溫室智能裝備系列之八十二1G—1800型土壤熏蒸施藥機的研制與測試

王秀+馬偉+蘇帥+楊月英

【摘要】為了解決傳統設施土壤采用人工施藥精度和效率低的問題，作者通過研制施藥機來實現設施土壤施藥的機械化作業，即通過結構優化仿真和組合作業模擬，采用鴨嘴式排藥和旋耕深翻混土提高土粒接觸藥劑面積的方法，實現藥劑覆蓋和防控靶標害蟲雙效雙增。

背景

設施農業是現代農業的重要組成部分，承擔著反季節蔬菜、瓜果供應的重要職能。北京郊區農業生產基地從經濟成本及效益出發，實行多年連茬種植，致使土傳疾病加重，果菜品質下降，增加了農民負擔[1]。土壤病害還會互相促進，例如線蟲不僅危害植物本身，其侵襲造成的傷口也有利于其他病原物侵入，或與真菌、細菌等其他病原交互作用[2]。根結線蟲嚴重危害農業生產，尤其是茄科、葫蘆科等經濟價值較高的作物受害更為嚴重。目前，北京防治土壤根結線蟲多采用人工簡單灌根的施藥方式，施藥精度差和效率低下嚴重制約實際生產中的土壤保護，采用機械化作業能在提高效率的同時，降低施藥對作業人員傷害的風險。

原理

1G-1800型土壤熏蒸施藥機是通過精準調節電機控制排藥槽變速轉動，使藥劑填滿槽輪的凹槽，經過刮藥片將轉動中的槽輪沿弧度刮掉溢出槽輪切面的藥劑，轉動槽輪朝下對準排藥管入口時，藥劑掉至鴨嘴式排藥出口，均勻分布在旋耕切刀與地面切線交點處，旋耕刀順時針旋轉切入土壤，將藥劑內旋后翻入土壤耕層底部，藥劑緩慢釋放擴散，對耕層土壤進行熏蒸。

結構

設施溫室中行壟間距多小于大田，其空間狹小，施藥機的設計為左右兩側有獨立藥箱，采用不銹鋼304材料，扣板式密封蓋配卡扣鎖，實現藥劑的密封。排藥槽輪為左右兩側獨立運動，分別用電機調節轉速，實現左右兩側排藥差異化，解決不同行壟的藥量差異需求。

采用3點懸掛方式，通過拖拉機或手扶機械拖帶，方便溫室進出作業。結構設計時可選安裝小地輪，其目的是在結構上與微耕機配套，方便在特殊狹窄的溫室中進行轉彎移動作業。兩側結構為可拆卸藥箱托板，這樣有2個目的：一是高托板留有操作員座椅安裝孔，為人員背部依托起安全支撐的作用；二是低托板提高了機器的緊湊性，可進入溫室拱形較低的部位作業。

現場測試

2015年12月3日將所設計的施藥機（圖1）在北京小湯山國家精準農業基地進行測試，按照檢測大綱逐項進行標準化測試。主要目的是對施藥機的施藥均勻度、施藥精度、施藥深度、施藥幅寬及主要技術參數進行精準測定，為機器改進定型和量產提供依據。具體方法參照《土壤熏蒸施藥機檢測大綱》，為保證測試的精確性和恒定性，模擬試驗原料選用細沙測定，通過變量控制器設定單位面積的施藥量，機器變速行進100 m后，將固定收集袋里的原料取下后用天平測量，重復3次試驗，取平均值。經過計算得出施藥均勻度、施藥精度；施藥深度和施藥幅寬在試驗田中進行測試，測試原料做上記號，然后在田中行進10 m，采用開挖土層后進行測量的方式獲取作業深度和幅寬數值，隨機選取3個點測量后求平均。

測試結果與分析

測試結果表明，行駛速度對施藥均勻度的影響不顯著，隨著速度增加，施藥均勻性變化不明顯，對施藥精度的影響也不明顯。行駛速度對施藥深度有較大影響，隨著速度加快深度會逐漸減小。經過測試和計算后，施藥均勻度誤差小于1.2%，施藥控制精度小于3%。在測試中分別按照3個等級變量控制藥量和行駛速度，求平均值（表1）。

除性能指標試驗，對其他結構參數和功能也進行測試，具體參數如表2。

模擬測試和田間試驗中，單獨藥箱加入35 kg藥劑時，由于重力作用其耕深最大可到20 cm，當遇到土壤中堅硬土塊、石塊時會跳躍抬升，隨后耕深恢復到19～20 cm；但藥劑消耗掉20 kg后，其耕深會下降到14～15 cm，局部深度低于

14 cm。通過3點懸掛調節下壓力后，可增加深度2 cm左右，但機身作業顛簸幅度過大時，耕深會不足15 cm。鑒于深度是關鍵性能指標，同時間接影響均勻度，施藥機試制過程中需要改進，機器自重影響作業深度可以通過結構設計給予改進。

結論

完成1G-1800型土壤熏蒸施藥機的研制與測試后，結論如下：① 該機機械化土壤施藥均勻度可達到98%以上，控制精度誤差小于3%。② 施藥幅寬可調節0.7 m和1.7 m兩種參數，能滿足溫室機械化作業需求。③ 消毒作業耕深受機器自重影響，可通過3點懸掛調節深度。

參考文獻

[1] 劉天英，劉美霞.蔬菜根結線蟲病的發生與防治[J].中國瓜菜，2011，24（4）：46-48.

[2] 劉霆，劉偉成，裘季燕，等.15%衛根微乳劑對番茄根結線蟲的防治效果[J].安徽農業科學，2011（12）：7045-7046.

項目支持：北京市農林科學院所級創新團隊（JNKST201619）；院青年基金（QNJJ201525）。