稻麥聯合收獲開溝埋草一體機播種系統設計與試驗

秦 寬 丁為民 方志超 杜濤濤 趙思琪 王 朕

(南京農業大學工學院， 南京 210031)

稻麥聯合收獲開溝埋草一體機播種系統設計與試驗

秦 寬 丁為民 方志超 杜濤濤 趙思琪 王 朕

(南京農業大學工學院， 南京 210031)

目前免耕播種機多為收獲后免耕播種作業，未有將免耕播種系統與收獲、秸稈還田相結合的復式機型，為了滿足此種集成作業需要，達到搶農時、提高作業效率、減少機器下地次數的目的，設計了一種免耕播種系統與稻麥聯合收獲開溝埋草一體機相結合的機型，該播種系統主要由排種裝置、種溝開溝裝置、拋土裝置構成。性能試驗結果表明：設計的小型免耕開溝器開溝深度為3.1 cm，開溝寬度為3.6 m，破茬率為83.4%；延伸板長度為12 cm的拋土裝置單側拋土幅寬為105 cm，覆土厚度為2.2 cm，碎土率為97.8%，拋土均勻性為91.7%。播種系統水稻旱直播田間試驗表明：當播種系統播種水稻干種、濕種播量分別為112.5 kg/hm2、135 kg/hm2時，產量分別為6 532.4、6 510.0 kg/hm2，滿足一體機免耕旱直播的播種需求。

免耕播種； 聯合作業； 水稻直播； 種溝開溝器； 拋土裝置； 試驗

引言

江淮稻麥輪作區是我國糧食的主要產區，在保護性耕作推廣的大背景下，稻、麥免耕直播種植方式發展迅速[1-3]，國內外均有成熟免耕直播機，例如美國凱斯公司研制的CaseSDX30免耕播種機，其開溝器為單圓盤式,排種器為氣力式,可適應高留茬覆蓋地多種作物的播種。中國農業機械化科學研究院研制的2BMG-18型免耕施肥精少量播種機[4]，采用控制式密齒型排種器、波紋圓盤和雙圓盤組合式開溝器，一次性完成切茬、開溝、施肥、播種、覆土、鎮壓等聯合作業，實現小麥精量播種。除單獨針對免耕播種作業設計的免耕播種機外，將免耕播種與秸稈還田相結合的復式作業機已有成熟機型，例如薛惠嵐等[5]研制的9QBF-150/8型秸稈覆蓋免耕施肥播種聯合作業機，在完成秸稈粉碎還田的基礎上進行免耕播種。但針對水旱輪作，稻麥收獲后破茬免耕旱直播并與收獲后秸稈集溝還田相結合的復式機型未見報道，本文針對此種免耕播種復式作業模式進行研究。

為了收獲后可即時完成秸稈集溝還田及稻、麥的破茬免耕播種作業，以達到搶農時，提高作業效率，減少機器下地次數，節約作業成本的目的，本文設計一套免耕播種系統，與本課題組設計的稻麥聯合收獲開溝埋草多功能一體機相結合[6-9]，完成功能融合，為收獲后秸稈集溝還田與免耕播種相結合的復式作業模式提供研究思路。

1 播種系統結構特點與工作原理

在稻麥輪作免耕直播的種植環境下，本課題組研制的稻麥聯合收獲開溝埋草一體機[8-10](簡稱一體機)可一次性完成收獲、集草溝開溝、秸稈入溝[10-12]。本文在一體機原有基礎上設計一套播種系統與之相匹配，同時完成稻、麥旱直播。

一體機基礎結構由收獲機(4LL-1.8 型全喂入聯合收獲機)、機器后方導草通道與集草溝開溝器組成，導草通道安裝于集草溝開溝器上方。以此為基礎集成播種系統，播種系統包括種箱、排種器、種溝開溝器與拋土裝置。播種系統與一體機集成后結構如圖1所示，主要參數、安裝位置說明見表1。

圖1 一體機播種系統結構示意圖Fig.1 Seeding system structural diagram of harvest ditch and stalk-disposing machine1.排種器 2.種箱 3.收獲機 4.導草通道 5.集草溝開溝器6.拋土裝置 7.谷物輸送槽 8.種溝開溝器 9.排種管 10.割臺

表1 一體機主要參數及各部件安裝位置Tab.1 Main parameters and installing location of machine

一體機對上季作物進行收獲時，秸稈通過導草通道落入集草開溝器所開集草溝內。排種器同時對下季作物進行直播，排種器播出種子通過排種管落入種溝開溝器所開種溝內，集草溝開溝器開溝拋出土壤與拋土裝置相撞擊后，落在播種區域土表，對種子進行覆土，一次性完成種溝開溝、排種入溝、覆土的播種過程。

2 排種裝置起停機構工作原理

播種系統選用外槽輪排種器對小麥、水稻進行收獲后直播。為了給排種器提供工作動力且方便控制排種器工作閉合與收獲作業起停一致，設計一套排種裝置起停機構，使收獲機行走履帶為排種器提供工作動力且使排種器作業閉合與收獲作業起停一致，當收獲機割臺放下進行收獲時，排種器同時進行排種作業，反之則停止排種作業。

圖2 播種系統排種連桿控制機構Fig.2 Seeding connecting rod control mechanism of seeding system1.連桿Ⅰ 2.連桿Ⅱ 3.連桿Ⅲ 4.傳動鏈輪 5.履帶驅動盤 6.行走履帶 7.傳動軸 8.排種鏈輪 9.種箱 10.外槽輪排種器

如圖2a所示，排種裝置起停機構為三連桿機構，其工作原理如圖2b所示，連桿Ⅰ的A點與一體機割臺相連接，割臺升降沿軌跡弧線G1G2運動從而帶動連桿Ⅰ同步運動，連桿Ⅰ通過B點帶動連桿Ⅱ沿J1方向做直線往復運動，連桿Ⅱ通過C點帶動連桿Ⅲ的D點沿J2方向做直線往復運動。當一體機放下割臺進行收獲時，連桿Ⅰ的A點隨割臺向G1端靠近，此時連桿Ⅰ的B點與連桿Ⅱ共同向下做直線運動，連桿Ⅱ向下運動使連桿Ⅲ的D點向上做直線運動，連桿Ⅲ的D點連接傳動軸，傳動軸一端安裝履帶驅動盤，另一端安裝傳動鏈輪，連桿Ⅲ的D點向上運動使履帶驅動盤與履帶嚙合，履帶驅動盤被履帶驅動旋轉，此時履帶驅動盤通過傳動軸將動力傳遞給傳動鏈輪，傳動鏈輪驅動排種鏈輪工作，從而達到使排種器工作的目的；反之，當一體機割臺升起停止收獲作業時，履帶驅動盤與履帶分離，排種動力被切斷，排種器停止工作。

3 小型免耕開溝器設計與試驗

一體機收獲后直接在免耕地上進行破茬播種，此時地表土壤板結且多茬[14]，特別是夏季水稻旱直播，田間麥秸稈殘茬較多，為避免種子落在殘茬表面[15]，保證種子可以與土壤接觸且具有一定入土深度，播種前需要使用種溝開溝器進行開溝破茬[16]，為種子提供良好種床環境[17]。一體機機構多，種溝開溝器安裝空間小，因此在保證作業質量的情況下，開溝器自身體積應盡量減小。開溝器安裝于排種器下方、割臺與履帶之間，一體機播種幅寬為1.8 m，為保證稻、麥播種行距20 cm的農藝要求，種溝開溝器安裝9個，為等距離安裝。

3.1 設計

設計的小型免耕開溝器如圖3所示，為提高開溝器在免耕留茬地入土性能，開溝器設計為銳角式[18]。底端尖角點O為入土初始點，以圓柱為開溝器主體，通過工作面圓弧過渡至安裝軸。開溝器底端尖角易于打破板結地表而入土，減少動力消耗，開溝器工作面弧線便于后期入土，開出一定深度的種溝，且不易于纏草。出種口位于開溝器后方，可以保證種子順利入溝。

圖3 小型免耕開溝器示意圖Fig.3 Diagram of small size no-tillage opener1.底端尖角 2.出種口 3.圓柱主體 4.安裝軸 5.圓弧翼鏟6.工作面圓弧 7.圓弧翼鏟外側曲線

3.1.1 入土角

入土角α為開溝器工作面圓弧與開溝器底面之間的夾角。α過大，入土性能變差，阻力增加，土層抬高，不利于保墑；過小，則底端尖角變長，強度減弱,α應該在20°～60°范圍內。假設開溝器工作面弧線所在圓方程為

(X-a)2+(Y-b)2=R2

(1)

式中a、b——圓心坐標R——圓半徑，mm

如圖3所示，設開溝器工作面圓弧底端尖角點O坐標為(0，0)，端點與安裝軸連接點E坐標為(40，100)，角α1、α2分別為O、E點的入土角，為滿足開溝器入土性能，適應不同土層的破茬開溝，取α1=25°、α2=60°。M為工作面圓弧所在圓的圓心，P為圓弧上O、E點的切線交點。在四邊形OEMP和△OMP、△OEM中，有關系式

(2)

式中lOE——O點與E點之間距離，mm

由E點坐標得出lOE=108 mm。將α1、α2代入式(2)得R=180 mm。將O點(0，0)、E點(40，100)以及R代入式(1)，得開溝器工作面弧線曲線方程為

(x+140)2+(y-114)2=1802

(3)

則工作面圓弧OE上任意一點的入土角α計算式為

(4)

式中l——入土角α所對應工作面圓弧上的點到坐標原點的距離，mm

小型免耕開溝器入土深度為40 mm的I點，其坐標為(40，70)，代入式(4)，得到I點的入土角α為36°。

3.1.2 圓弧翼鏟

小型免耕開溝器采用尖角入土，開溝時工作面自下而上起土，為了保證開溝器起出的土壤和殘茬被撥向兩側，避免種溝上方留有殘茬及產生大量回土現象，在開溝器上表面設計一對圓弧翼鏟。如圖3所示，圓弧翼鏟兩條外側曲線采用漸開線設計，保證開溝器起出的土壤與殘茬沿圓弧翼鏟外側曲線順利滑至種溝兩側。翼鏟外側曲線由兩條上下對稱漸開線A1、B1組成，A1、B1相交于E點，A1極坐標方程為

(5)

式中r——漸開線向徑，mmδ——漸開線展角，(°)Rj——漸開線基圓U半徑，mmθ——漸開線壓力角，(°)

圖4 開溝深度與寬度試驗結果Fig.4 Experiment results of furrow depth and width

為確保圓弧翼鏟外側曲線與工作表面圓弧更好結合，基圓U半徑Rj與工作面圓弧半徑R同為180 mm，基圓U圓心與起始入土點O點重合，壓力角θ為50°，根據式(5)，得向徑r為278 mm，展角δ為18°，漸開線軌跡端點與圓柱主體表面圓弧相交于K點。另一條圓弧翼鏟外側曲線由漸開線A2、B2組成，與A1、B2以中心線相對稱。

3.2 性能試驗

3.2.1 試驗條件

2015年3月25日在江蘇省揚州市江都區真武鎮楊莊村對設計的小型免耕開溝器進行開溝性能試驗，試驗田為免耕留茬地，土質為黏土，試驗田環境特性參數如表2所示。

表2 試驗田環境特性參數Tab.2 Characteristics parameters of experimental field environment

將9個小型免耕開溝器等距離安裝在排種器下方，一體機作業速度為0.3 m/s，牽引開溝器進行開溝作業，開溝器入土深度為40 mm，以30 m為試驗行程。一體機其它機構不進行工作，試驗過程考察開溝深度與寬度、破茬率。

3.2.2 開溝深度與寬度

開溝器開溝后，在一個行程內連續選取100個測量點測量開溝深度和寬度。

3.2.3 破茬率

在試驗地開溝播種帶上隨機選取10個測量點，每個測量點位置選取長1 m、寬3 cm區域，試驗前測量該區域內的根茬數量；試驗后，再次測量此區域內的根茬數量。破茬率計算公式為

(6)

式中Ni——試驗前第i個測量點區域內根茬數量，株

ni——試驗后第i個測量點區域內根茬數量，株

3.2.4 試驗結果與分析

由圖4可知，30 m行程內開溝深度最大值與最小值相差1.3 cm，開溝寬度最大值與最小值相差1.4 cm，通過計算可知，開溝深度平均值為3.1 cm，開溝寬度平均值為3.6 cm，開溝深度變異系數為7.14%，開溝寬度變異系數為7.85%；通過式(6)計算可知，開溝器破茬率達到83.4%。

由試驗結果可知，開溝器所開種溝溝深在3 cm上下浮動，溝寬在3.5 cm上下浮動，溝型滿足種子入土深度與寬度要求，開溝深度與寬度變異系數均小于10%，說明溝深與溝寬穩定。開溝器破茬率達到83.4%，說明開溝器可以有效切斷秸稈殘茬且將殘茬移出播種帶位置。試驗結果表明小型免耕開溝器滿足一體機播種系統免耕地種溝開溝破茬的需要。

4 拋土裝置設計與試驗

一體機播種后，利用集草開溝器開溝作業拋出土壤并對已播種子進行覆蓋，為滿足種子覆土需求，在集草溝開溝器上方加裝拋土裝置，使開溝器拋出土壤與拋土裝置相撞擊后，落入已播種區域，達到種子覆土目的。設計的拋土裝置要求拋出土壤與其碰撞后，土壤細碎、拋土均勻、覆土厚度與拋土幅寬適中。

集草溝開溝器工作狀態下旋轉方向與前進方向相反，刀片由溝底向地表切土的過程中，將溝中土壤拋出，土壤拋出位置多集中在開溝器圓盤上半部分邊緣處，為了使拋出土壤與拋土板發生碰撞后落入理想區域內，使土壤細碎，增加拋土均勻性，重新設計的拋土裝置由一對對稱的導流板與延伸板構成[19]。

4.1 拋土裝置導流板的設計

如圖5所示，為了使圓盤開溝器銑切碎土能拋出一定距離，與土壤初步接觸的導流板主體設計為圓弧形狀。一體機集草溝開溝器半徑RD為350 mm，為了保證拋土均勻，設計導流板內圓、外圓與開溝器同心，為了防止導流板與開溝器相干涉，且為土壤拋出留出空間，設計導流板內圓與開溝器邊緣距離l為100 mm，因此內圓半徑R1為450 mm。由于開溝器拋出土壤多從開溝器上半部分邊緣拋出，因此設計整個導流板張角γ為150°。為了使大部分碎土拋出一定距離，與延伸板相撞擊后落入理想區域，避免在開溝器附近落下，設計導流板過渡弧線為最速降線LA，使拋出碎土容易沿LA過渡至延伸板。LA參數方程式為[20]

(7)

式中x——導流板寬度，cmy——導流板縱向最高點至內圓豎直距離，mm

rp——滾圓半徑，mm

β——滾圓半徑所經過的角度，即滾動角，(°)

圖5 拋土裝置示意圖Fig.5 Schematic diagrams of throwing soil device1.拋土裝置 2.導流板 3.延伸板 4.集草溝開溝器 5.導流板內圓 6.導流板外圓

由于開溝器拋出土壤多從開溝器邊緣位置飛出，為了使拋出土壤可以沿導流板最速降線LA移動，令滾圓半徑與開溝器半徑RD一致，即rp為350 mm。導流板最速降線LA在與延伸板銜接點Z處切線為水平線，即此點處β角度為90°，將rp、β值代入公式(7)，可得x為199.5 mm，y為350 mm，即導流板寬度為199.5 mm，導流板外圓半徑R2為y、l與RD之和，即導流板外圓半徑R2為800 mm。

4.2 拋土裝置延伸板的設計

拋土裝置在原有導流板的基礎上設計延伸板，以控制拋土裝置的拋土距離，延伸板是以導流板外圓為基礎向外延伸的水平板。

圖6 土垡與拋土裝置碰撞示意圖Fig.6 Schematic diagram of collision soil with throwing soil device1.土壤顆粒 2.延伸板 3.拋土裝置 4.導流板 5.集草溝開溝器 6.田間土壤

如圖6所示，假設開溝器拋出土壤顆粒從開溝器邊緣位置被拋出，即土壤顆粒沿虛線拋出，與延伸板碰撞后落在土壤表面，延伸板長度L計算式為

L=S-N-x

(8)

式中S——最大拋土幅寬,cmL——延伸板長度，cmN——與延伸板最外端碰撞后土壤顆粒飛行距離，cm

N=vxt

(9)

式中vx——土壤顆粒與延伸板碰撞后水平速度，m/s

t——土壤顆粒與延伸板碰撞后下落時間，s

vx=vacosγ

(10)

式中va——土壤從集草溝開溝器邊緣拋出速度，m/s

γ——土壤顆粒飛出點與延伸板撞擊點連線與延伸板夾角，(°)

(11)

式中h——延伸板與開溝器中心距離，cm

(12)

式中H——延伸板離地距離，cmvy——土垡與延伸板碰撞后垂直速度，m/s

vy=vasinα

(13)

根據拋土幅寬要求，最大拋土幅寬范圍在100～110 cm，已知拋土裝置導流板寬度x為20 cm，土壤從集草溝開溝器邊緣拋出速度va為6.7 m/s，延伸板與開溝器中心距離h為45 cm，延伸板離地距離H為115 cm，將已知數據代入各式，可得延伸板長度范圍應為10.6～14.2 cm。

4.3 拋土裝置性能試驗

4.3.1 試驗條件

2015年3月27日在江蘇省揚州市江都區真武鎮楊莊村對設計的拋土裝置進行拋土性能試驗，試驗田環境特性與種溝開溝器試驗田相同，見表2。

分別將延伸板長度L為11、12、13、14 cm的拋土裝置安裝在集草溝開溝器上方，進行拋土性能試驗。試驗時，一體機以0.3 m/s速度前進，30 m為一個行程，其它機構不進行工作，集草溝開溝器以350 r/min反轉進行開溝作業，開溝深度為20 cm，拋土量為每轉拋土570 g，開溝器作業拋出土壤與拋土裝置撞擊后覆蓋在土壤表面。試驗后，考察單側拋土幅寬、覆土厚度、拋土均勻性、碎土率，試驗方法參照NY/T 740—2003《田間開溝機械作業質量》，具體試驗方法如下。

4.3.2 單側拋土幅寬

沿行程方向每3 m取一點，共取5點，沿垂直集草溝溝壁方向，測量拋土區域外沿至溝邊距離，共測3個行程。

4.3.3 覆土厚度

在4.3.2節測試方法對應的各測量點處，沿垂直于集草溝溝壁方向，由內向外依次分別收集測定20 cm×20 cm區域內所拋土垡體積、質量，并依據體積計算各區域覆土厚度。

4.3.4 拋土均勻性

依據4.3.3節測量方法所收集稱量的各區域內土垡質量，計算拋土質量標準差Q及拋土均勻性a。

(14)

(15)

式中Q——拋土質量標準差M——拋土質量，gn——測定點數，個m1——平均拋土質量，ga——拋土均勻性，%

4.3.5 碎土率

將4.3.3節測試方法所收集的各區域內土垡，按邊長小于5 cm和大于等于5 cm分2級，并分別稱量，計算碎土率E。

(16)

式中Wa——邊長小于5 cm的土垡質量，gWb——邊長大于等于5 cm的土垡質量，g

4.3.6 拋土裝置試驗結果與分析

由表3結果可知，4種不同延伸板長度L的拋土裝置覆土厚度均在2～3 cm之間；碎土率均在95%以上；拋土均勻性均在90%以上，滿足種子覆土農藝要求。已知單側播種幅寬為100 cm，為了完全覆蓋播種區域，單側拋土幅寬應大于單側播種幅寬，但過大會造成拋出土壤污染未收獲作物，且拋土重疊區域覆土厚度過大。因此單側拋土幅寬為105 cm、延伸板長度L為12 cm的拋土裝置最適合一體機覆土需求。

表3 拋土裝置試驗結果Tab.3 Experiment result of throwing soil device

5 播種系統水稻田間試驗

一體機播種系統在稻麥輪作地區對于小麥免耕旱直播技術相對成熟，且產量穩定，而此種輪作模式下水稻旱直播難點較多，包括收獲后田間麥秸稈殘茬較多，易造成稻種與土壤接觸不夠充分，難以為水稻出芽提供適宜種床環境。一體機播種系統小型免耕開溝器可以破除播種帶上秸稈殘茬并推向兩側，使稻種可以播至播種帶種溝內，達到種子入土的目的，后續拋土裝置對種子進行覆土，使稻種具有一定播深，且和土壤充分接觸的情況下，具有適宜的土壤孔隙度及濕度。為考察一體機播種系統播種質量及探究播量對水稻產量的影響，進行播種系統水稻播種田間試驗。

圖7 播種系統田間試驗現場Fig.7 Field experiment of seeding system

5.1 試驗條件

對設計完成的一體機播種系統于2016年6月10—12日在江蘇省泰州市姜堰區沈高鎮河橫村宏昌家庭農場進行水稻免耕播種試驗，試驗現場如圖7所示。試驗田為南北走向，長141.3 m，寬50.9 m，面積為7 192.17 m2，土質為砂土。具體試驗參數如表4所示。

表4 田間試驗參數Tab.4 Parameters of field experiment

5.2 試驗方法

試驗時將田塊均分為6個小區，每個小區長為70.7 m，寬為17.0 m，面積為1 201.9 m2，小區設置如圖8所示。播種試驗時每個小區設置不同播量及干、濕稻種對比，濕種水稻提前浸種約一天時間，各小區播種方式設置如表5所示。試驗時，一體機平均作業速度0.3 m/s，在一體機收獲的基礎上，播種系統同時進行種溝開溝、播種、拋土、覆土協同作業，進行水稻免耕旱直播作業。播種系統播種時，調節開溝器入土深度穩定在2 cm左右，固定排種器轉速為35 r/min，通過調節排種器槽輪開度控制播種量，在一個小區內完成指定播量播種后，調節槽輪開度，進入下一個小區進行指定播量播種，機器按圖8中虛線路徑依次進行6個小區播種作業，播種時調節實際播量略小于理論播量，播種后通過少量補種以達到理論播量值。待水稻成熟后，分別測量6個小區中水稻產量。

圖8 一體機播種系統播種試驗小區設置與作業路徑圖Fig.8 Experimental plot setting and routed drawing of harvest ditch and stalk-disposing machine

為更好說明一體機播種系統水稻旱直播播種質量，將當地兩塊不同水稻種植模式生產田塊作為對照組，生產田塊1(CK1)種植模式為旋耕整地后條播，旋耕機為姜堰新科機械制造有限公司生產的1ZSD-230型旋耕機，播種機為欣天農業裝備有限公司生產的2BGF-200型條耕施肥播種機，所播稻種為干種，實際播量為137.25 kg/hm2，播種品種與試驗田播種品種一致，播種時間為2016年6月11日，播種后田間管理與試驗田相同；生產田塊2(CK2)種植方式采用傳統機插秧形式，插秧機型為江蘇東洋機械有限公司生產的P600型插秧機，插秧時間為2016年6月12日。

表5 試驗小區播量設置Tab.5 Seeding rate design of experimental plots

5.3 試驗結果與分析

一體機播種系統水稻田間試驗結果如表6所示。由表6可知，播種系統對水稻干種進行旱直播，播量由90 kg/hm2增加至112.5 kg/hm2，產量增加320 kg/hm2，增幅為5.2%，產量增幅較明顯，播量由112.5 kg/hm2增加至135 kg/hm2，產量減少了7.4 kg/hm2，減幅為0.1%，產量未有明顯變化。播種系統對水稻濕種進行旱直播，播量由90 kg/hm2增加至112.5 kg/hm2，產量增加387 kg/hm2，增幅為6.5%，產量增幅較明顯，播量由112.5 kg/hm2增加至135 kg/hm2，產量增加178.5 kg/hm2，增幅為2.8%，產量增幅較小。當播量同為90、112.5、135 kg/hm2時，播干種小區較播濕種小區產量分別提高4.5%、3.2%、0.2%。在播量基本一致時，干種播種田塊與濕種播種田塊同旋耕整地后條播田塊相比，產量分別低11.9%與12.1%。干種播種田塊與濕種播種田塊同插秧田塊相比，產量分別低28.3%與28.5%。

試驗結果表明，當播量值在合理范圍內時，一體機播種系統對干、濕稻種的免耕旱直播產量穩定，其中對于水稻干種旱直播，播量為112.5 kg/hm2時，產量最高，為6 532.4 kg/hm2；對于水稻濕種旱直播，播量為135 kg/hm2時，產量最高，為6 510.0 kg/hm2。在播量相同時，播種系統播種水稻干種產量高于播種水稻濕種產量。一體機播種系統免耕旱直播最高產量雖低于旋耕條播田塊產量，但差值小于900 kg/hm2；一體機播種系統免耕旱直播最高產量低于插秧田塊產量，但差值小于2 600 kg/hm2。

表6 一體機播種系統水稻田間試驗結果Tab.6 Field experiment rice planting result of seeding system of harvest ditch and stalk-disposing machine

6 結論

(1)設計的一體機播種系統包括排種裝置、種溝開溝裝置、拋土裝置。排種裝置動力來源于行走履帶，通過一組三連桿機構控制排種閉合與收割作業起停同步；小型免耕開溝器具有圓弧翼鏟結構，在免耕地平均開溝深度為3.1 cm，平均開溝寬度為3.6 cm，破茬率為83.4%；拋土裝置具有延伸板結構，其長度為12 cm時，單側拋土幅寬為105 cm，覆土厚度為2.2 cm，碎土率為97.8%，拋土均勻性為91.7%。

(2)使用一體機播種系統對水稻進行免耕旱直播田間試驗，結果表明，在播量相同時，播種系統播種干種產量高于播種濕種產量。一體機播種系統免耕旱直播最高產量雖低于旋耕條播田塊產量，但差值小于900 kg/hm2；一體機播種系統免耕旱直播最高產量低于插秧田塊，但差值小于2 600 kg/hm2。當播種系統播種水稻干種播量為112.5 kg/hm2時，產量為6 532.4 kg/hm2，當播種系統播種水稻濕種播量為135 kg/hm2時，產量為6 510.0 kg/hm2，此播種系統可滿足一體機免耕旱直播的播種需求。

(3)此套播種系統結構緊湊，與一體機其它機構相匹配，一次性下地可以完成收獲、開溝、集草、噴施、播種、覆土作業，減少機具下地次數，提高作業效率，節約經濟成本，具有連收帶播搶農時的優點。

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Design and Experiment of Seeding System for Harvest Ditch and Stalk-disposing Machine

QIN Kuan DING Weimin FANG Zhichao DU Taotao ZHAO Siqi WANG Zhen
(CollegeofEngineering,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210031,China)

With the aim to reach the requirement of combined work harvest with no-tillage seeding, the seeding system matching with harvest ditch and stalk-disposing machine was designed. The seeding system designed included seeding device, furrow opener and throwing soil device. The seeding system used external force feed for sowing of crop and through a set of three link mechanism controlled start-stop. Furrow opener was designed small size no-tillage opener that had arc shovel. The throwing soil device designed included guide plate and extension plate. The experimental results of furrow opener showed that furrow width was 3.1 cm, furrow depth was 3.6 cm and straw of broken rate was 83.4%, and the furrow opener reached requirement of ditching and breaking straw. The experimental results of designed throwing soil device showed that when length of extension board was 12 cm, throwing soil width was 105 cm, thickness of covering soil was 2.2 cm, rate of breaking soil was 97.8% and uniformity of throwing soil was 91.7%, and throwing soil device reached requirement of seed covering. The paddy direct seeding field experiment of seeding system was done in Hongchang farm, Shengao town, Jiangyan district, Taizhou city, Jiangsu province and in the experiment the sowing in line after rotary tillage(CK1) and the traditional transplant rice seedlings(CK2) was done as control group. The experiment result showed that to dry direct-seeding of dry seed rice, the yield peak was 6 532.4 kg/hm2, when seeding rate was 112.5 kg/hm2. To dry direct-seeding of soaking seed rice, the yield peak was 6 510.0 kg/hm2, when seeding rate was 135 kg/hm2. The yield of paddy direct seeding field was less than that of CK1, but it had no significant difference compared with the yield of CK1. The yield of paddy direct seeding field was less than that of CK2, but the difference value of yield was within a rational range.

no-tillage seeding; integration of operation; paddy direct seeding; furrow opener; throwing soil device; experiment

2016-07-20

2016-08-22

公益性行業(農業)科研專項(201203059)

秦寬(1989—)，男，博士生，主要從事農業機械裝備研究，E-mail: qinkuan_njau@163.com

丁為民(1957—)，男，教授，博士生導師，主要從事農業機械裝備研究，E-mail: wmding@njau.edu.cn

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.006

S225.3

A

1000-1298(2017)05-0054-09