新型水田埋草耕整機技術(shù)研究

劉勇 孫曉春 夏利利

在稻麥兩熟地區(qū)，小麥收獲后使用反轉(zhuǎn)滅茬機、秸稈粉碎機和水田秸稈還田機進行秸稈還田作業(yè)，可提高土壤肥力和水稻產(chǎn)量。但現(xiàn)有秸稈還田機械存在埋草效果差、生產(chǎn)效率低、作業(yè)成本高等缺點，不能完全滿足小麥秸稈還田的農(nóng)藝要求。針對現(xiàn)有小麥秸稈還田機械存在的問題，提出一種新型水田埋草耕整機設(shè)計方案。該機適用于小麥秸稈水田掩埋、起漿、耕整作業(yè)，埋草效果好、碎土起漿能力強、工作效率高，具有一定的通用性。

1 新型水田埋草耕整機總體技術(shù)方案設(shè)計

根據(jù)江蘇省小麥秸稈還田量大、掩埋深、土壤平整等作業(yè)及農(nóng)藝要求，結(jié)合現(xiàn)有動力狀況及發(fā)展趨勢，該水田埋草耕整機(以工作幅寬220 cm為例)的配套動力選擇62.5 kW（85馬力）左右的高花紋四輪驅(qū)動拖拉機，采用三點懸掛連接方式，通過萬向節(jié)驅(qū)動中間齒輪箱，帶動旋耕刀軸轉(zhuǎn)動。旋耕刀采用自行設(shè)計的“L”型刀具。刀軸轉(zhuǎn)動后可切碎土壤并起漿，同時將大部分秸稈掩埋到土壤里，然后通過橫向壓草板再次將秸稈壓入土中，再由縱向壓草圓盤將掩埋較淺的秸稈壓到一定深度，最后由彈性平地裝置將地表拖平。旋耕碎土起漿裝置、橫向壓草裝置、縱向壓草裝置和彈性平地裝置有機地結(jié)合在一起，能夠一次性完成水田旋耕碎土、起漿、埋草、平整地等多道作業(yè)工序。

2 模塊化組合技術(shù)介紹

在現(xiàn)有水田秸稈還田作業(yè)機的技術(shù)基礎(chǔ)上，將水田旋耕碎土起漿技術(shù)、橫向埋草技術(shù)、縱向埋草技術(shù)和彈性平地技術(shù)進行模塊化組合，研究一種適合于水田作業(yè)的旋耕碎土、起漿埋草、橫向壓草、縱向壓草及平整地復(fù)式作業(yè)機具。

2.1 水田旋耕碎土起漿技術(shù)

通過拖拉機動力輸出齒輪傳動，帶動旋耕刀軸轉(zhuǎn)動，將旋耕刀軸轉(zhuǎn)速調(diào)整到350 r/min左右，在刀軸上按雙螺旋排列方式安裝“L”型左埋草刀和右埋草刀，埋草刀的刀頭與刀身所在平面與刀頭的外邊的夾角角度在75～85°范圍內(nèi)，刀身所在平面與刀頭的內(nèi)邊的夾角角度在95～110°范圍內(nèi)。在旋耕刀軸轉(zhuǎn)動作業(yè)過程中，“L”型刀具將水田地表土壤均勻粉碎后拋，并將地面的大部分秸稈壓埋到土壤中，完成地表土壤碎土起漿和大部分秸稈掩埋作業(yè)。

2.2 橫向壓草技術(shù)

由于水田麥秸稈量大且擺放無規(guī)律，旋耕埋草后在機組前進方向仍然存在部分沒有埋下去的橫向秸稈。為了解決這個問題，在旋耕刀軸的后方連接橫向壓草輥，在橫向壓草輥上焊接長方形橫向壓草板。機組前進作業(yè)過程中，橫向壓草輥在土壤摩擦力的作用下逆時針轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，壓草輥上橫向壓草板將已旋耕后的地表秸稈壓入土壤中，完成第二次埋草作業(yè)。

2.3 縱向壓草技術(shù)

通過旋耕壓草和橫向壓草兩次埋草作業(yè)后，還會有少部分麥秸稈沒有被埋到土壤里。為了提高埋草率，在橫向壓草輥的后方連接了一個縱向壓草輥，在縱向壓草輥上焊接了圓形縱向壓草圓盤。機組前進作業(yè)過程中，縱向壓草輥在土壤摩擦力的作用下逆時針轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，壓草輥上縱向壓草圓盤將已旋耕后的地表秸稈壓入土壤中，完成第三次埋草作業(yè)。

2.4 彈性平地技術(shù)

在三次埋草作業(yè)后，為滿足插秧的要求，必須進行平整地作業(yè)。該機具拖板裝置設(shè)置在機架的右后方，左端與機架鉸接，右下部通過彈性支撐桿與機架的上端固定連接，從而實現(xiàn)彈性平地。

3 機具結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)指標

3.1 機具結(jié)構(gòu)

水田埋草耕整機主要由機架、萬向節(jié)、懸掛架、中間傳動齒輪箱、側(cè)板、拖板裝置、縱向壓草圓盤、橫向壓草板、左右埋草刀構(gòu)成。圖1為機具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 水田埋草耕整機結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 主要技術(shù)指標（見表1）

表1 水田埋草耕整機主要技術(shù)指標

4 水田埋草耕整機配套技術(shù)

4.1 撒施基肥

為了加速麥秸稈的腐解，提高當季小麥秸稈還田的效益，在小麥秸稈還田作業(yè)前要撒施基肥。在總施肥量一定的前提下，氮肥施用時間適當前移，使用量適當增加，以每100 kg麥秸稈增施純氮0.5 kg為宜，優(yōu)先選擇銨態(tài)氮或尿素，提倡有機肥、無機肥結(jié)合施用。在機具作業(yè)前，把基肥均勻撒施在秸稈殘體上。

4.2 放水泡田

撒施基肥后，需立即放水泡田。以泡軟秸稈、泡透土壤耕作層為標準，一般放水浸泡24 h為宜。軟化后的麥秸稈易與泥漿攪拌均勻，一般不會直立于田間或漂浮于水面，還田效果好。

4.3 控制作業(yè)水層

放水泡田后，在水田埋草耕整機作業(yè)前，要嚴格控制田間水層深度。如果水層太淺或無水層，容易出現(xiàn)秸稈還田機刀輥纏草、機具作業(yè)負荷過大、田間不易起漿等現(xiàn)象；水層過深，容易出現(xiàn)秸稈漂浮、秸稈覆蓋率偏低、耕整地不平等現(xiàn)象，直接影響插秧質(zhì)量。水層深度控制在3 cm左右為宜。

5 社會及經(jīng)濟效益

5.1 具有良好的社會效益

使用水田埋草耕整機作業(yè)，可在短時間內(nèi)就地秸稈還田，為大量剩余小麥秸稈找到了出路，避免了因秸稈廢棄腐爛、焚燒造成的環(huán)境污染及火災(zāi)，是解決秸稈焚燒和浪費問題最有效、最快捷的途徑。水田埋草可增加土壤的有機質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，培肥地力，還可以增加土壤含水率，減少土壤中水分的蒸發(fā)，加速雨水滲入，提高土地吸納雨水的能力，減緩徑流的形成，削弱徑流強度，提高天然降水利用率，為農(nóng)作物的生長發(fā)育創(chuàng)造更加優(yōu)良的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。

5.2 增產(chǎn)效果顯著

該機采用三級埋草結(jié)構(gòu)，可有效提高埋草率。小麥秸稈還田后，培肥地力，有利于水稻生長，可提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)（水稻平均增產(chǎn)幅度在3%～5%之間），增加農(nóng)民水稻種植收入。