玉米大壟雙行膜下滴灌種植模式下的配套機具研究

王浩宇,許光明,牛云鵬,于振華

(吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022)

玉米大壟雙行膜下滴灌種植模式下的配套機具研究

王浩宇,許光明,牛云鵬,于振華

(吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022)

按照吉林省委省政府關于“十二五”期間在吉林省中西部旱區(qū)發(fā)展666.67萬hm2以膜下滴灌為主的高效節(jié)水灌溉工程建設的戰(zhàn)略部署，開展玉米大壟雙行、膜下滴灌技術、施肥技術、品種選擇等研究工作。為研究適合這種種植模式下的配套機具，本文主要針對大壟雙行膜下滴灌種植模式下的整地，即耕整聯(lián)合作業(yè)機的適應性；膜上施肥播種機的性能測試和改進設計；殘膜回收機的關鍵部件設計開展試驗研究。配套機具作業(yè)能充分利用自然降雨，降低工程運行費用，提高投資效益，實現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)，可為農(nóng)場化經(jīng)營和農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展提供科學依據(jù)和技術支撐。

大壟雙行；膜下滴灌；殘膜回收

玉米大壟雙行膜下滴灌栽培機械化技術是吉林省近幾年推廣的農(nóng)業(yè)機械化玉米栽培新技術。該項技術是將傳統(tǒng)的單行播種改為大壟雙行播種，從而減小株距，增加行距和玉米株數(shù)，是一項實用性強的農(nóng)業(yè)增效工程技術。2011—2015年在吉林省中西部15個縣市進行了玉米大壟雙行膜下滴灌種植方式的推廣?，F(xiàn)在通榆地區(qū)進行了500 hm2膜下滴灌種植方式下的農(nóng)機具研究。通過幾年的生產(chǎn)實踐，影響大壟雙行膜下滴灌種植模式的全程機械化主要是整地、播種及殘留地膜的處理這幾個方面。本文主要針對大壟雙行膜下滴灌種植模式下的整地，即耕整聯(lián)合作業(yè)機的適應性；膜上施肥播種機的性能測試和改進設計；殘膜回收機的關鍵部件設計開展試驗研究。

1 耕整聯(lián)合作業(yè)機

該機具為可進行旋耕、碎茬、起壟、深松等多種不同組合作業(yè)的耕整聯(lián)合作業(yè)機具[1]。在該項目中還要完成平地、大壟雙行壟形加工作業(yè)。主要參考國家標準《深松整地聯(lián)合作業(yè)機》(JB/T10295—2001)、《根茬粉碎還田機》(JB/T 8401.3—2001)、《旋耕聯(lián)合作業(yè)機械》(JB/T 8401.1～8401.2—2007，8401.3—2001)。

根據(jù)該機具的作業(yè)效率，在15個工作日，每天工作8 h，完成該項目區(qū)內500 hm2玉米大壟雙行膜下滴灌整地需要3臺機器同時作業(yè)。

1.1 主要工作狀態(tài)

(1)旋耕作業(yè)狀態(tài)。即耕翻整地，一般耕翻深度18～25 cm，耙壓拖平。

(2)碎茬作業(yè)狀態(tài)。淺旋滅茬整地，要做好根茬粉碎還田，必要時人工清除根茬殘體。土壤容重過大時，進行深松、鎮(zhèn)壓拖平。

(3)碎茬深松聯(lián)合作業(yè)狀態(tài)。聯(lián)合整地機耕幅為390 cm，一次完成三個大壟的制作。壟高根據(jù)地塊土質的不同，一般輕壤土15～18 cm，重壤土20～25 cm，作業(yè)方法是采取梭式作業(yè)法，在完成90～130壟的同時，完成滅茬、旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓。

1.2 技術特征

耕整聯(lián)合作業(yè)機結構特性見表1。

表1 耕整聯(lián)合作業(yè)機結構特性

1.3 測試結果

經(jīng)過多次田間性能測試及大面積生產(chǎn)考核，可得出如下結論：

(1)該機具進行旋耕、碎茬、深松、起壟、鎮(zhèn)壓等各項作業(yè)均達到了國家相關標準規(guī)定的技術指標要求，性能先進、作業(yè)質量好，受到用戶好評。

(2)該機具可完成全幅旋耕、壟臺碎茬、扶壟、分層深施化肥、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，各種聯(lián)合作業(yè)狀態(tài)轉換方便，機具總體配置合理，結構簡單可靠，機具具有多功能的特點。

(3)大面積考核證明，該機具具有較好的使用可靠性、經(jīng)濟性、調整方便性和滿足大壟雙行的適用性。

2 玉米膜上播種一體機

玉米膜上播種一體機是一次性完成播種、施肥、覆膜、鋪設滴灌水帶及噴施化學除草劑等作業(yè)的一種農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)機械。膜上播種法，即先鋪膜后播種[2]。利用鴨嘴式播種器在膜上打孔，并將種子播入土中，作業(yè)順序為鋪滴灌帶→噴施除草劑→覆地膜→播種→覆土→鎮(zhèn)壓[3]。此種播種方式可一次完成全過程作業(yè)，不用或很少用人工放膜，節(jié)省勞力。但地膜上的播種孔必須蓋實，以防跑墑。

在前幾個作業(yè)期，采用的是兩行的大壟雙行玉米膜上播種一體機，需要10臺小四輪拖拉機同時作業(yè)。這一作業(yè)模式好處是有一組作業(yè)部件發(fā)生故障不會影響其他機器的作業(yè)。弊端就是浪費動力，增加生產(chǎn)成本，同時也增加了拖拉機下地次數(shù)。通過幾年的生產(chǎn)實踐，對在作業(yè)過程中容易發(fā)生故障的部件進行了改進設計，綜合多項因素設計了六行的玉米膜上播種一體機，在2014年的春季生產(chǎn)中進行了生產(chǎn)實驗，各項指標達到了國家標準的要求，同時生產(chǎn)效率提高了3倍以上。在試驗區(qū)內266.67 hm2用了該新型機具，233.33 hm2還是用改進前的播種方式，經(jīng)過一個作業(yè)期，顯示出了該機具的優(yōu)越性，很好的完成了生產(chǎn)任務

2.1 鋪膜部件的調整

根據(jù)當?shù)劁伳挾鹊囊螅M行必要的調整。

(1)開溝器寬度的調整，以機架中心為基礎，開溝器的內側應在膜邊線內15～25 cm處，調整兩個開溝器間的距離時滿足地膜寬度。

(2)覆土量的多少，用改變圓盤與機架之間的角度來完成。

(3)壓膜輪的水平距離，以機架中心為基礎，調整兩壓膜輪間的距離，使壓膜輪內側和開溝器尖的橫向距離為5～10 mm，同組兩個壓膜輪接地壓力一致。

(4)夾膜輥的高度尺寸，通過改變夾膜輥板上孔的位置或改變夾膜梁在機架縱梁上、下方來實現(xiàn)。

2.2 播種部件的調整

排種器形式為垂直圓盤氣吸式。主要調整內容有限深輪高度的調整；播種株、行距及播深的調整；覆土鎮(zhèn)壓能力的調整等內容。

播種株行距的調整：氣吸式精量播種機株距的調整是“不同吸孔數(shù)的吸種盤”和“不同齒數(shù)的主、被動傳動鏈輪”，屬等距離有級調整[4]。

2.3 施肥部件的調整

施肥量及施肥深度的調整。玉米每畝施肥量應根據(jù)產(chǎn)量指標、土壤質地、肥力情況、品種而定。將肥施在種子的側下方， 施肥深度在8～10 cm 之間， 與種子距離6 cm 左右。一般配方施肥量為600 kg/hm2，播種期施底肥，在滴灌期根據(jù)玉米生長的不同時期加入不同配比的氮、磷、鉀肥[5]。

2.4 主要技術指標及測試結果

玉米膜上播種一體機配套動力73.5 kW以上，作業(yè)速度10～15 km/h，作業(yè)行數(shù)六行，適應行距60～70 cm，其他測試結果見表2。

表2 玉米膜上播種一體機測試結果

3 殘膜回收機

殘膜回收機主要有機架、碎茬裝置、收膜裝置、集膜裝置、行走裝置等構成。為了提高殘膜回收效率，對收膜部件進行了改進，引進電、磁設備，回收率達到生產(chǎn)要求。主要解決大壟雙行壟側殘膜回收問題；提高收膜期的整體殘膜回收率；研究該機具和播種、整地機械的配套使用結構。

3.1 性能指標的測定

3.1.1 該機的主要性能指標

表層拾凈率(地表及土層深度0～100 mm)≥80%；深層拾凈率≥70%；纏膜率≤2%。

3.1.2 表層(深層)殘膜回收率的測定

分別將兩個測區(qū)內作業(yè)前、后的各5個測點，按地表及土層深度0～100 mm、土層深度100～150 mm兩個層面的分別取出殘地膜。將各測點按層取出的殘地膜去除塵和水分后稱其質量，求其平均值。按式(1)分別計算表層拾凈率和深層拾凈率。

(1)

式中：J為拾凈率，%；W為作業(yè)后殘膜質量，g；W0為作業(yè)前殘膜質量，g。

3.1.3 纏膜率的測定

分別測定兩個行程，將通過測定區(qū)時在集膜箱內殘地膜與機器上纏繞的地膜收集，分別洗凈后稱其質量，按式(2)計算回收機纏膜率。

(2)

式中：C為纏膜率，%；m1為測區(qū)內纏繞在機器上地膜的質量，g；m2為測區(qū)內集膜箱內殘地膜的質量，g。

3.2 傷苗率測定

分別測定作業(yè)后測區(qū)各測點內總株數(shù)及殘地膜回收作業(yè)造成的傷苗株數(shù)，按式(3)計算每個測點的傷苗率，然后求出5個測點傷苗率的平均值，作為該測區(qū)的傷苗率。

(3)

式中：Z為傷苗率，%；Y為傷苗株數(shù)之和，株；Y0為苗株總數(shù)之和，株。

3.3 測定結果

表層拾凈率(地表及土層深度0～100 mm)≥80%；深層拾凈率≥70%；纏膜率≤2%；傷苗率≤3%。

4 結 論

通過對三種農(nóng)機具的研究，實現(xiàn)了大壟雙行膜下滴灌種植模式的全程機械化，提高了工作效率。使得大、中型農(nóng)機具有了用武之地、充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。提高產(chǎn)量、節(jié)能低碳、省時環(huán)保，為集約化生產(chǎn)經(jīng)營提供機械設備。大壟雙行膜下滴灌種植模式下的機具在作業(yè)質量及可靠性方面還存在問題，需要進一步提高和完善，本研究機具可為膜下滴灌技術的大面積推廣提供機具保證。

[1] 王瑩.山西省膜下滴灌技術應用效果及發(fā)展前景[J].山西水利,2013(9):21-23.

[2] 賈信德,謝延彬,陳志國.玉米膜下滴灌技術總結[J].農(nóng)民致富之友,2013(20):56-57.

[3] 王東晶.我國膜下滴灌技術發(fā)展與應用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2013(19):244-245.

[4] 翟紅霞. 玉米節(jié)水灌溉機械化播種技術及機具探討[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備,2014(3):3.

[5] 張永蘭.淺談玉米膜下滴灌技術[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2013(8):48.

Research on the equipment of maize under the drip irrigation mode of large ridge and double row

WANG Haoyu, XU Guangming, NIU Yunpeng, YU Zhenhua

(JilinAgriculturalMachineryResearchInstitute,Changchun130022,China)

In accordance with the Jilin provincial government on the “12th Five year” period in the province’s western and central arid areas to develop 6.6667 million hm2drip irrigation under the film-based efficient water-saving irrigation project construction strategic plan. Large ridge and double row and drip irrigation under film, fertilization technology and variety selection were carried out. For the study of suitable for this planting mode of supporting equipment, we focus on the preparation of drip irrigation under the large ridge and double row. That is the adaptability of the farming machine, performance test and improved design of fertilizer planter on membrane and design of components of residual film recycling machine. The machine can take full advantage of natural rainfall, reduce the project operating costs, improve investment efficiency, and achieve water saving and yield increase. It provides scientific basis and technical support for farm management and agricultural mechanization development.

large ridge and double rows; drip irrigation under film; recycling of residue film

S232.3

A

2096-0506(2017)09-0014-04

國家科技支撐計劃(2014BAD12B00)

王浩宇( 1973-)，男，吉林農(nóng)安人，高級工程師，主要研究方向:設施農(nóng)業(yè)、大壟雙行種植模式下的配套機具、殘膜回收、植物秸稈加工方面。E-mail:182081685@qq.com。