李增宏

(山西省農(nóng)機(jī)發(fā)展中心，山西 太原 030002)

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，為配合“十四五”發(fā)展規(guī)劃，以土地流轉(zhuǎn)為代表的大型家庭農(nóng)場(chǎng)越來(lái)越多，以土地代管、托管等形式的土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模越來(lái)越大。引導(dǎo)農(nóng)戶依法自愿有序流轉(zhuǎn)土地經(jīng)營(yíng)權(quán)，鼓勵(lì)農(nóng)民通過(guò)互換承包地、聯(lián)耕聯(lián)種等多種方式，實(shí)現(xiàn)打掉田埂、連片耕種，解決農(nóng)村土地細(xì)碎化等系列問(wèn)題，以適應(yīng)當(dāng)前大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械耕種模式，成為當(dāng)務(wù)之急。

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)規(guī)?；c農(nóng)機(jī)配備種類不同步，現(xiàn)有農(nóng)機(jī)產(chǎn)品種類少、機(jī)型小、作業(yè)性能較差、作業(yè)效率偏低且生產(chǎn)成本高，在一定程度上制約了規(guī)模生產(chǎn)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程[1-5]。小麥播種過(guò)程中應(yīng)解決的難點(diǎn)包括以下4個(gè)方面。一是小麥播種行距窄，處理結(jié)構(gòu)緊湊與播種行距窄的矛盾和通過(guò)性的矛盾。二是大型農(nóng)機(jī)具質(zhì)量大，如何處理全懸掛與拖拉機(jī)懸掛臂強(qiáng)度和升降力度的矛盾及拖拉機(jī)前后平衡問(wèn)題。三是小壟溝播種技術(shù)，處理土壤虛實(shí)條帶并存，溝底中間施肥、肥側(cè)播種小麥，一溝一行肥、兩行種等小麥栽培技術(shù)問(wèn)題。四是鎮(zhèn)壓輪與施肥播種開(kāi)溝器距離近，如何處理施肥播種開(kāi)溝器與仿形鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成單體仿形機(jī)構(gòu)，完成播種行內(nèi)秸稈含量少，滿足播種覆土嚴(yán)實(shí)的技術(shù)要求問(wèn)題。

于興瑞等[6]設(shè)計(jì)了小麥氣力式高效免耕施肥播種機(jī)，采用集排式氣流排種/肥裝置，利用同一風(fēng)道對(duì)排出的種子和肥料進(jìn)行同時(shí)輸送，在保證種/肥同步的同時(shí)提高排種/肥的效率和均勻性，利用燕尾槽式布種器進(jìn)行布種作業(yè)，達(dá)到寬苗帶效果。周輝[7]對(duì)開(kāi)溝破茬裝置和鎮(zhèn)壓裝置進(jìn)行理論分析和設(shè)計(jì)，取代了小麥免耕施肥播種機(jī)的動(dòng)力滅茬裝置，直接利用開(kāi)溝器進(jìn)行破茬，完成播種。刁培松等[8]在深松施肥播種機(jī)的前端，增加兩排深松鏟，采用四三布置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)隔年交替深松作業(yè)，從而達(dá)到兩年全幅深松的目的；同時(shí)采用圖解法對(duì)機(jī)組的牽引力進(jìn)行了求解。楊艷山[9]通過(guò)研究確定了影響旋耕刀耕作質(zhì)量的關(guān)鍵因素，結(jié)合仿真與試驗(yàn)研究結(jié)果為小麥帶狀旋耕播種機(jī)設(shè)計(jì)了一款適用于帶狀旋耕耕作的旋耕刀具。王志偉等[10]研發(fā)了一種同時(shí)完成深松、分層施肥、播種、覆土及鎮(zhèn)壓等作業(yè)的小麥深松分層施肥寬苗帶精量播種機(jī)。

為促進(jìn)大型全懸掛式農(nóng)機(jī)具在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮專業(yè)化、集約化和規(guī)?；?jīng)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，本文研發(fā)了多用途播種機(jī)少耕刀軸，創(chuàng)新小麥小壟溝豐產(chǎn)新技術(shù)，開(kāi)啟了農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新模式。

1 確定技術(shù)研究方案

該播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)與拖拉機(jī)全懸掛連接，解決大型牽引式農(nóng)機(jī)具體積大、機(jī)動(dòng)靈活性差和使用不便的問(wèn)題。①一次完成土壤條帶耕作、施肥、播種和鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)，降低作業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率。②優(yōu)化部件結(jié)構(gòu)，解決體積大、質(zhì)量大、重心偏后，以及與拖拉機(jī)難以全懸掛連接等技術(shù)問(wèn)題。③采用少免耕土壤耕作部件技術(shù)，進(jìn)一步切碎秸稈和根茬，實(shí)現(xiàn)土壤虛實(shí)并存，種床土壤耕作，非種床土壤免耕、秸稈覆蓋、蓄水和保墑。

為防止秸稈堵塞，采用土壤耕作刀貼近施肥播種開(kāi)溝器兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成動(dòng)定刀剪切技術(shù)，剪切掉掛在施肥播種開(kāi)溝器上的秸稈、雜草和泥土，解決秸稈根茬堵塞播種機(jī)問(wèn)題，有效提高播種機(jī)在秸稈覆蓋地表情況下作業(yè)的通過(guò)性能。機(jī)械作業(yè)質(zhì)量與小麥豐產(chǎn)密切相關(guān)，完成播種壟帶土壤耕作、化肥深施、探墑溝播、小麥寬窄行種植和播種壟溝鎮(zhèn)壓；非播種壟帶土壤免耕、秸稈集壟覆蓋，形成小麥小壟溝豐產(chǎn)配套栽培技術(shù)，提高小麥通風(fēng)透光性能，實(shí)現(xiàn)抗旱保水。

機(jī)架前兩側(cè)安裝地輪限深、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使機(jī)具重心前移，鎮(zhèn)壓輪與施肥播種開(kāi)溝器仿形機(jī)構(gòu)浮動(dòng)連接，形成施肥播種開(kāi)溝和浮動(dòng)仿形鎮(zhèn)壓一體機(jī)構(gòu)，縮短縱向尺寸，使機(jī)具重心前移，保證機(jī)具與拖拉機(jī)全懸掛連接。

2 設(shè)備組成和工作原理

2.1 設(shè)備組成

該播種機(jī)由機(jī)架、懸掛架、變速箱、少耕刀軸、耕作刀片、地輪、種肥箱體、排種排肥器、施肥播種開(kāi)溝器、鎮(zhèn)壓輪機(jī)構(gòu)、刀軸動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和排肥排種器動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。機(jī)具樣機(jī)如圖1所示。

機(jī)架上的三點(diǎn)懸掛架與拖拉機(jī)懸掛架連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)具與拖拉機(jī)全懸掛配套。機(jī)架前兩側(cè)安裝地輪，地輪上下位置可調(diào)，改變耕作刀軸對(duì)土壤的耕作深度，確保土壤耕作深度一致。地輪通過(guò)鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)排肥排種器轉(zhuǎn)動(dòng)，完成排種、排肥任務(wù)。

拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)變速箱轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)少耕刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)。少耕刀軸安裝在機(jī)架前下部，刀軸上按照小壟溝播種技術(shù)要求，排列安裝土壤耕作刀片。對(duì)施肥播種行的土壤進(jìn)行耕作時(shí)，耕作寬度15 cm，形成耕作帶，建立良好的種床。對(duì)兩個(gè)相鄰施肥播種開(kāi)溝器之間的非播種行的土壤進(jìn)行免耕時(shí)，形成免耕帶，免耕帶寬度18 cm，建立秸稈覆蓋和免耕保墑壟。在少耕刀軸耕作刀片后面對(duì)應(yīng)橫向安裝多個(gè)施肥播種開(kāi)溝器，間距33 cm，上下位置能夠調(diào)整，改變播種施肥深度。每個(gè)施肥播種開(kāi)溝器，1個(gè)施肥管在前，施1行肥，2個(gè)下種管在后，上部并攏，下部分開(kāi)，播種2行種。施肥管出肥口較下種管出種口低6～7 cm。在1個(gè)小麥?zhǔn)┓什シN小壟溝內(nèi)，溝底中間化肥深施10～12 cm，肥料兩側(cè)播種2行小麥，行距6～7 cm，播種深度3～4 cm，種肥水平間距3～4 cm，上下間距6～7 cm。

施肥播種開(kāi)溝器后面安裝浮動(dòng)仿形鎮(zhèn)壓輪，通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，對(duì)施肥播種小壟溝進(jìn)行土壤壓實(shí)。機(jī)架上部安裝種肥箱體，存放肥料和種子。種肥箱體下面安裝排肥排種器，肥料和種子通過(guò)塑料管道一端分別與排肥排種器連接，另一端分別與播種施肥開(kāi)溝器下肥下種管連接。

2.2 工作原理

在農(nóng)作物秸稈直接粉碎覆蓋地表情況下，拖拉機(jī)通過(guò)上拉桿和下懸掛臂與小麥小壟溝免耕施肥播種機(jī)三點(diǎn)懸掛架連接，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸通過(guò)傳動(dòng)軸與變速箱動(dòng)力輸入軸連接，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)與機(jī)具全懸掛連接。根據(jù)農(nóng)藝要求和土壤墑情，調(diào)整播種量和施肥量大小；調(diào)整播種和施肥深度；調(diào)整鎮(zhèn)壓力度大?。煌ㄟ^(guò)調(diào)整拖拉機(jī)中央拉桿長(zhǎng)度、左右下懸掛臂位置和拖拉機(jī)液壓升降限位裝置來(lái)調(diào)整旋耕刀入土深度，保證機(jī)組作業(yè)時(shí)的條帶旋耕深度。

拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著拖拉機(jī)油門(mén)增大，旋耕刀轉(zhuǎn)速達(dá)到作業(yè)轉(zhuǎn)速，入土深度達(dá)到10～12 cm時(shí)進(jìn)行條帶旋耕，形成耕作帶，在耕作帶內(nèi)的地表秸稈、殘茬和土壤被旋耕刀切碎和混合后，向后拋出，通過(guò)播種施肥開(kāi)溝器分流到兩個(gè)相鄰播種施肥開(kāi)溝器之間的免耕帶地表上，在碎秸稈、根茬和土壤混合物向后分流過(guò)程中，由于土壤較秸稈重，先于秸稈落地，保證了播種后免耕帶秸稈覆蓋率高，耕作帶內(nèi)土壤混入的碎秸稈、根茬量少，為播種提供了良好的種床。在兩個(gè)相鄰的施肥播種開(kāi)溝器之間，前面對(duì)應(yīng)的刀軸上沒(méi)有安裝旋耕刀，隨著拖拉機(jī)前進(jìn)，在兩個(gè)相鄰的播種施肥開(kāi)溝器之間的地表免耕，形成免耕帶。

旋耕刀在播種施肥開(kāi)溝器兩側(cè)貼近旋轉(zhuǎn)，及時(shí)清理掉播種施肥開(kāi)溝器前的掛草和泥土，有效防止了秸稈在開(kāi)溝器前堆積造成堵塞。播種施肥開(kāi)溝器入土深度在8～12 cm時(shí)進(jìn)行開(kāi)溝施肥，播種入土深度在3～4 cm時(shí)進(jìn)行排種，種肥行垂直間距4 cm，鎮(zhèn)壓輪對(duì)播種行進(jìn)行鎮(zhèn)壓，保證播種覆土嚴(yán)實(shí)。鎮(zhèn)壓輪與播種施肥開(kāi)溝器為仿形浮動(dòng)連接，在播種溝內(nèi)壓實(shí)土壤過(guò)程中，上下浮動(dòng)仿形，保證了播種后土壤壓實(shí)度一致。另外，鎮(zhèn)壓輪在播種溝內(nèi)鎮(zhèn)壓，鎮(zhèn)壓輪帶動(dòng)播種溝兩側(cè)土壤向溝內(nèi)回落，形成2次覆土，保證播種覆土嚴(yán)實(shí)。

安裝在機(jī)架前面的地輪通過(guò)鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)排種、排肥器轉(zhuǎn)動(dòng)排種、排肥，種子和肥料通過(guò)塑料管道進(jìn)入下種、下肥管完成排種、排肥任務(wù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

該播種機(jī)可實(shí)現(xiàn)大型施肥播種機(jī)與拖拉機(jī)全懸掛連接，在大量秸稈殘茬覆蓋地表情況下，一次作業(yè)完成土壤壟帶少免耕、小壟溝播種施肥、鎮(zhèn)壓等多道生產(chǎn)工序。

3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

播種機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

翻轉(zhuǎn)課堂能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)內(nèi)化于知識(shí)傳授之間的緊密互動(dòng)和配合，學(xué)生可以結(jié)合個(gè)人的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)實(shí)踐的過(guò)程之中主動(dòng)地參與老師所組織的各種教學(xué)活動(dòng)，老師也可以通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的有效實(shí)踐來(lái)了解學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)情況和掌握情況，從而在后期進(jìn)行針對(duì)性的教學(xué)調(diào)整，真正地為學(xué)生提供有效的幫助，對(duì)學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行答疑解惑。許多英文老師提出翻轉(zhuǎn)課堂能夠不斷的調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)英語(yǔ)專業(yè)翻譯教學(xué)水平的綜合提升。

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)將直型旋耕刀變?yōu)橹迸ば涡叮Ａ袅酥毙痘型寥琅c地表秸稈殘茬的技術(shù)特性，增加土壤左右分流裝置，提高播種溝復(fù)土功能，減小耕作阻力，對(duì)土壤擾動(dòng)小，播種覆土效果好。

(2)施肥開(kāi)溝器增加了曲面開(kāi)溝覆土翼板，開(kāi)溝平順性好，防堵塞能力強(qiáng)。

(3)在施肥開(kāi)溝器上安裝彈性仿形鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)(圖2)，實(shí)現(xiàn)施肥開(kāi)溝器與仿形鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)一體化。保證種床寬度和深度一致，覆土鎮(zhèn)壓嚴(yán)實(shí)?？s短了播種機(jī)縱向尺寸，減小播種機(jī)體積，使播種機(jī)重心前移，確保大型播種機(jī)與拖拉機(jī)全懸掛連接。

(4)種子在肥料下方5～7 cm，兩側(cè)3～4 cm處，形成18 cm+15 cm的寬窄行播種模式，窄行15 cm為溝，寬行18 cm為壟，形成小壟溝小麥豐產(chǎn)栽培模式。

4 田間試驗(yàn)

4.1 地塊選擇

選擇不同地域進(jìn)行生產(chǎn)考核。試驗(yàn)考核面積共15.33 hm2，播種作物為春小麥和冬小麥，試驗(yàn)地塊為旱地和水地，地表?xiàng)l件為秸稈殘茬覆蓋。

2019年4月6—20日，在運(yùn)城市空港區(qū)選擇雜草較多、玉米根茬和玉米秸稈覆蓋地表3種不同地塊，進(jìn)行多次試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，作業(yè)速度5～7 km/h，小麥試驗(yàn)播種面積0.2 hm2，播種量225～270 kg/hm2，無(wú)堵塞現(xiàn)象發(fā)生，小壟溝成型，播種質(zhì)量達(dá)到農(nóng)藝技術(shù)要求。5月8日進(jìn)行出苗監(jiān)測(cè)，出苗率>93%，苗全、苗齊和苗壯，未出現(xiàn)缺苗斷壟現(xiàn)象。

2019年5月7日，在呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)牙克石農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行春小麥實(shí)地播種試驗(yàn)，選擇小麥根茬和秸稈覆蓋地塊，春小麥根茬高度12～18 cm，秸稈殘茬量1 500～2 250 kg/hm2，土壤性質(zhì)為黑粘土，土壤含水率15%左右，播種作業(yè)速度7.2 km/h，施肥量225～300 kg/hm2，播種量225～300 kg/hm2，耕作深度12～14 cm，完成春小麥播種試驗(yàn)面積4.2 hm2。播種作業(yè)后，地表小壟溝明顯，壟上秸稈覆蓋率較高，小壟溝內(nèi)土壤中秸稈含量較少，小壟溝土壤壓實(shí)規(guī)范，播種深度一致，下種均勻，種肥分離間距穩(wěn)定。5月22日，進(jìn)行查苗監(jiān)測(cè)，出苗率90%～95%，苗高4～6 cm，苗壯、苗齊和苗全，明顯好于平播春小麥的出苗率。2019年9月25日，進(jìn)行收獲測(cè)產(chǎn)，小壟溝播種小麥產(chǎn)量4 980 kg/hm2，較平播春小麥增產(chǎn)15～20 kg/hm2，增產(chǎn)率5%～7%。

2019年9月28日，在運(yùn)城市鹽湖區(qū)進(jìn)行旱地冬小麥實(shí)地播種試驗(yàn)，試驗(yàn)地表為前茬小麥根茬秸稈覆蓋，殘茬覆蓋量1 500～2 250 kg/hm2，土壤含水率13%～15%，施肥量600 kg/hm2，播種量187.5 kg/hm2，作業(yè)速度7 km/h，測(cè)試作業(yè)面積0.53 hm2。從開(kāi)始試驗(yàn)播種到結(jié)束，一切比較順利，播種質(zhì)量和生產(chǎn)效率用戶比較滿意。10月16日查苗，出苗率92%，播種深度一致，苗全、苗壯和苗齊。在旱地小麥區(qū)共服務(wù)作業(yè)面積5.73 hm2。

2019年10月10日，在運(yùn)城市鹽湖區(qū)進(jìn)行水地冬小麥實(shí)地播種試驗(yàn)，試驗(yàn)地表為前茬玉米根茬秸稈覆蓋。殘茬覆蓋量350～450 kg/hm2，玉米秸稈經(jīng)過(guò)還田機(jī)粉碎，土壤含水率15%～18%，施肥量750 kg/hm2，播種量225 kg/hm2，作業(yè)速度5～6 km/h，測(cè)試作業(yè)面積共1.07 hm2。播種作業(yè)中，沒(méi)有發(fā)生堵塞現(xiàn)象，播種溝內(nèi)存在少量秸稈，播種深度一致，壟上秸稈覆蓋較多，播種質(zhì)量比較滿意。10月25日查苗監(jiān)測(cè)，出苗率>90%，苗高4～6 cm，苗全、苗壯和苗齊，沒(méi)有缺苗斷壟現(xiàn)象。在水地小麥區(qū)，共播種小麥面積5.4 hm2。2020年3月10日監(jiān)測(cè)，小麥株高10～15 cm，平均分蘗2～3頭，苗數(shù)825萬(wàn)～900萬(wàn)株/hm2，較傳統(tǒng)播種小麥苗壯、苗齊。

4.2 效益分析

社會(huì)效益：提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技水平，創(chuàng)新小麥豐產(chǎn)栽培模式，減少生產(chǎn)成本，增加農(nóng)戶收入。

經(jīng)濟(jì)效益：降低生產(chǎn)成本10%；降低小麥播種機(jī)械作業(yè)成本75～120元/hm2；提高小麥產(chǎn)量5%以上。

生態(tài)效益：推進(jìn)秸稈還田和化肥深施，減少農(nóng)業(yè)污染，助力綠色農(nóng)業(yè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

大型小麥小壟溝免耕施肥播種機(jī)有效地進(jìn)行了一定面積的試驗(yàn)示范考核，后續(xù)還需較大規(guī)模地進(jìn)行適應(yīng)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等試驗(yàn)考核，不斷開(kāi)展示范推廣，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線中改進(jìn)再創(chuàng)新，進(jìn)一步完善技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，加速實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，為推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展做出努力。