基于微顆粒種肥電動施肥器的研制及應用

郭云東，王敘超

（山東科技大學 機械電子工程學院，山東 青島 266510）

0 引言

我國人口眾多,人均資源少，而且資源利用效益較低。因此,我們要充分有效地利用有限的資源,去發展以節地、節水、節肥、節糧為目標的現代農業[1]。化肥作為農業生產中的一種重要的生產資料，可以大幅度提高農業產量。隨著農業的不斷發展，為保證農業增產我國對化肥的使用量也在逐年增加，但我國的施肥機械化程度遠遠落后于國外發達國家。

目前我國的化肥利用率非常低，通常情況下，農民使用化肥大多是把化肥均勻地撒播在地表,然后再進行其他相應的農藝作業。采取這樣的作業程序, 相同數量的化肥使用在土壤養分高低不同的地方，就會造成在養分高的地段化肥過量的使用, 這些過量使用的化肥一部分在土壤中被分解或吸收掉, 另外一部分在土壤中被淋溶, 由地下水吸收, 極易造成地下水資源污染, 影響人們的身體健康[2-3]。因此隨著農業生產的可持續發展, 越來越多有關國家逐漸重視化肥的使用對環境造成的污染程度。

種肥施肥方式就是播種的同時將肥料施入土壤中[4]。國內的化肥一般是大顆粒狀的居多，針對不同的肥料有相應的施肥機械，但是對于國外優美達微顆粒種肥國內的施肥器很難適用。對此設計并研制出一種新型精密施肥器就是針對于微顆粒種肥的一種施肥機械。

1 精密滾輪種肥施肥器總體設計

1.1 施肥器結構及工作原理

本課題小組設計的機具如圖1所示，主要由前箱板、后箱板、蓋板、滾輪、軸、電機、調速板、下料管等組成。

圖1 施肥器總裝配示意圖

主要與功率為37.8kw以上國產拖拉機及玉米播種機配套使用，將施肥器掛置在玉米播種機上。滾輪上面有等角度的12個孔，用以保證下料的均勻，蓋板上有四個方孔，裝配時將滾輪正好嵌入到蓋板與其上表面重合，以防肥料通過方孔向下漏料，下料部分（圖2）。隔板把每個滾輪都間隔開，防止施肥器在田間工作晃動時肥料向兩側撒漏。

機具工作時，將拖拉機上的自帶電瓶作為施肥器的動力源，接至調速板，并通過調節電機的轉速來控制滾輪的轉速，即控制所下肥料的流量，用四根管子接到施肥器下面的四個管口，同時也要配合拖拉機的行駛速度，并最終完成施肥。

圖2 下肥料調節示意圖

1.2 主要技術參數

針對于優美達微顆粒種肥，每公頃需25～45kg，電機轉速300r/min，肥箱容積5.5m ，株距0.33～0.4m，行距0.5～0.6m。現假定拖拉機約15min時間內，在1/15公頃田里施肥2kg，通過調速板可調節電機轉速至合適轉速，假設合適轉速為X r/min,滾輪轉一圈下肥料量為Y g，則建立數學模型為：15XY ≈2000。若Y為定值，則通過調節電機轉速配合拖拉機的行駛速度達到理想要求。

2 施肥器的田間試驗

本課題小組研制的精密施肥器通過了樣機試驗，目前已經在山東部分地區田間進行實地試驗施肥器，同時根據試驗情況進行了改進提高，從試驗效果來看基本可以符合所設定的要求。目前正準備進行小批量生產和推廣。本課題小組研制的新型施肥器相對于河北農業大學研制的鏈條滾筒施肥器有很大的優勢，它是通過播種機的地輪作為動力源，經過幾條鏈條之間傳遞動力最終帶動施肥器的滾筒轉動下料，該施肥器安裝繁瑣，而且播種機的種類型號不同，也很難適應安裝。我們課題小組研制的新型精密施肥器體積小，便于攜帶安裝，根據不同的播種機均可適用。

3 總結

本機具的創新點在于利用國產拖拉機自帶電瓶作為本課題研制的施肥器的電源動力源，通過調節電機轉速帶動滾輪控制施肥量，而且施肥器的體積也變的更為小巧，減小占用空間，利于攜帶，在播種機上安裝拆卸也更為方便，操作也很簡便。適合機械化和規模化生產，降低了勞動強度，減少了肥料的浪費，并提高了肥料的利用率，可以更好的促進農作物的高產優質。但目前仍存在一些問題，如減小施肥器因機械結構問題的漏料、種肥同播技術、通過GPS定位精準施肥等問題，這些將是我們以后研究的重點。

[1]谷潔,高華.提高化肥利用率技術創新展望[J].農業工程學報,2000(02):17-20.

[2]嚴定彬.我國農業發展中的肥料問題[J].土壤肥料,1994(04):1.

[3]袁文勝，金梅，吳崇友，肖體瓊.國內種肥施肥機械化發展現狀及思考[J].農機化研究，2011(12):1

[4]張永瑞，張習鋒.淺探機械化化肥深施技術[J].農村機械化，2000(05):41．