的設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

為配合水稻秸稈整株還田作業(yè)，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制了1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)。1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)由懸掛支架、底架、壓輥、刮平裝置及液壓缸組成，結(jié)構(gòu)詳見圖1。工作時，拖拉機(jī)與懸掛支架鏈接，牽引機(jī)具前進(jìn)，壓輥將秸稈壓入土壤，刮平裝置將地表刮平并掩埋秸稈，液壓缸調(diào)整埋壓深度和刮平度，從而完成秸稈還田作業(yè)。

2.2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.2.1 壓輥 根據(jù)秸稈預(yù)設(shè)埋壓深度10～15 cm，確定壓輥外徑500 mm，作業(yè)幅寬2 800 mm，柵條采用L50角鋼材料，增加剛度，降低工作變形，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

2.2.2 刮平裝置 刮平裝置（圖3）負(fù)責(zé)作業(yè)后地表整平功能，同時將壓輥未能完全壓入的秸稈刮平，起到二次掩埋的作用。其主體結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接而成，末端沿前進(jìn)方向開有孔槽，防止壅土（水）。裝置由液壓缸控制深度，調(diào)整方便。

2.2.3 水田輪 泡田后土壤泥濘濕滑，為防止?fàn)恳侠瓩C(jī)輪胎打滑深陷，設(shè)計一套與壓輥結(jié)構(gòu)相似的水田輪（外徑大于輪胎外徑80 mm），加裝于拖拉機(jī)后輪外側(cè)，取代輪胎。水田輪也具有秸稈埋壓功能，提高作業(yè)效率。水田輪結(jié)構(gòu)見圖4。

2.3 技術(shù)參數(shù)確定

2.3.1 秸稈埋壓深度調(diào)整 通過液壓缸控制壓輥與機(jī)架間角度實(shí)現(xiàn)深度調(diào)整。該方式操作簡單，可避免秸稈埋壓深度不一致及漏壓。

2.3.2 刮平裝置調(diào)整 刮平裝置具有將埋入秸稈后地表整平、漏埋秸稈二次還田的作用，其調(diào)整利用液壓缸實(shí)現(xiàn)，具有作業(yè)穩(wěn)定、地表平整等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.3 加裝專用水田輪? ? 能有效防止?fàn)恳侠瓩C(jī)輪胎打滑深陷，同時具有秸稈埋壓功能，提高作業(yè)效率。

2.4 性能指標(biāo)

1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)總體性能指標(biāo)如表1所示。

3 1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)性能試驗(yàn)

樣機(jī)制作完成后，于2017年10月在鶴湖水稻生產(chǎn)專業(yè)合作社和沈陽市喜耕田農(nóng)機(jī)合作社進(jìn)行作業(yè)試驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)具的工作可靠性及作業(yè)質(zhì)量，為機(jī)具的改進(jìn)提供依據(jù)。

試驗(yàn)地地表平整，收獲后秸稈有序鋪放于地表，秸稈量為900 kg/667 m2，留茬高度7～11 cm，輕粘土。1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)的配套動力選用雷沃1204拖拉機(jī)。

試驗(yàn)地塊水泡田24 h，水面深度沒過秸稈，設(shè)定作業(yè)深度150 mm。作業(yè)后進(jìn)行植被覆蓋率、秸稈埋壓深度測試，其中埋壓深度平均為15 cm，符合預(yù)期效果，秸稈埋于起漿土層下面，無漂浮、裸露現(xiàn)象，符合機(jī)械插秧?xiàng)l件。作業(yè)7 d后，地表水層沉降，地表平整，無裸露秸稈

4 結(jié)論與討論

秸稈整株還田具有以下優(yōu)勢：免除秸稈粉碎環(huán)節(jié)，還田后無漂浮、聚堆現(xiàn)象，利于機(jī)械插秧作業(yè);縮短緩苗時間;降低秸稈腐爛對作物的影響，優(yōu)化耕層結(jié)構(gòu)。

1JMY280型水田秸稈埋壓機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈埋壓效果理想，無漏埋現(xiàn)象，作業(yè)后地表平整，符合后續(xù)機(jī)械化插秧作業(yè)要求。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。機(jī)具可緩解用工貴的社會問題，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳麗平.農(nóng)作物秸稈還田機(jī)械化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢分析[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2017（9）：49+139.

[2] 安鶴峰.水田秸稈還田整地機(jī)具研制進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2017（3）：37-38.

[3] 張居敏.水田高茬秸稈旋耕埋覆機(jī)理研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[4] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

Abstract： Based on the demand of rice straw returning to the field， model 1JMY280 straw burying machine was designed. The performance test results show that： The straw burying effect is ideal， with no leakage buried phenomenon， and the surface is flat after operation， which can meet the demand of follow-up mechanized transplanting operation. The whole machine has reasonable structure， stable performance， and all performance indexes can meet the design requirements.

Key words： paddy straw; burying; design; performance experiment