2CZQ-2型切段式甘蔗栽植机试验研究

黄世醒，曹耀林，郑丁科，刘庆庭，黄燕娟，杨丹彤

（华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州 510642）

0 引言

甘蔗是我国制糖的主要原材料之一，是生产食糖以及乙醇的重要原料[1]。甘蔗的栽植环节是甘蔗大田种植过程中重要的环节之一，包括开沟、施肥、下种、覆土、覆膜等工序。其作业特点是工序多、劳动强度大[2]。传统的甘蔗栽植环节是拖拉机开沟、人工下种、覆土、人工覆膜，作业时需要的劳动力多，劳动强度大，效率低[1]。近年来，农村青壮年劳动力严重短缺，造成劳动力成本大幅度上升[3]。因此，加快甘蔗栽植机械化发展，对解决劳动力紧缺，降低甘蔗生产环节成本，提高我国蔗糖市场竞争力具有重要意义。

根据蔗种的形态分类，甘蔗种植机可分为整秆式、实时切断式和预切断式三种形式。2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植机是华南农业大学研制的实时切断式甘蔗栽植机，可依次完成开沟、砍送种、下种、施肥、覆土等作业工序，但存在排肥不畅、输送通道易堵塞、蔗台太高、机架较重等问题，为此作了改进设计，并进行了田间试验。

1 2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植机结构与参数

1.1 整机机构

栽植机通过三点悬挂与拖拉机相连，可依次完成开沟、施肥、切断、下种、覆土、覆膜、覆土和镇压等工序。该机由于可液压提升，具有调头容易、地头短、适应性强等优点。整机结构如1所示。

图1 2CZQ-2 型切段式甘蔗栽植机示意图

1.2 技术参数

栽植机播种行数为2行；下种形式为整秆实时切断式；喂入方式为人工摆放，辊筒机构喂入；行距调节范围为1 000~1 400 mm，调节单位为100 mm；开沟器开沟深度为250~300 mm；种蔗切段长度为380 mm；施肥方式是刮板式排肥器，施肥量可调，可施有机肥、无机肥或复混肥，施肥箱1个，容量340 L；下种密度为8~12芽/m；样机总质量2 t；配套动力66.18 kW（90马力）以上四轮驱动拖拉机；覆土厚度80~150 mm，可调；作业速度0.5~0.8 m/s。作业性能指标如表1所示。

表1 作业性能指标

本文分别对开沟器挡泥板及侧板、施肥刮板、蔗种喂入机构、导种斗内壁、蔗种堆放台、铺膜覆土等装置进行了改进。

2 性能试验

2.1 试验目的

根据广西农机化管理局编写的《农业机械推广鉴定大纲 DG45/T 008—2011》[4]中甘蔗栽植机的鉴定标准等，对改进以后的实时切段式栽植机的各项性能指标进行检测，对比改进前后各项性能指标和各部分工作状况，检验改进是否达到预定目标。

检测的主要性能指标包括蔗种段平均长度、蔗段长度合格率、下种均匀度、伤芽率、漏种率、开沟深度、开沟深度合格率、地膜覆土平均厚度、地膜覆土厚度合格率、地膜覆盖率与施肥量等指标。

2.2 试验设备与条件

2.2.1 试验设备与工具

试验设备为2CZQ-2型切段式甘蔗栽植机，配套动力是纽荷兰TM 140型四轮驱动轮式拖拉机（带20块前配重和4组双作用液压快速接头)，发动机动力为106 kW。试验工具主要包括秒表、天平、卷尺、台秤、计算器等。试验机组如图2所示。

图2 试验用栽植机（配套纽荷兰拖拉机）

2.2.2 试验条件与材料

1）试验地点：广东湛江遂溪广前糖业有限公司前进农场、广东徐闻华海糖业有限公司海鸥农场；

2）试验场地：地块长度300 m、宽度200 m，试验场地面积大约为6 hm2。试验场地处理包括深松、翻耕、耙平，目的是达到甘蔗栽植农艺要求；

3）甘蔗蔗种：品种为台糖F 66，人工选无变质、无虫眼、茎秆直，直径为20～25 mm，长度在1.0～1.5 m 的蔗种，去除叶片；

4）地膜：使用光降解膜，宽度为300 mm；

5）肥料：使用钾肥、过磷酸钙及尿素等；

6）操作人员：栽植行距为1.2 m，需3人拌肥及上肥，并将肥料和甘蔗装上栽植机；需2人跟地膜、补地头地尾等；需2人在栽植机上整条喂入蔗种；1个拖拉机机手。

2.3 试验方案

根据试验大纲的要求，对伤芽率、漏株率、排种均匀度、开沟深度、开沟深度合格率、蔗种段平均长度、蔗种段长度合格率和施肥量等指标采用非覆土方法进行试验；对地膜覆土平均厚度、地膜覆土厚度合格率、地膜覆盖率等指标采用覆土方法进行试验。

在非覆土方法栽植试验中，将甘蔗栽植机左侧的覆土器、地膜和镇压器等部件提起，不参与栽植作业，以利于观察下种的情况，如图3所示；在覆土方法栽植试验中，则将上述部件参与工作，以利于栽植试验指标的检测。

图3 非覆土方法进行栽植试验

试验步骤为：

1）非覆土方法进行栽植试验重复5次，每次试验长度为100 m，各检测指标的测量取10处，每处长度为1 m，取样间隔为9 m。则每次试验样本数为10 个，试验样本总数为50个；

2）覆土方法进行栽植试验重复5次，每次试验长度为100 m，各检测指标的测量取10处，每处长度为1 m，取样间隔为9 m。每处长度上随机取5个点，用以测量相应数据，则样本总数为250个。

3 试验结果与分析

3.1 试验数据

根据栽植机的技术参数与农艺要求，开沟深度在250~350 mm范围内为合格；甘蔗下种切段（不包括有蔗头与蔗尾的蔗段）长度在370~390 mm范围内为合格；甘蔗下种段沿沟方向相互重叠100 mm以下或相距100 mm之内为合格，下种间距大于100 mm为漏株；地膜覆土厚度在30~50 mm范围内为合格；地膜漏盖为不合格。试验数据如表2。

表2 试验数据汇总

3.2 栽植机性能指标

3.2.1 平均栽植密度与平均有效芽数

下种甘蔗段平均栽植密度为4.26条/m，标准差为0.18，变异系数为4.2%；有效芽数平均数为8.81个/m，标准差为0.53，变异系数为6.1%。

3.2.2 甘蔗种段平均长度

甘蔗种段平均长度为378 mm，标准差为12.6，变异系数为3.1%。

3.2.3 伤芽率及漏株率

伤芽率为3.3%；漏株率为4.2%。

3.2.4 下种均匀度

下种均匀度为92.2%。

3.2.5 平均开沟深度及开沟深度合格率

平均开沟深度为331 mm，标准差为15.2，变异系数为5.1%；开沟深度合格率为92.9%。

3.2.6 地膜覆土平均厚度及地膜覆土厚度合格率

地膜覆土平均厚度为48 mm，标准差为4.3，变异系数为3.9%；地膜覆土厚度合格率为87.4%。

3.2.7 地膜覆盖率

地膜覆盖率为100%。

3.2.8 施肥量

施肥量按农艺要求及栽植行距可调，一般为3 000 kg/hm2左右为宜。经检测，施肥量为2 870 kg/hm2满足农艺要求；落肥条状整齐，肥量均匀。

主要性能指标总结如表3所示。

表3 改进后栽植机的主要性能指标

3.3 栽植机改进前后性能指标对比分析

栽植机改进前后性能指标对比如表4所示。改进前后性能指标采用相同计算方法，且在同一块试验地完成试验。

表4 栽植机改进前后性能指标对比

从表4可见，栽植机改进前后主要性能指标均有较为显著差异，分析原因如下：

1）下种均匀度：改进后比改进前提高了7.4%。主要是通过改进导种斗内壁实现。导种斗由多块平板焊接而成，原来的内壁有些地方会凸起，有可能会阻挡蔗段下种，造成均匀度下降。通过改变内壁平板的焊接方式，减少了内壁的凸起，从而提高了下种均匀度。

2）平均有效芽数：改进后比改进前每米多0.92个。同样是因为导种斗内壁的改进，减少了内壁凸起，降低了因碰撞而造成的伤芽率，从而增加了平均有效芽数。

3）施肥量：在同样栽植速度并且调定肥料刮板的前提下，改进前施肥量为3 252 kg/hm2，改进后为2 870 kg/hm2，增加了382 kg/hm2。原因主要是将肥料箱最下端的方形出肥口改为圆形出肥口，避免了方形出肥口四个拐角漏肥的情况发生。

[1]刘庆庭，莫建霖，李廷化，等. 我国甘蔗种植机技术现状及存在的关键技术问题[J].甘蔗糖业，2011，05：52-58.

[2]李明，黄晖，邓干然. 甘蔗种植机械的研究现状与分析[J].农业机械，2008，22：40-42.

[3]曾志强，袁成宇，区颖刚，等. 甘蔗生产机械化发展现状分析与对策研究[J].广东农业科学，2012，19：196-199.

[4]DG45/T 008—2011《农业机械推广鉴定大纲》[S].