農業深松機械的研究現狀與發展趨勢

曲小明，于洪雷

(東豐縣三合滿族朝鮮族鄉綜合服務中心，吉林 東豐 136316)

0 引言

隨著人口的不斷增長及農業耕地面積的不斷減少，對糧食產量的要求越來越高，傳統農業生產中，為了取得較高的單位面積糧食產量，提高農業生產效益，投入大量化肥與農藥，農業機械的大量使用與翻耕，均造成了土壤理化結構改變，土壤團聚體結構遭到破壞，蓄水保墑能力下降，土壤板結與硬化也造成了土壤透氣性與透水性降低，嚴重影響了土壤環境與作物生長，一度導致作物產量逐年下降[1]。

保護性耕作技術的推廣與應用提高了土壤質量，土壤的自我修復能力逐漸提高，對于作物生長起到了良好的推動作用；在土壤保護層面，改善了土壤理化結構，降低了土壤表層的水土流失，減少農業機械的使用[2]，在實現資源循環利用的同時提高農業生產收益，是目前農業綠色、高效、可持續發展的主要技術之一。

機械深松技術是指利用深松鏟或者鑿形犁等進行土壤深層疏松而不翻動土壤的一種作業方式，是保護性耕作技術的重要環節，對土壤進行疏松，打破由于農業機械反復碾壓形成的犁底層，改善土壤結構，提高土壤透氣性，減少地表水分徑流，增強土壤深層蓄水保墑能力，為作物生長提供一個良好的土壤環境[3]。隨著農業深松技術及其機械的逐漸發展，目前市面上的農業深松機類型繁雜，在生產方式及作業效率方面存在很大差異。

1 農業深松機研究現狀

1.1 農業深松技術及優勢

保護性耕作技術是指通過少耕、免耕、地表秸稈覆蓋等技術，結合配套農業設備，減少農田土壤的侵蝕與水土流失，從而獲得更高的生態效益、經濟效益與社會效益的農業綠色可持續發展技術[4]，主要作業工序與流程如圖1所示。核心技術為免耕播種技術，但是由于不進行土壤翻耕，會造成土壤板結、硬塊、透氣性下降等問題，因此，需要對土壤進行深松，保證土壤可以維持一個良好的理化結構，保證土壤的透氣性與透水性，因此，農業深松機應運而生。

圖1 保護性耕作技術作業內容及流程示意圖

對土壤進行深松作業的主要優勢可以總結為以下3個方面[5]。1)改善土壤理化結構。深松機械可以打破由于機械重復碾壓造成的土壤板結與堅硬的犁底層，也可以改善黏性土壤通氣性較差的問題。2)提高水肥利用效率。深松機械在打破土壤犁底層后提高土壤通氣性，提高土壤與大氣之間的氣體交換，土壤中植株根系的呼吸速率增強，進而影響到了植株根系對水分與肥料的吸收效率，可以有效促進農作物植株的生長，農作物達到豐產增收，農產品質量有所提升。3)提高土壤養分含量。土壤通氣性增強，土壤中的微生物含量、微生物活性及土壤酶活性都會提升，增強土壤養分的轉化與吸收，進而提高土壤有機質含量及養分含量。

1.2 國外研究現狀

國外農業機械技術研究起步較早，在蘇聯馬爾采夫耕作法中，采用無壁犁進行土壤深松，這項技術屬于農用深松機作業的雛形。從20世紀30年代開始[6]，美國及部分歐洲國家開始對農業深松機進行全面研制，其深松設備相對來說較為完善，目前主要以機械式深松機和振動式深松機為主，由于國外農業生產模式主要以大型農場為主，因此相關農業深松機功率較大，需要與大功率拖拉機進行配套使用，國外常見的農業深松機類型及技術參數如表1所示。

表1 國外農用深松機主要型號及技術特征

1.3 國內研究現狀

我國對農業深松機技術的研究起步較晚，開始于20世紀60年代，在引進國外機械的基礎上，針對我國農業生產特征進行關鍵技術的研發，并對農用深松機的深松鏟外形及組合方式進行了多項研究。我國由于農業種植模式不統一，因此農業深松機類型較多，目前國內深松機分類如表2所示，主要深松機結構特征及技術參數如表3所示。

表2 我國深松機分類

2 農業深松機及其配套技術的選擇

2.1 配套拖拉機的選型及配置

拖拉機是農業深松機的配套機械之一，選擇適合的拖拉機是作業高效、低耗的重要基礎條件，只有選擇適合的農業拖拉機才可以發揮各自的優勢性能，達到理想的作業效果。拖拉機的選型應該根據農業生產小區、作業模式、耕種制度、土壤類型、地塊面積及作業項目等進行選擇，著重考慮拖拉機的發動機性能及功率，另一方面要考慮拖拉機的相關配置，如拖拉機的軸距、前后輪胎規格的選定、液壓組數的確定及駕駛室的類型及相關配置。

2.2 農具的配重與選型

為了合理控制農業深松機的作業速度，提高作業效率，應該選擇適當的配重，低速農業深松作業模式應該選擇負荷配重大的，高速作業應該選擇負荷配重小的，注意在實際生產中，在滿足作業速度的前提下應該盡量減小配重。根據懸掛農機具確定前輪配重，在進行兩輪驅動拖拉機懸掛農機具時，前后輪配重分配為35%與65%。在作業過程中，應該適當降低拖拉機輪胎氣壓(標準氣壓為140～160 kPa)，提高拖拉機的附著性能。田間作業時應選擇合理的牽引效率，當拖拉機整機負荷較大時，應該增加牽引力，降低作業速度，但是不能低于7 km·h-1，根據實際情況進行選擇，一般在7～9 km·h-1最為適宜。

2.3 農業深松機田間作業要求

深松機在進行田間作業前，深松鏟提升不宜過高，深松鏟距離地面20 cm左右最為適宜，在提升過程中觀察深松機各個零部件有無異常現象，然后將深松機逐漸入土，直到達到預期作業深度，注意不可將深松鏟猛降入土，防止深松鏟尖的損壞或傳動軸扭斷。

深松機械在田間作業進行轉彎時，一定要提升深松鏟距離地面20 cm左右后進行轉彎，防止零部件與地面摩擦損壞，如果需要進行長途運輸時應該切斷動力輸出提升深松鏟后進行運輸。深松機作業速度一般選擇4～10 km·h-1最為適宜，在田間行駛應該保持勻速行駛。

3 農業深松機未來發展趨勢

隨著計算機技術、傳感器技術及人工智能技術的不斷推進，農業機械正在向自動化、智能化方向發展，未來應該提高農業深松機的田間自動化及智能化程度，在提高工作效率的同時提高作業質量。未來可以將機器視覺技術應用到農業深松機的研制中，結合GPS導航技術、傳感器技術、視覺識別技術等對深松機械進行行駛路徑設定，依靠機器視覺技術通過高速攝像機及圖像采集技術對試驗區域周圍環境進行分析，采用視覺識別技術可以提高傳統GPS導航技術定位缺陷，提高田間運行的精準度和時效性，提高農業深松機的工作效率。

4 結論

農業深松機在改善土壤環境、提高作物產量方面具有重要作用與良好的發展前景，是保護性耕作技術中的重要組成部分之一，隨著深松技術及相關農業機械的不斷發展，目前市面上深松機械型號種類較多，農戶在實際生產與使用中問題較多，因此，本研究針對目前深松機在國內外應用現狀進行闡述，分析目前深松機在生產應用中存在的問題，提出相關的解決措施與途徑，并隨著農業機械智能化的推進，未來應該將計算機技術及視覺識別技術應用到深松機的生產與應用中，提高農業生產智能化水平。