一種免耕補水施肥播種機的研究

孫海全 姜業成 孫文良

(吉林省農業科學院/吉林省農科院農機實驗廠，吉林 長春 130033)

引言

目前市場上現有的免耕播種機只具有免耕播種和免耕施肥的功能，在土壤水分條件充足的地域環境使用效果比較理想，具有一定的土壤保墑能力，而對于干旱年度或干旱、半干旱地區土壤缺少水分的情況下，現有的免耕播種機就不能使用或者使用后種植效果不理想，造成出苗率低等問題。為了解決以上問題，增加免耕播種機地域適應性，在保留現有免耕播種機播種施肥功能的前提下，增加免耕播種機補水提墑的功能就顯得尤為重要。

本文研究的一種免耕補水施肥播種機，免耕補水裝置安裝在免耕播種機肥箱后側，整體安裝在免耕播種機主梁上，由水箱、水箱支架、施水管路、直流調速增壓泵、直流電磁閥、手動閥、施水軟管、施水鐵管等部分組成。利用免耕播種機牽引車上的電瓶或發電機作為補水裝置電源，在播種作業時，根據土壤墑情和土壤透水能力通過直流增壓泵上的無極調速鈕隨機調控施水量大小，在開溝下種后、覆土鎮壓前，分別向每個播種行進行適當補水，利用補水提墑原理，保證玉米種子能夠吸收到足以萌發出芽、出苗的水分，增加玉米種植出苗率。一種免耕補水施肥播種機種植作業相比滴灌、大水漫灌等補水種植形式，大大降低了灌溉用水的使用量，同時降低了生產成本和勞動力消耗。尤其在半干旱地區土壤有墑情但墑情不足條件下，種植效果顯著，解決了農業種植的關鍵問題，為抗旱保苗奪豐收奠定了基礎。

1 研究現狀與問題

1.1 研究現狀

“有產無產在于苗，有苗無苗全靠水。”實踐證明，在干旱、半干旱條件下解決玉米機械化種植的主要問題不在于如何去播種施肥，而在于如何將機械化播種和施水補灌有效結合起來。目前為解決土壤水分不足而采用的播種方法主要有滴灌種植、大水漫灌種植、坐水種植等形式，種植用水量大、種植用工多、農業種植成本高，機械重復進地作業也造成了土壤板結等不良后果。

市場上現有的免耕播種機適宜在雨養條件下玉米種植區域進行使用，能夠保證土壤墑情充足情況下玉米種植出苗率，對于干旱、半干旱條件下免耕播種機的適應性則大打折扣，勉強使用甚至不能使用。一部分免耕播種機廠家發現產品使用區域受限情況下，在免耕播種機上加裝了滴灌管鋪設部件，擴大了免耕播種機的適用范圍，但也只是完成了滴灌補水整個過程中的滴灌管鋪設環節，如沒有其它配套設施情況下，補水種植則變成了空談，滴灌補水形式除滴灌管鋪設環節外還要求許多相應的配套設施，如就近的水源、滴灌主管鋪設、滴灌過濾增壓罐、水泵等，前期投入成本大，適合農業種植合作社使用，不適合家庭式的生產經營活動。

針對這些情況研制開發一種帶有補水提墑功能的免耕播種機勢在必行，本研究研制開發的一種免耕補水施肥播種機，推廣應用保護性耕作免耕播種技術，保留免耕機免耕播種、免耕施肥功能的同時，在免耕機上加裝免耕補水裝置，在土壤墑情不足情況下，利用補充的水分補墑提墑，保證種植出苗率，一次進地完成全部種植流程，用水量小、用工量少，節約農業種植成本，達到了事半功倍的效果。

1.2 問題

目前市場上的免耕播種機產品，無論是哪種機型，均不具備免耕補水功能，帶有滴灌管鋪設部件的免耕播種機也只是能夠完成整個灌溉系統的一個環節而已，不能夠直接達到給土壤補水的作用，免耕播種機適用范圍仍然停滯在玉米雨養種植區域，或者結合滴灌、大水漫灌、坐水種植等形式進行使用，機械利用率低，種植用水量大，投入灌溉成本高，多次重復進地作業造成土壤板結且勞動力消耗大。一組數據顯示，坐水種植用水96t/hm2，滴灌用水148t/hm2，大水漫灌用水450t/hm2，如此大的灌溉用水投入也不一定能夠保證出全苗的理想效果，一種免耕補水施肥播種機上設置的免耕補水裝置最大補水量1.85t/hm2，利用補墑和提墑的原理，能夠滿足種植要求，起到了事半功倍的作用。

2 免耕補水施肥播種機的研究

為了解決上述問題，本研究研制了一種免耕補水施肥播種機，增加了免耕播種機的補水新功能，提高了免耕播種機的種植地域適應性。一種免耕補水施肥播種機，具有免耕施肥、免耕播種和補水提墑的功能，適用性廣泛，同時結構簡單，性能穩定，全電控操作，使用方便。其設計亮點在于：可以在播種過程中，隨時補充水分，保證所施水分與種子同位同步，關鍵水用到了關鍵的地方，用水量雖少，但所起到的作用卻非常大；整個免耕補水裝置采用全電控操作，保證隨時供水的同時，能夠實現水量無極調整，調整范圍從直流狀態到最大補水量狀態。該機根據實驗數據積累統計，保證使用效果前提下，最大施水量設定為1.8t/hm2，使用過程中施水量大小受免耕播種機行走速度及施水量無極調速鈕的所處位置等多方面因素限制，但是原則上最大補水量不超過1.85t/hm2，根據土壤墑情和土壤透水能力適當調整，水量使用較大時需在施水管的底部加裝紗網以分散施水壓力，防止施水水柱沖到排種管上使排種管沾泥沾種造成集堆現象或者造成種子移位株距不準現象等。本研究所研制開發的一種免耕補水施肥播種機，其免耕補水裝置所施水分主要起到補墑和提墑的作用，切忌產生用于灌溉的認知錯誤，要求土壤地表以下5cm有墑情但墑情不足的情況下使用為宜，在土壤墑情缺失嚴重條件下不建議使用或結合其它灌溉型式使用，以避免產生不良的應用效果。所設計的免耕補水施肥播種機如圖1所示。

圖1 免耕補水施肥播種機工程圖

1.播種機牽引梁；2.施底肥機構；3.輸肥管；4.種床秸稈清理機構；5.限深機構；6.播種機行走地輪；7.覆土鎮壓機構；8.播種系統起落臂；9.肥料箱；10.機架；11.可調直流增壓泵；12.水箱；13.直流電磁閥；14.動力傳動輪；15.種箱；16.口肥箱；17.手動閥門；18.主進水管；19.排種器；20.排種管；21.底肥箱傳動軸；22.三通；23.分進水管；24.出水管；25.水箱支架焊合

一種免耕補水施肥播種機經過了產品設計、樣件制作、產品熟化等過程，通過了農機鑒定部門的產品鑒定，本研究所研制和開發的一種免耕補水施肥播種機已經批量化生產，產品覆蓋東北三省和內蒙古自治區，已經銷售近千臺套。免耕補水施肥播種機如圖2所示。

圖2 免耕補水施肥播種機實物圖

3 小結

截至目前，一種免耕補水施肥播種機已經完成產品設計、樣機制作、樣機實驗、樣機熟化、批量化生產等過程，通過了農機鑒定部門的產品鑒定，獲得了產品鑒定證書和定型鑒定報告，撰寫和備案企業標準1份，申報發明專利1項，獲得實用新型專利1項。根據田間作業實驗與批量推廣用戶反饋信息表明，本研究所研制出的一種免耕補水施肥播種機能夠達到預期的設計目的，很好地起到補墑和提墑的作用，比對普通免耕播種機出苗率增加10%左右，一種免耕補水施肥播種機最大補水量為1.85t/hm2，比對其它灌溉形式節約用水90%以上，是半干旱條件下玉米免耕機械化種植的首選機型，在批量推廣使用過程中也得到了用戶朋友的肯定和信賴。

產品的使用說明書是產品的重要組成部分，在說明書中明示了產品的使用條件、使用方法和使用注意事項，要求在使用過程中根據土壤墑情和土壤透水程度不同，適當調整施水量大小，調整原則以施入的水分不被免耕施肥播種機鎮壓輪擠出為最佳，最大補水量不準超過1.85t/hm2，當使用中調至較大補水量時，為防止施入的水柱沖刷造成種子移位或者水柱濺到排種管造成種子粘連集堆，需在施水鐵管的底端加裝紗網，用以分散施水壓力。

本研究所研制的補水系統為免耕施肥播種機的加裝配套總成，可以配套市面上不同廠家不同規格型號的免耕播種機，因各生產廠家機型存在差異，部分安裝部件需做自行改動，原則是不影響免耕播種機性能的前提下，合理布局免耕補水裝置，讓免耕補水裝置能用、適用、好用，讓一種免耕補水施肥播種機的研究成果在玉米種植區域發揮其應有的作用，為豐產增收創造條件，為全區域玉米全程機械化種植提供性能條件保證。