孫龍霞 於鋒 葛訊一

0 引言

由于作物品種、土壤特性、地方氣候特點(diǎn)不同，設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)中連作障礙問(wèn)題復(fù)雜，傳統(tǒng)的農(nóng)藥治理治標(biāo)不治本，不但污染耕地環(huán)境，而且會(huì)導(dǎo)致病蟲害產(chǎn)生耐藥性，加劇病蟲害治理難度[1-2]。針對(duì)設(shè)施蔬菜栽培生產(chǎn)中連作障礙問(wèn)題嚴(yán)重，特別是土壤中病蟲害分布廣泛、傳播途徑多等問(wèn)題，采用土壤精細(xì)粉碎和火焰高溫處理相結(jié)合的滅菌殺蟲消毒技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)綠色高效環(huán)保治理土壤病蟲害[3-5]。本文結(jié)合自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)性能試驗(yàn)及田間生產(chǎn)試驗(yàn)情況，分析該機(jī)整機(jī)性能，對(duì)試驗(yàn)機(jī)型進(jìn)行適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性評(píng)價(jià)，為土壤消毒機(jī)械推廣應(yīng)用提供參考[6-7]。

1 試驗(yàn)機(jī)具

3SHGL-135 型自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)是由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的精細(xì)旋耕殺蟲機(jī)械，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。作業(yè)時(shí),拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)后輸出軸、聯(lián)軸器傳至分動(dòng)箱主動(dòng)軸，經(jīng)傘齒減速并改變方向，再通過(guò)二組鏈輪，將動(dòng)力傳遞給旋耕齒輪包動(dòng)力輸出軸，通過(guò)旋耕滾筒長(zhǎng)軸與滾筒連接，最終把動(dòng)力傳出，驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)工作，將土壤粉碎并提起放入罩殼內(nèi)?；鹧鎳娚淦髋c旋耕滾筒同步工作，1 000℃高溫火焰束穿透粉碎后的土層，可瞬間殺死土層里的線蟲及蟲卵。機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 3SHGL-135 型自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

表1 機(jī)具主要參數(shù)

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)儀器、工具

試驗(yàn)儀器及工具（校準(zhǔn)合格并在有效期內(nèi)）：鋼卷尺、皮尺、鋼尺、堅(jiān)實(shí)度測(cè)定儀、土壤水分測(cè)定儀、溫度計(jì)等。

2.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)選在無(wú)錫市惠山區(qū)精細(xì)蔬菜園區(qū)。高溫殺蟲滅菌試驗(yàn)后，使用修復(fù)劑對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)處理。

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

2.3.1 試驗(yàn)條件測(cè)定

記錄土壤類型、前茬作物，用溫度計(jì)測(cè)定棚內(nèi)溫度，用皮尺測(cè)量設(shè)施結(jié)構(gòu)尺寸等；用土壤水分測(cè)定儀測(cè)定土壤水分含量（隨機(jī)選取五個(gè)點(diǎn)測(cè)定，取平均值）；用土壤堅(jiān)實(shí)度測(cè)定儀測(cè)定土壤堅(jiān)實(shí)度（測(cè)定深度10 cm，測(cè)5 次，取平均值）。

2.3.2 土壤消毒落地溫度測(cè)定

測(cè)定土壤消毒落地后溫度。選定5 個(gè)截面，分別在機(jī)具作業(yè)后1 min、10 min、30 min，用溫度計(jì)插入土層測(cè)量10 cm 深度的土壤溫度。

2.3.3 土壤消毒機(jī)田間試驗(yàn)測(cè)定

在無(wú)錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司塑料大棚內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)，測(cè)定土壤消毒機(jī)作業(yè)效率。在20 m 定點(diǎn)距離內(nèi)，測(cè)定機(jī)具往返作業(yè)時(shí)間各1 次，計(jì)算出機(jī)具純作業(yè)效率。作業(yè)完成后，在已作業(yè)田塊中選取5 個(gè)作業(yè)截面，測(cè)量機(jī)具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度，取平均值；隨機(jī)選取五個(gè)點(diǎn),用土壤水分測(cè)定儀測(cè)定土壤含水率。

后期進(jìn)行作物生長(zhǎng)情況比對(duì)測(cè)定。在同一大棚內(nèi)選擇兩個(gè)田塊，在一個(gè)田塊進(jìn)行土壤火焰消毒處理；另一田塊未經(jīng)處理，為對(duì)照田塊。

2.3.4 生產(chǎn)考核試驗(yàn)

在無(wú)錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司蔬菜園區(qū)內(nèi)進(jìn)行機(jī)具生產(chǎn)考核試驗(yàn)，分別對(duì)塑料大棚和露地地塊進(jìn)行作業(yè)考核，測(cè)定作業(yè)時(shí)間、作業(yè)面積、故障情況及耗氣情況，評(píng)價(jià)操作方便性、可靠性。

按式（1）計(jì)算生產(chǎn)效率：

式中：Ws——生產(chǎn)效率，667 m2/h；

Ts——作業(yè)時(shí)間，h；

Q總——作業(yè)面積，667 m2。

按式（2）計(jì)算單位面積耗氣率：

式中：M——單位面積耗氣率，kg/667 m2；

M總——機(jī)具在作業(yè)時(shí)間內(nèi)消耗的總?cè)細(xì)饬浚琸g；

Q總——作業(yè)面積，667 m2。

按式（3）計(jì)算可靠性系數(shù)：

式中：Tk——可靠性系數(shù)；

T故——故障發(fā)生時(shí)間，h；

TS——作業(yè)時(shí)間，h；

T總——時(shí)間總和，h。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)開始前，先用深耕機(jī)深旋土壤35～40 cm，在深耕的同時(shí)打破原來(lái)的犁底層，消除土壤板結(jié)，增加土壤的透氣性，降低土壤的酸化、次生鹽漬化，改良土壤的種植條件，為自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)試驗(yàn)及效果分析做好準(zhǔn)備。試驗(yàn)地條件測(cè)定情況如表2 所示。

表2 田間試驗(yàn)條件檢測(cè)記錄

3.2 土壤消毒落地溫度分析

土壤消毒落地后溫度測(cè)量結(jié)果如表3所示。線蟲在高溫下很脆弱,在45℃環(huán)境中15 分鐘死亡,在55℃環(huán)境中只能活幾秒。火焰消毒時(shí),火槍噴出的溫度約1 000℃,翻耕過(guò)程中，細(xì)小土壤顆粒在被拋起時(shí)通過(guò)火焰的灼烤，將線蟲殺死。試驗(yàn)中的灼燒土壤落地后10 cm 深度的溫度在45～55℃之間，30 min 后可保持在47℃左右，仍可滿足土塊內(nèi)部的線蟲清殺處理要求，能有效殺滅土壤中病蟲害，對(duì)土壤中的病原真菌和細(xì)菌以及雜草種子具有明顯的殺滅作用。

表3 落地溫度檢測(cè)表

3.3 土壤消毒機(jī)田間試驗(yàn)分析

自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)田間試驗(yàn)后土壤作業(yè)參數(shù)測(cè)量結(jié)果如表4 所示。機(jī)具作業(yè)深度在20 cm 左右，經(jīng)過(guò)火焰高溫消毒后，30 cm 以上的土層溫度都達(dá)到了線蟲和其它病原微生物的致死溫度，再配合太陽(yáng)能高溫悶棚，可以使土壤保持較長(zhǎng)時(shí)間的高溫，殺蟲效果更明顯。作業(yè)后土壤細(xì)碎，機(jī)具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度能夠達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求，作業(yè)土壤平均含水率為24%，能保證較為適宜的作物生長(zhǎng)環(huán)境。

機(jī)具平均行走速度為2.23 m/min，平均旋耕深度為20.3 cm，耕深穩(wěn)定性為90.2%，作業(yè)幅寬為135.4 cm，30 min 土壤平均溫度為47.2℃。

3.4 生產(chǎn)考核試驗(yàn)分析

自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)生產(chǎn)考核試驗(yàn)在無(wú)錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。在露地進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。露地環(huán)境溫度為8℃。大棚為8 m 塑料大棚，環(huán)境溫度為22℃。土壤表層細(xì)碎，未耕作，溝內(nèi)土壤表層有白色晶體狀土塊，伴有少量紅色土塊。試驗(yàn)考核結(jié)果見表4、表5。

表4 土壤消毒機(jī)生產(chǎn)考核記錄表

高溫消毒殺菌試驗(yàn)后，使用時(shí)科生物科技（上海）有限公司、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所聯(lián)合生產(chǎn)的竹炭有機(jī)肥（修復(fù)劑），對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)處理，后茬作物種植莧菜、芹菜、青菜。通過(guò)對(duì)比可看出，在使用土壤火焰殺蟲機(jī)作業(yè)的田塊，土壤修復(fù)后，第一茬芹菜生長(zhǎng)變化不明顯，第二茬莧菜、青菜等葉菜長(zhǎng)勢(shì)較好，土壤鹽堿化程度也得到一定的改良。

表5 土壤消毒機(jī)生產(chǎn)考核匯總表

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

對(duì)3SHGL-135 型自走式精旋土壤火焰殺蟲機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)及田間生產(chǎn)試驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)型進(jìn)行適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性分析，根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，得到如下結(jié)論：

1）作業(yè)后土壤細(xì)碎，機(jī)具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度均能夠達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。

2）土壤落地溫度受機(jī)具作業(yè)速度、機(jī)具作業(yè)深度、土壤含水率等因素影響較大，土壤落地溫度在45～55℃，并且可保持溫度1 h 以上。

3）機(jī)具整體作業(yè)速度不高，作業(yè)深度為20 cm時(shí)，畝作業(yè)時(shí)間約3.5 h。

4）機(jī)具可靠性為99.1%。故障為旋耕試驗(yàn)時(shí)土壤中有較大石塊卡住旋耕刀片，通過(guò)清理石塊解決。

5）作業(yè)成本較高。液化氣成本約1 500元/667 m2（液化氣價(jià)格隨市場(chǎng)波動(dòng)）。

6）旋耕、高溫殺毒作業(yè)后，田塊通過(guò)施撒生物質(zhì)有機(jī)肥進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)后第一茬葉菜作物生長(zhǎng)變化不明顯，第二茬作物長(zhǎng)勢(shì)較好，土壤鹽堿化程度得到一定的改良。

4.2 建議

根據(jù)樣機(jī)試驗(yàn)情況，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議：

1）增加監(jiān)控裝置，應(yīng)用智能化技術(shù)。大棚內(nèi)作業(yè)溫度高、灰塵大，操作人員作業(yè)環(huán)境條件較差，建議增加遙控作業(yè)裝置，以降低工作人員作業(yè)強(qiáng)度。使用導(dǎo)航系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化作業(yè)；使用智能終端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)具作業(yè)的綜合管理；增加熱力傳感器和光敏傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)控氣體的燃燒情況；在機(jī)具后方增加攝像頭，實(shí)時(shí)傳輸作業(yè)圖像，可在操作面板上對(duì)機(jī)具后方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2）優(yōu)化土壤破碎裝置。與普通的旋耕機(jī)相比，目前引進(jìn)試驗(yàn)的設(shè)備可達(dá)到較深的旋耕深度和較好的碎土效果。針對(duì)蘇南蘇中地區(qū)以黏土為主的情況，建議開展輥式碎土機(jī)理研究，優(yōu)化可浮動(dòng)調(diào)整的深耕碎土刀輥裝置。

3）優(yōu)化高溫處理箱。由于該設(shè)備的火焰噴頭朝下，并且出口氣流速度較快，所以需要研究火焰噴頭朝下的自動(dòng)點(diǎn)火技術(shù)；同時(shí)，應(yīng)分析強(qiáng)制通風(fēng)裝置和排煙口形成高熱湍流空氣流場(chǎng)分布，優(yōu)化火焰殺毒裝備結(jié)構(gòu)，增加火焰和土壤接觸時(shí)間，增強(qiáng)土壤殺菌殺蟲的消毒效果。