智能化水稻追肥機(jī)田間性能試驗(yàn)

周為華，馮敏康，徐忠歡，王曉云，顧艷輝

（1.上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定推廣站，上海市 201602；2.上海市嘉定區(qū)農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站，上海市 201800；3.上海市浦東新區(qū)農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站，上海市 200940；4.上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司，上海市 201100）

0 引言

水田作物施肥不同于旱田作物，其勞動(dòng)力工時(shí)投入多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且水田工況復(fù)雜，對(duì)作業(yè)機(jī)具性能要求高。最近幾年，通過產(chǎn)學(xué)研推用機(jī)制的聯(lián)動(dòng)，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合，水稻種植機(jī)械化在上海取得了迅猛發(fā)展，但是在水稻生長中后期的施肥管理上，還沒有成熟、可靠的高性能機(jī)械。相對(duì)于國內(nèi)其他地區(qū)，上海的勞動(dòng)力資源更為緊缺，目前迫切需要能試驗(yàn)水稻等水田作物中后期的施肥管理作業(yè)的高性能只能化精準(zhǔn)變量施肥機(jī)械。

針對(duì)水稻生產(chǎn)中追肥方式落后、化肥施用過量、有效利用率低等問題，上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司研制了智能化水稻追肥機(jī)，以滿足水稻追肥的需求。本試驗(yàn)針對(duì)該智能施肥機(jī)開展相關(guān)田間試驗(yàn)，重點(diǎn)考察該機(jī)具的適應(yīng)性和工作質(zhì)量，以期為進(jìn)一步推進(jìn)我市水稻機(jī)械化生產(chǎn)提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

1 智能化水稻追肥機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)

本追肥機(jī)械主要通過自動(dòng)控制技術(shù)、北斗導(dǎo)航技術(shù)、自主變量作業(yè)技術(shù)等應(yīng)用技術(shù)，完成無人駕駛、自動(dòng)控制、遙控監(jiān)測的功能，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 智能化水稻追肥機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

在自動(dòng)控制技術(shù)方面世達(dá)爾智能化水稻追肥機(jī)械選用聯(lián)適導(dǎo)航公司的EMS1產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制；采用上海聯(lián)適導(dǎo)航公司北斗導(dǎo)航的AF300系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)具的自動(dòng)駕駛控制。

在精準(zhǔn)施肥方面，為了實(shí)現(xiàn)液體肥料的變量噴液功能，本機(jī)選用了意大利生產(chǎn)的ATOS電磁流量控制閥DHQ-013/C/1-I21，通過下位機(jī)實(shí)現(xiàn)其流量控制；固體肥料的變量噴撒功能是通過電動(dòng)推桿來控制肥料漏斗下方的開孔開度的大小來實(shí)現(xiàn)的，電動(dòng)推桿與油門控制推桿選用上海達(dá)鐵機(jī)電科技有限公司的IMD3-12-10-A50-IP65-P型電動(dòng)推桿。

同時(shí)，該施肥機(jī)的遙控檢測系統(tǒng)由安卓系統(tǒng)平板、JY-MCURS232電平藍(lán)牙無線串口透傳模塊、億佰特433 m全雙工無線數(shù)傳電臺(tái)DTU模塊三部分組成。安卓系統(tǒng)通過JY-MCURS232電平藍(lán)牙無線串口透傳模塊連接億佰特433 m全雙工無線數(shù)傳電臺(tái)DTU模塊，無線數(shù)傳電臺(tái)的另一端連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遙控監(jiān)測功能。

2 智能化水稻追肥機(jī)的田間性能試驗(yàn)

選取標(biāo)準(zhǔn)水稻種植田塊開展智能化水稻追肥機(jī)田間作業(yè)試驗(yàn)，重點(diǎn)考察該施肥機(jī)的作業(yè)效率、作業(yè)成本，同時(shí)開展不同施肥量的對(duì)比試驗(yàn)，并與人工施肥相比較，分析智能化追肥機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益。

2.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在上海臨農(nóng)農(nóng)機(jī)服務(wù)專業(yè)合作社，試驗(yàn)面積8 hm2；試驗(yàn)機(jī)型為世達(dá)爾施肥機(jī)。試驗(yàn)采用3處理1對(duì)照2重復(fù)的方式，隨機(jī)排列，每處理1 hm2。

試驗(yàn)水稻品種為“秋優(yōu)金豐”，播種日期5月28日，種植方式為機(jī)插秧種植，前期各處理間采用相同的肥水管理。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 不同施肥量及施肥方式對(duì)水稻產(chǎn)量影響。對(duì)比機(jī)械施肥及人工施肥對(duì)水稻產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)（見表2），在施肥量一樣的情況下（22.5 kg/667m2），機(jī)械施肥的產(chǎn)量較高達(dá)605.2 kg/667m2，相比人工施肥下的水稻產(chǎn)537.5 kg/667m2，增產(chǎn)率達(dá)11.19%。在施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情況下，機(jī)械施肥處理的水稻產(chǎn)量仍高于人工施肥處理。在施肥量降低44.4%（12.5 kg/667m2）的情況下，機(jī)械施肥處理的水稻產(chǎn)量相比人工施肥處理略有下降，但未形成顯著差異。主要原因是機(jī)械施肥比人工撒施均勻，肥料利用率高，增加了產(chǎn)量。

表2 不同施肥方式及施肥量對(duì)產(chǎn)量的影響

由此可見，機(jī)械施肥比人工撒施均勻，肥料利用率高，增加了產(chǎn)量，在減肥量不超過22.2%的條件下，機(jī)械施肥增產(chǎn)效果明顯。

2.2.2 機(jī)械施肥效率分析。試驗(yàn)結(jié)果表明（見表3），機(jī)械施肥三種不同處理方式，平均工作效率為19.08 m2/h，人工施肥工作效率為4.72 m2/h，機(jī)械施肥工作效率為人工施肥的4.05倍，效率提高了3倍。且機(jī)械施肥效率與施肥量成反比，主要原因是，每畝施肥量越高，機(jī)械作業(yè)過程中補(bǔ)肥次數(shù)增加，提高了無效作業(yè)時(shí)間，降低了工作效率。

表3 機(jī)械施肥與人工施肥工作效率對(duì)比分析

2.2.3 機(jī)械施肥與人工施肥效益對(duì)比分析。按照一天工作8 h，作業(yè)效率19.08 m2/h計(jì)算，施肥機(jī)1天可作業(yè)10.17，需要人工費(fèi)機(jī)手300元、輔助工200元，柴油費(fèi)400元，平均需費(fèi)用5.9元/667m2；人工施肥一天可作業(yè)2.51 hm2，撒肥17包，按18元/包計(jì)算，需要人工費(fèi)306元，平均需費(fèi)用8.12元/667m2。在相同施肥量的條件下（22.5 kg/667m2），機(jī)械施肥水稻產(chǎn)量605.1 kg/667m2，人工施肥水稻產(chǎn)量537.5 kg/667m2，按稻谷最低收購價(jià)2.54元/kg計(jì)算，水稻機(jī)械施肥收益1 536.95元/667m2，人工施肥收益1 365.25元/667m2，在不考慮機(jī)具折舊，農(nóng)資投入相同的情況下，水稻機(jī)械施肥相比人工施肥增效可達(dá)173.92元/667m2。

2.2.4 通過大田試驗(yàn)，反應(yīng)出目前智能化水稻追肥機(jī)仍存在一些問題。

1）智能化水稻精量追肥裝備對(duì)田塊要求比較高，由于自重比較大，而且只能按照程序既定路線行進(jìn)，無法識(shí)別田塊的復(fù)雜情況，對(duì)于田腳比較軟的田塊，不適宜使用該機(jī)具。

2）智能化水稻精量追肥裝備離地間隙比較高，造成了其重心高，在過田埂和爬坡時(shí)存在一定的安全隱患，如操作不當(dāng)會(huì)引起翻車事故。

3）整套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)操作仍比較復(fù)雜，合作社的機(jī)手普遍年齡偏大，接受能力偏弱，獨(dú)立操作比較困難。

需要進(jìn)一步聯(lián)合機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)機(jī)具開展進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。

3 結(jié)語

智能化水稻追肥機(jī)減少了水稻生產(chǎn)的用工，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；在保證產(chǎn)量的情況了，提高了肥料的利用率，減少了化肥的投入；解決了水稻施肥機(jī)械化問題，促進(jìn)了水稻生產(chǎn)方式的變革，社會(huì)效益顯著。在相比常規(guī)人工施肥施肥量降低22.2%（17.5 kg/667m2）的情況下，機(jī)械施肥處理的水稻產(chǎn)量仍高于人工施肥處理，具有較明顯的生態(tài)效益。同時(shí)，在不考慮機(jī)具折舊，農(nóng)資投入相同的情況下，水稻機(jī)械施肥相比人工施肥增效可達(dá)173.92元/667m2，經(jīng)濟(jì)效益明顯。