智能化水稻追肥机田间性能试验

周为华，冯敏康，徐忠欢，王晓云，顾艳辉

（1.上海市农业机械鉴定推广站，上海市 201602；2.上海市嘉定区农机技术推广站，上海市 201800；3.上海市浦东新区农机技术推广站，上海市 200940；4.上海世达尔现代农机有限公司，上海市 201100）

0 引言

水田作物施肥不同于旱田作物，其劳动力工时投入多，劳动强度大，且水田工况复杂，对作业机具性能要求高。最近几年，通过产学研推用机制的联动，农机与农艺的融合，水稻种植机械化在上海取得了迅猛发展，但是在水稻生长中后期的施肥管理上，还没有成熟、可靠的高性能机械。相对于国内其他地区，上海的劳动力资源更为紧缺，目前迫切需要能试验水稻等水田作物中后期的施肥管理作业的高性能只能化精准变量施肥机械。

针对水稻生产中追肥方式落后、化肥施用过量、有效利用率低等问题，上海世达尔现代农机有限公司研制了智能化水稻追肥机，以满足水稻追肥的需求。本试验针对该智能施肥机开展相关田间试验，重点考察该机具的适应性和工作质量，以期为进一步推进我市水稻机械化生产提供相关数据支持。

1 智能化水稻追肥机的工作原理及技术参数

本追肥机械主要通过自动控制技术、北斗导航技术、自主变量作业技术等应用技术，完成无人驾驶、自动控制、遥控监测的功能，主要技术参数见表1。

表1 智能化水稻追肥机主要技术参数

在自动控制技术方面世达尔智能化水稻追肥机械选用联适导航公司的EMS1产品来实现机械的自动转向控制；采用上海联适导航公司北斗导航的AF300系统，来实现整个机具的自动驾驶控制。

在精准施肥方面，为了实现液体肥料的变量喷液功能，本机选用了意大利生产的ATOS电磁流量控制阀DHQ-013/C/1-I21，通过下位机实现其流量控制；固体肥料的变量喷撒功能是通过电动推杆来控制肥料漏斗下方的开孔开度的大小来实现的，电动推杆与油门控制推杆选用上海达铁机电科技有限公司的IMD3-12-10-A50-IP65-P型电动推杆。

同时，该施肥机的遥控检测系统由安卓系统平板、JY-MCURS232电平蓝牙无线串口透传模块、亿佰特433 m全双工无线数传电台DTU模块三部分组成。安卓系统通过JY-MCURS232电平蓝牙无线串口透传模块连接亿佰特433 m全双工无线数传电台DTU模块，无线数传电台的另一端连接上位机，实现遥控监测功能。

2 智能化水稻追肥机的田间性能试验

选取标准水稻种植田块开展智能化水稻追肥机田间作业试验，重点考察该施肥机的作业效率、作业成本，同时开展不同施肥量的对比试验，并与人工施肥相比较，分析智能化追肥机的经济效益、生态效益。

2.1 试验概况

试验地点在上海临农农机服务专业合作社，试验面积8 hm2；试验机型为世达尔施肥机。试验采用3处理1对照2重复的方式，随机排列，每处理1 hm2。

试验水稻品种为“秋优金丰”，播种日期5月28日，种植方式为机插秧种植，前期各处理间采用相同的肥水管理。

2.2 结果与分析

2.2.1 不同施肥量及施肥方式对水稻产量影响。对比机械施肥及人工施肥对水稻产量发现（见表2），在施肥量一样的情况下（22.5 kg/667m2），机械施肥的产量较高达605.2 kg/667m2，相比人工施肥下的水稻产537.5 kg/667m2，增产率达11.19%。在施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情况下，机械施肥处理的水稻产量仍高于人工施肥处理。在施肥量降低44.4%（12.5 kg/667m2）的情况下，机械施肥处理的水稻产量相比人工施肥处理略有下降，但未形成显著差异。主要原因是机械施肥比人工撒施均匀，肥料利用率高，增加了产量。

表2 不同施肥方式及施肥量对产量的影响

由此可见，机械施肥比人工撒施均匀，肥料利用率高，增加了产量，在减肥量不超过22.2%的条件下，机械施肥增产效果明显。

2.2.2 机械施肥效率分析。试验结果表明（见表3），机械施肥三种不同处理方式，平均工作效率为19.08 m2/h，人工施肥工作效率为4.72 m2/h，机械施肥工作效率为人工施肥的4.05倍，效率提高了3倍。且机械施肥效率与施肥量成反比，主要原因是，每亩施肥量越高，机械作业过程中补肥次数增加，提高了无效作业时间，降低了工作效率。

表3 机械施肥与人工施肥工作效率对比分析

2.2.3 机械施肥与人工施肥效益对比分析。按照一天工作8 h，作业效率19.08 m2/h计算，施肥机1天可作业10.17，需要人工费机手300元、辅助工200元，柴油费400元，平均需费用5.9元/667m2；人工施肥一天可作业2.51 hm2，撒肥17包，按18元/包计算，需要人工费306元，平均需费用8.12元/667m2。在相同施肥量的条件下（22.5 kg/667m2），机械施肥水稻产量605.1 kg/667m2，人工施肥水稻产量537.5 kg/667m2，按稻谷最低收购价2.54元/kg计算，水稻机械施肥收益1 536.95元/667m2，人工施肥收益1 365.25元/667m2，在不考虑机具折旧，农资投入相同的情况下，水稻机械施肥相比人工施肥增效可达173.92元/667m2。

2.2.4 通过大田试验，反应出目前智能化水稻追肥机仍存在一些问题。

1）智能化水稻精量追肥装备对田块要求比较高，由于自重比较大，而且只能按照程序既定路线行进，无法识别田块的复杂情况，对于田脚比较软的田块，不适宜使用该机具。

2）智能化水稻精量追肥装备离地间隙比较高，造成了其重心高，在过田埂和爬坡时存在一定的安全隐患，如操作不当会引起翻车事故。

3）整套自动驾驶系统操作仍比较复杂，合作社的机手普遍年龄偏大，接受能力偏弱，独立操作比较困难。

需要进一步联合机具生产企业，对机具开展进一步的改进和完善。

3 结语

智能化水稻追肥机减少了水稻生产的用工，降低了劳动强度；在保证产量的情况了，提高了肥料的利用率，减少了化肥的投入；解决了水稻施肥机械化问题，促进了水稻生产方式的变革，社会效益显著。在相比常规人工施肥施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情况下，机械施肥处理的水稻产量仍高于人工施肥处理，具有较明显的生态效益。同时，在不考虑机具折旧，农资投入相同的情况下，水稻机械施肥相比人工施肥增效可达173.92元/667m2，经济效益明显。