点播和移栽作物苗期便捷穴施追肥机施肥方案探析

闫萍

摘要    随着国家对节能环保和绿色农业的大力倡导，研发高效利用肥料的节能机械是农业技术的一个迈进方向。本文分析了一种适宜服务我国目前点播和移植苗期农作物穴施追肥作业、采用电动方案的便捷穴施追肥机，介绍了新型施肥器具技术的设计和实施方法，分析了其技术指标及效益，以期为新型农业机械研发提供参考。

关键词    点播和移植作物;苗期追肥;电动追施肥机;穴施追肥

中图分类号    S224.22         文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）23-0151-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

与国外一些国家的大规模连片种植或精细种植有所不同，当前我国的农田结构模式是家庭联产承包责任制和家庭小型农场共存的中国模式，并逐渐转向家庭小型农场化[1-2]。由于我国对特殊新颖农业用具的研究开发起步较晚，一些由国外引进的农业用具不适用于我国当前的农业模式。因此，结合国内农业种植状况进行自主研究迫在眉睫，尤其在玉米、棉花等具有一定行距和株距的点播或移植栽培的农作物苗期，依据土壤肥力水平、目标产量和作物的生长特点，选择合适的时间追肥以及适宜的施肥机械尤为重要[3-4]。本文提出一种快速高效、节省能源、不损坏幼苗、节能环保、易于操作的施肥方案，该方案基于当前蓄电池技术的快速发展，提供一种以蓄电池为电源，使用差速直流电机为动力，让施肥轮在行走过程中将肥料按照要求自动便捷地送入压穴的泥土中，快速给点播或移栽作物苗期进行追肥的小型电动追肥方案。该方案能够解决点播和移植作物苗期追肥时人工费时、费力和大型机器笨重、浪费的缺点，为新型的农业机械研发提供新的方案思路。

1    当前作物追肥形式

目前，我国对玉米和棉花等具有一定的行间距和株间距作物苗期追肥时，通常采用穴施。该施肥方法具有节省肥料、提高利用率、促进苗的成长及增加作物产量等优点[5-7]。当前追肥方法一般采用以下4种方式：一是人工直接刨坑穴施追肥。普通的人工穴施追肥，一般在离作物根10～15 cm处使用工具人工挖小坑穴，穴深为5～10 cm，将肥料放入穴中平土，用脚平坑。此法施肥精准，能使肥料集中施用，比较节肥，但工作效率低、劳动强度大。二是采用人工穴施肥器具施肥。使用人工施肥器施肥虽然作业效率有所提高，但是作业者需长时间施肥，劳动强度大。三是小型燃油机械进行条施。小型燃油机械施肥虽然速度较快，但操作繁琐笨重，且长时间进行施肥作业易使人疲劳。四是大型机械进行条施。大型燃油机械虽然追肥速度快，但是机械一般功率匹配不合理，容易出现“大牛拉小车”现象，不仅浪费燃油，还易损坏农作物。

2    设计方案和实施方法

2.1    设计方案

小型电动追肥机整机主要部件包括大半锥体、储料轮、蓄电池、加料口、机架、传动轴、链条、直流电机、驾驶杆、辅助轮、调速手把;储料轮装置的主要部件包括大半锥体、储料轮、启开板、小半锥体、弹簧。储料轮为圆筒型容器，做2个（或多个）相同的储料轮，在储料轮上设置加料口，在储料轮外围设置N个对半空的大半锥体和小半锥体，每个小半锥体放置于对应的大半锥体内，大半锥体与储料轮内导通，小半锥体底部装上轴可以转动，小半锥体上装置启开板，启开板上装置弹簧弹顶在储料轮上。

将2个储料轮（或多个）分别装在传动轴上，在2个储料轮之间的传动轴上装置机架，机架上装置蓄电池和直流电机，直流电机用链条传动连接传动轴，在2个储料轮外侧设置方便装拆的辅助轮。在机架上装置1个驾驶杆，驾驶杆上设置调速手把。

2.2    实施方法

机具在工作时，将2个储料轮分别装在传动轴上（传动轴上也可以装置2个以上储料轮），储料轮与作物苗期行间距保持一致，储料轮上锥体距离大致和作物的株间距一致。在2个储料輪之间的传动轴上设置机架，机架上装置蓄电池和直流电机，直流电机（差速直流电机）经链条传动连接传动轴。同时，在2个储料轮的外侧设置方便装拆的辅助轮。设置辅助轮的目的是在不施肥时装置可以行走，以免储料轮上的半锥体着地。

在机架上装置1个驾驶杆，驾驶杆上设置调速手把（霍尔或电位器调速）。施肥前选择锥体距离大致与作物苗株间距一致的储料轮，将颗粒肥料分别从加料口加入储料轮内，盖上加料口盖，将本机移到田边调节2个（或多个）储料轮之间的距离同作物行距相适应，将两边的辅助轮拆下，启动本机储料轮转动后大半锥体就会插入泥土中，肥料随即进入大半锥体和小半锥体之间的空间。储料轮继续转动启开板，其着地被压后小半锥体与大半锥体之间分离出缝隙，肥料就落入土壤内，储料轮继续转动当启开板离开地面时，弹簧就会弹顶启开板使小半锥体合拢到大半锥体内关闭，接着相邻的大半锥体就会插入泥土中，依次重复。

3    主要技术指标及效益分析

3.1    主要技术指标

依据追肥方案功能特征要求，确定追肥机主要技术参数：辅助轮直径为150 cm，储轮直径为120 cm，大半锥体长度为8 cm，小半锥体长度为5 cm，直流电机功率500～800 W，施肥深度达5～8 cm，霍尔调速手把。同时，其可安装2～5个施肥轮，前进施肥时转速可实时调控。

3.2    主要经济指标

3.2.1    工作效率。该方案的实施推进了农作物电动化施肥进程，每台每天可以完成苗期作物不少于5.33 hm2的施肥量，是人工穴施肥功效的60～80倍，是人工施肥器穴施的20倍以上，提高了农用器具的装备技术。

3.2.2    追肥效果。利用该电动施肥机进行穴施，其追肥准确率高达 97%，作物损伤率小于2%，提高了肥料利用率，促进作物快速生长，使得作物增产、增收，提高了农民收入。

3.2.3    作业成本。电动施肥机的实施可减少劳动量或雇工支出，节约成本，赢得施肥时间。

3.3    社会效益及经济效益分析

首先，该技术的实施达到了节能减排、节本增效的目的，赢得了作物施肥时间，提高了农民收入。其次，该施肥技术可以提高肥料利用率，减少肥料的流失，改善沟渠的水质，以提供作物快速增长所需的肥料，促进生长，提高产量，从而促进农业的可持续性发展。此外，此电动施肥机可以一机多用，除用于具有行间距和株间距的作物外，还可用于小麦、瓜果、蔬菜等作物，将农民从劳动密集型生产中解放出来，引导中小型农业机械向电动机械化绿色环保方向发展。

4    结语

本文研究的农作物苗期电动追肥方案，采用蓄电池、差速直流电机、控制器、调速手把、施肥轮等部件组合，设计先进、性能突出、结构新颖、价格适中，代表了当前先进的穴施追肥技术。该技术的成功研制符合我国农业器具新技术的需要和节能环保要求的需要，对快速穴施追肥行业技术发展具有带动作用，能够有效提高电动农用器具行业技术规范，是对中小型农业器具领域的一个补充，为提高肥效、促进农业可持续性发展、增加作物产量、改善作物品质、培肥地力以及提高经济效益提供了硬件技术参考。随着现代精准农业的发展，该技术也是精准施肥发展研究的一个方向，并将成为一种新型追肥模式，其研究发展具有广阔前景。

5    参考文献

[1] 杨公源.机电控制技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] 袁任光.可编程序控制器选用手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3] 何凤宇，魏利华，杨德旭，等.穴播农作物定量深层施肥器的研究[J].農机化研究，2002（5）：129-130.

[4] 姜勇.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2009：32-48.

[5] 栗文雁，王威立，胡丰收，等.排肥器试验台智能控制系统的研究设计[J].农业装备与车辆工程，2009（4）：30-32.

[6] 蒋永，陈静芬，王广灿.夏玉米“3414”肥料效应田间试验[J].安徽农学通报，2007，13（17）：100-102.

[7] 郝永凤.蚕豆点播机使用与维护[J].农业开发与装备，2019（1）：164.