一種花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機的研究

孫海全 姜業成

(吉林省農業科學院農業資源與環境研究所，吉林 長春 130000)

引言

花生作為我國主要糧食作物和油料作物，其種植面積廣泛，分布于我國河南、山東、吉林、遼寧、河北等地區。目前我國花生雖然實現了機械化種植，但機械化程度較低，各區域機型差異明顯，作業質量參差不齊，一些機型難以達到預期的農藝標準要求，多數機型功能單一，不能一次性完成整個種植全過程，致使拖拉機重復進地作業，增加了大量人力、物力消耗，并造成了土壤板結現象，一些先播種后覆膜的機型，在種植后因引苗不及時常常產生燒苗的情況。因此，針對我國花生種植地區，研制開發一種能夠滿足農藝要求的多功能花生播種機就顯得尤為重要迫切。

1 研究現狀及目的意義

1.1 研究現狀

20世紀60年代中期，中國農機院研制出了BTX-4型中耕播種通用精量播種機；20世紀70年代，遼寧農機所和鞍山農機廠研發了我國第一代氣吸式播種機2BQ-6；20世紀80年代后期，隨著地膜覆蓋技術的推廣，國內學者開始研究具有播種、施肥、鋪膜等功能的聯合精量播種機。總體來講，我國花生播種經歷了從人工到簡單農具，從單一作業到聯合作業(可起壟、播種、施藥、覆膜等)的發展階段。

目前國內典型花生播種機型主要有單行精播機、多功能播種機。單行精播機，如北京常青樹農機制品有限公司生產的Mini單行精播機，以人力手推為動力，只完成播種單項作業，結構簡單，性能可靠，操作簡便，價格低廉，既省種又能減輕農民的勞動強度，但是作業效率較低，只適用于地塊小、坡度大的山區丘陵地區作業。多功能播種機代表機型有青島萬農達花生機械有限公司生產的2BFD-2C型花生覆膜播種機，該機先播種后覆膜，可一次完成施肥、覆膜、起壟、膜上壓土等工序。

1.2 目的意義

近年來，隨著國家農業種植結構調整政策的實施以及花生覆膜播種技術的成熟應用，為花生覆膜播種機研發推廣應用提供了良好的發展空間。經過研發機構和生產企業不斷的研究與探索，目前市場上已經開發出了與不同動力配套的各種形式的花生覆膜播種機，產品功能上也有了很大的改善和提升，一些機型可以實現起壟、播種、覆膜、施肥、噴除草劑等多種功能，但是能夠一次性完成施肥、滴灌帶鋪設、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上苗帶覆土鎮壓等全套播種程序的花生播種機還處于研制開發和改進升級階段。一種先進的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機將成為花生產區的強烈需求，尤其是吉林等省份花生種植面積連年擴大的情況下，對于花生播種先進機型的渴求程度更加明顯。

目前花生覆膜播種已經經歷了3個發展階段。覆膜播種階段。先播種后覆膜，種子發芽后，再破膜放苗；覆膜播種栽培方式需人工引苗，人工耗時多，勞動強度大，不適宜進行大面積播種，逐漸被農戶棄用。膜上覆土引苗階段。先播種后覆膜，在膜上筑土壟帶，花生苗依靠土壟壓力自動破膜而出；膜上覆土引苗栽培方式采用的是膜上筑土帶技術，播種、覆膜后沿播種行覆上3～5cm高的土壟，花生苗自行出土。此階段雖不需要人工引苗，但是由于少數幼苗不能自動破膜而出，可能導致花生出苗率低等問題；另外，所覆地膜要求是0.004mm的超薄地膜，不利于種植后的殘膜回收作業。覆膜播種破壟帶階段。先播種后覆膜，然后在膜上進行破壟帶作業；覆膜播種破壟帶栽培方式是播種、覆膜后，在播種行上按播種株距進行破膜作業，這樣能保證近80%的花生苗在破膜位置生長，另20%的花生苗還需人工打孔放苗，這種方式也因需人工作業未能得到廣泛應用。

基于以上階段發展過程中存在的問題，本文提出設計研究一款能夠一次性完成施肥、滴灌帶鋪設、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上苗帶覆土鎮壓等全套播種程序為一體的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機。花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機的研究是花生覆膜播種又一新興的發展階段，是對已有3個發展階段技術的優化和升級，是花生覆膜播種的未來發展方向，新形式的花生播種機能夠提升花生覆膜播種工作質量，提高花生種植出苗率，并且能夠提高花生播種效率，適應高產栽培技術模式需求，能夠減少動力機械重復進地次數，省卻人工引苗環節，大幅度減少人力、物力資源浪費，降低農業種植成本，推行高產栽培模式下，實現花生種植節本增效的目標，增加農戶收益，實現花生種植全程機械化的同時，為花生生產大面積種植創造條件。

2 花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機的研究

2.1 整機結構

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機的整機結構，主要包括機架、刮土板總成、施肥總成、滴灌帶鋪裝置總成、覆膜輥總成、排種器總成、鎮壓輪總成等，詳細結構如圖1所示。

圖1 花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機通過機架上的懸掛點與拖拉機后方的三點懸掛相連接，通過拖拉機液壓系統實現機器的起落過程，機器進行作業時，操控拖拉機液壓系統使機器下落至與地面貼合狀態，拖拉機帶動播種機前進，播種機前面的刮土板將土壤刮平，防止因暴露在耕層土壤表面凹凸不平的石塊、土塊、殘茬等雜物影響覆膜與播種質量；在機器前進過程中，施肥驅動輪與耕層土壤緊密接觸，在施肥驅動輪與地面摩擦力作用下驅動施肥驅動輪旋轉，為整個施肥總成提供動力來源，施肥驅動輪通過鏈條傳動帶動肥箱排肥軸，使肥料從肥箱中經過排肥盒進入到施肥管中，施肥管中的肥料經施肥開溝器釋放到土壤當中，完成施肥過程；接續施肥環節是滴灌帶鋪設過程和覆膜過程，這2個過程同時進行，滴灌帶位于地膜下方，操作時在機器處于提起狀態下，將滴灌帶和地膜起始端沿著機器下方向后拉出并在地頭進行固定，機器落下后，行進過程中滴灌帶通過滴灌帶鋪設裝置總成沿機器前進方向釋放，同時在滴灌帶的上方覆蓋地膜，拖拉機牽引播種機前進過程中，配置在每組地膜前端左右兩側的開溝器在地膜前合適位置開出溝槽，覆膜輥總成上的壓膜輪將平坦的地膜兩側邊緣壓入到溝槽內，隨即后側的地膜覆土圓盤將土壤刮取覆蓋到到溝槽內的地膜上，完成覆膜、壓膜作業；覆膜完成后，安裝在覆膜輥總成后側機架上的排種器總成進行膜上引穴播種作業，由排種器外邊緣鴨嘴型開孔器創制種穴，在創制種穴的同時將花生種子撒落到土壤中，在鴨嘴型開孔器閉合的過程中周圍的土壤散落將種子掩埋，隨著機器前進不斷地重復此過程進行連續播種作業；位于排種器總成后方側邊的膜上種穴覆土圓盤將刮取的土壤覆蓋到播種后的苗帶上，隨即跟進的鎮壓輪總成將苗帶上的土壤進行壓實，保證土壤與種子充分接觸，進而完成整個作業過程。

1.刮土板總成；2.懸掛架總成；3.前施肥鏟；4.劃印器；5.機架；6.施肥驅動輪；7.施肥主動鏈輪；8.鏈條；9.肥箱；10.后施肥開溝器；11.壓膜輪；12.扭簧；13.滴灌管支架總成；14.地膜覆土圓盤；15.排種器；16.膜上種穴覆土圓盤；17.支耳；18.鎮壓輪；19.后浮動連接架；20.后覆膜連接架壓力彈簧；21.倒膜輥；22.排種器連接架；23.排種器連接架壓力彈簧；24.支耳；25.穿軸；26.地膜支架；27.穿軸；28.地膜；29.施肥從動鏈輪；30.覆膜支臂；31.施肥軸；32.鎖套；33.劃印器底座；34.刮土板后連接架；35.刮土板前連接架

2.2 田間試驗

為了驗證花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機是否能夠滿足花生播種的相關農藝要求，對整機進行了田間試驗。花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機設計完成后，由吉林省農科院農機實驗廠進行了樣機的試制，選擇吉林省扶余市永平鄉為試驗地點，扶余市地處松嫩平原東北部邊緣，是吉林省花生種植的主要區域，所選試驗地塊地勢平坦，是扶余市的代表性花生耕作地塊，且符合花生播種機具的使用范圍和作業條件，試驗地塊前期整地質量符合鋪設滴灌帶、鋪設地膜、膜上引穴播種等的農業技術要求，試驗過程具有地區代表性。田間試驗如圖2所示。

圖2 田間試驗圖

2.2.1 飄籽率、膜孔全覆土率試驗

花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機工作行數為雙壟4行，即同時鋪設90cm寬度地膜2行，在每行地膜上按照40cm行距種植2行花生，總體機器一次作業能夠同時播種4行花生，在取樣區間內查定裸露在地膜表面以及混于膜上覆土中的種子個數，按照公式(1)計算飄籽率；測定每個行程內取樣區間內的所有穴、孔數，觀察膜孔覆土情況，按照公式(2)計算膜孔全覆土率。飄籽率、膜孔全覆土率如表1所示。

表1 飄籽率、膜孔全覆土率指標表

(1)

式中，p為飄籽率，%；ps為取樣區間內內膜上飄籽率，粒；px為取樣區間內膜下播種數，粒。

(2)

式中，Kf為膜孔全覆土率，%；fh為全覆蓋的膜孔數量，個；f為測定穴(膜)孔的總數量，個。

2.2.2 播種深度、穴距試驗

在每個行程的取樣區間內，自取樣起始點開始間隔4m均勻取5點，若取樣初始點無播種點則選擇距離該點最近的取樣區域內的點作為取樣第1點，同理，取樣終點也遵循該原則。測量與統計每點的播種深度、穴距,針對花生高產高效栽培技術模式的條件下，要求花生穴距為14cm，本試驗以理論穴距為14cm，按照實際(14±0.1×14)cm均為符合花生播種的技術要求。試驗數據如表2所示。

表2 播種深度、穴距指標表

2.2.3 施肥深度試驗

在每個行程的取樣區間內，自取樣起始點開始間隔4m均勻取5點，測量與統計每點的施肥深度。試驗數據如表3所示。

表3 施肥深度指標表

3 小結

通過試驗數據采集分析得出，該播種機的平均飄籽率為3.12%，膜孔全覆土率為93.80%，平均播種深度為4.15cm，平均播種穴距為14.19cm，平均施肥深度為10.26cm，由上述試驗數據可以得出，該播種機工作性能穩定、可靠。試驗結果表明,該播種機能夠達到使用要求。

設計的花生滴灌覆膜引穴播種施肥一體機能夠一次性完成花生種植過程中的膜下施肥、滴灌帶鋪設、覆蓋地膜、膜上引穴播種、膜上覆土鎮壓等一系列的作業流程，提升了花生覆膜播種質量，提高了花生出苗率，減少了動力機械重復進地次數，省卻人工引苗環節，大幅度減少人力、物力資源消耗，提高工作效率，降低農業成本，經濟效益和社會效益顯著。