2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機性能及效益分析

李 偉，孫冬霞，張愛民，劉淑安，曹龍龍

(濱州市農業機械化科學研究所，山東濱州 256600)

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2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機性能及效益分析

李 偉，孫冬霞，張愛民*，劉淑安，曹龍龍

(濱州市農業機械化科學研究所，山東濱州 256600)

介紹了2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機的主要結構及性能，對其進行效益分析。結果表明，該機型結構新穎，在小麥收獲后秸稈覆蓋的地表一次進地完成苗帶清整、側深施肥、精量播種、覆土鎮壓等工序，經濟、社會、生態效益顯著，是黃河三角洲區域實施麥棉連作的必要機具保障，有助于解決該區域糧棉種植存在的爭地矛盾，助力國家棉花穩定供給和糧食生產安全。

苗帶清整型；棉花播種機；效益分析；麥棉連作

黃河三角洲區域是我國主要產糧產棉區，糧棉爭地的現象尤為突出，在該區域實施麥棉連作可有效地解決糧食和棉花種植存在的矛盾，提高農業效益，增加農民收入，對保障國家糧食安全和棉花穩定供給具有重要意義[1]。

在麥棉連作配套機械中，夏棉播種機的研發是重點。以濱州市農業機械化科學研究所牽頭的項目組研發了2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機，并進行了示范應用，該機具能夠滿足夏棉播種的農藝要求，使農機、農藝相融合，應用于76 cm等行距種植棉花，為棉花成熟后的機械化采摘創造了良好的條件。該機結構合理、新穎，適應性強，經濟可靠，能夠實現在麥收后留茬地直播夏棉。

1 2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機的結構及性能

1.1 整機結構2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機主要由牽引懸掛裝置、變速箱、側板、肥箱、平行四連桿機構開溝、播種、鎮壓部裝、傳動地輪、機架、施肥角、旋松清草滅茬機構、限深輪等構成(圖1)。

1.2 工作原理2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機用三點懸掛方式與拖拉機連接，工作時，動力經拖拉機的輸出軸傳遞給變速箱，經變速箱改變轉速后由變速箱輸出軸傳遞給清草滅茬刀軸，帶動刀軸上的旋耕刀逆時針旋轉，秸稈、雜草等被切碎并拋向兩側，同時旋耕刀淺旋碎土，清理出30 cm寬的播種作業帶，解決秸稈堵塞，避免秸稈等對棉花出苗的影響，同時破除地表干土層，為后續播種提供有利條件；地輪轉動，帶動外槽輪排肥器轉動排肥，施肥開溝器入土深施肥；勺輪式排種器由鎮壓輪驅動，開溝播種同時完成；種肥橫向間距12 cm，實現側深施肥；為保證播深一致性，播種單體與機架之間采用仿形機構連接。

1.3 主要技術參數、性能指標

表1 2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機性能參數

項目參數外形尺寸(mm×mm×mm)2260×2859×1302整機重量∥kg850配套動力≥50kW輪式拖拉機工作幅寬76cm×4行淺旋深度∥cm3～5旋松清整帶寬度∥cm30旋深穩定性∥%≥85施肥深度∥cm≥10種肥橫向間距∥cm12機組打滑率∥%≤15刀軸轉速∥r/min380作業效率∥hm2/h0.67～1.00各行排肥量一致性變異系數∥%≤13.0總排肥量穩定性變異系數∥%≤7.8常用單位株數∥萬株/hm210.5～12.0

1.4 主要工作部件的設計與選擇

1.4.1清草、滅茬、旋耕機構刀軸設計與刀座布置。旋耕刀軸總長2 630 mm，采用中央傳動方式，刀軸轉速為380 r/min，旋松刀的回轉半徑為245 mm。刀軸采用φ70的無縫鋼管。

2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機播種幅寬76 cm×4行，對應設計4組旋松刀組，每個旋松刀組幅寬30 cm，布置6排，左右各6把刀，相鄰兩排刀間距6 cm，保障清草滅茬效果。(刀座排列如圖2所示)，此種排列方式中：

①在同一回轉平面內，配置為兩把刀，保證進切量相等，以達到碎土質量好，旋后溝底平整[2]；②在刀軸回轉一周過程中，刀軸每轉過一個相等的角度時，在同一相位角，有另一把刀入土，以保證工作穩定性和刀軸負荷均勻；③相繼入土的刀在刀軸上的軸向距離大，以免發生堵塞；④左彎刀和右彎刀交錯入土，使得刀軸兩端軸承所受的側壓力較為平衡；⑤該排列為雙向螺旋線規則排列，同一刀組中位于同一螺旋線上的旋耕彎刀方向相同，把粉碎后的秸稈拋向一側，完成種床秸稈清理，減少了種帶內的秸稈、雜草的量，有利于出苗。為保證清草、碎土效果，刀軸采用逆時針轉向(如圖2中位置)，旋耕刀接觸地面瞬間，秸稈向上拋起，在高速旋轉的同一彎向6把刀的作用下拋向一側，同時土塊在拋起落地過程中能夠受到多次打擊，提高了碎土率。

1.4.2單體仿形播種機構設計與制造。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機仿形播種機構工作時，仿形機構根據地面情況靈活上下浮動，保持播種開溝器入土角不變，從而保證播深一致,其仿形單體機包括平行四連桿機構1，種箱2，懸拉桿總成3，鎮壓輪4，勺輪式排種器5，開溝器6(如圖3所示)。

2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機設置4組單體仿形機構1，仿形機構1通過兩個U形卡安裝在機架后橫梁上，利用限深裝置(此播種機中的鎮壓輪起到了限深的作用)推動一個能隨地面起伏仿形的平行四桿機構來實現開溝深度的控制，如圖3所示，A點和D點鉸接在機架上，B點和C點鉸接在播種單體上, 下桿與上桿平行相等,在仿形過程中,上桿AB和下桿CD保持平行,保證了播深的一致性。在B點和D兩點加彈簧，通過調整彈簧的預緊力可以控制仿形的靈敏度和可靠性。

2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機創新性的采用勺輪排種器5，該排種器根據種勺大小，勺盤分大勺、中勺、中小勺和小勺4種[3]，根據光籽棉種形狀進行了各種勺盤的室內試驗，經多次試驗，最后優化采用中小勺盤，2013年又進行了大田試驗，播后及出苗后檢測，證明勺輪式排種器采用中小勺盤能夠實現棉花單粒精播的技術要求。

2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機鎮壓輪4直徑設計為300 mm，采用澆筑件，并且中間部位呈凹下形狀，在仿形機構播種單體中，鎮壓輪是排種器的驅動輪，又兼備限深輪作用，整個播種單體的重量作用于此，達到棉花播種后鎮壓所需壓實度要求。

該鎮壓輪轉動靈活，有刮土裝置，不壅土，調整方便，鎮壓后地表沒有鱗狀裂紋，滿足棉花生長需要。

1.5 2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機的性能特點總結

1.5.1多功能聯合作業。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機實現了多功能聯合作業，在麥收后秸稈覆蓋的地塊，一次進地即可完成苗帶清整、側深施肥、播種、覆土鎮壓等工序，減少了機具的進地次數，工作效率高，與單項整地作業相比，減少近25%的生產成本；利于搶農時，在夏季高溫條件下，能夠實現搶墑播種，且播種質量高。

1.5.2提供種床整備。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機通過清草、滅茬、淺旋刀軸設計，將播種帶中秸稈、雜草拋向兩側，滅茬同時破除地表干硬土層，實現了苗帶清整，解決地表秸稈、雜草對棉花出苗影響，提供了種床整備功能，能夠創造棉花播種所需種床。

1.5.3實現單粒精播。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機創新性的采用勺輪式排種器，實現單粒穴播、穴距可調；選用中小勺盤，實現了夏棉單粒精播。

1.5.4播深穩定一致。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機通過仿形機構的設計，保證了播深穩定性。四連桿機構的靈活仿形保證了播種開溝器的入土角不變，實現了播深一致。

1.5.5結構緊湊，使用可靠。2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機結構緊湊、性能穩定、操作靈活、調整方便、使用可靠，適應性強，生產效率高，作業質量好，經濟效益高。

2 2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機的經濟社會生態效益分析

2.1 經濟效益分析

2.1.1節本效益分析。基于棉麥連作技術的2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機，可在麥棉輪作小麥聯合收獲后麥茬覆蓋的地表進行夏播短季棉直播，可一次完成苗帶滅茬、清草、旋松、施肥、播種、鎮壓等作業工序，可實現棉種的穴粒數、穴距精確可調，減少用種量，可進行苗帶清整，可保證播深穩定性，可實現種肥分施、深施，避免燒種，提高肥料利用率，其節本效益分析如下：

①節約種子。采用2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機播種可使棉花的播量由半精量播種平均30 kg/hm2左右降低到約22.5 kg/hm2，節種約7.5 kg/hm2。項目采用中棉64棉花品種，按其價格為12元/kg計算，節種效益為90元/hm2。②節省定苗所需人工費用，降低定苗工序勞動強度。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機突出特點是可實現棉種的穴粒數、穴距精確可調，能精確實現一穴一粒的農藝技術指標，可以較大程度地降低棉花定苗等工序所需的人工費用，降低勞動強度。據統計，節約勞動力4.5個/hm2，按黃河三角洲用工價格100元/人計算，可節省人工成本為450元/hm2。③提高化肥利用率，節約化肥。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機實現種肥分施、深施，避免燒種，提高肥料利用率,可節省25%的化肥，按施入肥料1 500 kg/hm2,肥料價格1.3元/kg計算可節約化肥成本為487.5元/hm2。④節約整地費用。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機，可在麥棉輪作小麥聯合收獲后麥茬覆蓋的地表進行夏播短季棉直播，可一次完成棉花苗帶滅茬、清草、施肥、播種、鎮壓等作業工序，可節省整地作業費750元/hm2。

節本效益合計如表2所示。

表2 2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機節本效益

項目節本資金∥元/hm2項目節本資金∥元/hm2種子90.0肥料487.5人工460.0整地750.0合計2077.5

2.1.2增產效益。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機能夠實現精量播種，根據對實施精量播種技術的棉田與對照棉田進行對比分析后得出結論，精量播種技術的應用能有效改善棉苗個體的生長環境，使棉花個體的生產優勢能得到較好的發揮，田間的具體表現為棉苗早發、苗壯，從而可使棉花獲得約3%以上的增產效益。2014年無棣縣2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機試驗田籽棉產量為2 902.5 kg/hm2，普通棉田籽棉產量為2 818.5 kg/hm2，2014年棉花價格約6元/kg籽棉，以此計算，增產效益為84.0 kg/hm2，即504元/hm2。

2.1.3經濟效益合計。按上述試驗數據計算，使用棉花精量免耕播種機節本2 077.5元/hm2，增收504元/hm2，合計提高了經濟效益2 581.5元/hm2。

2.2 社會效益

2.2.1解決了糧棉爭地矛盾。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機，可在麥棉輪作小麥聯合收獲后麥茬覆蓋的地表進行夏播短季棉直播，為麥棉兩熟種植技術在黃河三角洲地區的實現提供了機具保障，麥棉兩熟種植技術符合我國現階段人均耕地少的農業生產和發展水平，即能提高土地利用率和產出、復種指數，又能解決農業生產中棉糧爭地的問題[1]，是黃河三角洲棉區增糧、麥區增棉增效的有效途徑，社會效益顯著。

2.2.2能夠推動黃三角地區第二、三產業發展和城鎮化建設。 2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機應用76 cm等行距種植棉花，為棉花成熟后的機械化采摘創造了良好的條件。該機在黃河三角洲棉區農業生產中的推廣應用，將大幅度地提高黃河三角洲棉區棉花種植的人均管理面積，有利于減少棉花種植業的從業人員，將有效引導勞動力向勞動密集型的其他產業轉移，為黃河三角洲棉區第3產業的發展和城鎮化建設帶來顯著的推動效應。

2.2.3能夠間接為社會提供更高品質的棉花。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機的推廣使用，減少了作物苗期對人工的需求，同時該機具能夠滿足夏棉播種的農藝要求，使農機、農藝相融合，而且精量播種技術應用能改善農作物個體的生長環境，這使棉花品質得到提高，更多的高品質棉花能夠提供給市場。

2.3 生態效益

2.3.1保護性耕作技術得以在夏棉生產過程中實施，生態效益明顯。2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機是一種棉花免耕直播機，使得保護性耕作技術得以在夏棉生產過程中實施。

目前黃河三角洲濱海棉區耕地質量不高，大部分是鹽堿澇洼地，水土流失、沙化嚴重，有機質含量下降，實施保護性耕作可以保土、保水、保肥，提高耕地質量；可以減少農田揚塵和秸稈焚燒，減少溫室氣體排放，實現農業可持續發展[4]。

2.3.2減少地膜帶來的污染。黃河三角洲棉區春播棉幾乎全部采用地膜覆蓋，由此帶來的地膜污染不容忽視。地膜塑料屬于高分子化合物，熔融指數(MI)高，極難降解，既不受微生物侵蝕，也不能自行分解，其降解周期一般為200～300年，降解過程中還會溶出有毒物質。隨著使用地膜栽培年限的延長，殘留地膜若得不到及時回收，必然給后人帶來難以解決的污染危害，對農業可持續發展構成嚴重威脅[5]。 2BMMD-4苗帶清整型夏棉精量免耕播種機能夠實現麥棉連作的夏播棉直播，不需要地膜覆蓋播種，從而減少了地膜帶來的污染問題。

3 結論

2BMMD-4苗帶清整型棉花精量免耕播種機機型結構新穎，能夠在小麥收獲后秸稈覆蓋的地表一次進地完成苗帶清整、側深施肥、精量播種、覆土鎮壓等多道工序，實現單機聯合作業和單粒精播，其經濟、社會、生態效益顯著，是黃河三角洲區域實施麥棉連作的必要機具保障，有助于解決該區域糧棉種植存在的爭地矛盾，保障國家棉花穩定供給和糧食生產安全。

[1] 中國農業機械化科學研究院.農業機械設計手冊[M].北京：中國農業科學技術出版社，2007：234-235.

[2] 劉以昌.勺輪式排種器工作原理的探討[J].農機化研究，1988(2)：37-41.

[3] 王國平,毛樹春,韓迎春,等.中國麥棉兩熟種植制度的研究[J].中國農學通報,2012,28(6):14-18.

[4] 韓賓.保護性耕作措施對農田土壤健康狀況的影響及作物響應研究[D].泰安：山東農業大學，2007.

[5] 海小明，楊小紅.張家川回族自治縣廢舊農膜污染情況與防治建議[J].中國農技推廣，2014(9)：40-44.

Analysis of the Function and Economic Benefits of 2BMMD-4 No-till Precicision Plant for Cotton

LI Wei, SUN Dong-xia, ZHANG Ai-min*et al

(Binzhou Agricultural Machinery Research Institute, Binzhou, Shandong 256600)

The main structure and performance of type 2BMMD-4 no-till precision planter for cotton are introduced; its benefit is analyzed in this paper. This planter’ structure is novel, which can once clear up land, side deeply fertilize, precise seed, cover soil and tramp in land covered straw after wheat harvest. Economic, social and ecological benefits are remarkable; this planter is necessary mechanical guarantee for grain-cotton rotation on Yellow River Delta region, and is conducive to solve land contradiction between grain and cotton on this region, so, which increases stable supply of cotton and protects production safety of food in China.

Seedling with integer; Cotton sowing macine; Benefit analysis; Wheat cotton continuous cropping

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD08B02)。

李偉(1983-)，男，山東惠民人，研究實習員，從事農業機械化研究。*通訊作者，高級工程師，從事農業機械化研究。

2015-02-15

S 223.2

A

0517-6611(2015)09-365-03