中圖分類號(hào)：S223.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-5553（2025）08-0022-07

Abstract：Rillingsuppresion isan importantpartofagriculturalland preparation，theeficiencyof itsquipmentoperation ffects theoutputoftheentireagricultural process.Atpresent，thelevelofagricultural mechanization in Chinaislow， thereisahuge demandfortheuseofridging machines.Thearticlefirstlyintroduces threetypesofridging equipment， whicharedivided intorotaryploughing ridging，furowridginganddiscridging，pointsoutitsworking principleand application scope，andsummarizes its advantages and disadvantages.Then it summarizes the research status of ridging machineat homeandabroad，and pointsoutthatthe domestic ridging machine hasconsiderableroom for improvement. Secondly，it summarizes the research progressofdomestic compactioncomponents，and some scholars propose hydraulic suppression，electrically driven suppression，vibratory suppressionand other suppresson methods to compact the ridges， which havecertainoptimizationefect.However，therearemostlysome issues，including thesubstandardoperation quality，loweficiency，unsystematicresearchand developmentof machinery，and insuffcientadaptabilityof ridging machine，and the suggestionsare put forward incombinationwith theproblems，including the optimization of the structuraldesignof the machinery，aelerating theapplicationof thenew typeofsuppressionmethod，and improvingthe workingefficiencyofridgingmachine，etc.Inthefuture，itisnecessarytoenhancetheintegrationof inteligentcontrol technologywith traditionalridging machines，create diferentiatedandpersonalized demands，andfocusonenergy conservation and emission reduction design.

Keywords：rotary tiling andridging；suppression equipment；tightness；hydraulicsuppression；electrically drien suppression；vibratory suppression

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，對(duì)于提升農(nóng)作物單位面積產(chǎn)出、減輕大量人力勞作和降低用工成本有著重大意義。當(dāng)前國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平偏低，全程機(jī)械化率約為 30% ，提升潛力巨大[1]。起壟鎮(zhèn)壓是蔬菜機(jī)械化種植生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵步驟，其作用是將土壤堆積到中間進(jìn)而對(duì)田地進(jìn)行壓實(shí)，起到改良土壤表層結(jié)構(gòu)的效果，成型后的田壟對(duì)蔬菜等種植作物的生長起到促進(jìn)作用，整個(gè)壟體結(jié)構(gòu)也有保濕保嫡、排水抗?jié)车男Ч鸞2]。因此，一款好的起壟鎮(zhèn)壓設(shè)備能夠大大提高耕整地環(huán)節(jié)的效率，結(jié)合其他現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備聯(lián)合協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械化高效作業(yè)。

目前，市面上現(xiàn)有的旋耕起壟機(jī)主要依靠旋耕刀配合碎土輥打碎土壤，然后由后置的鎮(zhèn)壓輪進(jìn)行土壤的壓實(shí)成型，起壟效果主要依靠鎮(zhèn)壓輪自身的重量，屬于被動(dòng)鎮(zhèn)壓，壟面質(zhì)量受限于旋耕刀及鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)，實(shí)際壓實(shí)受土壤間作用力鎮(zhèn)壓后會(huì)產(chǎn)生一定的空穴，導(dǎo)致壓實(shí)效果不佳。旋耕起壟后要進(jìn)行噴灌作業(yè)，壟面受水滴噴灑到空中落下的自重、土壤的粉碎程度、鎮(zhèn)壓質(zhì)量等影響，往往會(huì)出現(xiàn)壟型不夠飽滿、壟面坑洼不平、碎土效果不佳、鎮(zhèn)壓不實(shí)以及土壤黏連的問題，導(dǎo)致噴灌后壟面局部易沉降，容易造成后期蔬菜出苗在同一壟面下生長高度不一而無法進(jìn)行高效機(jī)械化收獲以及壟面塌陷等難題[3.4]。而國外的起壟鎮(zhèn)壓設(shè)備依托于大型機(jī)械化作業(yè)需求，發(fā)展水平高，壓后土壤緊實(shí)度滿足農(nóng)藝生產(chǎn)需要，但通常價(jià)格昂貴，且并沒有針對(duì)我國的地形條件作出一定的本土化改良，導(dǎo)致普通農(nóng)戶購買國外機(jī)具意愿不強(qiáng)，而現(xiàn)行國產(chǎn)起壟機(jī)多為小型農(nóng)機(jī)，只適用于單位面積小的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，此外國產(chǎn)起壟機(jī)還有鎮(zhèn)壓強(qiáng)度不夠、材料性能不達(dá)標(biāo)的問題，無法貼合大規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求，研究開發(fā)性能優(yōu)異且鎮(zhèn)壓緊實(shí)度良好的起壟機(jī)械勢(shì)在必行。

因此，本文闡述國內(nèi)外起壟機(jī)械的現(xiàn)狀，指出其種類及工作原理，對(duì)關(guān)鍵部件的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行梳理，針對(duì)現(xiàn)有農(nóng)機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)提出起壟機(jī)械裝備的發(fā)展方向，以期為旋耕起壟一體化機(jī)械的優(yōu)化及地區(qū)蔬菜綜合機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升提供參考。

1國內(nèi)外起壟設(shè)備研究現(xiàn)狀

1.1 起壟機(jī)分類

目前，市面上流通的起壟機(jī)械主要有3種類型：旋耕起壟機(jī)、開溝式起壟機(jī)及圓盤式起壟機(jī)。

旋耕起壟機(jī)主要由中間傳動(dòng)齒輪箱、懸掛裝置、機(jī)架、機(jī)罩總成、旋耕刀、起壟刀輥、起壟機(jī)具總成等組成。該機(jī)具是由拖拉機(jī)與起壟機(jī)連接后，動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)輸出軸傳至中間傳動(dòng)箱總成的小錐型齒輪軸，經(jīng)過錐齒輪向后方進(jìn)一步破碎再落到地面，再由起壟刀轉(zhuǎn)動(dòng)切碎土壤完成對(duì)土塊堆積的作業(yè)，最后由鎮(zhèn)壓輥將切碎土塊向中間壟起，形成壟體。

開溝起壟機(jī)由鏵式犁、鎮(zhèn)壓輥、刮板、機(jī)架、清溝鏟等組成。工作時(shí)，開溝刀盤與清溝鏟相配合，刀盤負(fù)責(zé)切土拋土，清溝鏟負(fù)責(zé)清溝整形，起壟犁將兩側(cè)的土壤翻到中間形成壟體，兩側(cè)對(duì)稱分布的起壟刮板將多余土壤刮去從而完成作業(yè)[5]。

圓盤式起壟機(jī)由覆土圓盤、液壓機(jī)構(gòu)、三點(diǎn)懸掛、機(jī)架等組成。作業(yè)時(shí)，圓盤在牽引力和地面阻力作用下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)取土、碎化、覆土，旋轉(zhuǎn)圓盤具有行駛阻力小、不堵塞、通過性好的優(yōu)點(diǎn)，解決了開溝式起壟機(jī)觸土面積小的難點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)農(nóng)作物要求的壟體大小，可選擇不同尺寸的圓盤大小及盤夾角。但該機(jī)具在復(fù)雜的地形下通過性低，不如旋耕起壟或開溝起壟效果好[6]

1.2國外起壟設(shè)備研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)初，發(fā)達(dá)國家開始大規(guī)模推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程，各國對(duì)農(nóng)機(jī)具需求大大增加，且對(duì)農(nóng)機(jī)性能要求越來越高[，從而研發(fā)出不少影響至今的農(nóng)機(jī)型號(hào)。

20世紀(jì)60年代，歐美國家大多完成了農(nóng)業(yè)全程的機(jī)械化，其中旋耕起壟機(jī)械設(shè)備裝備率高達(dá) 70% 。最具代表性的美國因其得天獨(dú)厚的平原條件，使用的大型起壟設(shè)備具有旋耕碎土、平整土地的功能，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，使之成為全球農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平最高的地區(qū)[8]。其余中大型一體化旋耕起壟作業(yè)機(jī)型如德國某公司研制的一款GF系列旋耕起壟機(jī)，如圖1所示，集起壟、旋耕、施肥、成壟、滴灌于一體，整機(jī)前端裝有深松鏟，深松后土壤經(jīng)旋耕機(jī)作業(yè)后采用起壟犁起壟。GF起壟機(jī)可將壟體成型板上板以及旋耕機(jī)拆卸后用于中耕培土，適用性極廣[9]。

圖1GRIMMEGF400馬鈴薯旋耕起壟機(jī) Fig.1 GRIMME GF4OO potato rotary tillage ridge raising machine

意大利某公司研制了一系列起壟機(jī)，該起壟機(jī)起壟高度以及寬度可調(diào)，壟體成型后土壤呈細(xì)碎狀，壟體堅(jiān)固，可滿足草莓、蘆筍等果蔬作物的作業(yè)，壟高一般為 50～70cm ，作業(yè)后溝內(nèi)余土少，壟側(cè)鎮(zhèn)壓效果好，不易坍塌，且土壤適應(yīng)性強(qiáng)，即使表層中間存在石粒殘茬等顆粒物，也能為松軟細(xì)碎的壟體創(chuàng)造良好的土壤條件，達(dá)到精細(xì)化水平[10]

日本、韓國等國也在農(nóng)機(jī)起壟領(lǐng)域?qū)嵺`探索較早，日本首先創(chuàng)新地應(yīng)用了類似于振動(dòng)式壓路機(jī)工作機(jī)理的方式來鎮(zhèn)壓水稻田地，達(dá)到夯實(shí)壟面、堅(jiān)固壟體的效果。該設(shè)備體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用，生產(chǎn)效率相對(duì)較高，操作靈敏，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)且無明顯抖動(dòng)[11]。

當(dāng)前，國外起壟機(jī)械作業(yè)性能優(yōu)異且耐用，整地效果相對(duì)理想，但所配套使用的為大馬力拖拉機(jī)，且對(duì)于國內(nèi)地形條件的適應(yīng)性一般，此外國外機(jī)械一般價(jià)格昂貴，不在普通農(nóng)戶的考慮范圍，所以改良一款適合國內(nèi)種植條件并且價(jià)格合理的起壟機(jī)械有著重要意義。

1.3國內(nèi)起壟設(shè)備研究現(xiàn)狀

我國農(nóng)機(jī)領(lǐng)域行業(yè)基礎(chǔ)較差，但從引進(jìn)仿制到自主研發(fā)這一轉(zhuǎn)變僅僅用了幾十年，不過在農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品質(zhì)量、細(xì)節(jié)等方面與國外仍有著不小的差距。

劉金凱[12為解決起壟鎮(zhèn)壓平整度不均勻的問題，設(shè)計(jì)了一款一體式旋耕起壟整地機(jī)，將適應(yīng)不同土壤條件的旋耕起壟鎮(zhèn)壓作業(yè)。整地機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式，由拖拉機(jī)傳遞動(dòng)力給旋耕軸進(jìn)行碎土，整地機(jī)兩側(cè)有起壟鏟，用作堆積兩側(cè)的土壤來初步堆成一定土量，而刮土板用來將堆積的土壤刮平。播種機(jī)構(gòu)的排種軸動(dòng)力由鏈傳動(dòng)獲得[13]。最后是起壟輥，滾筒將種子壓入土壤并對(duì)壟體進(jìn)行修筑壓實(shí)，鎮(zhèn)壓輥的鎮(zhèn)壓力由電動(dòng)推桿伸縮進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用EDEM軟件中EEPA模型建立王壤與鎮(zhèn)壓輥及土壤的接觸模型，并在不同含水率、鎮(zhèn)壓輥前進(jìn)速度和鎮(zhèn)壓深度下仿真鎮(zhèn)壓過程，得出鎮(zhèn)壓前進(jìn)速度與土壤之間的緊實(shí)度成反比，而土壤緊實(shí)度隨著鎮(zhèn)壓深度的增加而增加，但增長速度在變慢；王壤含水率與鎮(zhèn)壓輥受力影響較小。

2020年，楊幸等[14設(shè)計(jì)一款新型高效滅茬起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)，將傳統(tǒng)滅茬與旋耕起壟工序合并，使二者能同時(shí)作業(yè)，對(duì)旋耕起壟的速度進(jìn)行調(diào)整，使其適應(yīng)性得到提升，且更加節(jié)能高效，保證該作業(yè)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)起壟滅茬旋耕及鎮(zhèn)壓的操作同步完成[15]。

當(dāng)前，國內(nèi)蔬菜機(jī)械的研究熱點(diǎn)集中在蔬菜生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的工廠化育苗以及收獲環(huán)節(jié)等方面，關(guān)于蔬菜旋耕起壟整地的機(jī)具，沒有與其相關(guān)的深人研究的公開文獻(xiàn)。有國內(nèi)學(xué)者通過對(duì)國外先進(jìn)起壟整地機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)具水土不服的情況較為嚴(yán)重，整地效果未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，且仍存在著作業(yè)質(zhì)量不理想、碎土輥黏土現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。

綜上所述，目前國外的蔬菜整地機(jī)具已經(jīng)相對(duì)成熟，整地效果較為理想。然而，這些機(jī)具價(jià)格昂貴，不適應(yīng)我國的土壤作業(yè)環(huán)境，且故障維護(hù)不便。相比之下，國內(nèi)的蔬菜旋耕起壟機(jī)參數(shù)規(guī)格種類較多，沒有相對(duì)完善的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為起壟效果，需要根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝及土壤情況進(jìn)行適應(yīng)化改造，通用性較弱?，F(xiàn)階段可以借鑒已有的聯(lián)合整地技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的整地機(jī)具進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)和創(chuàng)新，使其能夠滿足我國蔬菜起壟種植的整地要求。這樣的做法不僅可以降低成本，還能夠提高整地效率，為國內(nèi)蔬菜種植業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

起壟鎮(zhèn)壓一體機(jī)固然重要，然而實(shí)際田地鎮(zhèn)壓效果主要取決于其壓實(shí)部件的工作性能，當(dāng)前壓實(shí)部分的執(zhí)行部件仍依賴壓實(shí)滾筒的重力作用，有關(guān)的新型鎮(zhèn)壓方式還處于科研探索階段。

2國內(nèi)外壓實(shí)部件研究現(xiàn)狀

起壟機(jī)壓實(shí)部件是耕整地機(jī)具的核心部件，主要起到壓碎土塊、壓實(shí)耕作層、蓄水保的作用，鎮(zhèn)壓器工作性能的好壞直接決定壓后壟體的壓實(shí)度水平。目前，國內(nèi)學(xué)者對(duì)鎮(zhèn)壓器的工作原理有更深層次的認(rèn)識(shí)和理解，現(xiàn)階段按部件動(dòng)力來源方式的不同分為液壓式、電驅(qū)式、振動(dòng)式及傳統(tǒng)式鎮(zhèn)壓。而鎮(zhèn)壓方式的不同又可以分為常規(guī)碾壓式和彈性壓實(shí)式。另外還有一些其他形式的方法來優(yōu)化田壟的壓實(shí)效果。

2.1 液壓式鎮(zhèn)壓

2009年，王景立等1研制了一種精密播種機(jī)可變壓力苗帶鎮(zhèn)壓器，如圖2所示，該裝置利用液壓系統(tǒng)提供鎮(zhèn)壓力進(jìn)行鎮(zhèn)壓，并根據(jù)壓力傳感器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓力，以期達(dá)到最佳鎮(zhèn)壓效果，該裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是未考慮到土壤平整度，可能達(dá)不到預(yù)期效果。

圖2可變力苗帶鎮(zhèn)壓器測(cè)力原理圖Fig.2 Force measurement principle diagram ofvariable force seedling belt compactor1.顯示記錄裝置2.接線3.鎮(zhèn)壓器4.液壓油缸5.機(jī)架6.數(shù)據(jù)線7.數(shù)據(jù)線接口8.鎮(zhèn)壓器測(cè)力部分9.壓力傳感器

2012年，張成亮根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一款聯(lián)合精整地和鎮(zhèn)壓裝置，目的是大規(guī)模聯(lián)合作業(yè)，且提高效率的同時(shí)大大降低了成本，采用滿足新農(nóng)藝要求的鎮(zhèn)壓部件，此外增加的液壓裝置可實(shí)現(xiàn)窄幅運(yùn)輸。但是其鎮(zhèn)壓部件由傳統(tǒng)普通滾輪構(gòu)成，實(shí)際鎮(zhèn)壓效果不好，土壤平整度達(dá)不到實(shí)際作業(yè)要求。

2023 年，張成龍等[18.19]為改善土壤細(xì)碎度和平整度低的問題，對(duì)蔬菜精整地機(jī)的鎮(zhèn)壓器、鎮(zhèn)壓高度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。設(shè)計(jì)了鎮(zhèn)壓器高低調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)液壓缸的伸縮長度來改變鎮(zhèn)壓輥的離地間隙，此外在輥輪尾部裝有控制器，可監(jiān)測(cè)鎮(zhèn)壓深度并實(shí)時(shí)進(jìn)行壓深反饋調(diào)節(jié)，保證土壤的緊實(shí)度控制在一定范圍內(nèi)。但該液壓裝置只適用于小型化作業(yè)，無法適應(yīng)北方大規(guī)模種植條件。

2.2 彈性鎮(zhèn)壓

2015年，賈洪雷等20針對(duì)保護(hù)性耕作條件下配套的鎮(zhèn)壓輥壓實(shí)土壤不均勻的問題，設(shè)計(jì)了一種具有彈性輻條的鎮(zhèn)壓輥，如圖3所示，輥條可實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)，把鎮(zhèn)壓輥架上的仿形機(jī)構(gòu)移植到鎮(zhèn)壓輥上，從而解決了鎮(zhèn)壓不均勻以及縱向尺寸過長的問題。

圖3仿形彈性鎮(zhèn)壓輥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the structure oftheprofiling elastic roller1.彈性輻條2.輥筒3.高度調(diào)節(jié)裝置4.夾持板5.機(jī)架6.輥架7.中心軸8.球面軸承

2017年，趙淑紅等[21]針對(duì)北方丘陵地區(qū)鎮(zhèn)壓不均勻、鎮(zhèn)壓強(qiáng)度不足的問題，根據(jù)山地丘陵農(nóng)機(jī)結(jié)構(gòu)特性，開發(fā)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)雙向仿形和鎮(zhèn)壓強(qiáng)度可調(diào)的鎮(zhèn)壓裝置，如圖4所示。通過改變裝置中彈簧的伸長量來調(diào)整其拉伸力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)壓強(qiáng)度可調(diào)的目的。裝置采用柔性連接輥輪，保證了輥輪壓后與平面保持表面平行，且鎮(zhèn)壓時(shí)強(qiáng)度均勻，鎮(zhèn)壓深度保持恒定。但該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鎮(zhèn)壓力來源方式單一，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)高強(qiáng)度鎮(zhèn)壓的作業(yè)。

圖4仿形鎮(zhèn)壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4Schematicdiagram of the structureoftheprofiling and pressing device1.鎮(zhèn)壓強(qiáng)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2.前梁3.上支架4.吊桿5.限位板6.平衡彈簧7.下支架8.鎮(zhèn)壓輪

2.3電驅(qū)激振式鎮(zhèn)壓

2019年，王萬鵬22針對(duì)北方大豆種植過程中遇到的問題，創(chuàng)新性地提出了滑動(dòng)式振動(dòng)鎮(zhèn)壓裝置，作業(yè)時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)壟頂及壟側(cè)的鎮(zhèn)壓，裝置呈梯形，可通過改變左、右端板來調(diào)節(jié)壟面的寬度，另一特點(diǎn)是加入振動(dòng)式電機(jī)，同時(shí)在電機(jī)偏心塊作用下產(chǎn)生連續(xù)的激振力，提升了壟面堅(jiān)實(shí)度，更好地對(duì)壟面進(jìn)行鎮(zhèn)壓。但該裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜，其相對(duì)固定的結(jié)構(gòu)布局只能在特定作物的壟上作業(yè)，適應(yīng)性不強(qiáng)。

2.4偏心振動(dòng)式鎮(zhèn)壓

蔡昊等[23]針對(duì)田間鎮(zhèn)壓效果不好，設(shè)計(jì)了偏心振動(dòng)式筑埂機(jī)。偏心振動(dòng)壓實(shí)式筑埂機(jī)主要由三點(diǎn)懸掛裝置、旋耕集土裝置、偏心振動(dòng)筑埂裝置以及機(jī)架組成，如圖5所示。靜止時(shí)，牽引架后端與拖拉機(jī)相連以便靈活調(diào)整筑埂機(jī)的位置。筑埂機(jī)的動(dòng)力來源于拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸，通過萬向節(jié)傳遞動(dòng)力，動(dòng)力經(jīng)錐齒輪齒輪箱，將一部分動(dòng)力用作旋耕起壟，另一部分動(dòng)力進(jìn)行偏心振動(dòng)式鎮(zhèn)壓作業(yè)[24]。動(dòng)力傳遞到后齒輪箱后，通過鏈傳動(dòng)將傳遞到振動(dòng)軸，然后帶動(dòng)整個(gè)鎮(zhèn)壓輥進(jìn)行筑梗，振動(dòng)軸旁的行星齒輪對(duì)中心軸上的偏心質(zhì)量塊起到加速作用25]，產(chǎn)生的激振力連續(xù)振動(dòng)式拍打土壤，最后在鎮(zhèn)壓滾筒的重力和離心力作用下共同完成鎮(zhèn)壓作業(yè)。

圖5偏心振動(dòng)式筑埂機(jī)

Fig.5Eccentricvibration type ridge buildingmachine 1.旋耕刀軸2.左右鏈輪箱3.動(dòng)力輸入軸4.螺栓鉸鏈 5.兩根牽引架連桿6.液壓缸7.三點(diǎn)牽引架8.錐齒輪轉(zhuǎn)向箱軸 9.旋耕軸10.后齒輪箱11.鏈輪軸12.鎮(zhèn)壓圓筒13.鏈傳動(dòng)

2.5其他形式鎮(zhèn)壓法

2018年，劉宏俊等2研究東北丘陵地區(qū)鎮(zhèn)壓作業(yè)時(shí)，考慮到不同地形土壤含水率各不相同，為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)鎮(zhèn)壓效果，對(duì)不同前進(jìn)速度進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)作業(yè)速度越小，土壤緊實(shí)度越高，水分蒸發(fā)越少，保溫性越好，其次參考作業(yè)速度對(duì)起壟作業(yè)的效率，應(yīng)適當(dāng)提高作業(yè)速度，得出作業(yè)速度為 5km/h 時(shí)，起壟作業(yè)效率最高。

2020年，畢世英等[27針對(duì)大豆播種作業(yè)后鎮(zhèn)壓強(qiáng)度差導(dǎo)致出苗率低、土壤失水及溫度低的問題，設(shè)計(jì)一款耦合仿生鎮(zhèn)壓輪，用作大豆壟上鎮(zhèn)壓作業(yè)。該輥輪靈感取自于蝸牛與扇貝的外輪廓，以此耦合的仿生輪可獲得較好的降阻性能，從而降低仿生輪的行進(jìn)阻力，繼而提高了壓實(shí)度，對(duì)土壤起到保濕保的效果。但該裝置設(shè)計(jì)理念超前，目前暫不滿足各個(gè)地形土壤條件下的作業(yè)要求。

綜上，起壟鎮(zhèn)壓裝置雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多功能作業(yè)以及平整度方面有著改良效果，但目前壟面壓實(shí)效果差、鎮(zhèn)壓力不足的問題仍未得到有效解決。因此，必須在整地機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行大量的優(yōu)化，使之滿足國內(nèi)大規(guī)模機(jī)械化起壟鎮(zhèn)壓作業(yè)。

3 存在問題

我國現(xiàn)有旋耕起壟機(jī)以中小型機(jī)具為主，功能單一，同時(shí)存在著諸多問題[28-31]

1）起壟機(jī)的壓實(shí)效果不理想。原因在于過去使用的被動(dòng)鎮(zhèn)壓方式僅靠自身重力作用無法滿足壟面堅(jiān)實(shí)度的實(shí)際需求，必須借助其他外力的形式構(gòu)筑更緊密的壟體。此外壓實(shí)機(jī)具的智能化水平低下，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壟面的下壓力來調(diào)整鎮(zhèn)壓的力度。

2）起壟效率低下且功能較少。當(dāng)前國內(nèi)外起壟機(jī)工作效率差距明顯，國外起壟機(jī)械向大型化、規(guī)模化方向發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也趨于成熟，國內(nèi)受地形影響，農(nóng)機(jī)呈現(xiàn)出小型化特點(diǎn)，導(dǎo)致起壟效率低，而且國內(nèi)起壟機(jī)械通常不具備旋耕起壟鎮(zhèn)壓覆膜施肥的一體化作業(yè)，也制約著起壟效率的提升。

3）起壟作業(yè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。起壟對(duì)于壟頂、壟側(cè)、壟體形狀、壟距等指標(biāo)有著嚴(yán)格規(guī)定，以便于適應(yīng)各類作物的培育生長，目前市面的起壟機(jī)作業(yè)后大多出現(xiàn)壟體易坍塌、壟面和壟側(cè)強(qiáng)度不足、壟距不規(guī)范的現(xiàn)象，亟須建立相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4）生產(chǎn)研發(fā)不成體系且機(jī)具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新過少。目前可查閱的起壟公開文獻(xiàn)及試驗(yàn)案例過少，相關(guān)學(xué)者還停留在樣機(jī)研發(fā)階段，距離大規(guī)模投入市場(chǎng)還需時(shí)間。并且國內(nèi)起壟相關(guān)的機(jī)器及核心部件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，研發(fā)內(nèi)容與實(shí)際農(nóng)藝要求結(jié)合不緊密，此外，國內(nèi)對(duì)于起壟機(jī)械的研發(fā)重視度不足，過度依賴國外合資而沒有掌握核心技術(shù)，更沒有吸收到國外先進(jìn)的農(nóng)機(jī)技術(shù)，與國外前沿技術(shù)差距越拉越大，閉門造車現(xiàn)象嚴(yán)重。

5）起壟作業(yè)的適應(yīng)性不足。在國內(nèi)錯(cuò)綜復(fù)雜的地形及土壤環(huán)境下，單一款的起壟機(jī)械往往無法適應(yīng)各式各樣的地形及土壤環(huán)境，起壟試驗(yàn)沒有達(dá)成預(yù)期效果，在不平整地段下甚至?xí)霈F(xiàn)鎮(zhèn)壓機(jī)具傾斜而無法正常工作或形成不規(guī)則壟體的情況。此外，針對(duì)特殊地質(zhì)條件開發(fā)的起壟樣機(jī)技術(shù)暫處于空白狀態(tài)。

4發(fā)展建議

1）加強(qiáng)新鎮(zhèn)壓方式和相關(guān)部件的快速融合。目前，起壟機(jī)械的核心部件鎮(zhèn)壓模塊以機(jī)械式為主，相比之下，液壓式和電動(dòng)式鎮(zhèn)壓具有壓實(shí)性能優(yōu)異、壟面緊實(shí)度高的特點(diǎn)，以提升田間起壟作業(yè)質(zhì)量。目前應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)室階段，未來將進(jìn)一步提升田間設(shè)備的智能化水平，通過傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤壓后強(qiáng)度，并進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行部件參數(shù)調(diào)整，同時(shí)滿足壟層防水保濕與緊實(shí)度指標(biāo)，達(dá)到理想的起壟效果。

2）提升起壟機(jī)工作效率。目前多用途起壟機(jī)械的大規(guī)模應(yīng)用還處于初步探索階段，應(yīng)加大對(duì)旋耕、起壟、覆膜、鎮(zhèn)壓等多功能起壟機(jī)研發(fā)的投人；與此同時(shí)，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)農(nóng)機(jī)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)地發(fā)展大型整地機(jī)械，與大規(guī)模蔬菜作物田地配套使用，發(fā)揮其最大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3）建立壟體尺寸及土壤濕度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。選擇合適的壟底寬及壟頂寬，可以保證合理的壟體形狀及大??；保持適當(dāng)?shù)男芯嘁源_保作物有足夠的生長空間及適宜的采光條件；壟高高度控制在適宜范圍內(nèi)，壟太低不利于作物抗?jié)?，壟太高則會(huì)影響作物的正常生長。另外在起壟前應(yīng)檢查田間土壤濕度，避免過潮或過干的情況。

4）對(duì)起壟鎮(zhèn)壓機(jī)具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，使其更符合工作需求。通過改善旋耕刀軸排布位置形式及改良刀具結(jié)構(gòu)，使其更容易切斷土壤完成碎土工作，同時(shí)降低刀片的摩擦磨損對(duì)于整機(jī)的消耗。通過對(duì)仿形鎮(zhèn)壓輥降阻防粘結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)其中的鎮(zhèn)壓輥表面進(jìn)行仿形凹凸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高土壤的干密度和壓實(shí)度，以滿足起壟作業(yè)質(zhì)量的要求。

5）提升起壟機(jī)的適應(yīng)性。通過研究歐美國家的各式機(jī)具，將機(jī)器的門類按土壤地形條件、工序需求以及不同作物的農(nóng)藝要求，逐次研發(fā)相應(yīng)的農(nóng)機(jī)。在土壤地形方面，結(jié)合國內(nèi)龐大的自身需求，因地制宜按需開發(fā)出通用性強(qiáng)的起壟機(jī)械，不能盲目照搬國外已有設(shè)備，在工序需求方面，依據(jù)不同作物的生長培育條件，裝配適應(yīng)該作物的工序部件。在農(nóng)藝需求層面，通過調(diào)整工作部件的農(nóng)藝參數(shù)提升整體機(jī)具通用性。

5起壟鎮(zhèn)壓機(jī)械技術(shù)展望

1）加強(qiáng)智能化控制技術(shù)與傳統(tǒng)起壟機(jī)的結(jié)合。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，相關(guān)整地機(jī)具可能會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的自動(dòng)化和智能化操作。例如，利用傳感器和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、自動(dòng)導(dǎo)航、土壤監(jiān)測(cè)等功能，提高作業(yè)精度和效率。

2）打造差異化個(gè)性化需求。根據(jù)不同作物的種植需求，研發(fā)不同型號(hào)和規(guī)格的起壟機(jī)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)種植和個(gè)性化作業(yè)。研發(fā)機(jī)構(gòu)依據(jù)土壤類型、氣候條件等因素，調(diào)整起壟機(jī)的作業(yè)參數(shù)，提高單位作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

3）注重節(jié)能減排研發(fā)設(shè)計(jì)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高以及國家對(duì)于綠色起壟機(jī)具指標(biāo)的提升，起壟機(jī)可能會(huì)更加注重環(huán)保和節(jié)能設(shè)計(jì)。采用低排放發(fā)動(dòng)機(jī)可減少對(duì)土壤和環(huán)境的破壞，同時(shí)提高作業(yè)效率，減少對(duì)環(huán)境的污染。

參考文獻(xiàn)

［1］宋衛(wèi)堂．設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械化的需求[J]．中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2017，38（11）：112—115.Song Weitang.Demands of the development of protectedvegetable industry on mechanized [J].Journal of ChineseAgricultural Mechanization，2017，38（11）：112—115.

［2］張鵬程，申屠留芳，孫星釗，等．起壟鋪管覆膜復(fù)式作業(yè)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，39（30）：151—157.Zhang Pengcheng，Shentu Liufang， Sun Xingzhao，et al.Development trend of ridging，pipe lying and film mulchingcompound operation machinery[J].Chinese AgriculturalScience Bulletin，2023，39（30）：151—157.

［3］蘇文，喻麗華，吳雪梅，等．山地起壟機(jī)組合刀輥設(shè)計(jì)與仿真[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2023，61（7）：33-37.Su Wen，Yu Lihua，Wu Xuemei， et al．Design andsimulation of combination knife roller for mountain ridgelifting machine [J].Agricultural Equipment amp;VehicleEngineering，2023，61（7）： 33-37.

［4］何菊．畦作溝灌小麥起壟播種機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[D]．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.HeJu. Study and design on ridge culture furrow irrigationofwheat seeder [D].Lanzhou：Gansu AgriculturalUniversity，2008.

[5］包攀峰，陳超鵬，方志超，等．南方油菜開溝起壟種植配套機(jī)具發(fā)展現(xiàn)狀［J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（3）：204—208.Bao Panfeng，Chen Chaopeng，F(xiàn)ang Zhichao，et al.Development status of furrow and ridge planting equipmentforrape in Southern China [J].Journal of AnhuiAgricultural Sciences，2022，50（3）：204—208.

[6］吳長兵，李再軍，張富貴，等．起壟機(jī)械研究現(xiàn)狀及其在丘陵山區(qū)煙葉生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2022（13）： 100-107.Wu Changbing，Li Zaijun， Zhang Fugui，et al. Researchstatus of ridging machinery and its application in tobaccoproduction in hilly and mountainous areas[J]. ModernAgricultural Science andTechnology，2O22（13）：100—107.

［7］高慶生，胡檜，陳清，等．我國設(shè)施蔬菜機(jī)械化起壟技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國蔬菜，2016（5）：4—7.

[8］蘇文．黏性土壤條件下起壟機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．貴陽：貴州大學(xué)，2023.Su Wen. Research on key technologies of ridge raisingmachine under cohesive soil conditions [D]． Guiyang：Guizhou University， 2023.

［9］高鳳．雙螺旋變螺距旋耕起壟機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[D]．南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.Gao Feng. Research and design of the double helix pitchrotary tillng ridger[D]. Nanchang：Jiangxi AgriculturalUniversity， 2013.

[10］陳雪婷．煙草起壟施肥機(jī)逐級(jí)壓實(shí)裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.Chen Xueting. Design and test of successive compactiondevice of tobacco ridging fertilization and compaction [D].Zhengzhou： Henan Agricultural University， 2022.

[11]Fukami K，Mukunoki T，Nakano K，et al. Water leakagecontrol by using vibratory roller on a dry-seeded rice field insouthwestern Japan [J]. Soil and Tillage Research，2017，166：138—146.

[12］劉金凱．精整地機(jī)設(shè)計(jì)與鎮(zhèn)壓力反饋控制技術(shù)研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2019.Liu Jinkai. Research on the design of soil preparationmachine and feedback control technology of compactingforce on roller[D]. Zhenjiang：Jiangsu University，2019.

[13］楊文彩，蒲望，潘吳建，等.三七育苗播種覆土鎮(zhèn)壓裝置的研究設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J]．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，43（2）：122—132.Yang Wencai，Pu Wang，Pan Wujian，et al. Design andexperiment of soil covering and compacting device forpanax notoginseng seedling sowing[J]. Journal of SouthChina Agricultural University，2022，43（2）：122—132.

[14］楊幸，李健，王林春，等．新型高效滅茬起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2020，41（6）：6一12，63.Yang Xing，Li Jian，Wang Linchun，et al. Design and testof a new type of high eficiency stubble and ridge combinedoperation machine [J].Journal of Chinese AgriculturalMechanization，2020，41（6）：6—12，63.

[15］李向軍，李連豪．組合式滅茬、苗帶旋耕整地機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2020，41（8）：13—19.Li Xiangjun，Li Lianhao. Design and experiment ofcombinedstubble seedling belt rotary cultivator [J].Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2020，41（8）：13-19.

［16］王景立，馬旭，盧波，等．精密播種機(jī)可變力苗帶鎮(zhèn)壓器的試驗(yàn)研究[J]．吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（4）：472-475.Wang Jingli，Ma Xu，Lu Bo， et al. Experimental study onseeding strip press roller with variable pressure of precisionplanter[J]. Journal of Jilin Agricultural University，2009，31（4）：472-475.

[17］張成亮．聯(lián)合整地機(jī)平整和鎮(zhèn)壓部件的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研穴「］哈涫左業(yè)宏士201Zhang Chengliang.Design andexperimentontheflatteningandcompactingcomponentofcombinedcultivatingimplement[D].Harbin： NortheastAgricultural University，2012.

[18］張成龍，黃銘森，張宋超，等．蔬菜精整地機(jī)鎮(zhèn)壓部件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]．中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2023，44（4）：25-30，49.Zhang Chenglong，Huang Mingsen，Zhang Songchao，et al.Design and test of the pressing parts of the vegetablefinishing machine[J]. Journal of Chinese AgriculturalMechanization，2023，44（4）：25－30，49.

[19］張浪．蔬菜聯(lián)合精整地機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2015.ZhangLang.Design and experimental researchonvegetable refined combined tillage machine[D].Beijing：Chinese Academy of Agricultural Sciences，2015.

[20]賈洪雷，王文君，莊健，等.仿形彈性鎮(zhèn)壓輥設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2015，46（6）：28—34，83.Jia Honglei，Wang Wenjun，Zhuang Jian，et al.Designand experiment of profiling elasticpresssroller [J].Transactions of the Chinese Society for AgriculturalMachinery，2015，46（6）：28-34，83.

[21］趙淑紅，劉宏俊，譚賀文，等.丘陵地區(qū)雙向仿形鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017，48（4）：82-89.Zhao Shuhong，Liu Hongjun，Tan Hewen，et al. Designand experiment of bidirectional profiling press device forhilly area [J].Transactions of the Chinese Society forAgriculturalMachinery，2017，48（4）：82-89.

[22］王萬鵬．面向大豆壟作種植的滑動(dòng)式振動(dòng)鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計(jì)與研究[D]．長春：吉林大學(xué)，2019.Wang Wanpeng.Design and research on sliding vibrationpress device for soybean ridge tillage [D]. Changchun：Jilin University，2019.

[23]蔡昊，劉明勇，胡成龍，等.偏心振動(dòng)壓實(shí)式筑埂機(jī)的設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，36（5）：1—7.Cai Hao，Liu Mingyong，Hu Chenglong，et al．Thedesign and research of eccentric vibration compaction ridgemachine in paddy field[J]. Journal of Hubei University ofTechnology，2021，36（5）：1-7.

[24］翁武雄．水田雙向修筑埂機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.Weng Wuxiong.Design andexperimental studyonbi-directional ridgerforpaddyfield[D]．Harbin：Northeast Agricultural University， 2019.

「25]楊人鳳.張永新.湯鍵．沖擊 + 振動(dòng)十靜碾復(fù)合壓實(shí)滾輪與土壤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（5）：56-59.Yang Renfeng，Zhang Yongxin，Tang Jian. System'sdynamicmodel ofsoil andcompositecompactionrollr[J]. Journal of Chang'an Universtiy（NaturalScience Edition），2003（5）：56-59.

[26］劉宏俊，韓濟(jì)遠(yuǎn)，陳佳奇，等．丘陵地區(qū)剛性鎮(zhèn)壓輪性能仿真與試驗(yàn)[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49（11）：114—122.Liu Hongjun，Han Jiyuan，Chen Jiaqi，et al. Performancesimulation and experiment on rigid press wheel for hillyarea[J]. Transactions of the Chinese Society forAgricultural Machinery，2018，49（11） ： 114—122.

[27］畢世英，劉偉達(dá)，郭麗君．大豆壟上耦合仿生鎮(zhèn)壓輪動(dòng)力學(xué)分析與參數(shù)優(yōu)化[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2020，41（9）：25-32.Bi Shiying，Liu Weida， Guo Lijun. Dynamic analysis andparameter optimization of coupled bionic press rollr onsoybean ridge [J].Journal of ChineseAgriculturalMechanization，2020，41（9）：25-32.

[28］胡金釗，張文毅，嚴(yán)偉，等．國內(nèi)外甘薯起壟機(jī)械研究現(xiàn)狀與展望[J]．中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2018，39（11）：12—16.Hu Jinzhao，Zhang Wenyi，Yan Wei，et al.Researchstatus and prospect of sweet potato ridging machines athome and abroad [J].Journal of Chinese AgriculturalMechanization，2018，39（11）：12—16.

[29］劉海，張青松，廖宜濤，等．小白菜復(fù)式播種機(jī)犁旋輥壓駁岸型種床起壟裝置研究［J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2021，52（11）： 40-48，77.Liu Hai，Zhang Qingsong，Liao Yitao，et al.Design ofplow-rotary and roll-forming revetment style seed bedridging device of combined precision seeder for brassicachinensis [J]. Transactions of the Chinese Society forAgricultural Machinery，2021，52（11）：40—48，77.

[30］耿元樂，鐘曉康，王憲良，等．免耕播種機(jī)鎮(zhèn)壓力精準(zhǔn)調(diào)控研究[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2022，43（10）：141—148.Geng Yuanle， Zhong Xiaokang，Wang Xianliang，et al.Researchonprecise regulation ofno-tillage seedercompaction pressure [J]. Journal of Chinese AgriculturalMechanization，2022，43（10）：141—148.

[31]管春松．雙軸分層旋耕碎土起壟技術(shù)基礎(chǔ)研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2021.Guan Chunsong.Basic research on the layered tillagetechnologyby biaxial rotary tillage component for vegetablebed former[D]. Zhenjiang： Jiangsu University，2021.