玉米大垄双行膜下滴灌种植模式下的配套机具研究

王浩宇,许光明,牛云鹏,于振华

(吉林省农业机械研究院，吉林 长春 130022)

玉米大垄双行膜下滴灌种植模式下的配套机具研究

王浩宇,许光明,牛云鹏,于振华

(吉林省农业机械研究院，吉林 长春 130022)

按照吉林省委省政府关于“十二五”期间在吉林省中西部旱区发展666.67万hm2以膜下滴灌为主的高效节水灌溉工程建设的战略部署，开展玉米大垄双行、膜下滴灌技术、施肥技术、品种选择等研究工作。为研究适合这种种植模式下的配套机具，本文主要针对大垄双行膜下滴灌种植模式下的整地，即耕整联合作业机的适应性；膜上施肥播种机的性能测试和改进设计；残膜回收机的关键部件设计开展试验研究。配套机具作业能充分利用自然降雨，降低工程运行费用，提高投资效益，实现节水增产，可为农场化经营和农业机械化的发展提供科学依据和技术支撑。

大垄双行；膜下滴灌；残膜回收

玉米大垄双行膜下滴灌栽培机械化技术是吉林省近几年推广的农业机械化玉米栽培新技术。该项技术是将传统的单行播种改为大垄双行播种，从而减小株距，增加行距和玉米株数，是一项实用性强的农业增效工程技术。2011—2015年在吉林省中西部15个县市进行了玉米大垄双行膜下滴灌种植方式的推广。现在通榆地区进行了500 hm2膜下滴灌种植方式下的农机具研究。通过几年的生产实践，影响大垄双行膜下滴灌种植模式的全程机械化主要是整地、播种及残留地膜的处理这几个方面。本文主要针对大垄双行膜下滴灌种植模式下的整地，即耕整联合作业机的适应性；膜上施肥播种机的性能测试和改进设计；残膜回收机的关键部件设计开展试验研究。

1 耕整联合作业机

该机具为可进行旋耕、碎茬、起垄、深松等多种不同组合作业的耕整联合作业机具[1]。在该项目中还要完成平地、大垄双行垄形加工作业。主要参考国家标准《深松整地联合作业机》(JB/T10295—2001)、《根茬粉碎还田机》(JB/T 8401.3—2001)、《旋耕联合作业机械》(JB/T 8401.1～8401.2—2007，8401.3—2001)。

根据该机具的作业效率，在15个工作日，每天工作8 h，完成该项目区内500 hm2玉米大垄双行膜下滴灌整地需要3台机器同时作业。

1.1 主要工作状态

(1)旋耕作业状态。即耕翻整地，一般耕翻深度18～25 cm，耙压拖平。

(2)碎茬作业状态。浅旋灭茬整地，要做好根茬粉碎还田，必要时人工清除根茬残体。土壤容重过大时，进行深松、镇压拖平。

(3)碎茬深松联合作业状态。联合整地机耕幅为390 cm，一次完成三个大垄的制作。垄高根据地块土质的不同，一般轻壤土15～18 cm，重壤土20～25 cm，作业方法是采取梭式作业法，在完成90～130垄的同时，完成灭茬、旋耕、起垄、镇压。

1.2 技术特征

耕整联合作业机结构特性见表1。

表1 耕整联合作业机结构特性

1.3 测试结果

经过多次田间性能测试及大面积生产考核，可得出如下结论：

(1)该机具进行旋耕、碎茬、深松、起垄、镇压等各项作业均达到了国家相关标准规定的技术指标要求，性能先进、作业质量好，受到用户好评。

(2)该机具可完成全幅旋耕、垄台碎茬、扶垄、分层深施化肥、镇压等多项作业，各种联合作业状态转换方便，机具总体配置合理，结构简单可靠，机具具有多功能的特点。

(3)大面积考核证明，该机具具有较好的使用可靠性、经济性、调整方便性和满足大垄双行的适用性。

2 玉米膜上播种一体机

玉米膜上播种一体机是一次性完成播种、施肥、覆膜、铺设滴灌水带及喷施化学除草剂等作业的一种农业机械化作业机械。膜上播种法，即先铺膜后播种[2]。利用鸭嘴式播种器在膜上打孔，并将种子播入土中，作业顺序为铺滴灌带→喷施除草剂→覆地膜→播种→覆土→镇压[3]。此种播种方式可一次完成全过程作业，不用或很少用人工放膜，节省劳力。但地膜上的播种孔必须盖实，以防跑墒。

在前几个作业期，采用的是两行的大垄双行玉米膜上播种一体机，需要10台小四轮拖拉机同时作业。这一作业模式好处是有一组作业部件发生故障不会影响其他机器的作业。弊端就是浪费动力，增加生产成本，同时也增加了拖拉机下地次数。通过几年的生产实践，对在作业过程中容易发生故障的部件进行了改进设计，综合多项因素设计了六行的玉米膜上播种一体机，在2014年的春季生产中进行了生产实验，各项指标达到了国家标准的要求，同时生产效率提高了3倍以上。在试验区内266.67 hm2用了该新型机具，233.33 hm2还是用改进前的播种方式，经过一个作业期，显示出了该机具的优越性，很好的完成了生产任务

2.1 铺膜部件的调整

根据当地铺膜宽度的要求，进行必要的调整。

(1)开沟器宽度的调整，以机架中心为基础，开沟器的内侧应在膜边线内15～25 cm处，调整两个开沟器间的距离时满足地膜宽度。

(2)覆土量的多少，用改变圆盘与机架之间的角度来完成。

(3)压膜轮的水平距离，以机架中心为基础，调整两压膜轮间的距离，使压膜轮内侧和开沟器尖的横向距离为5～10 mm，同组两个压膜轮接地压力一致。

(4)夹膜辊的高度尺寸，通过改变夹膜辊板上孔的位置或改变夹膜梁在机架纵梁上、下方来实现。

2.2 播种部件的调整

排种器形式为垂直圆盘气吸式。主要调整内容有限深轮高度的调整；播种株、行距及播深的调整；覆土镇压能力的调整等内容。

播种株行距的调整：气吸式精量播种机株距的调整是“不同吸孔数的吸种盘”和“不同齿数的主、被动传动链轮”，属等距离有级调整[4]。

2.3 施肥部件的调整

施肥量及施肥深度的调整。玉米每亩施肥量应根据产量指标、土壤质地、肥力情况、品种而定。将肥施在种子的侧下方， 施肥深度在8～10 cm 之间， 与种子距离6 cm 左右。一般配方施肥量为600 kg/hm2，播种期施底肥，在滴灌期根据玉米生长的不同时期加入不同配比的氮、磷、钾肥[5]。

2.4 主要技术指标及测试结果

玉米膜上播种一体机配套动力73.5 kW以上，作业速度10～15 km/h，作业行数六行，适应行距60～70 cm，其他测试结果见表2。

表2 玉米膜上播种一体机测试结果

3 残膜回收机

残膜回收机主要有机架、碎茬装置、收膜装置、集膜装置、行走装置等构成。为了提高残膜回收效率，对收膜部件进行了改进，引进电、磁设备，回收率达到生产要求。主要解决大垄双行垄侧残膜回收问题；提高收膜期的整体残膜回收率；研究该机具和播种、整地机械的配套使用结构。

3.1 性能指标的测定

3.1.1 该机的主要性能指标

表层拾净率(地表及土层深度0～100 mm)≥80%；深层拾净率≥70%；缠膜率≤2%。

3.1.2 表层(深层)残膜回收率的测定

分别将两个测区内作业前、后的各5个测点，按地表及土层深度0～100 mm、土层深度100～150 mm两个层面的分别取出残地膜。将各测点按层取出的残地膜去除尘和水分后称其质量，求其平均值。按式(1)分别计算表层拾净率和深层拾净率。

(1)

式中：J为拾净率，%；W为作业后残膜质量，g；W0为作业前残膜质量，g。

3.1.3 缠膜率的测定

分别测定两个行程，将通过测定区时在集膜箱内残地膜与机器上缠绕的地膜收集，分别洗净后称其质量，按式(2)计算回收机缠膜率。

(2)

式中：C为缠膜率，%；m1为测区内缠绕在机器上地膜的质量，g；m2为测区内集膜箱内残地膜的质量，g。

3.2 伤苗率测定

分别测定作业后测区各测点内总株数及残地膜回收作业造成的伤苗株数，按式(3)计算每个测点的伤苗率，然后求出5个测点伤苗率的平均值，作为该测区的伤苗率。

(3)

式中：Z为伤苗率，%；Y为伤苗株数之和，株；Y0为苗株总数之和，株。

3.3 测定结果

表层拾净率(地表及土层深度0～100 mm)≥80%；深层拾净率≥70%；缠膜率≤2%；伤苗率≤3%。

4 结 论

通过对三种农机具的研究，实现了大垄双行膜下滴灌种植模式的全程机械化，提高了工作效率。使得大、中型农机具有了用武之地、充分发挥其优良性能。提高产量、节能低碳、省时环保，为集约化生产经营提供机械设备。大垄双行膜下滴灌种植模式下的机具在作业质量及可靠性方面还存在问题，需要进一步提高和完善，本研究机具可为膜下滴灌技术的大面积推广提供机具保证。

[1] 王莹.山西省膜下滴灌技术应用效果及发展前景[J].山西水利,2013(9):21-23.

[2] 贾信德,谢延彬,陈志国.玉米膜下滴灌技术总结[J].农民致富之友,2013(20):56-57.

[3] 王东晶.我国膜下滴灌技术发展与应用现状[J].现代农业科技,2013(19):244-245.

[4] 翟红霞. 玉米节水灌溉机械化播种技术及机具探讨[J]. 农业科技与装备,2014(3):3.

[5] 张永兰.浅谈玉米膜下滴灌技术[J].现代农业,2013(8):48.

Research on the equipment of maize under the drip irrigation mode of large ridge and double row

WANG Haoyu, XU Guangming, NIU Yunpeng, YU Zhenhua

(JilinAgriculturalMachineryResearchInstitute,Changchun130022,China)

In accordance with the Jilin provincial government on the “12th Five year” period in the province’s western and central arid areas to develop 6.6667 million hm2drip irrigation under the film-based efficient water-saving irrigation project construction strategic plan. Large ridge and double row and drip irrigation under film, fertilization technology and variety selection were carried out. For the study of suitable for this planting mode of supporting equipment, we focus on the preparation of drip irrigation under the large ridge and double row. That is the adaptability of the farming machine, performance test and improved design of fertilizer planter on membrane and design of components of residual film recycling machine. The machine can take full advantage of natural rainfall, reduce the project operating costs, improve investment efficiency, and achieve water saving and yield increase. It provides scientific basis and technical support for farm management and agricultural mechanization development.

large ridge and double rows; drip irrigation under film; recycling of residue film

S232.3

A

2096-0506(2017)09-0014-04

国家科技支撑计划(2014BAD12B00)

王浩宇( 1973-)，男，吉林农安人，高级工程师，主要研究方向:设施农业、大垄双行种植模式下的配套机具、残膜回收、植物秸秆加工方面。E-mail:182081685@qq.com。