孫龍霞 於鋒 葛訊一

0 引言

由于作物品種、土壤特性、地方氣候特點不同，設(shè)施蔬菜生長中連作障礙問題復(fù)雜，傳統(tǒng)的農(nóng)藥治理治標不治本，不但污染耕地環(huán)境，而且會導(dǎo)致病蟲害產(chǎn)生耐藥性，加劇病蟲害治理難度[1-2]。針對設(shè)施蔬菜栽培生產(chǎn)中連作障礙問題嚴重，特別是土壤中病蟲害分布廣泛、傳播途徑多等問題，采用土壤精細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性能試驗及田間生產(chǎn)試驗情況，分析該機整機性能，對試驗機型進行適應(yīng)性、經(jīng)濟性、可靠性評價，為土壤消毒機械推廣應(yīng)用提供參考[6-7]。

1 試驗機具

3SHGL-135 型自走式精旋土壤火焰殺蟲機是由拖拉機動力輸出軸驅(qū)動的精細旋耕殺蟲機械，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。作業(yè)時,拖拉機動力經(jīng)后輸出軸、聯(lián)軸器傳至分動箱主動軸，經(jīng)傘齒減速并改變方向，再通過二組鏈輪，將動力傳遞給旋耕齒輪包動力輸出軸，通過旋耕滾筒長軸與滾筒連接，最終把動力傳出，驅(qū)動滾筒旋轉(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結(jié)構(gòu)簡圖

表1 機具主要參數(shù)

2 試驗方法

2.1 試驗儀器、工具

試驗儀器及工具（校準合格并在有效期內(nèi)）：鋼卷尺、皮尺、鋼尺、堅實度測定儀、土壤水分測定儀、溫度計等。

2.2 試驗地點

試驗地點選在無錫市惠山區(qū)精細蔬菜園區(qū)。高溫殺蟲滅菌試驗后，使用修復(fù)劑對土壤進行修復(fù)處理。

2.3 試驗內(nèi)容

2.3.1 試驗條件測定

記錄土壤類型、前茬作物，用溫度計測定棚內(nèi)溫度，用皮尺測量設(shè)施結(jié)構(gòu)尺寸等；用土壤水分測定儀測定土壤水分含量（隨機選取五個點測定，取平均值）；用土壤堅實度測定儀測定土壤堅實度（測定深度10 cm，測5 次，取平均值）。

2.3.2 土壤消毒落地溫度測定

測定土壤消毒落地后溫度。選定5 個截面，分別在機具作業(yè)后1 min、10 min、30 min，用溫度計插入土層測量10 cm 深度的土壤溫度。

2.3.3 土壤消毒機田間試驗測定

在無錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司塑料大棚內(nèi)進行田間試驗，測定土壤消毒機作業(yè)效率。在20 m 定點距離內(nèi)，測定機具往返作業(yè)時間各1 次，計算出機具純作業(yè)效率。作業(yè)完成后，在已作業(yè)田塊中選取5 個作業(yè)截面，測量機具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度，取平均值；隨機選取五個點,用土壤水分測定儀測定土壤含水率。

后期進行作物生長情況比對測定。在同一大棚內(nèi)選擇兩個田塊，在一個田塊進行土壤火焰消毒處理；另一田塊未經(jīng)處理，為對照田塊。

2.3.4 生產(chǎn)考核試驗

在無錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司蔬菜園區(qū)內(nèi)進行機具生產(chǎn)考核試驗，分別對塑料大棚和露地地塊進行作業(yè)考核，測定作業(yè)時間、作業(yè)面積、故障情況及耗氣情況，評價操作方便性、可靠性。

按式（1）計算生產(chǎn)效率：

式中：Ws——生產(chǎn)效率，667 m2/h；

Ts——作業(yè)時間，h；

Q總——作業(yè)面積，667 m2。

按式（2）計算單位面積耗氣率：

式中：M——單位面積耗氣率，kg/667 m2；

M總——機具在作業(yè)時間內(nèi)消耗的總?cè)細饬?，kg；

Q總——作業(yè)面積，667 m2。

按式（3）計算可靠性系數(shù)：

式中：Tk——可靠性系數(shù)；

T故——故障發(fā)生時間，h；

TS——作業(yè)時間，h；

T總——時間總和，h。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 試驗條件

試驗開始前，先用深耕機深旋土壤35～40 cm，在深耕的同時打破原來的犁底層，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試驗及效果分析做好準備。試驗地條件測定情況如表2 所示。

表2 田間試驗條件檢測記錄

3.2 土壤消毒落地溫度分析

土壤消毒落地后溫度測量結(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?；鹧嫦緯r,火槍噴出的溫度約1 000℃,翻耕過程中，細小土壤顆粒在被拋起時通過火焰的灼烤，將線蟲殺死。試驗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，對土壤中的病原真菌和細菌以及雜草種子具有明顯的殺滅作用。

表3 落地溫度檢測表

3.3 土壤消毒機田間試驗分析

自走式精旋土壤火焰殺蟲機田間試驗后土壤作業(yè)參數(shù)測量結(jié)果如表4 所示。機具作業(yè)深度在20 cm 左右，經(jīng)過火焰高溫消毒后，30 cm 以上的土層溫度都達到了線蟲和其它病原微生物的致死溫度，再配合太陽能高溫悶棚，可以使土壤保持較長時間的高溫，殺蟲效果更明顯。作業(yè)后土壤細碎，機具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度能夠達到相關(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環(huán)境。

機具平均行走速度為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)考核試驗分析

自走式精旋土壤火焰殺蟲機生產(chǎn)考核試驗在無錫益家康生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)塑料大棚內(nèi)進行。在露地進行對比試驗。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。試驗考核結(jié)果見表4、表5。

表4 土壤消毒機生產(chǎn)考核記錄表

高溫消毒殺菌試驗后，使用時科生物科技（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)的竹炭有機肥（修復(fù)劑），對土壤進行修復(fù)處理，后茬作物種植莧菜、芹菜、青菜。通過對比可看出，在使用土壤火焰殺蟲機作業(yè)的田塊，土壤修復(fù)后，第一茬芹菜生長變化不明顯，第二茬莧菜、青菜等葉菜長勢較好，土壤鹽堿化程度也得到一定的改良。

表5 土壤消毒機生產(chǎn)考核匯總表

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

對3SHGL-135 型自走式精旋土壤火焰殺蟲機進行性能試驗及田間生產(chǎn)試驗，重點對試驗機型進行適應(yīng)性、經(jīng)濟性、可靠性分析，根據(jù)試驗研究結(jié)果，得到如下結(jié)論：

1）作業(yè)后土壤細碎，機具作業(yè)幅寬、作業(yè)深度均能夠達到相關(guān)技術(shù)要求。

2）土壤落地溫度受機具作業(yè)速度、機具作業(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）機具整體作業(yè)速度不高，作業(yè)深度為20 cm時，畝作業(yè)時間約3.5 h。

4）機具可靠性為99.1%。故障為旋耕試驗時土壤中有較大石塊卡住旋耕刀片，通過清理石塊解決。

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

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

4.2 建議

根據(jù)樣機試驗情況，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)強度。使用導(dǎo)航系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機械的自動化作業(yè)；使用智能終端，可以實現(xiàn)對機具作業(yè)的綜合管理；增加熱力傳感器和光敏傳感器，可實時監(jiān)控氣體的燃燒情況；在機具后方增加攝像頭，實時傳輸作業(yè)圖像，可在操作面板上對機具后方進行實時監(jiān)控。

2）優(yōu)化土壤破碎裝置。與普通的旋耕機相比，目前引進試驗的設(shè)備可達到較深的旋耕深度和較好的碎土效果。針對蘇南蘇中地區(qū)以黏土為主的情況，建議開展輥式碎土機理研究，優(yōu)化可浮動調(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點火技術(shù)；同時，應(yīng)分析強制通風(fēng)裝置和排煙口形成高熱湍流空氣流場分布，優(yōu)化火焰殺毒裝備結(jié)構(gòu)，增加火焰和土壤接觸時間，增強土壤殺菌殺蟲的消毒效果。