一种花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机的研究

孙海全 姜业成

(吉林省农业科学院农业资源与环境研究所，吉林 长春 130000)

引言

花生作为我国主要粮食作物和油料作物，其种植面积广泛，分布于我国河南、山东、吉林、辽宁、河北等地区。目前我国花生虽然实现了机械化种植，但机械化程度较低，各区域机型差异明显，作业质量参差不齐，一些机型难以达到预期的农艺标准要求，多数机型功能单一，不能一次性完成整个种植全过程，致使拖拉机重复进地作业，增加了大量人力、物力消耗，并造成了土壤板结现象，一些先播种后覆膜的机型，在种植后因引苗不及时常常产生烧苗的情况。因此，针对我国花生种植地区，研制开发一种能够满足农艺要求的多功能花生播种机就显得尤为重要迫切。

1 研究现状及目的意义

1.1 研究现状

20世纪60年代中期，中国农机院研制出了BTX-4型中耕播种通用精量播种机；20世纪70年代，辽宁农机所和鞍山农机厂研发了我国第一代气吸式播种机2BQ-6；20世纪80年代后期，随着地膜覆盖技术的推广，国内学者开始研究具有播种、施肥、铺膜等功能的联合精量播种机。总体来讲，我国花生播种经历了从人工到简单农具，从单一作业到联合作业(可起垄、播种、施药、覆膜等)的发展阶段。

目前国内典型花生播种机型主要有单行精播机、多功能播种机。单行精播机，如北京常青树农机制品有限公司生产的Mini单行精播机，以人力手推为动力，只完成播种单项作业，结构简单，性能可靠，操作简便，价格低廉，既省种又能减轻农民的劳动强度，但是作业效率较低，只适用于地块小、坡度大的山区丘陵地区作业。多功能播种机代表机型有青岛万农达花生机械有限公司生产的2BFD-2C型花生覆膜播种机，该机先播种后覆膜，可一次完成施肥、覆膜、起垄、膜上压土等工序。

1.2 目的意义

近年来，随着国家农业种植结构调整政策的实施以及花生覆膜播种技术的成熟应用，为花生覆膜播种机研发推广应用提供了良好的发展空间。经过研发机构和生产企业不断的研究与探索，目前市场上已经开发出了与不同动力配套的各种形式的花生覆膜播种机，产品功能上也有了很大的改善和提升，一些机型可以实现起垄、播种、覆膜、施肥、喷除草剂等多种功能，但是能够一次性完成施肥、滴灌带铺设、覆盖地膜、膜上引穴播种、膜上苗带覆土镇压等全套播种程序的花生播种机还处于研制开发和改进升级阶段。一种先进的花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机将成为花生产区的强烈需求，尤其是吉林等省份花生种植面积连年扩大的情况下，对于花生播种先进机型的渴求程度更加明显。

目前花生覆膜播种已经经历了3个发展阶段。覆膜播种阶段。先播种后覆膜，种子发芽后，再破膜放苗；覆膜播种栽培方式需人工引苗，人工耗时多，劳动强度大，不适宜进行大面积播种，逐渐被农户弃用。膜上覆土引苗阶段。先播种后覆膜，在膜上筑土垄带，花生苗依靠土垄压力自动破膜而出；膜上覆土引苗栽培方式采用的是膜上筑土带技术，播种、覆膜后沿播种行覆上3～5cm高的土垄，花生苗自行出土。此阶段虽不需要人工引苗，但是由于少数幼苗不能自动破膜而出，可能导致花生出苗率低等问题；另外，所覆地膜要求是0.004mm的超薄地膜，不利于种植后的残膜回收作业。覆膜播种破垄带阶段。先播种后覆膜，然后在膜上进行破垄带作业；覆膜播种破垄带栽培方式是播种、覆膜后，在播种行上按播种株距进行破膜作业，这样能保证近80%的花生苗在破膜位置生长，另20%的花生苗还需人工打孔放苗，这种方式也因需人工作业未能得到广泛应用。

基于以上阶段发展过程中存在的问题，本文提出设计研究一款能够一次性完成施肥、滴灌带铺设、覆盖地膜、膜上引穴播种、膜上苗带覆土镇压等全套播种程序为一体的花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机。花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机的研究是花生覆膜播种又一新兴的发展阶段，是对已有3个发展阶段技术的优化和升级，是花生覆膜播种的未来发展方向，新形式的花生播种机能够提升花生覆膜播种工作质量，提高花生种植出苗率，并且能够提高花生播种效率，适应高产栽培技术模式需求，能够减少动力机械重复进地次数，省却人工引苗环节，大幅度减少人力、物力资源浪费，降低农业种植成本，推行高产栽培模式下，实现花生种植节本增效的目标，增加农户收益，实现花生种植全程机械化的同时，为花生生产大面积种植创造条件。

2 花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机的研究

2.1 整机结构

花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机的整机结构，主要包括机架、刮土板总成、施肥总成、滴灌带铺装置总成、覆膜辊总成、排种器总成、镇压轮总成等，详细结构如图1所示。

图1 花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机

花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机通过机架上的悬挂点与拖拉机后方的三点悬挂相连接，通过拖拉机液压系统实现机器的起落过程，机器进行作业时，操控拖拉机液压系统使机器下落至与地面贴合状态，拖拉机带动播种机前进，播种机前面的刮土板将土壤刮平，防止因暴露在耕层土壤表面凹凸不平的石块、土块、残茬等杂物影响覆膜与播种质量；在机器前进过程中，施肥驱动轮与耕层土壤紧密接触，在施肥驱动轮与地面摩擦力作用下驱动施肥驱动轮旋转，为整个施肥总成提供动力来源，施肥驱动轮通过链条传动带动肥箱排肥轴，使肥料从肥箱中经过排肥盒进入到施肥管中，施肥管中的肥料经施肥开沟器释放到土壤当中，完成施肥过程；接续施肥环节是滴灌带铺设过程和覆膜过程，这2个过程同时进行，滴灌带位于地膜下方，操作时在机器处于提起状态下，将滴灌带和地膜起始端沿着机器下方向后拉出并在地头进行固定，机器落下后，行进过程中滴灌带通过滴灌带铺设装置总成沿机器前进方向释放，同时在滴灌带的上方覆盖地膜，拖拉机牵引播种机前进过程中，配置在每组地膜前端左右两侧的开沟器在地膜前合适位置开出沟槽，覆膜辊总成上的压膜轮将平坦的地膜两侧边缘压入到沟槽内，随即后侧的地膜覆土圆盘将土壤刮取覆盖到到沟槽内的地膜上，完成覆膜、压膜作业；覆膜完成后，安装在覆膜辊总成后侧机架上的排种器总成进行膜上引穴播种作业，由排种器外边缘鸭嘴型开孔器创制种穴，在创制种穴的同时将花生种子撒落到土壤中，在鸭嘴型开孔器闭合的过程中周围的土壤散落将种子掩埋，随着机器前进不断地重复此过程进行连续播种作业；位于排种器总成后方侧边的膜上种穴覆土圆盘将刮取的土壤覆盖到播种后的苗带上，随即跟进的镇压轮总成将苗带上的土壤进行压实，保证土壤与种子充分接触，进而完成整个作业过程。

1.刮土板总成；2.悬挂架总成；3.前施肥铲；4.划印器；5.机架；6.施肥驱动轮；7.施肥主动链轮；8.链条；9.肥箱；10.后施肥开沟器；11.压膜轮；12.扭簧；13.滴灌管支架总成；14.地膜覆土圆盘；15.排种器；16.膜上种穴覆土圆盘；17.支耳；18.镇压轮；19.后浮动连接架；20.后覆膜连接架压力弹簧；21.倒膜辊；22.排种器连接架；23.排种器连接架压力弹簧；24.支耳；25.穿轴；26.地膜支架；27.穿轴；28.地膜；29.施肥从动链轮；30.覆膜支臂；31.施肥轴；32.锁套；33.划印器底座；34.刮土板后连接架；35.刮土板前连接架

2.2 田间试验

为了验证花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机是否能够满足花生播种的相关农艺要求，对整机进行了田间试验。花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机设计完成后，由吉林省农科院农机实验厂进行了样机的试制，选择吉林省扶余市永平乡为试验地点，扶余市地处松嫩平原东北部边缘，是吉林省花生种植的主要区域，所选试验地块地势平坦，是扶余市的代表性花生耕作地块，且符合花生播种机具的使用范围和作业条件，试验地块前期整地质量符合铺设滴灌带、铺设地膜、膜上引穴播种等的农业技术要求，试验过程具有地区代表性。田间试验如图2所示。

图2 田间试验图

2.2.1 飘籽率、膜孔全覆土率试验

花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机工作行数为双垄4行，即同时铺设90cm宽度地膜2行，在每行地膜上按照40cm行距种植2行花生，总体机器一次作业能够同时播种4行花生，在取样区间内查定裸露在地膜表面以及混于膜上覆土中的种子个数，按照公式(1)计算飘籽率；测定每个行程内取样区间内的所有穴、孔数，观察膜孔覆土情况，按照公式(2)计算膜孔全覆土率。飘籽率、膜孔全覆土率如表1所示。

表1 飘籽率、膜孔全覆土率指标表

(1)

式中，p为飘籽率，%；ps为取样区间内内膜上飘籽率，粒；px为取样区间内膜下播种数，粒。

(2)

式中，Kf为膜孔全覆土率，%；fh为全覆盖的膜孔数量，个；f为测定穴(膜)孔的总数量，个。

2.2.2 播种深度、穴距试验

在每个行程的取样区间内，自取样起始点开始间隔4m均匀取5点，若取样初始点无播种点则选择距离该点最近的取样区域内的点作为取样第1点，同理，取样终点也遵循该原则。测量与统计每点的播种深度、穴距,针对花生高产高效栽培技术模式的条件下，要求花生穴距为14cm，本试验以理论穴距为14cm，按照实际(14±0.1×14)cm均为符合花生播种的技术要求。试验数据如表2所示。

表2 播种深度、穴距指标表

2.2.3 施肥深度试验

在每个行程的取样区间内，自取样起始点开始间隔4m均匀取5点，测量与统计每点的施肥深度。试验数据如表3所示。

表3 施肥深度指标表

3 小结

通过试验数据采集分析得出，该播种机的平均飘籽率为3.12%，膜孔全覆土率为93.80%，平均播种深度为4.15cm，平均播种穴距为14.19cm，平均施肥深度为10.26cm，由上述试验数据可以得出，该播种机工作性能稳定、可靠。试验结果表明,该播种机能够达到使用要求。

设计的花生滴灌覆膜引穴播种施肥一体机能够一次性完成花生种植过程中的膜下施肥、滴灌带铺设、覆盖地膜、膜上引穴播种、膜上覆土镇压等一系列的作业流程，提升了花生覆膜播种质量，提高了花生出苗率，减少了动力机械重复进地次数，省却人工引苗环节，大幅度减少人力、物力资源消耗，提高工作效率，降低农业成本，经济效益和社会效益显著。