江淮地区小麦播种开沟复式作业机研究现状

赵 军，胡建平，潘浩然，徐华岗，张永辉

(1.江苏大学；2.江苏欣田机械制造有限公司，江苏 镇江 212300)

0 引 言

江淮地区主要采用稻麦轮作种植制度[1]。该地区小麦种植时间为11 月至次年6 月，此时间内该地区降水量比较大，田间容易出现积水，土壤含水率过高，不适宜小麦的生长发育[2]。因此需要在田间开出排水沟，保证排水畅通，做到雨止田干、沟无积水，防止湿害的发生[3]。目前，大部分开沟作业是进行旋耕播种后再通过人工开沟或者开沟机进行开沟，作业较为繁琐，浪费时间和人力。近年来随着该地区经济的增长，人民生活水平的提高，越来越多的青壮劳动力选择外出务工，农村留守人口呈现出老龄化趋势，从事农业生产的劳动力越来越少[4]。另一方面，随着我国对大中型拖拉机、复合型和多功能型农机具的补贴力度加大，种植集约化成为一种趋势，小型单一的播种机具已经不能满足机械化生产和大型拖拉机的配套需求，因此可开沟的小麦播种复式作业机逐渐成为该地区小麦播种机具主流[5]。

1 国内外研究现状

1.1 国外研究现状

国外对小麦复式作业播种机和开沟装置的研究比较早。在小麦复式播种机方面比较有代表的机型如美国约翰迪尔公司设计生产的John Deere 1590 免耕条播机、法国库恩公司生产的MAXIMA2R 精量施肥播种机、意大利马斯奇奥MT 系列精量施肥播种机、美国HAYBUSTER 公司生产的GSM-8 型施肥播种联合作业机等[6]。这些机具基本都能一次完成施肥、播种、镇压等工作，具有工作效率高、施肥播种质量好、作业性能稳定等优点。

在开沟装置方面，最早进行研发的国家是美国和前苏联。国外开沟装置的发展，是从犁铧式开沟装置开始的，经过数十年发展，主要形成犁铧式、双圆盘式、链式、圆盘旋转式等4 类开沟机具。著名的生产厂家有美国的凯斯公司、法国的马莱公司、美国Vermeet 公司等，这些厂家生产的开沟机具体积大、专用性强，多用于公路、果园开沟[7]。但是国外小麦产区多为一年一熟种植制度，秸秆覆盖量少，主要采用免耕、少耕的种植方式，因此国外基本未研发可开排水沟的小麦播种复式作业机。由于我国长江中下游地区作业环境、农业生产制度以及农民经济条件与国外有着很大差异，因此国外小麦播种复式作业机很难在该地区得到广泛的推广。

1.2 国内研究现状

针对江淮等稻麦区土壤含水率高且秸秆覆盖量大的特点，我国科技人员因地制宜设计出多种能够开排水沟的小麦播种复式作业机。

2017 年包攀峰等人研制出中置螺旋分土开沟播种复式作业机，如图1 所示。在机具中间设置双翼开沟犁，并在中置双翼开沟犁后部旋耕刀轴上左右对称设置分土螺旋，其所开排水沟的沟深稳定性系数和厢面平整度系数分别达到94.67%、97.53%[8]。2017 年华中农业大学刘晓鹏等人提出了一种配合铧式前犁完成开畦沟功能的组合式船型开沟器，如图2 所示。两铧式前犁对称布置于机具侧板前部，两组合式船型开沟器对称布置于机具侧板后部。船式开沟犁、整形拖板、限位调节杆、调节装置构成组合式船型开沟器的成型体。配有该开沟器的机具能一次性完成旋耕、施肥、播种、开畦沟作业[9]。

江苏欣田机械有限公司与镇江市农业机械化研究所共同研发的2BFG-12 型旋耕施肥播种机，如图3 所示。它能一次完成碎土、开沟、播种、施肥、覆盖、镇压等六道工序，具有省工节本、增产、增效之优点，能满足小麦、水稻等播种作业要求。其作业幅宽为2.3 m，单个幅宽可播种12 行，播种深度整体可调，并且调整方便；旋耕刀旋耕转速达400 r/min，开沟刀盘组固定在旋耕刀轴中间位置，与旋耕刀轴同步转动，将土抛向挡土板，挡土板再将土壤分向两侧，在机架后部安装固定拖沟器，用于通过挤压整形由开沟刀盘所开排水沟。

图4 所示为丹阳良友机械有限公司生产的后置开沟旋耕施肥播种机，拖拉机配套动力为88.2 kW,作业幅宽2.0～2.6 m，开沟深度为10～25 cm，采用中间齿轮传动方式。开沟部分通过液压拉杆安装在旋耕播种机后部，工作时放下开沟刀盘组，在作业幅宽中间开出排水沟。其缺点是传动复杂，土壤被大量抛向两边，体积庞大，功耗大。

为了充分利用土地资源，因地制宜，能够根据土壤含水率高低进行选择性地开沟，江苏欣田机械有限公司与江苏大学联合研发了一种新型可提升开沟的旋耕施肥播种机，如图5 所示。该机型作业幅宽为2.3 m，由旋耕、播种、施肥、传动、镇压、可提升开沟6个部分组成。旋耕部分采用侧边传动方式，由中间齿轮箱将动力传至两侧齿轮箱，带动旋耕刀轴转动，刀轴中间固定安装开沟刀盘组；种肥箱在中间用隔板隔开，分别盛放种子和肥料，种肥箱两侧安装调节装置，可以控制播量；镇压轮采用主动滚动方式，通过侧边齿轮箱，用链传动输入动力；在机架后部安装可提升拖沟器，采用连杆结构对其进行升降控制，当需要开沟时液压杆推动连杆使拖沟器与挡土板闭合，在旋耕后的土地拖出排水沟，当不需要开沟时，拖沟器被抬起，仅仅进行旋耕施肥播种作业。

2 存在的问题

2.1 可靠性和适应性比较差 我国生产的可开沟小麦复式作业播种机的机械强度不够，机加工工艺较为落后;开沟部件的可靠性也相对较低，容易变形和产生疲劳断裂。

2.2 功率消耗大，生产效率低 我国生产的部分可开沟小麦复式作业播种机的作业所需要的配套动力大，传动机构复杂，导致作业速度比较低，生产效率降低。

2.3 开沟质量有待提高 我国小麦播种复式作业机的开沟质量还有待提高，应进一步提高沟深稳定性，不能出现垮沟，保证沟深沟宽符合要求，并均匀一致。

3 解决对策

3.1 做好小麦播种复式作业机关键零部件的研究、试验以及优化工作，通过选用合适的材料，然后经过严格的机械加工来提高关键零部件的强度和刚度，使其寿命达到设计要求。

3.2 在小麦复式作业播种机上加装合适的机械电子装置、液压装置，以提高小麦播种复式作业机的自动化水平，使播种、开沟更加精确。同时，还可使机身更加紧凑，减小机身质量，从而减少配套动力功率消耗，提高效益。

3.3 科研单位应加大研制力度，整合国内外各专业厂家的技术优势，根据未来我国江淮地区农机市场的需求，科学选型，匹配合理，在技术上不断创新和完善。

4 结 语

总之，活动开沟小麦播种复式作业机在我国长江中下游地区有着广阔的发展前景。我国对活动开沟小麦播种复式机的研制虽然在机型和功能上已经取得了很大进步，但在可靠性、稳定性方面还有一定问题。科研单位应加大研制力度，在技术上不断创新和完善，从而保证整机的技术先进性和性能的可靠性，并加快研发具有独立知识产权的机具，为我国新农田的开发建设贡献一份力量，使更多低廉、高效和高品质的活动开沟播种复式作业机应用到江淮地区农田建设中去。随着该地区人们经济水平的提高，以及大量青壮劳动力外出务工，这对发展活动开沟种植机械是一个难得的好机遇，但这也是对农业机械生产水平的挑战。总的来讲，现有生产的小麦播种机在使用寿命、作业质量已经达到一定的水平，但应继续改善工艺流程，提高制造技术，依据长江中下游地区种植环境的实际情况进行创新，使该地区活动开沟小麦播种复式作业机的可靠性、适应性、自动化水平得到更大提升。