馬鈴薯壟膜溝植播種聯(lián)合機(jī)組簡介

路戰(zhàn)遠(yuǎn)，程玉臣，張向前，張德健，楊 彬

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010021；3.呼和浩特得利新農(nóng)機(jī)制造有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

近年來，在干旱半干旱地區(qū)推廣使用了一種壟溝集雨種植技術(shù)，該技術(shù)可以充分有效地利用有限的降雨，達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)的良好效果。壟溝集雨種植技術(shù)也叫壟溝集雨栽培技術(shù)或微集水技術(shù)，它是西北農(nóng)林科技大學(xué)的賈志寬教授帶領(lǐng)自己的旱作農(nóng)業(yè)研究課題組成員經(jīng)過多年的試驗(yàn)、研究總結(jié)出來的，是賈志寬教授主持的“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“農(nóng)田集雨保水關(guān)鍵技術(shù)研究”的階段性成果。壟溝集雨種植技術(shù)適合在年降水量300～550 mm的地區(qū)推廣。壟溝集雨種植這項(xiàng)技術(shù)不僅可以用在春小麥、馬鈴薯、谷子、玉米等春播作物上，也可以用在冬小麥生產(chǎn)上。該成果由央視7臺科技苑欄目專題制作，已于2009年12月12日播出[1]。

內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測技術(shù)研究所賈有余等科研人員通過馬鈴薯不同壟膜寬度集雨效率比較試驗(yàn)，在進(jìn)行土壤水分檢測的基礎(chǔ)上，觀察測定出苗保苗率及增產(chǎn)效果，研究壟膜溝植技術(shù)的綜合生產(chǎn)效益。結(jié)果顯示，采用壟膜溝植技術(shù)，馬鈴薯的出苗率較平作、平作覆膜技術(shù)高，出苗提前，其中，30～60 cm壟膜寬度處理下表現(xiàn)較明顯。增產(chǎn)效果最好的處理為40～50 cm壟膜寬度，增產(chǎn)幅度為23.2%～33.0%。壟膜溝植技術(shù)能夠有效地提高馬鈴薯對雨水的利用效率，增加土壤根層含水量，提高馬鈴薯抗旱性和產(chǎn)量[2]。研究成果為馬鈴薯壟溝集雨種植技術(shù)提供了參考依據(jù)[3-6]。為使這項(xiàng)利農(nóng)技術(shù)得以大面積推廣使用，減輕種植戶勞動(dòng)強(qiáng)度，馬鈴薯壟膜溝植播種聯(lián)合機(jī)組為使用壟溝集雨種植技術(shù)種植馬鈴薯提供了一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械。

1 機(jī)組總體布局及配置

1.1 機(jī)組總體布局

根據(jù)壟溝集雨種植技術(shù)特點(diǎn)及農(nóng)藝要求，本機(jī)組設(shè)計(jì)為每次作業(yè)起1條土壟，播種2行馬鈴薯，一次完成開溝-施肥-播種-起壟-整形-覆膜-壓膜-覆土等多道工序。配套動(dòng)力選用為現(xiàn)有保有量較多的29.4～48.0 kW輪式拖拉機(jī)，排肥器采用傳統(tǒng)的外槽輪式排肥器，排種器采用雙薯勺取種器。施肥開溝鏟和種薯開溝器安裝在機(jī)架上，調(diào)整施肥開溝鏟和種薯開溝器位置可以改變播種行距。

1.2 機(jī)組總體配置

機(jī)組總體配置見圖1（A）和圖1（B），機(jī)組由懸掛架、施肥開溝鏟、主機(jī)架、種薯開溝器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、種薯箱、起壟刮板、地輪、土壟整形器、膜卷支架、壓膜輪機(jī)構(gòu)、活動(dòng)支架、L形支架、覆土圓盤機(jī)構(gòu)、活動(dòng)支架鉸鏈、兩工位止點(diǎn)、種薯排種機(jī)構(gòu)、種肥箱等部件組成。

1.3 機(jī)組主要工作部件及其作用

1.3.1 主機(jī)架 主機(jī)架位于機(jī)組的前部，是整個(gè)機(jī)組的支撐部件，懸掛架、施肥開溝鏟、種肥箱、種薯開溝器、種薯排種機(jī)構(gòu)、種薯箱、起壟刮板、地輪、土壟整形器等部件均以不同方式連接在主機(jī)架上。

1.3.2 施肥開溝鏟 施肥開溝鏟用螺栓和U型卡箍固定在主機(jī)架前部橫梁上，每個(gè)開溝鏟后面安有與排肥器相連的輸肥管，其作用是在預(yù)計(jì)播種位置的側(cè)下方（約50 mm）開溝施肥，達(dá)到種肥分層的目的。

1.3.3 種薯開溝器 種薯開溝器安裝在種薯排種機(jī)構(gòu)的輸種管下端，用螺栓和U型卡箍固定在主機(jī)架中間橫梁上，其作用是在施肥開溝鏟開出的溝的側(cè)上方再開溝，為種薯創(chuàng)造良好的種床，實(shí)現(xiàn)種肥分層播種的農(nóng)藝要求。

1.3.4 地輪 地輪安裝在主機(jī)架前部縱梁上，其作用是作業(yè)時(shí)支撐機(jī)組行走和驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

1.3.5 種薯排種機(jī)構(gòu) 種薯排種機(jī)構(gòu)為薯勺鏈條升運(yùn)排種式，每臺機(jī)組裝有兩套單體式種薯排種機(jī)構(gòu)。該種薯排種機(jī)構(gòu)包括數(shù)個(gè)雙薯勺取種器、主動(dòng)鏈輪、被動(dòng)鏈輪、升運(yùn)取種器鏈條以及輸種管等部件。種薯排種機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)鏈輪安裝在地輪軸上，當(dāng)機(jī)組作業(yè)時(shí)，地輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條帶動(dòng)種薯排種機(jī)構(gòu)主動(dòng)鏈輪、升運(yùn)鏈條和安裝在鏈條上的雙薯勺取種器運(yùn)動(dòng)，順序完成取種薯和排種薯的工序。

1.3.6 起壟刮土板 起壟刮土板安裝在種薯開溝器的后面，用螺栓和U型卡箍固定在主機(jī)架中間橫梁上。該機(jī)構(gòu)由固定立桿、側(cè)板、活動(dòng)刮土板、調(diào)整螺栓和螺母組成，其作用是為排種機(jī)構(gòu)播下的種薯覆土，并在兩行種薯中間刮起高約10 cm的土壟。通過左右調(diào)整固定立桿上螺栓和U型卡箍在機(jī)架的位置，即可調(diào)節(jié)起壟刮土板兩側(cè)板地張開角度，其角度越大，形成的土壟越大。通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓和螺母，即可調(diào)整活動(dòng)刮土板入土的角度，進(jìn)而改變刮土板刮土量和土壟尺寸的大小。

1.3.7 土壟整形器 土壟整形器安裝在起壟刮土板的后面，用螺栓和U型卡箍固定在主機(jī)架后部橫梁上。該機(jī)構(gòu)由固定立桿、軸和整形壓輥等組成。整形壓輥采用尼龍材料制成空腔形狀，使用時(shí)可在空腔內(nèi)加入適量的沙土以便增加整形壓輥重量，加大對土壟的壓實(shí)程度。其作用是將起壟刮土板刮起的土壟修整成近似的圓弧形，覆膜后形成利于雨水向壟溝匯集的光滑壟面。

1.3.8 膜卷支架 膜卷支架緊隨土壟整形器安裝在主機(jī)架后端縱梁上，其作用是掛裝地膜卷，為整好形的土壟和種薯覆蓋地膜。

1.3.9 壓膜輪機(jī)構(gòu) 壓膜輪機(jī)構(gòu)為兩組，分別掛結(jié)在主機(jī)架后部的鉸鏈軸上。該機(jī)構(gòu)由壓膜輪支架、壓膜輪、壓膜輪軸、拉緊彈簧、V型拉桿和掛鉤等零部件組成，分置在機(jī)架左右兩側(cè)。壓膜輪機(jī)構(gòu)可繞鉸鏈軸上下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并且通過拉緊彈簧、V型拉桿、掛鉤與主機(jī)架橫梁相連，其作用是靠自重將前道工序鋪好的地膜兩側(cè)邊緣壓實(shí)，使其緊貼地壟表面，利于后續(xù)的覆土作業(yè)。為了縮小機(jī)組在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)的縱向尺寸，可由人工繞鉸鏈軸抬起壓膜輪機(jī)構(gòu)，使壓膜輪靠向種薯箱箱體，使機(jī)具整體重心前移。機(jī)組運(yùn)輸時(shí)，壓膜輪機(jī)構(gòu)機(jī)架靠拉緊彈簧、V型拉桿、掛鉤向機(jī)組前方拉緊靠攏。

1.3.10 圓盤覆土機(jī)構(gòu) 圓盤覆土機(jī)構(gòu)為左右兩組，緊隨壓膜輪之后，由活動(dòng)支架、L形支架、覆土圓盤、軸承、立桿、拉緊彈簧、掛鉤、螺栓和U型卡箍等組成?；顒?dòng)支架一端與主機(jī)架鉸鏈連接，L形支架用螺栓和U型卡箍固定在活動(dòng)支架后端。覆土圓盤用螺栓和U型卡箍固定在L形支架后端，并對稱分置于機(jī)架的左右兩側(cè)，圓盤覆土機(jī)構(gòu)通過拉緊彈簧和掛鉤與主機(jī)架相連。兩側(cè)圓盤后端向內(nèi)偏置一定角度，便于切土和刮土。圓盤覆土機(jī)構(gòu)的作用是將前道工序壓膜輪壓住的地膜邊緣及時(shí)用土壓住。通過調(diào)節(jié)在U型卡箍中立桿的高低或水平轉(zhuǎn)動(dòng)立桿角度，即可調(diào)整圓盤切土和刮土的深度。為了縮小機(jī)組在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)的縱向尺寸，可由人工繞鉸鏈軸抬起圓盤覆土機(jī)構(gòu)，將活動(dòng)支架靠在主機(jī)架上的兩工位止點(diǎn)上，使機(jī)具重心前移。

1.3.11 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)鏈輪、種薯排種機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪、排肥箱鏈輪和傳動(dòng)鏈條。機(jī)組作業(yè)時(shí)，與地輪同軸的驅(qū)動(dòng)鏈輪通過鏈條帶動(dòng)排種機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪、被動(dòng)鏈輪和種肥箱的鏈輪運(yùn)動(dòng)，同時(shí)完成排種肥-取種薯-排種薯的工序。通過更換驅(qū)動(dòng)鏈輪和相應(yīng)的種薯排種機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪，可以實(shí)現(xiàn)150～450 mm的株距調(diào)整。

2 機(jī)組工作原理

機(jī)組與拖拉機(jī)的掛接方式為三點(diǎn)后懸掛。在田間作業(yè)時(shí)，機(jī)組最前面的兩個(gè)施肥開溝鏟開出較深的壟溝，種肥沿開溝鏟后面的輸肥管落入溝底，接著，兩個(gè)種薯開溝器在施肥開溝鏟開出的壟溝的側(cè)上方（約50 mm處）重新開出種溝，種薯沿排種管直接落入溝內(nèi)，實(shí)現(xiàn)種肥分層播種的農(nóng)藝要求。安裝在種薯開溝器的后面起壟刮土板為種薯覆土，并在兩行種薯中間刮起高約10 cm的土壟。隨后，土壟整形器向前滾動(dòng)，利用自重對前道工序形成的松散不規(guī)則的土壟進(jìn)行修整和壓實(shí)。膜卷支架上的薄膜隨著機(jī)組前進(jìn)伸展并覆蓋在整好的土壟上，緊隨其后的壓膜輪將覆蓋在土壟上的薄膜兩邊緊緊壓在土壤表面上，由后面的圓盤覆土機(jī)構(gòu)取土壓住薄膜的兩邊，防止薄膜移動(dòng)，或遇大風(fēng)天被風(fēng)吹起[7]。

3 機(jī)組主要特點(diǎn)

3.1 可實(shí)現(xiàn)壟溝集雨種植方式

機(jī)組可一次完成壟溝集雨種植方式的所有工序，實(shí)現(xiàn)了這種旱作農(nóng)業(yè)種植模式，利于雨水向種薯周圍匯集，增加土壤根層含水量，提高馬鈴薯抗旱性和產(chǎn)量。

3.2 結(jié)構(gòu)簡單便于操作

機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單緊湊，機(jī)動(dòng)靈活，便于操作。按照各地的農(nóng)藝要求，機(jī)組的播種行距、株距調(diào)節(jié)方式簡便。

3.3 兩工位可折疊機(jī)架

由于本機(jī)組一次完成多個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，所需部件較多，機(jī)組縱向尺寸難免過長，尤其是處于運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，由于整個(gè)機(jī)組需要由拖拉機(jī)懸掛起來行進(jìn)，如機(jī)組重心過于偏后，會(huì)造成整個(gè)機(jī)組縱向穩(wěn)定性極差，留下交通隱患。因此，本機(jī)組設(shè)計(jì)了兩工位可折疊機(jī)架，在作業(yè)后需要長距離轉(zhuǎn)場作業(yè)或收工時(shí)，可將壓膜輪機(jī)構(gòu)和圓盤覆土機(jī)構(gòu)折疊起來并向種薯箱靠近，縮短機(jī)組縱向尺寸，使機(jī)組重心前移，提高了機(jī)組的運(yùn)輸穩(wěn)定性。兩工位可折疊機(jī)架示意圖見圖2。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單緊湊、機(jī)動(dòng)靈活、便于操作，播種行距、株距調(diào)節(jié)方式簡便，為使用壟溝集雨種植技術(shù)種植馬鈴薯提供了一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械，可一次完成壟溝集雨種植方式的所有工序。兩工位可折疊機(jī)架設(shè)計(jì)巧妙可以使機(jī)組重心前移，提高機(jī)組運(yùn)輸時(shí)的縱向穩(wěn)定性。

4.2 建議

機(jī)組處于運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，向前抬起的壓膜輪機(jī)構(gòu)機(jī)架和圓盤覆土機(jī)構(gòu)可以使機(jī)組重心前移，提高機(jī)組運(yùn)輸時(shí)的縱向穩(wěn)定性，但要注意壓膜輪機(jī)構(gòu)機(jī)架和圓盤覆土機(jī)構(gòu)的鎖定問題，如鎖定不牢靠，運(yùn)輸時(shí)受到顛簸可能發(fā)生壓膜輪機(jī)構(gòu)機(jī)架或圓盤覆土機(jī)構(gòu)回落到工作位置，造成不必要的損失。

參考文獻(xiàn)：

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