马铃薯垄膜沟植播种联合机组简介

2016-04-23路战远程玉臣张向前张德健

北方农业学报 2016年4期

路战远，程玉臣，张向前，张德健，杨彬

（1.内蒙古农牧科学院，内蒙古呼和浩特 010031；2.内蒙古大学，内蒙古呼和浩特 010021；3.呼和浩特得利新农机制造有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010051）

近年来，在干旱半干旱地区推广使用了一种垄沟集雨种植技术，该技术可以充分有效地利用有限的降雨，达到农作物增产的良好效果。垄沟集雨种植技术也叫垄沟集雨栽培技术或微集水技术，它是西北农林科技大学的贾志宽教授带领自己的旱作农业研究课题组成员经过多年的试验、研究总结出来的，是贾志宽教授主持的“十一五”科技支撑计划课题“农田集雨保水关键技术研究”的阶段性成果。垄沟集雨种植技术适合在年降水量300～550 mm的地区推广。垄沟集雨种植这项技术不仅可以用在春小麦、马铃薯、谷子、玉米等春播作物上，也可以用在冬小麦生产上。该成果由央视7台科技苑栏目专题制作，已于2009年12月12日播出[1]。

内蒙古农牧业科学院资源环境与检测技术研究所贾有余等科研人员通过马铃薯不同垄膜宽度集雨效率比较试验，在进行土壤水分检测的基础上，观察测定出苗保苗率及增产效果，研究垄膜沟植技术的综合生产效益。结果显示，采用垄膜沟植技术，马铃薯的出苗率较平作、平作覆膜技术高，出苗提前，其中，30～60 cm垄膜宽度处理下表现较明显。增产效果最好的处理为40～50 cm垄膜宽度，增产幅度为23.2%～33.0%。垄膜沟植技术能够有效地提高马铃薯对雨水的利用效率，增加土壤根层含水量，提高马铃薯抗旱性和产量[2]。研究成果为马铃薯垄沟集雨种植技术提供了参考依据[3-6]。为使这项利农技术得以大面积推广使用，减轻种植户劳动强度，马铃薯垄膜沟植播种联合机组为使用垄沟集雨种植技术种植马铃薯提供了一种农田作业机械。

1 机组总体布局及配置

1.1 机组总体布局

根据垄沟集雨种植技术特点及农艺要求，本机组设计为每次作业起1条土垄，播种2行马铃薯，一次完成开沟-施肥-播种-起垄-整形-覆膜-压膜-覆土等多道工序。配套动力选用为现有保有量较多的29.4～48.0 kW轮式拖拉机，排肥器采用传统的外槽轮式排肥器，排种器采用双薯勺取种器。施肥开沟铲和种薯开沟器安装在机架上，调整施肥开沟铲和种薯开沟器位置可以改变播种行距。

1.2 机组总体配置

机组总体配置见图1（A）和图1（B），机组由悬挂架、施肥开沟铲、主机架、种薯开沟器、传动机构、种薯箱、起垄刮板、地轮、土垄整形器、膜卷支架、压膜轮机构、活动支架、L形支架、覆土圆盘机构、活动支架铰链、两工位止点、种薯排种机构、种肥箱等部件组成。

1.3 机组主要工作部件及其作用

1.3.1 主机架主机架位于机组的前部，是整个机组的支撑部件，悬挂架、施肥开沟铲、种肥箱、种薯开沟器、种薯排种机构、种薯箱、起垄刮板、地轮、土垄整形器等部件均以不同方式连接在主机架上。

1.3.2 施肥开沟铲施肥开沟铲用螺栓和U型卡箍固定在主机架前部横梁上，每个开沟铲后面安有与排肥器相连的输肥管，其作用是在预计播种位置的侧下方（约50 mm）开沟施肥，达到种肥分层的目的。

1.3.3 种薯开沟器种薯开沟器安装在种薯排种机构的输种管下端，用螺栓和U型卡箍固定在主机架中间横梁上，其作用是在施肥开沟铲开出的沟的侧上方再开沟，为种薯创造良好的种床，实现种肥分层播种的农艺要求。

1.3.4 地轮地轮安装在主机架前部纵梁上，其作用是作业时支撑机组行走和驱动传动机构。

1.3.5 种薯排种机构种薯排种机构为薯勺链条升运排种式，每台机组装有两套单体式种薯排种机构。该种薯排种机构包括数个双薯勺取种器、主动链轮、被动链轮、升运取种器链条以及输种管等部件。种薯排种机构的驱动链轮安装在地轮轴上，当机组作业时，地轮带动驱动链轮转动，通过链条带动种薯排种机构主动链轮、升运链条和安装在链条上的双薯勺取种器运动，顺序完成取种薯和排种薯的工序。

1.3.6 起垄刮土板起垄刮土板安装在种薯开沟器的后面，用螺栓和U型卡箍固定在主机架中间横梁上。该机构由固定立杆、侧板、活动刮土板、调整螺栓和螺母组成，其作用是为排种机构播下的种薯覆土，并在两行种薯中间刮起高约10 cm的土垄。通过左右调整固定立杆上螺栓和U型卡箍在机架的位置，即可调节起垄刮土板两侧板地张开角度，其角度越大，形成的土垄越大。通过调节调整螺栓和螺母，即可调整活动刮土板入土的角度，进而改变刮土板刮土量和土垄尺寸的大小。

1.3.7 土垄整形器土垄整形器安装在起垄刮土板的后面，用螺栓和U型卡箍固定在主机架后部横梁上。该机构由固定立杆、轴和整形压辊等组成。整形压辊采用尼龙材料制成空腔形状，使用时可在空腔内加入适量的沙土以便增加整形压辊重量，加大对土垄的压实程度。其作用是将起垄刮土板刮起的土垄修整成近似的圆弧形，覆膜后形成利于雨水向垄沟汇集的光滑垄面。

1.3.8 膜卷支架膜卷支架紧随土垄整形器安装在主机架后端纵梁上，其作用是挂装地膜卷，为整好形的土垄和种薯覆盖地膜。

1.3.9 压膜轮机构压膜轮机构为两组，分别挂结在主机架后部的铰链轴上。该机构由压膜轮支架、压膜轮、压膜轮轴、拉紧弹簧、V型拉杆和挂钩等零部件组成，分置在机架左右两侧。压膜轮机构可绕铰链轴上下自由转动，并且通过拉紧弹簧、V型拉杆、挂钩与主机架横梁相连，其作用是靠自重将前道工序铺好的地膜两侧边缘压实，使其紧贴地垄表面，利于后续的覆土作业。为了缩小机组在运输状态时的纵向尺寸，可由人工绕铰链轴抬起压膜轮机构，使压膜轮靠向种薯箱箱体，使机具整体重心前移。机组运输时，压膜轮机构机架靠拉紧弹簧、V型拉杆、挂钩向机组前方拉紧靠拢。

1.3.10 圆盘覆土机构圆盘覆土机构为左右两组，紧随压膜轮之后，由活动支架、L形支架、覆土圆盘、轴承、立杆、拉紧弹簧、挂钩、螺栓和U型卡箍等组成。活动支架一端与主机架铰链连接，L形支架用螺栓和U型卡箍固定在活动支架后端。覆土圆盘用螺栓和U型卡箍固定在L形支架后端，并对称分置于机架的左右两侧，圆盘覆土机构通过拉紧弹簧和挂钩与主机架相连。两侧圆盘后端向内偏置一定角度，便于切土和刮土。圆盘覆土机构的作用是将前道工序压膜轮压住的地膜边缘及时用土压住。通过调节在U型卡箍中立杆的高低或水平转动立杆角度，即可调整圆盘切土和刮土的深度。为了缩小机组在运输状态时的纵向尺寸，可由人工绕铰链轴抬起圆盘覆土机构，将活动支架靠在主机架上的两工位止点上，使机具重心前移。

1.3.11 传动机构传动机构包括驱动链轮、种薯排种机构的主动链轮、排肥箱链轮和传动链条。机组作业时，与地轮同轴的驱动链轮通过链条带动排种机构的主动链轮、被动链轮和种肥箱的链轮运动，同时完成排种肥-取种薯-排种薯的工序。通过更换驱动链轮和相应的种薯排种机构的主动链轮，可以实现150～450 mm的株距调整。

2 机组工作原理

机组与拖拉机的挂接方式为三点后悬挂。在田间作业时，机组最前面的两个施肥开沟铲开出较深的垄沟，种肥沿开沟铲后面的输肥管落入沟底，接着，两个种薯开沟器在施肥开沟铲开出的垄沟的侧上方（约50 mm处）重新开出种沟，种薯沿排种管直接落入沟内，实现种肥分层播种的农艺要求。安装在种薯开沟器的后面起垄刮土板为种薯覆土，并在两行种薯中间刮起高约10 cm的土垄。随后，土垄整形器向前滚动，利用自重对前道工序形成的松散不规则的土垄进行修整和压实。膜卷支架上的薄膜随着机组前进伸展并覆盖在整好的土垄上，紧随其后的压膜轮将覆盖在土垄上的薄膜两边紧紧压在土壤表面上，由后面的圆盘覆土机构取土压住薄膜的两边，防止薄膜移动，或遇大风天被风吹起[7]。

3 机组主要特点

3.1 可实现垄沟集雨种植方式

机组可一次完成垄沟集雨种植方式的所有工序，实现了这种旱作农业种植模式，利于雨水向种薯周围汇集，增加土壤根层含水量，提高马铃薯抗旱性和产量。

3.2 结构简单便于操作

机组结构简单紧凑，机动灵活，便于操作。按照各地的农艺要求，机组的播种行距、株距调节方式简便。

3.3 两工位可折叠机架

由于本机组一次完成多个作业环节，所需部件较多，机组纵向尺寸难免过长，尤其是处于运输状态时，由于整个机组需要由拖拉机悬挂起来行进，如机组重心过于偏后，会造成整个机组纵向稳定性极差，留下交通隐患。因此，本机组设计了两工位可折叠机架，在作业后需要长距离转场作业或收工时，可将压膜轮机构和圆盘覆土机构折叠起来并向种薯箱靠近，缩短机组纵向尺寸，使机组重心前移，提高了机组的运输稳定性。两工位可折叠机架示意图见图2。