水稻穴播机多环形深浅阶梯状施肥装置的研究设计

董可宏 安龙哲 张迪

摘 要：根据水稻根系的生长特点，设计了一种在水稻播种的同时，以环形阶梯式施肥方式，将肥料定点、定量地施于稻种周围，充分满足水田机械穴播后，水稻根系发育、生长和对其他养分的吸收，从而达到提高化肥利用率、减少肥料用量及施肥次数、降低生产成本、提高水稻产量、减少环境污染的效果。

关键词：施肥装置；环形施肥；阶梯施肥；水稻穴播

中图分类号：S223.2文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.004

0 引言

水稻根系是吸收养分和水分的重要器官，其生长情况与活力会直接影响整个水稻的生长发育、营养状况和产量水平。水稻根系的形态是由冠根及分枝的侧根构成的，任何一生育时期稻根干重和体积都随分布土层的加深而递减，以0～5 cm土层的根量最大（占43%～47%），5～10 cm的根量次之（占30%～31%），根系按其特定的规律有序阶梯式地向下分布在各层土壤中。如能按水稻生育期根系生长特征，将肥料供应在种苗周围不同土层，更有利于水稻根系发育、生长和其对养分的吸收，从而达到提高化肥利用率、减少肥料用量及施肥次数、降低生产成本、提高水稻产量、减少环境污染的效果。

而在实际生产中，仍然普遍采用传统的施肥方式。一是条施肥，即将肥料以沿苗行条施在种子或植株侧部，此农艺方法简单易行，但肥料利用率低；二是穴施肥，即将肥料以穴播状态排施在种子或植株侧部，相对于条施肥方式，该方法提高了肥料利用率，减少了肥料损失。但上述两种施肥方式均是将肥料施入在种子或植株的一侧，不能科学合理地满足水稻根系发育的生物特性需要，其施肥方法需要改进。

针对上述现有技术存在的问题，结合水稻生产作业的实际需要，研发一种水稻穴播机多环形深浅阶梯状施肥方法及装置，达到在水稻穴播机进行播种作业的同时，将肥料以环形深浅阶梯状施肥方式播施在稻种周围土壤中，以满足水稻在生长期内对肥料需求的目的。

1 技术原理

环形深浅阶梯状施肥方式是指：根据水稻种子生长发育不同时期根系的特性，将肥料定点、定量、分层次地施入到所播稻种的周围，每层肥料均位于以农艺要求的距离为半径的环形内；从上到下，该环形的半径随着施肥深度的增加而加大，呈现环形阶梯状几何分布形态（如图1所示）。

2 结构与工作原理

2.1 整体结构

整机由机架 、从动链轮、主动链轮、肥箱、排肥器总成、高压气体运送管总成、排种器轴、高压气泵、船板、排肥管、排種管、下固定板、种箱、 排种器总成等组成（如图2所示）。

2.2 工作原理

多根排肥管及排种管下侧部与下固定板固装，且多根排肥管均匀分布在以排种管为中心、不同半径尺寸的圆周部位处，呈多环形配置；排肥管的上端口与排肥器总成的肥料分配漏斗连接；高压气泵通过高压气体输送管路总成分别与多个排肥管连通。

作业时，种箱内的稻种由排种器总成经排种管穴播在土壤中，与此同步，排肥器总成工作，将肥箱内的肥料送入各个排肥管内；高压气泵产生的高压气体经过高压气体输送管路总成进入排肥管内。在压力气体配合下将排肥管内的肥料强力喷施在土壤内，且成环形的位于稻种周围，完成作业。通过调节输送管路内的气体力，即可实现施肥深度的调节，控制压力高、施肥深度大、控制压力低，施肥深度浅。在进行深浅阶梯状施肥时，其外侧环形部位的排肥管施肥深度大，即气压高，内侧环形部位的排肥管施肥深度浅，即气压低，以形成深浅阶梯状立体施肥，最大程度地适应水稻根系生长发育特性。

3 排肥器总成的设计

排肥器总成由排肥轴、排肥定盘、排肥动盘、主动锥齿轮、从动锥齿轮、驱动立轴、防护罩、排肥器筒体、漏斗式肥料分配壳体、上固定板等组成（如图3所示）。

排肥器总成的结构关系是：在排肥器筒体上可转动配装排肥轴，主动锥齿轮固装在排肥轴上；在排肥器筒体内侧下部从上至下依次配装排肥定盘和排肥动盘；在排肥定盘上开设上排肥通孔，在排肥动盘上开设下排肥通孔，上排肥通孔与下排肥通孔呈相互重叠或错位配合；在排肥动盘中心部位上固装驱动主轴，从动锥齿轮固装在驱动主轴上，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；在排肥定盘上、位于主动锥齿轮、从动锥齿轮外部固定设置防护罩；在上固定板上、位于排肥动盘下方部位处沿圆周方向均布固装多个漏斗式肥料分配壳体，在每个漏斗式肥料分配壳体底壁上均设有多个肥料分配漏孔。

排肥器总成的排肥原理是：排肥动盘定速旋转，其上开设的下排肥通孔与排肥定盘开设的上排肥通孔相互重叠时，进行定量排肥。可根据农艺要求和颗粒肥料的特点，将排肥定盘、排肥动盘的排肥口设计成不同形状和按不同方式排列，以满足不同的施肥需要。

4 结论

这是一种适于水田穴播的环形阶梯式施肥装置，其施肥方式新颖、合理，符合水稻根系的生长特点，肥料的利用率高；所述的装置，结构设计合理、先进，操作简单，使用可靠，为水田作业穴播水稻的施肥提供了一种新的方式。