1GZCS-180/6 型水田节水免耕插秧施肥机的研制

2012-10-16张欣悦李明金许春林赵大勇李连豪刘显耀

黑龙江八一农垦大学学报 2012年3期

张欣悦，李明金，，许春林，赵大勇，，李连豪，刘显耀，3

（1.黑龙江八一农垦大学，大庆163319；2.哈尔滨市农业机械化研究所；3.黑龙江省农机鉴定站）

水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多、最主要的粮食作物之一，我国水稻种植面积约占粮食作物面积的35%、占世界水稻种植面积的21%。由此可见，水稻在我国粮食生产中占有举足轻重的地位，对世界水稻生产也有重大的影响。

多年来，我国稻田耕整地一直采用传统的犁耕或旋耕机进行土壤翻耕，而后进行灌水泡田、手扬散施肥、水耙田、耢平、沉浆、插秧等田间作业的耕作方式，这种耕作方式存在着耕整地周期长、耗水多且浪费严重、秸秆根茬还田量少、耕层土壤结构不佳、费用高等问题[1]。近年来随着自然环境的改变，我国一些地区特别是北方地区春旱严重，稻田整地时泡田用水严重缺乏，已经影响到水稻生产的稳定和发展，成为水稻生产过程中亟待解决的问题[2]。为了保护生态环境，节约水资源，降低生产成本，实现水田保护性耕作，更好地发展水稻生产，我们开展了水田节水免耕插秧侧深施肥机具的研究[3]。

1 主要研究内容及特点

水田节水免耕插秧侧深施肥技术是一种全新的水田移栽种植新技术，该技术是基于带状茬间耕作代替传统翻耕或旋耕整地技术、水稻插秧与施肥于一体的新型种植模式。设计出气吹式排肥装置，该装置内部设有排肥气室，肥料经排肥轮排入排肥气室，并依靠自重自流进入排肥管，排肥气室内的强风通过排肥管、开沟器将肥料强制排入水田泥水中；集成水田插秧技术进行插秧作业。本项目设计制造出水田节水免耕插秧侧深施肥机，实现一次进地完成免耕整地、机械插秧、侧深施肥全部作业过程。

1.1 工作过程及方法

在留有水稻根茬的稻田地放水润田6 h，水面超过地表1～2 cm 即可。采用该机具对水田进行免耕插秧侧深施肥作业（耕作区域及位置如图1 所示）。机具的前部是水稻根茬间带状整地；中部是侧深施肥[4]；尾部是插秧机构。拖拉机动力通过动力输出轴传递给变速箱并分别驱动整地变速箱、排肥变速箱、插秧机构变速箱，从而完成免耕插秧侧深肥作业过程。采用此耕作方法的地块在第二年可对未耕区域进行轮耕[4]，第三年视情况进行一次全面翻耕。

1.2 耕作方法的特点

1.2.1 大幅度降低水田耕整地作业时的动力消耗并节省70%～80%的整地费用。

由于采用水稻节水免耕施肥插秧新技术，取消了传统耕整地、水耙田、人工扬肥、耢平、沉浆、捞残茬和插秧等多项作业环节[5]，降低了作业动力消耗及整地、插秧费用。

1.2.2 由于多于50%的耕层土壤保持原有地表覆盖及未耕状态，耕整地作业过程中又减少了多个作业环节，因此，该耕法在水泡田作业时比传统方式可节省30%～40%的泡田用水量。

1.2.3 将水田耕整地的作业周期由原来的10～15 d减为0 d，无周期，当天润田后即可进行整地插秧作业。

1.2.4 实现水稻侧深施肥。侧深施肥是水稻最理想的施肥方式，可减少肥料蒸发损失，降低肥料随着水分的散失而流失，增强泥土对氨态氮的吸附并减少流失，减少对环境的污染，提高肥料利用率[6]。

1.2.5 由于免除了水耙作业，土壤结构得到明显改善，土壤容重降低，孔隙度提高。

1.2.6 实现秸秆还田，增加土壤有机质含量。

1.2.7 增产增收。

2 机具结构设计

1GZCS-180/6 型水田节水免耕插秧侧深施肥机主要由旋耕机总成、施肥箱总成、风机、靴式开沟器、秧箱及插秧总成、整形器、拖板、插秧传动变速箱、施肥传动变速箱、牙嵌式离合器等11 部分组成，如图2所示。

2.1 主要技术参数

配套拖拉机动力：19.41～33.09 kW；

工作效率：0.34～0.77 hm2·h-1；

工作幅宽：1.8 m，六行，每行耕宽 10～12 cm，耕深：10～14 cm；

侧深施肥：距秧苗 4～5 cm；施肥深度：4～5 cm；

插秧行间距：30 cm。

2.2 旋耕机总成

悬挂式机架：该机具为单梁结构，采用80 mm ×80 mm 的方管做梁，左、右刀轴侧板一侧与刀轴轴承座相连，另一侧与方梁相连，在梁的中部有两个固定板分别连接变速箱二轴端盖两侧。梁上装有悬挂架。

工作部件：由万向节总成、齿轮箱总成、旋耕刀轴总成、整型器总成及拖板组成。

2.3 施肥箱总成

施肥箱总成安装在机架上方，由施肥箱、排肥器、排肥轴等组成，施肥箱为密闭的型腔[7]，在施肥箱下方安装有密闭箱体，各腔均为密闭防止风压泄漏，在密闭箱体的下方装有六个漏斗型开口的排肥管，它们与排肥器的排肥口一一对应，排肥器排下的肥料靠重力下落到漏斗型开口的肥管中，密闭箱体的侧壁通过四个软管与风机的风道相连同。强风也通过漏斗形的肥管向外排出，从而对肥管中的肥料实现风力强制输送，以防止肥料在肥管中发生堵塞。六个排肥口的风压是相等的，确保排肥的均匀稳定。施肥量的多少可以通过更换链轮，变换速比的方式进行调整，调整范围为 180～750 kg ·hm-2。

2.4 插秧总成

插秧总成采用延吉六行自走式插秧机构，其包括秧箱、插秧结构以及变速箱等部分组成。工作时，在拖拉机动力的驱动下，经过变速箱的速度转换驱动插秧机构进行作业。

2.5 风机总成

风机安装在机架上，其出风口与风道相连。风机的电源连接在逆变电源上，机具工作时风机接通电源，保证足够的风量从靴式排肥器口中喷出[8]，防止水倒灌到排肥管中。

逆变电源可将拖拉机电瓶直流12 V 的电压转换成风机可以工作的220 V 交流电压。线路连接方法见图3，风机、逆变电源、电瓶连接方法示意图。

图3 风机、逆变电源、电瓶连接方法示意图Fig.3 Ling diagram of wind machine、Inverter power supply and battery

3 田间试验

2010 年5 月该机具在方正县松南乡、建三江管局七星农场等地进行生产考核试验，在试验条件完全相同的情况下，进行新技术新机具与传统生产方法的对比试验。选择具有一定代表性的不同区域的试验田地三处，每处试验田面积0.67～1 hm2，每处试验田分为两块，一块为试验田，采用免耕插秧侧深施肥技术；另一块为对比田，采用传统的全翻耕、水耙田耕作方式。按照同样的耕作时间，同样的秧苗品种，同样的田间管理方式，不同的耕整地方法，进行对比试验，定期进行试验数据采集、汇总、对比。试验数据见表1、表2。从试验数据可以看出，该项新技术与传统方式相比节省资金投入72.5 元，节约泡田用水量约30%，节约施肥量约20%，增产约8%。