温室智能装备系列之八十二1G—1800型土壤熏蒸施药机的研制与测试

王秀+马伟+苏帅+杨月英

【摘要】为了解决传统设施土壤采用人工施药精度和效率低的问题，作者通过研制施药机来实现设施土壤施药的机械化作业，即通过结构优化仿真和组合作业模拟，采用鸭嘴式排药和旋耕深翻混土提高土粒接触药剂面积的方法，实现药剂覆盖和防控靶标害虫双效双增。

背景

设施农业是现代农业的重要组成部分，承担着反季节蔬菜、瓜果供应的重要职能。北京郊区农业生产基地从经济成本及效益出发，实行多年连茬种植，致使土传疾病加重，果菜品质下降，增加了农民负担[1]。土壤病害还会互相促进，例如线虫不仅危害植物本身，其侵袭造成的伤口也有利于其他病原物侵入，或与真菌、细菌等其他病原交互作用[2]。根结线虫严重危害农业生产，尤其是茄科、葫芦科等经济价值较高的作物受害更为严重。目前，北京防治土壤根结线虫多采用人工简单灌根的施药方式，施药精度差和效率低下严重制约实际生产中的土壤保护，采用机械化作业能在提高效率的同时，降低施药对作业人员伤害的风险。

原理

1G-1800型土壤熏蒸施药机是通过精准调节电机控制排药槽变速转动，使药剂填满槽轮的凹槽，经过刮药片将转动中的槽轮沿弧度刮掉溢出槽轮切面的药剂，转动槽轮朝下对准排药管入口时，药剂掉至鸭嘴式排药出口，均匀分布在旋耕切刀与地面切线交点处，旋耕刀顺时针旋转切入土壤，将药剂内旋后翻入土壤耕层底部，药剂缓慢释放扩散，对耕层土壤进行熏蒸。

结构

设施温室中行垄间距多小于大田，其空间狭小，施药机的设计为左右两侧有独立药箱，采用不锈钢304材料，扣板式密封盖配卡扣锁，实现药剂的密封。排药槽轮为左右两侧独立运动，分别用电机调节转速，实现左右两侧排药差异化，解决不同行垄的药量差异需求。

采用3点悬挂方式，通过拖拉机或手扶机械拖带，方便温室进出作业。结构设计时可选安装小地轮，其目的是在结构上与微耕机配套，方便在特殊狭窄的温室中进行转弯移动作业。两侧结构为可拆卸药箱托板，这样有2个目的：一是高托板留有操作员座椅安装孔，为人员背部依托起安全支撑的作用；二是低托板提高了机器的紧凑性，可进入温室拱形较低的部位作业。

现场测试

2015年12月3日将所设计的施药机（图1）在北京小汤山国家精准农业基地进行测试，按照检测大纲逐项进行标准化测试。主要目的是对施药机的施药均匀度、施药精度、施药深度、施药幅宽及主要技术参数进行精准测定，为机器改进定型和量产提供依据。具体方法参照《土壤熏蒸施药机检测大纲》，为保证测试的精确性和恒定性，模拟试验原料选用细沙测定，通过变量控制器设定单位面积的施药量，机器变速行进100 m后，将固定收集袋里的原料取下后用天平测量，重复3次试验，取平均值。经过计算得出施药均匀度、施药精度；施药深度和施药幅宽在试验田中进行测试，测试原料做上记号，然后在田中行进10 m，采用开挖土层后进行测量的方式获取作业深度和幅宽数值，随机选取3个点测量后求平均。

测试结果与分析

测试结果表明，行驶速度对施药均匀度的影响不显著，随着速度增加，施药均匀性变化不明显，对施药精度的影响也不明显。行驶速度对施药深度有较大影響，随着速度加快深度会逐渐减小。经过测试和计算后，施药均匀度误差小于1.2%，施药控制精度小于3%。在测试中分别按照3个等级变量控制药量和行驶速度，求平均值（表1）。

除性能指标试验，对其他结构参数和功能也进行测试，具体参数如表2。

模拟测试和田间试验中，单独药箱加入35 kg药剂时，由于重力作用其耕深最大可到20 cm，当遇到土壤中坚硬土块、石块时会跳跃抬升，随后耕深恢复到19～20 cm；但药剂消耗掉20 kg后，其耕深会下降到14～15 cm，局部深度低于

14 cm。通过3点悬挂调节下压力后，可增加深度2 cm左右，但机身作业颠簸幅度过大时，耕深会不足15 cm。鉴于深度是关键性能指标，同时间接影响均匀度，施药机试制过程中需要改进，机器自重影响作业深度可以通过结构设计给予改进。

结论

完成1G-1800型土壤熏蒸施药机的研制与测试后，结论如下：① 该机机械化土壤施药均匀度可达到98%以上，控制精度误差小于3%。② 施药幅宽可调节0.7 m和1.7 m两种参数，能满足温室机械化作业需求。③ 消毒作业耕深受机器自重影响，可通过3点悬挂调节深度。

参考文献

[1] 刘天英，刘美霞.蔬菜根结线虫病的发生与防治[J].中国瓜菜，2011，24（4）：46-48.

[2] 刘霆，刘伟成，裘季燕，等.15%卫根微乳剂对番茄根结线虫的防治效果[J].安徽农业科学，2011（12）：7045-7046.

项目支持：北京市农林科学院所级创新团队（JNKST201619）；院青年基金（QNJJ201525）。