不同形式生菜起垄机作业对比分析

2022-02-04北京市农业机械试验鉴定推广站安红艳禹振军张京开

农机科技推广 2022年12期

○ 北京市农业机械试验鉴定推广站安红艳刘旺禹振军秦贵盛顺胡浩张京开

中国农业机械化科学研究院集团有限公司靳晨

起垄（做畦）是生菜生产的关键环节之一。起垄种植不仅增加了垄体土壤受光总面积，提高了土壤温度，根际活土层加厚，土壤通透性也好，也有利于土壤微生物的活动，加速土壤养分的分解，相对提高了土壤的肥力，改善植株根际土壤的水、肥、气、热等环境条件，促进根系发育。北京地区一般采用2行种植或4行种植，与机械配套，形成了相应的垄型尺寸。露地及连栋温室内多采用较大型的主动或被动镇压辊式起垄机，塑料大棚和日光温室内多使用自带动力或小型拖拉机配套的成型板式起垄机；与成型板式起垄机相比，主动或被动镇压辊式起垄机作业，垄型与设计值误差小，垄型一致性好，垄更紧实，便于后期机械化作业，且主动或被动镇压辊式起垄机作业效率较高。为了解生菜生产中常用起垄机的作业效果，从农机农艺相互融合的角度出发，对生菜生产常用的不同种类起垄机的作业质量和作业成本进行了对比分析。

一、试验设计及机具类型

1.试验设计。测试前，按照说明书的要求将机具调整至最佳工作状态，并经实地调试后进行测试。根据GB/T5262-2018《农业机械试验条件测定方法的一般规定》、DB11/T654-2009《起垄机作业质量》的测试方法，对起垄机的上底宽度、下底宽度、土垄高度、土垄垄型一致性、土壤容重变化率等指标进行测试。

设置作业区和准备区，每台样机作业面积0.13hm2。试验前采用激光平地机、旋耕机对试验地块进行耕整地作业，田间无漏耕、壅土、雍草现象，土壤平整。试验土壤为壤土，土壤含水率为14.76%，碎土率为98%，试验环境平均温度为30℃，平均相对湿度为55%。

2.机具类型和参数。本研究选择常见的国内外相近垄型尺寸的主动或被动式镇压辊式起垄机、成型板式起垄机，机型及具体参数见表1。

表1 起垄机选择

二、结果分析

1.京郊典型生菜起垄种植农艺要求。生菜机械化种植，为了便于后续播种、移栽机械化作业，采取二行种植时，垄型尺寸为垄顶宽60—70cm，垄底宽85—95cm，垄高15—20cm；四行种植时，垄顶宽120—130cm，垄底宽135—145cm，垄高15—20cm。

2.生菜起垄机的主要类型

（1）镇压辊式起垄机。镇压辊式起垄机主要分为主动镇压和被动镇压两种形式，主动压辊式起垄机靠液压或链条传动带动镇压辊作业，被动镇压辊起垄机主要靠镇压辊的自身重量及支架下压力进行镇压，由轴带动镇压辊跟随拖拉机转动镇压垄面。其中液压镇压式起垄机一般为悬挂式起垄机，悬挂组件的三点悬挂分别和拖拉机的悬挂臂相连，拖拉机的输出轴和起垄机变速箱的输入轴用万向节连接锁定，实现变速并转换动力方向，通过传动链轮箱的传动装置将动力输出传到旋耕刀轴，带动其旋耕刀对土壤进行旋耕碎土作业，液压马达通过驱动镇压辊转动，挤压泥土，形成农艺要求的垄面，起垄高度通过总调节杆调节。同时，作业时通过圆盘犁实现前端拢土，并还可以通过横向调节圆盘犁，对拢土量进行调整。链条传动式起垄机的变速箱一端或两端带出的传动，通过链条齿轮带动锥形辊高速旋转，将垄型挤压出来，该类型机具只需将万向节与拖拉机的传动轴进行连接就可带动转动，不需要单独有液压输出口，优点是转速高，起垄效果较好，效率较高，缺点是机身重量比液压镇压起垄机重。生菜生产可用的镇压辊式的机具有AI140型、AI120型、1ZKN-100型起垄机和200型多功能双行起垄机、链条压实起垄机、 YTLM-60起垄覆膜机，AI120起垄机和YTLM-60起垄覆膜机为被动式镇压辊起垄机，链条压实起垄机为主动式链条压实式起垄机，其它为主动式液压起垄机。AI140起垄机、AI120起垄机为国外进口机具，可利用70马力以上拖拉机为配套动力，采用双辊浮动自动适应式设计，碎土颗粒细、起垄深度大，作业效率高。集土器、支撑轮可调整、部件表面经过特殊工艺处理不粘泥，能适应粘土、沙石土等多种土质农田和农艺作业条件，保证垄面平整、垄底镇压均匀、一次单行或多行起垄自主选择。一些起垄机可加装覆膜、铺滴灌带或施肥装置，一次完成旋耕刀集土、起垄、施肥、覆膜、铺滴管带、打药等多个作业。

图1 镇压辊式起垄机

（2）成型板式起垄机。成型板式起垄机是指旋耕刀将土壤聚拢，利用成型板形成垄的起垄机，由机架、刮板、成型板等组成，可根据农艺要求，调整垄面宽度，具有垄距、垄高、起垄行数，角度调整方便，配套范围广、适应能力强等特点。常见的成型板式起垄机有微型起垄机、DMQL-70型起垄机、YT10-A碎土起垄铺膜机等。

图2 成型板式起垄机

（3）开沟式起垄机。用旋耕刀或者开沟器将土壤抛向两边，形成垄沟，利用成型器形成垄面。按照配套动力及成型方式不同可分为微型起垄机、圆盘开沟起垄机等。其中微型耕耘机自带动力，利用高速旋转的起垄刀将土壤抛向两边，自然成型。圆盘开沟式起垄机以拖拉机为动力，利用高速旋转的起垄刀将土壤抛向两边，由圆盘压紧垄面成形。由于开沟起垄作业质量不稳定，影响后续环节作业质量，因此，本次研究不考核该类机型作业性能。

图3 开沟式起垄机

3.常用生菜起垄机的作业质量对比。由于垄的紧实度对生菜生长影响较大，且垄型尺寸和垄型一致性对后续移栽、播种及田间管理和收获作业有较大影响，为此，本文对典型液压镇压辊式和成型板式起垄机的性能进行研究，开展了起垄机垄型尺寸、垄型一致性和土壤容重率等指标测试。如表2所示，液压镇压辊式140型和100型起垄机的垄顶宽、垄底宽和垄高平均误差分别为0%、8.0%和11.0%，被动镇压辊式120型和60型起垄机垄顶宽、垄底宽和垄高平均误差分别为7.5%、7.0%和23.0%，成型板式起垄机的垄顶宽、垄底宽和垄高平均误差分别为12.5%、3.5%和13.5%，说明液压镇压辊式起垄机对垄型成形较好，尤其是垄面严格按照设计要求执行，被动式起垄机和成型板式起垄机垄底宽误差较小。液压镇压辊式起垄机平均垄型一致性为96.5%，优于被动镇压辊起垄机和成型板式起垄机的93.4%和93.5%，表明液压镇压辊式起垄机作业时更容易保持设计垄型。同时，经过镇压辊式起垄机作业的垄型更紧实，尤其主动镇压辊式起垄机平均土壤容重变化率为2.5%，性能更优，浇水后不容易塌陷，土壤可保持水分，便于种子或秧苗与土壤接触，促进秧苗直立生长。成型板式起垄机作业后土壤容重变化率为-10.6%，比原始土壤松散。

表2 起垄机作业质量

4.常用生菜起垄机的作业成本对比。如表3所示，各起垄机均按10年折旧，一年作业30天，柴油价格为8元，用工人数均为1人,人工费用为120元/天计算，相同起垄规格的起垄机，如140型、YT10型起垄机进行垄面宽120cm的作业，60型、70型起垄机进行垄面宽60cm的作业，相比成型板式起垄机，镇压辊式起垄机作业效率高，用工成本低，总成本较低。

表3 垄机作业成本

对比国外进口机具140型液压镇压辊式起垄机和120型被动镇压辊式起垄机，140型液压镇压辊式起垄机作业速度较快，纯工作小时生产率是120型镇压辊式起垄机的2倍以上，油耗较少，总成本较低，仅为776.15元/hm2。国内相近垄型规格的100型液压镇压辊式起垄机比60型被动镇压辊式起垄机作业速度慢，油耗较高，总成本较高。而100型液压镇压辊式起垄机与成型板式70型起垄机相比，作业效率较高，油耗较低，总作业成本分别为518.91元/hm2和763.38元/hm2。自带动力的YT10型成型板式起垄机与配套动力起垄机相比由于效率较低，成本较高，但与人工相比在日光温室内中使用，大幅提高了作业效率，降低劳动强度，应用较广泛。本研究中，由于条件有限，所用拖拉机新旧不同，油耗测试可能存在偏大或偏小的情况，后期需加大作业面积，进行更精准数据测试。