秸稈深埋還田施肥機(jī)的設(shè)計(jì)

劉忠澤 周偉艷 盧昊鵬 曹興喬 孟斌

摘要：根據(jù)秸稈施肥深埋還田的農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)一種具有施肥、覆土、起壟、碎土等功能的秸稈深埋還田機(jī)。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)具的各項(xiàng)作業(yè)指標(biāo)均能達(dá)到深埋還田的農(nóng)藝要求，能夠?yàn)榻斩捝盥襁€田技術(shù)的推廣提供機(jī)具支撐。

關(guān)鍵詞：秸稈深埋;施肥;設(shè)計(jì);田間試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：S222.4??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：1674-1161（2021）04-0021-02

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量（約20億t）的30%。農(nóng)作物秸稈資源利用涉及土壤地力提升、水土保持、環(huán)境安全等問題，對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。秸稈還田秸稈深埋還田是當(dāng)前秸稈綜合利用的主要方式之一。此技術(shù)是將滅茬粉碎（或聯(lián)合收割機(jī)粉碎拋撒器粉碎）后的秸稈，拋撒在開溝器作業(yè)機(jī)開出的深溝內(nèi)，通過秸稈深埋還田為農(nóng)作物提供良好的種床條件。根據(jù)秸稈施肥深埋還田的農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)一種秸稈深埋還田施肥覆土聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，以期為秸稈深埋還田技術(shù)的推廣提供機(jī)具支撐。

1 秸稈深埋還田的作業(yè)要求

秸稈深埋還田覆土施肥的作業(yè)流程為：機(jī)械收獲→深開溝→滅茬粉碎（或聯(lián)合收割機(jī)粉碎拋撒器粉碎）→秸稈散落溝內(nèi)→施肥（或秸稈腐蝕劑）→合壟覆土→鎮(zhèn)壓碎土→壟形整理。

施入化肥（或秸稈腐蝕劑）、合壟覆土和壟形整理是聯(lián)合作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要求施肥（或秸稈腐蝕劑）均勻。作業(yè)后的壟形要滿足大壟雙行的作業(yè)要求：配套動(dòng)力輸出功率≥32 kW;配肥量180～240 kg/hm2，施肥均勻;秸稈上層覆土厚度≥10 cm;下壟寬120 cm，上壟臺(tái)寬80 cm，壟臺(tái)高20 cm，且壟形規(guī)整;土壤細(xì)碎、壓緊、壓實(shí)。

2 秸稈深埋還田施肥機(jī)總體結(jié)構(gòu)

秸稈深埋還田施肥機(jī)由機(jī)架、懸掛裝置、排肥裝置、覆土裝置、鎮(zhèn)壓碎土裝置和壟形整理裝置組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

機(jī)具與拖拉機(jī)通過三點(diǎn)懸掛連接，由拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)控制機(jī)具升降，可同時(shí)進(jìn)行兩條壟溝的作業(yè)。作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)牽引機(jī)具前進(jìn)，施肥機(jī)構(gòu)將肥料均勻散落在溝內(nèi)秸稈上，覆土鏟將土向前側(cè)和內(nèi)側(cè)推送，使其覆蓋在秸稈上，隨后碎土機(jī)構(gòu)進(jìn)行碎土，最后通過整形板整理壟形。

3 秸稈深埋還田施肥機(jī)主要部件設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)架

機(jī)架主要由懸掛裝置、前橫梁、后橫梁、左縱連接板和右縱連接板焊接而成，通過懸掛裝置焊接在前橫梁上。

3.2 施肥機(jī)構(gòu)

施肥機(jī)構(gòu)主要由肥箱、排肥器和排肥管組成。肥箱下方安裝有排肥器，每壟對(duì)應(yīng)安裝2個(gè)電子排肥器。作業(yè)時(shí)，電子排肥器通過排肥管將肥料均勻撒施在溝內(nèi)的秸稈上。

3.3 覆土裝置

覆土采用鏵式犁作業(yè)。因需同時(shí)進(jìn)行2條壟溝作業(yè)，故覆土裝置由兩側(cè)對(duì)稱的單翼覆土鏟和中部雙翼覆土鏟構(gòu)成。一側(cè)單翼覆土鏟和雙翼覆土鏟的一單側(cè)翼覆土鏟構(gòu)成覆土裝置作業(yè)單元。覆土裝置有2組作業(yè)單元，可同時(shí)進(jìn)行3條壟溝的覆土作業(yè)。單翼覆土鏟和雙翼覆土鏟分別通過犁柱與機(jī)架連接板相連，通過改變連接位置調(diào)整犁體的入土深度，以及兩側(cè)單翼覆土鏟和中部雙翼覆土鏟額的距離。

3.4 碎土鎮(zhèn)壓裝置

3.4.1 材質(zhì)選擇 碎土鎮(zhèn)壓裝置主要用于碎土并將土壤壓緊壓實(shí)，為播種創(chuàng)造良好的作業(yè)條件。秸稈深埋還田作業(yè)大多在秋后進(jìn)行，田間土壤干燥、土塊大，需要鎮(zhèn)壓裝置具有碎土功能。土壤與秸稈、肥料混合物緊密接觸，有利于秸稈快速腐爛分解。一般鎮(zhèn)壓輪的壓強(qiáng)為3～5 N/cm2，鎮(zhèn)壓后的土壤容重為0.8～1.2 g/cm3。傳統(tǒng)鎮(zhèn)壓裝置大多采用橡膠輪，鎮(zhèn)壓強(qiáng)度小，無法滿足要求。為加大鎮(zhèn)壓強(qiáng)度，碎土鎮(zhèn)壓裝置選用重量較大的鑄鐵材質(zhì)。鎮(zhèn)壓器和鎮(zhèn)壓輪單元的結(jié)構(gòu)見圖2和圖3。

3.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 碎土鎮(zhèn)壓裝置由碎土輪、左右連接板和彈簧組成。碎土輪由多個(gè)鎮(zhèn)壓輪單元組合而成，通過軸承與左、右連接板相連。左、右連接板設(shè)有限位塊，使碎土鎮(zhèn)壓裝置只能繞機(jī)架的鉸接點(diǎn)向后轉(zhuǎn)動(dòng)。彈簧的預(yù)拉力使碎土輪始終與地面接觸，確保鎮(zhèn)壓效果良好。

4 結(jié)論

秸稈深還覆土施肥作業(yè)是秸稈深埋還田的關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，勞動(dòng)量大、成本高。為此，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈施肥、覆土、起壟、碎土等作業(yè)功能的秸稈深埋還田機(jī)。秸稈深埋還田施肥機(jī)設(shè)計(jì)完成后，在吉林省榆樹市開展田間試驗(yàn)，各項(xiàng)作業(yè)指標(biāo)均能達(dá)到深埋還田的農(nóng)藝要求，能夠?yàn)榻斩捝盥襁€田技術(shù)的推廣提供機(jī)具支撐。

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Design of Straw Deep Buryingand Returning Fertilizer

LIU Zhongze1， ZHOU Weiyan2， LU Haopeng3， CAO Xingqiao1， MENG Bin1*

（1. Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China; 2. Liaoning Agricultural Development Service Center， Shenyang 110034， China; 3. Shenyang Landscaping & City Appearance and Environmental Management Center; Shenyang 110000， China）

Abstract： According to the agronomic requirements of straw fertilization， a straw deep burying and returning machine was designed for straw fertilization， soil covering， ridging and soil crushing. The results of field experiment show that all the operational indexes of the machine can meet the agronomic requirements of deep burying and returning to the field， and can provide technical support for the popularization of straw deep burying and returning technology.

Key words： straw deep burying; fertilization; design; field experiment

收稿日期：2021-03-22

作者簡(jiǎn)介：劉忠澤（1964—），男，高級(jí)工程師，從事農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)與研制工作。

通信作者：孟 斌（1978—），男，助理工程師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)及推廣工作。