孫海全 姜業(yè)成

(吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，吉林 長春 130000)

引言

花生作為我國主要糧食作物和油料作物，其種植面積廣泛，分布于我國河南、山東、吉林、遼寧、河北等地區(qū)。目前我國花生雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化種植，但機(jī)械化程度較低，各區(qū)域機(jī)型差異明顯，作業(yè)質(zhì)量參差不齊，一些機(jī)型難以達(dá)到預(yù)期的農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)要求，多數(shù)機(jī)型功能單一，不能一次性完成整個(gè)種植全過程，致使拖拉機(jī)重復(fù)進(jìn)地作業(yè)，增加了大量人力、物力消耗，并造成了土壤板結(jié)現(xiàn)象，一些先播種后覆膜的機(jī)型，在種植后因引苗不及時(shí)常常產(chǎn)生燒苗的情況。因此，針對我國花生種植地區(qū)，研制開發(fā)一種能夠滿足農(nóng)藝要求的多功能花生播種機(jī)就顯得尤為重要迫切。

1 研究現(xiàn)狀及目的意義

1.1 研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代中期，中國農(nóng)機(jī)院研制出了BTX-4型中耕播種通用精量播種機(jī)；20世紀(jì)70年代，遼寧農(nóng)機(jī)所和鞍山農(nóng)機(jī)廠研發(fā)了我國第一代氣吸式播種機(jī)2BQ-6；20世紀(jì)80年代后期，隨著地膜覆蓋技術(shù)的推廣，國內(nèi)學(xué)者開始研究具有播種、施肥、鋪膜等功能的聯(lián)合精量播種機(jī)?？傮w來講，我國花生播種經(jīng)歷了從人工到簡單農(nóng)具，從單一作業(yè)到聯(lián)合作業(yè)(可起壟、播種、施藥、覆膜等)的發(fā)展階段。

目前國內(nèi)典型花生播種機(jī)型主要有單行精播機(jī)、多功能播種機(jī)。單行精播機(jī)，如北京常青樹農(nóng)機(jī)制品有限公司生產(chǎn)的Mini單行精播機(jī)，以人力手推為動(dòng)力，只完成播種單項(xiàng)作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，操作簡便，價(jià)格低廉，既省種又能減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是作業(yè)效率較低，只適用于地塊小、坡度大的山區(qū)丘陵地區(qū)作業(yè)。多功能播種機(jī)代表機(jī)型有青島萬農(nóng)達(dá)花生機(jī)械有限公司生產(chǎn)的2BFD-2C型花生覆膜播種機(jī)，該機(jī)先播種后覆膜，可一次完成施肥、覆膜、起壟、膜上壓土等工序。

1.2 目的意義

近年來，隨著國家農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整政策的實(shí)施以及花生覆膜播種技術(shù)的成熟應(yīng)用，為花生覆膜播種機(jī)研發(fā)推廣應(yīng)用提供了良好的發(fā)展空間。經(jīng)過研發(fā)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)不斷的研究與探索，目前市場上已經(jīng)開發(fā)出了與不同動(dòng)力配套的各種形式的花生覆膜播種機(jī)，產(chǎn)品功能上也有了很大的改善和提升，一些機(jī)型可以實(shí)現(xiàn)起壟、播種、覆膜、施肥、噴除草劑等多種功能，但是能夠一次性完成施肥、滴灌帶鋪設(shè)、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上苗帶覆土鎮(zhèn)壓等全套播種程序的花生播種機(jī)還處于研制開發(fā)和改進(jìn)升級階段。一種先進(jìn)的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)將成為花生產(chǎn)區(qū)的強(qiáng)烈需求，尤其是吉林等省份花生種植面積連年擴(kuò)大的情況下，對于花生播種先進(jìn)機(jī)型的渴求程度更加明顯。

目前花生覆膜播種已經(jīng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。覆膜播種階段。先播種后覆膜，種子發(fā)芽后，再破膜放苗；覆膜播種栽培方式需人工引苗，人工耗時(shí)多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適宜進(jìn)行大面積播種，逐漸被農(nóng)戶棄用。膜上覆土引苗階段。先播種后覆膜，在膜上筑土壟帶，花生苗依靠土壟壓力自動(dòng)破膜而出；膜上覆土引苗栽培方式采用的是膜上筑土帶技術(shù)，播種、覆膜后沿播種行覆上3～5cm高的土壟，花生苗自行出土。此階段雖不需要人工引苗，但是由于少數(shù)幼苗不能自動(dòng)破膜而出，可能導(dǎo)致花生出苗率低等問題；另外，所覆地膜要求是0.004mm的超薄地膜，不利于種植后的殘膜回收作業(yè)。覆膜播種破壟帶階段。先播種后覆膜，然后在膜上進(jìn)行破壟帶作業(yè)；覆膜播種破壟帶栽培方式是播種、覆膜后，在播種行上按播種株距進(jìn)行破膜作業(yè)，這樣能保證近80%的花生苗在破膜位置生長，另20%的花生苗還需人工打孔放苗，這種方式也因需人工作業(yè)未能得到廣泛應(yīng)用。

基于以上階段發(fā)展過程中存在的問題，本文提出設(shè)計(jì)研究一款能夠一次性完成施肥、滴灌帶鋪設(shè)、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上苗帶覆土鎮(zhèn)壓等全套播種程序?yàn)橐惑w的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)。花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)的研究是花生覆膜播種又一新興的發(fā)展階段，是對已有3個(gè)發(fā)展階段技術(shù)的優(yōu)化和升級，是花生覆膜播種的未來發(fā)展方向，新形式的花生播種機(jī)能夠提升花生覆膜播種工作質(zhì)量，提高花生種植出苗率，并且能夠提高花生播種效率，適應(yīng)高產(chǎn)栽培技術(shù)模式需求，能夠減少動(dòng)力機(jī)械重復(fù)進(jìn)地次數(shù)，省卻人工引苗環(huán)節(jié)，大幅度減少人力、物力資源浪費(fèi)，降低農(nóng)業(yè)種植成本，推行高產(chǎn)栽培模式下，實(shí)現(xiàn)花生種植節(jié)本增效的目標(biāo)，增加農(nóng)戶收益，實(shí)現(xiàn)花生種植全程機(jī)械化的同時(shí)，為花生生產(chǎn)大面積種植創(chuàng)造條件。

2 花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)的研究

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括機(jī)架、刮土板總成、施肥總成、滴灌帶鋪裝置總成、覆膜輥總成、排種器總成、鎮(zhèn)壓輪總成等，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)通過機(jī)架上的懸掛點(diǎn)與拖拉機(jī)后方的三點(diǎn)懸掛相連接，通過拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的起落過程，機(jī)器進(jìn)行作業(yè)時(shí)，操控拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)使機(jī)器下落至與地面貼合狀態(tài)，拖拉機(jī)帶動(dòng)播種機(jī)前進(jìn)，播種機(jī)前面的刮土板將土壤刮平，防止因暴露在耕層土壤表面凹凸不平的石塊、土塊、殘茬等雜物影響覆膜與播種質(zhì)量；在機(jī)器前進(jìn)過程中，施肥驅(qū)動(dòng)輪與耕層土壤緊密接觸，在施肥驅(qū)動(dòng)輪與地面摩擦力作用下驅(qū)動(dòng)施肥驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，為整個(gè)施肥總成提供動(dòng)力來源，施肥驅(qū)動(dòng)輪通過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)肥箱排肥軸，使肥料從肥箱中經(jīng)過排肥盒進(jìn)入到施肥管中，施肥管中的肥料經(jīng)施肥開溝器釋放到土壤當(dāng)中，完成施肥過程；接續(xù)施肥環(huán)節(jié)是滴灌帶鋪設(shè)過程和覆膜過程，這2個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，滴灌帶位于地膜下方，操作時(shí)在機(jī)器處于提起狀態(tài)下，將滴灌帶和地膜起始端沿著機(jī)器下方向后拉出并在地頭進(jìn)行固定，機(jī)器落下后，行進(jìn)過程中滴灌帶通過滴灌帶鋪設(shè)裝置總成沿機(jī)器前進(jìn)方向釋放，同時(shí)在滴灌帶的上方覆蓋地膜，拖拉機(jī)牽引播種機(jī)前進(jìn)過程中，配置在每組地膜前端左右兩側(cè)的開溝器在地膜前合適位置開出溝槽，覆膜輥總成上的壓膜輪將平坦的地膜兩側(cè)邊緣壓入到溝槽內(nèi)，隨即后側(cè)的地膜覆土圓盤將土壤刮取覆蓋到到溝槽內(nèi)的地膜上，完成覆膜、壓膜作業(yè)；覆膜完成后，安裝在覆膜輥總成后側(cè)機(jī)架上的排種器總成進(jìn)行膜上引穴播種作業(yè)，由排種器外邊緣鴨嘴型開孔器創(chuàng)制種穴，在創(chuàng)制種穴的同時(shí)將花生種子撒落到土壤中，在鴨嘴型開孔器閉合的過程中周圍的土壤散落將種子掩埋，隨著機(jī)器前進(jìn)不斷地重復(fù)此過程進(jìn)行連續(xù)播種作業(yè)；位于排種器總成后方側(cè)邊的膜上種穴覆土圓盤將刮取的土壤覆蓋到播種后的苗帶上，隨即跟進(jìn)的鎮(zhèn)壓輪總成將苗帶上的土壤進(jìn)行壓實(shí)，保證土壤與種子充分接觸，進(jìn)而完成整個(gè)作業(yè)過程。

1.刮土板總成；2.懸掛架總成；3.前施肥鏟；4.劃印器；5.機(jī)架；6.施肥驅(qū)動(dòng)輪；7.施肥主動(dòng)鏈輪；8.鏈條；9.肥箱；10.后施肥開溝器；11.壓膜輪；12.扭簧；13.滴灌管支架總成；14.地膜覆土圓盤；15.排種器；16.膜上種穴覆土圓盤；17.支耳；18.鎮(zhèn)壓輪；19.后浮動(dòng)連接架；20.后覆膜連接架壓力彈簧；21.倒膜輥；22.排種器連接架；23.排種器連接架壓力彈簧；24.支耳；25.穿軸；26.地膜支架；27.穿軸；28.地膜；29.施肥從動(dòng)鏈輪；30.覆膜支臂；31.施肥軸；32.鎖套；33.劃印器底座；34.刮土板后連接架；35.刮土板前連接架

2.2 田間試驗(yàn)

為了驗(yàn)證花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)是否能夠滿足花生播種的相關(guān)農(nóng)藝要求，對整機(jī)進(jìn)行了田間試驗(yàn)?；ㄉ喂喔材ひúシN施肥一體機(jī)設(shè)計(jì)完成后，由吉林省農(nóng)科院農(nóng)機(jī)實(shí)驗(yàn)廠進(jìn)行了樣機(jī)的試制，選擇吉林省扶余市永平鄉(xiāng)為試驗(yàn)地點(diǎn)，扶余市地處松嫩平原東北部邊緣，是吉林省花生種植的主要區(qū)域，所選試驗(yàn)地塊地勢平坦，是扶余市的代表性花生耕作地塊，且符合花生播種機(jī)具的使用范圍和作業(yè)條件，試驗(yàn)地塊前期整地質(zhì)量符合鋪設(shè)滴灌帶、鋪設(shè)地膜、膜上引穴播種等的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，試驗(yàn)過程具有地區(qū)代表性。田間試驗(yàn)如圖2所示。

圖2 田間試驗(yàn)圖

2.2.1 飄籽率、膜孔全覆土率試驗(yàn)

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)工作行數(shù)為雙壟4行，即同時(shí)鋪設(shè)90cm寬度地膜2行，在每行地膜上按照40cm行距種植2行花生，總體機(jī)器一次作業(yè)能夠同時(shí)播種4行花生，在取樣區(qū)間內(nèi)查定裸露在地膜表面以及混于膜上覆土中的種子個(gè)數(shù)，按照公式(1)計(jì)算飄籽率；測定每個(gè)行程內(nèi)取樣區(qū)間內(nèi)的所有穴、孔數(shù)，觀察膜孔覆土情況，按照公式(2)計(jì)算膜孔全覆土率。飄籽率、膜孔全覆土率如表1所示。

表1 飄籽率、膜孔全覆土率指標(biāo)表

(1)

式中，p為飄籽率，%；ps為取樣區(qū)間內(nèi)內(nèi)膜上飄籽率，粒；px為取樣區(qū)間內(nèi)膜下播種數(shù)，粒。

(2)

式中，Kf為膜孔全覆土率，%；fh為全覆蓋的膜孔數(shù)量，個(gè)；f為測定穴(膜)孔的總數(shù)量，個(gè)。

2.2.2 播種深度、穴距試驗(yàn)

在每個(gè)行程的取樣區(qū)間內(nèi)，自取樣起始點(diǎn)開始間隔4m均勻取5點(diǎn)，若取樣初始點(diǎn)無播種點(diǎn)則選擇距離該點(diǎn)最近的取樣區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)作為取樣第1點(diǎn)，同理，取樣終點(diǎn)也遵循該原則。測量與統(tǒng)計(jì)每點(diǎn)的播種深度、穴距,針對花生高產(chǎn)高效栽培技術(shù)模式的條件下，要求花生穴距為14cm，本試驗(yàn)以理論穴距為14cm，按照實(shí)際(14±0.1×14)cm均為符合花生播種的技術(shù)要求。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 播種深度、穴距指標(biāo)表

2.2.3 施肥深度試驗(yàn)

在每個(gè)行程的取樣區(qū)間內(nèi)，自取樣起始點(diǎn)開始間隔4m均勻取5點(diǎn)，測量與統(tǒng)計(jì)每點(diǎn)的施肥深度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 施肥深度指標(biāo)表

3 小結(jié)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集分析得出，該播種機(jī)的平均飄籽率為3.12%，膜孔全覆土率為93.80%，平均播種深度為4.15cm，平均播種穴距為14.19cm，平均施肥深度為10.26cm，由上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，該播種機(jī)工作性能穩(wěn)定、可靠。試驗(yàn)結(jié)果表明,該播種機(jī)能夠達(dá)到使用要求。

設(shè)計(jì)的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機(jī)能夠一次性完成花生種植過程中的膜下施肥、滴灌帶鋪設(shè)、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上覆土鎮(zhèn)壓等一系列的作業(yè)流程，提升了花生覆膜播種質(zhì)量，提高了花生出苗率，減少了動(dòng)力機(jī)械重復(fù)進(jìn)地次數(shù)，省卻人工引苗環(huán)節(jié)，大幅度減少人力、物力資源消耗，提高工作效率，降低農(nóng)業(yè)成本，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。