丘陵山区优质杂粮旱作机械配备技术研究

2022-08-08李增宏

农业开发与装备 2022年6期

关键词：旱作播种机机械化

李增宏

（山西省农业机械发展中心，山西太原 030002）

1 机械化旱作农业主要技术

经过多年的实践总结，机械化旱作农业技术的主要包括四项关键技术。

1.1 作物秸秆残茬覆盖地表技术

收获后的作物秸秆残茬留在地表作覆盖物，是减少土壤风蚀和水蚀的关键，也可以提高土壤的蓄水保墒能力，提高土壤的有机质含量，同时可以改善土壤的块粒结构。因此，要尽可能多地把作物秸秆残茬保留在地表，在进行整地、播种、除草等作业时要尽可能减少对覆盖物的破坏。但是，长秸秆或秸秆覆盖量过多，可能造成播种机堵塞，影响播种质量。所以要根据实际情况对作物秸秆残茬进行粉碎、撒匀、地表耕作等作业。

1.2 免少耕施肥播种技术

与传统耕作不同，机械化旱作农业是在农作物残茬覆盖的免少耕条件下进行播种作业，因此，必须使用免少耕播种机。免少耕播种机械的性能是影响机械化旱作农业实施水平的关键因素。免耕播种是指作物收获后，保持作物残茬覆盖，不进行任何耕作处理、直接播种的播种技术；少耕播种是指收获后，保持作物残茬覆盖，在播种前进行深松、表土耕作等少耕作业后再用免耕播种机进行施肥、播种作业的播种技术。

1.3 杂草及病虫害防治技术

从我国发展机械化旱作农业的实践来看，尚未发现严重的病虫害情况，但机械化旱作农业杂草和病虫相对容易生长，必须随时观察，发现问题要及时采用相应的技术措施进行处理。

1.4 深松技术

主要靠作物根系和蚯蚓等生物松土，但由于作业时机具及人畜对地面的压实，需要对有些类型的土壤进行疏松。一般情况下，采用深松机械3年深松一次，深度保持在25 cm以上。对新采用机械化旱作农业技术的地块，为了打破犁底层，应首先进行深松作业。深松是在地表有作物残茬覆盖的情况下进行的，要求深松机有较强的防堵能力。实施深松技术，可以打破犁底层，加深耕作层；降低土壤容重，提高土壤通透性；蓄水保墒，提高农作物抗旱抗涝能力；增加土壤有机质含量，促进农业可持续发展。

以上四项技术构成机械化旱作农业技术的核心内容，同时也是操作规范的技术集成和综合应用。

2 杂粮机械化旱作农业技术工艺流程

山西省东西两山及北部高寒冷凉区，主要种植马铃薯、油菜、莜麦、胡麻、向日葵、谷黍、豆类等杂粮农作物，一般情况下，在4～6月播种，9～10月收获，属一年一熟制。这一地区实施机械化旱作农业的主要技术目标是通过留茬固土、少免耕、轮作倒茬技术措施的综合应用，减少土壤风蚀和水分损失，提高土壤蓄水保墒能力，减少作业次数，节约设备投资，降低生产成本，提高生产率，增加作物产量，改善农业生态环境，实现农业可持续发展。

在秋季收获季节，人工收获谷黍、豆类、向日葵，人工或机械收获胡麻、攸麦，收获后免耕留茬越冬，实行轮作倒茬种植。一般来讲，在以种植谷黍为主的地区，前茬作物为谷黍的地块，下茬必须改种马铃薯、豆类、向日葵等作物，谷黍不能连种。在以种植胡麻、攸麦为主的地区，实行胡麻、攸麦、豆类、马铃薯每年倒茬轮作，不主张重茬种植。倒茬的目的是减少病虫害的发生，提高农作物产量。马铃薯的种植、收获都必须实施耕整地作业，因此，机械化旱作农业技术要求土地经过三至四年免少耕种植其他杂粮和油料作物后倒茬种植马铃薯，以最大限度地减少对土壤的耕翻和破坏，从而减少土壤风蚀和水蚀的发生。在第二年春季播种期间，采用免耕施肥播种机、旋耕播种机、多用途少免耕播种机进行谷黍、豆类、胡麻、攸麦播种作业，一次完成播种、施肥、镇压等多道工序。在生产实践中，由于采用免耕播种技术，作物生长期杂草控制困难，因此，在这一地区采用直接免耕播种技术的农户很少。大多数农户在播种前，对农田进行浅旋或浅耕作业，然后再进行播种，或采用旋耕播种机、多用途少免耕播种机进行播种作业。采用人工除草和化学除草相结合的方法控制杂草。杂粮机械化旱作农业技术工艺流程见图1。

图1 一年一熟杂粮机械化旱作农业技术工艺流程

3 杂粮机械化旱作农业技术和机械配备

机械化旱作农业核心技术的农艺要求是人、畜力不能够实现的，必须实行机械化作业，免少耕播种、秸秆处理、地表耕作、深松等关键环节的机械化技术是机械化旱作农业技术体系的重要组成部分。

3.1 免少耕播种机械化技术

实施机械化旱作农业技术要求在有作物残茬覆盖的少耕或免耕地表进行播种作业，实现这一作业的重要机具是免少耕播种机械。从目前国内的研发和生产情况来看，适用农户的杂粮播种机型主要有免耕播种机、旋耕播种机、条带播种机等。本文主要介绍免耕播种机。

3.1.1 豆类免少耕播种机。豆类免少耕播种机型为山西运城大渠施肥播种机厂生产的2BMF-3型免耕覆盖施肥播种机，河北农哈哈厂生产的2BYF-3型免耕播种机。现以2BMF-4型免耕覆盖施肥播种机为例，介绍其工作原理（如图2）。这一播种机由分草圆盘、排种器、排肥器、播种开沟器、施肥开沟器、机架、地轮传动机构、镇压机构、四连杆仿形机构等组成。作业时，在拖拉机牵引下，分草圆盘将杂草和土层分开，施肥、播种开沟器分别开出适宜的沟槽，镇压轮驱动排种轴和排肥轴转动，使肥料和种子落入肥沟，土壤回落覆土，V形镇压轮随后镇压。

图2 2BMF-3免耕覆盖播种机

3.1.2 麦谷黍类等杂粮免耕播种机。2BMF-7型免耕覆盖播种机（如图3），由排种器、排肥器、输种管、输肥管、种肥量调节机构、传动机构、开沟深度调节机构、镇压器、悬挂机构、机架等组成。工作时开沟器开出种沟，由地轮传动，经传动机构驱动排种轮、排肥轮，将肥料首先落入沟底，土壤回落覆土后，种子落入适宜深度沟槽中，种肥同沟纵向分施3 cm左右，镇压轮覆土镇压。与传统播种机相比，免耕播种机开沟器分置两排，开沟器窄且相互间距离较大，机架高，机构重量大。这一系列免耕播种机可与大中型拖拉机配套，适用于少免耕秸秆覆盖条件下作业。

图3 2BMF-7 免耕播种机

3.2 作物秸秆和残茬处理及地表耕作机械化技术

作物秸秆残茬覆盖是机械化旱作农业的核心技术。可很好地满足作物秸秆残茬覆盖地表的农艺技术要求，特别是在作物秸秆残茬覆盖量较大时，就必须利用机械的方式对地表秸秆残茬进行处理。作物秸秆残茬处理方式主要有两种：一是粉碎处理，即使用秸秆切碎还田机对地表作物秸秆残茬进行切碎处理，使其细碎、覆盖均匀；二是地表耕作处理，即用旋耕机、圆盘耙、翼形铲耕作机等地表耕作机具进行表土作业，控制地表作物秸秆残茬覆盖水平，同时消灭杂草。这两种处理方式的目的是平整地表、均匀覆盖残茬、控制残茬覆盖水平，保证免耕播种机的播种质量。

秸秆切碎还田机由万向节、悬挂结构、变速箱、筒轴、张紧轮、地轮等部件组成（见图4）。秸秆还田机粉碎刀具可分为锤爪式、直刀式和L型刀片三种，工作时，拖拉机后输出轴输出动力，通过万向节将动力传递给还田机，还田机利用传动系统，带动筒轴高速旋转。锤爪（或直刀和L型刀片）的高速旋转，在负压作用下，秸秆被吸入粉碎室，并与机壳内的第一排定齿相遇受到一次剪切，接着在流经折线型的机壳内壁时，由于截面的变化导致气流速度的改变，使秸秆多次受到锤爪（或直刀和L型刀片）的锤击。当秸秆进入锤爪（或直刀和L型刀片）与后排定齿的间隙时，再一次受到剪切和撕拉。最后被气流抛洒到地表。工作原理是：高速旋转的粉碎刀对地上的秸秆进行砍切，并在喂入口处负压的作用下将其吸入机壳内（粉碎室），使秸秆在多次砍切、打击、撕裂、揉搓作用下成碎段和纤维状。最后被气流抛送出去，均匀地抛洒到田间。

图4 秸秆粉碎还田机结构示意图

3.3 深松机械

深松作业机械包括全方位深松机、凿式深松机、铲式带翼深松机、震动式深松机和深松整地联合作业机，下面介绍是常用的铲式带翼深松机。

铲式带翼深松机目前常用的有lS-2型双铲、lS-3型三铲和lS-5型五铲三种型号系列产品。以lS-3型三铲深松机为例：铲式带翼深松机由深松铲、长短深松翼、连接支架、机架、悬挂架等部件组成（见图5）。深松机的深松铲在机架前后梁上双排横向相间60～80 cm配置。能够根据需要卸掉深松翼成为局部深松机，深松机通过性较好；加装长深松翼后成为全方位深松机，松土面积扩大；加装短深松翼后扩大了局部松土面积，介于全方位深松和局部深松之间；调整长深松翼在深松铲上的安装位置可以实现土壤深层局部深松和上部全方位浅松除草，一机多能。但是，深松机上没有地轮限深装置，深松深度不稳定；带翼深松时，土壤容易翻动，作业后留有深松沟，地表质量较差，动力消耗大，在地表秸秆覆盖时，深松机通过性稍差；结构相对复杂，制造成本较高。