關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化果園；碎草機(jī)；作業(yè)效率；牽引式

0引言

果樹種植業(yè)是北京市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要組成部分[1]。目前，北京市鮮果種植面積近5.6萬hm2，標(biāo)準(zhǔn)化果園是我國果樹種植領(lǐng)域未來發(fā)展的主要方向[2]。標(biāo)準(zhǔn)化果園構(gòu)建可分為標(biāo)準(zhǔn)化建園、土肥水標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化用藥、病蟲害監(jiān)測(cè)和規(guī)范操作流程5個(gè)方面，在此過程中，果園機(jī)械化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。根據(jù)果樹生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，果園機(jī)械主要包括果園生產(chǎn)動(dòng)力機(jī)械、開溝施肥機(jī)械、植保機(jī)械、修剪機(jī)械、花果管理機(jī)械、樹枝粉碎機(jī)械、灌溉機(jī)械和收獲機(jī)械等[3-8]。

近年來，我國正逐漸提高標(biāo)準(zhǔn)化果園全程機(jī)械化生產(chǎn)水平，提高果園生產(chǎn)作業(yè)效率．降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)投入。程小龍[9]進(jìn)行了果園乘坐自走式割草機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，產(chǎn)品滿足果園的除草要求。北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站在對(duì)國內(nèi)外林果機(jī)械調(diào)研或檢索的基礎(chǔ)上，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化果園各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，引進(jìn)了各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的果園機(jī)械，但這些果園機(jī)械在北京市的作業(yè)情況尚不明確，未形成適合北京市的果園機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系。北京市果樹種植業(yè)以蘋果、桃、葡萄等為主。本研究主要針對(duì)果園生產(chǎn)機(jī)械中的碎草機(jī)，在北京海升農(nóng)業(yè)有限公司的矮化密植蘋果園展開試驗(yàn)研究。碎草機(jī)是一種新型果園管理機(jī)械，具備無摩擦避讓樹干、割茬高度可調(diào)整、作業(yè)防護(hù)機(jī)制完備安全和作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于葡萄園、桃園、梨園、矮化密植蘋果園、獼猴桃園和棗園等應(yīng)用生草法的生態(tài)果園，能夠顯著提高作業(yè)效率，提升果園效益[10-11]。

1結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1整機(jī)結(jié)構(gòu)

果園行間碎草機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由懸掛裝置、外殼、變速箱和粉碎裝置等組成。

1.2工作原理

碎草機(jī)動(dòng)力來自拖拉機(jī)的后輸出軸，經(jīng)萬向傳動(dòng)軸依次傳遞給變速箱（1：3傳動(dòng)比）、膠帶輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)碎草機(jī)刀軸旋轉(zhuǎn)，刀軸上的刀座連接粉碎錘爪，粉碎錘爪相對(duì)于刀座可以旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的刀軸帶動(dòng)粉碎錘爪進(jìn)行碎草作業(yè)。產(chǎn)生的負(fù)壓將已切斷的草從喂入口吸入殼體內(nèi)，經(jīng)多次砍切、打碎，在氣流作用下均勻覆蓋在果園。通過液壓系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)碎草機(jī)的作業(yè)高度。調(diào)節(jié)壓草輥安裝位置也可以調(diào)節(jié)刀軸相對(duì)于地面的高度，改變留茬高度。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)地概況

為測(cè)量果園行間碎草機(jī)基本指標(biāo)和主要作業(yè)參數(shù)，2020年10月25日，在北京海升農(nóng)業(yè)有限公司的矮化密植蘋果園進(jìn)行碎草機(jī)田間作業(yè)試驗(yàn)，配套動(dòng)力為東方紅654型拖拉機(jī)。北京市延慶區(qū)位于北京市西北部，屬暖溫帶季風(fēng)型大陸性半濕潤半干旱氣候，年均降雨量500～700mm，年平均溫度10.8℃。

2.2試驗(yàn)指標(biāo)與方法

2.2.1三維尺寸及基本參數(shù)

（1）試驗(yàn)儀器：卷尺、直尺、轉(zhuǎn)速儀。

（2）測(cè)試方法：靜態(tài)測(cè)量碎草機(jī)三維尺寸、刀具類型、離地間隙等基本參數(shù)。將碎草機(jī)與拖拉機(jī)進(jìn)行掛接，并將拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸連接至碎草機(jī)動(dòng)力輸入軸。啟動(dòng)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸，在刀軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，利用轉(zhuǎn)速儀進(jìn)行測(cè)量。

2.2.2割幅

在同一行程中每15m測(cè)量1次，重復(fù)3次。測(cè)定的割幅長度，根據(jù)以下公式，計(jì)算每個(gè)行程的割幅利用系數(shù)。

2.2.3割茬高度

在同一工作行程中，等間隔15m取兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)以平放于地面1m的鋼直尺為基準(zhǔn)，逐次測(cè)定全割幅的割茬高度，每次等間距測(cè)定3個(gè)株高。測(cè)量的割茬高度，代人式（2）～式（7），可以得到每一行的平均割茬高度與割茬高度的穩(wěn)定性系數(shù)[7]。

每一個(gè)行程的平均割茬高度為

2.2.4碎草率

在每個(gè)工作行程中等間距15m選取2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)按機(jī)具行進(jìn)方向取1m全割幅面積為一測(cè)定區(qū)域。定義作業(yè)后草長lt;7cm為碎草，測(cè)定每個(gè)區(qū)域內(nèi)碎草的質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)測(cè)定區(qū)域內(nèi)已碎草的質(zhì)量。測(cè)定區(qū)域內(nèi)單位面積碎草的質(zhì)量與單位面積已割草的質(zhì)量比為碎草率，按式（8）計(jì)算[7]。

2.2.5漏割率

作業(yè)前每個(gè)行程區(qū)等間距15m選取2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)在機(jī)器的行走方向取1m的全割幅面積為一測(cè)定區(qū)域，測(cè)定每個(gè)區(qū)域內(nèi)收割后未被切割的草高于割茬部分的質(zhì)量即漏割損失質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)測(cè)定區(qū)域內(nèi)應(yīng)碎草的質(zhì)量。測(cè)定區(qū)域內(nèi)單位面積漏割損失質(zhì)量與單位面積應(yīng)碎草的質(zhì)量比為漏割率，按式（11）計(jì)算。

2.2.6碎草機(jī)工作效率

選定1hm2果園工作區(qū)域作為記錄區(qū)域，田間零散分布碎石，碎草機(jī)作業(yè)速度為最大工作速度6.5km/h，分別記錄碎草機(jī)和人工完成工作區(qū)域凈作業(yè)時(shí)間，按照式（13）計(jì)算工作效率。

2.2.7油耗

機(jī)具油耗測(cè)量采用淄博科創(chuàng)電子有限公司的YH-DP2006型電噴油耗測(cè)量裝置（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)專用），測(cè)量過程將油耗儀串聯(lián)進(jìn)拖拉機(jī)“油泵”和“油箱”之間，油耗儀與地面垂直，將放氣口正面朝上，試驗(yàn)過程讀取油耗儀讀數(shù)并記錄結(jié)果。

2.2.8作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

碎草機(jī)作業(yè)參數(shù)參考指標(biāo)為地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T2729-2018，碎草率≥85%、割茬高度≤12cm、漏割率≤10%，拋撒均勻度要求無明顯堆積現(xiàn)象。

3試驗(yàn)結(jié)果

3.1三維尺寸及基本參數(shù)

測(cè)量結(jié)果如表1所示。

3.2割幅測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

每一處割幅的測(cè)量結(jié)果如表2所示。

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以求得每一個(gè)行程的平均實(shí)際割幅。碎草機(jī)的理論割幅為2000mm，代入公式，可求得每一個(gè)的割幅利用系數(shù)，結(jié)果如表3所示。

3個(gè)行程的測(cè)量結(jié)果表明，每個(gè)行程的割幅利用系數(shù)均在園藝專家的評(píng)定范圍內(nèi)，并且3個(gè)行程平均實(shí)際割幅1892mm，割幅利用率為94.6%，也滿足評(píng)定范圍，因此滿足試驗(yàn)指標(biāo)。

3.3割茬高度測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果如表4所示。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，代人公式，可以得到每一行的平均割茬高度與割茬高度的穩(wěn)定性系數(shù)，如表5所示。

3個(gè)行程的測(cè)量結(jié)果表明，每個(gè)行程平均割茬高度與割茬高度的穩(wěn)定系數(shù)均符合園藝要求，并且3個(gè)行程割茬高度平均值為100.6mm，穩(wěn)定系數(shù)為94.5%，在園藝專家的評(píng)定范圍內(nèi)。

3.4碎草率測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如表6所示。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，代入相應(yīng)公式，計(jì)算結(jié)果如表7所示。

通過試驗(yàn)測(cè)定，3個(gè)行程的平均碎草率為88.8%，滿足試驗(yàn)指標(biāo)。

3.5漏割率測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，代入公式，計(jì)算每個(gè)行程的漏割率，結(jié)果如表9所示。通過結(jié)果可知，該牽引式碎草機(jī)的每個(gè)工作行程漏割率均低于2%，3個(gè)行程漏割率為1.79%，因此，滿足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求。

3.6工作效率測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

果園作業(yè)試驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)，所選碎草機(jī)質(zhì)量可靠運(yùn)行穩(wěn)定，碎草效果比較好，滿足生草果園對(duì)田間碎草的作業(yè)要求。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算得知，果園碎草機(jī)的工作效率為1.28hm12/h，人工碎草作業(yè)效率僅為0.016hm2/h，碎草機(jī)作業(yè)效率是人工作業(yè)的80倍。

3.7油耗測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程油耗數(shù)據(jù)記錄結(jié)果如表10所示，由試驗(yàn)結(jié)果可知，在不同作業(yè)條件下，碎草機(jī)平均油耗在8.4～10.2L/h，并且作業(yè)速度增大，機(jī)具油耗隨之增大。

4結(jié)束語

（1）經(jīng)過測(cè)試，果園碎草機(jī)3個(gè)工作行程的割幅利用率為94.6%，在果園機(jī)械化發(fā)展的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)相結(jié)合，果園行間生草的種植幅寬應(yīng)小于碎草機(jī)的割幅寬度，達(dá)到碎草機(jī)單程全部覆蓋或草的種植幅寬為碎草機(jī)工作幅寬的整數(shù)倍，以實(shí)現(xiàn)碎草機(jī)往返全覆蓋碎草。

（2）通過對(duì)碎草機(jī)割幅利用率、割茬高度、割茬高度穩(wěn)定性系數(shù)、碎草率和漏割率重要性能指標(biāo)的試驗(yàn)，結(jié)果表明，碎草機(jī)可靠性強(qiáng)，能較好靈活地適應(yīng)果園復(fù)雜作業(yè)環(huán)境。

（3）根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，果園碎草機(jī)額定作業(yè)效率1.20～1.47hm2/h（18～22畝／h），平均作業(yè)效率為1.28hm2/h（19.2畝／h），油耗為8.4～10.2L/h。