小麥半旱作播種機的研制及實驗分析

一、研制背景

20世紀80年代之前提倡小麥“三肥五水”。“三肥”是除了底肥之外還要追施起拔節肥、孕穗肥、灌漿肥，“五水”是越冬水、返青水、拔節水、孕穗水、灌漿水。后來為了套種玉米又加了一水——麥黃水。當時提倡“三肥五水”是化肥稀缺造成的。開始不敢用化肥作底肥，生怕小麥苗冬前旺長，來年又無化肥可追，造成“麥無二旺”的被動局面。即使追肥也不敢把有限的化肥一次施用，總是瞻前顧后，一怕前期旺長，后期脫肥，又怕一次追肥多了、晚了造成戀青晚熟。追肥又必須結合澆水，因此專家們提出了“三肥五水”的麥田管理技術，高產單位帶頭實行，低產單位積極跟進，“三肥五水”在農民群眾中扎下了根，形成了習慣。家庭聯產承包責任制后，農民有了自主權，加之化肥供應逐年增多，小麥澆水次數逐年減少。有的農民經商，外出打工，小麥收多少不在乎，播種之后就不管它了，結果小麥籽粒飽滿，取得了大豐收，群眾說“懶人有懶福”。也有的農民年年澆水，年年倒伏，生氣不澆了，結果小麥豐收，品級還高，價格比澆水的小麥還高。

二、小麥半旱作播種機的研制

小麥半旱作播種機主要由深旋機構、施肥器、壓溝造床機構、播種器、覆土鎮壓機構、垂向定位機構等組成。工作原理是深旋機構只對播種帶進行深旋（旋深25～30cm），深松土壤，打破犁底層；非播種帶不耕不旋，保護土壤主體結構。壓溝造床機構在深旋機構深旋的播種帶滾壓出8cm寬的條形播種床。施肥器將化肥深施在地表下方15cm左右，將種子均勻寬幅播撒在平坦的種床上。覆土鎮壓機構覆土厚度可精確控制，實現淺播。一種深松施肥壓溝造床播種機2016年申請國家專利，2019年1月授權國家發明專利，證書號碼ZL 2016 1 0381057.X。該機已實現小麥半旱作機械化播種，研制過程主要有以下幾個試驗環節。

深旋機構是依據螺旋松土原理設置，其包括有深松軸管、螺旋松土刀、傳動輪（優選齒輪）、安裝座及相關連接固定件。傳動齒輪與變速箱配合，帶動深松軸管及大螺距螺旋松土刀轉動，達到松土的目的，松土深度可通過設置調節裝置調整。

施肥器主要包括施肥箱和若干施肥管，施肥管穿入深松軸管內，可將農肥深施到松土的底部，且利用深松軸管的旋轉可保證肥料施灑均勻，施肥器的動力由壓溝造床機構或垂向定位機構提供。

壓溝造床機構主要包括若干壓溝輪、壓溝輪軸、傳動輪（優選鏈輪）及相關連接緊固件。壓溝輪利用機器自重在疏松的土壤上滾壓出平直的條形播種床，通過控制壓溝輪的高度可精確控制播種深度，從而從根本上解決傳統播種機因播種深淺不一而造成的苗弱、吊死、凍死、后期倒伏等問題，大大提高出苗率、節約良種。

播種器主要包括播種箱和若干個播種管，播種器可將種子均勻地分撥到平直的播種床表面，保證播種深度保持一致。播種器的動力由施肥器提供，可保證按照一定比例同時進行施肥和播種。

覆土鎮壓機構包括覆土機構和鎮壓機構。覆土機構通過同一個平地覆土絞龍軸聯動且翻土方向相反的平地覆土左絞龍和平地覆土右絞龍，平底覆土左、右絞龍上分別安裝有可以對覆土深淺調整的絞龍調節絲桿；平地覆土絞龍還通過傳動機構連接軋地定位輪，軋地定位輪通過傳動機構依次連接播種器、施肥器，軋地定位輪通過軋地定位輪調節板安裝 在播種機架上，軋地定位輪的后方裝有軋地定位輪刮泥板，軋地定位輪的輪上套有壓實種子的軋實圈，軋實圈至少一個且每個軋實圈對應設置在每個播種管的正后方，壓地定位輪的兩端還安裝有圓臺狀的壓地柱，能確保麥種覆土一致，易于實現小麥淺播。鎮壓機構主要包括若干鎮壓輪和鎮壓輪軸，鎮壓輪利用機器自重來鎮壓種子覆土。

垂向定位機構主要包括定位輪軸、若干個定位輪，通過調節定位輪的高度從而整體調節各功能單位垂向尺寸。垂向定位機構通過傳動輪（優選鏈輪）與壓溝造床機構連接傳遞動力，防止壓溝輪打滑。

三、實驗分析

（一）實驗測試目的

為驗證一種小麥半旱作播種機——深松施肥壓溝造床播種機（以下簡稱壓溝造床播種機）對小麥生產的增產增效效果，2021年秋季繼續在該區冬小麥上安排壓溝造床播種機大田播種對比示范試驗，研究小麥壓溝造床播種機對小麥生長發育的影響效果，以推動新型農業機械推廣應用。

（二）示范地點與時間

1.示范時間：2021年10月至2022年6月。

2.示范地點與面積：

A.南王店鎮侯廟西地，20畝，輕壤。

B.南王店鎮宋莊村北地，10畝，中壤。

示范點屬暖溫帶半濕潤季風性大陸性氣候，年平均降雨655.7mm，無霜期213天，宜耕期281天，大于或等于10℃以上農作物生長期年積溫4513℃，年平均累計光照2593.6h，基本滿足農作物一年兩熟或一年三熟的光熱需求。

各示范地塊交通便利，易于觀察及管理、具有代表性，田塊方正、田面平整、肥力均勻、排灌方便、種植水平與本地生產水平相當。示范田遠離村莊及障礙物，前茬作物玉米秸稈全部粉碎還田。

（三）材料與方法

1.供試土壤：土壤為潮土，耕作層質地為輕壤和中壤，肥力中等。

2.示范用肥料：各示范點自行購買，但每點所用肥料相同。其中，A點南王店鎮侯廟西地每畝基施農郵復合肥（18-12-10）50kg，B點南王店鎮宋莊村北地每畝基施鄂中復合肥（15-15-15）50kg，后期均未追肥。

3.示范作物及品種、播量：示范作物為冬小麥，品種各自選購，不作統一要求。其中，A點南王店鎮侯廟西地所播小麥品種為良星66，播種量為18 kg/畝，B點南王店鎮宋莊村北地所播小麥品種為山農32，播種量為20kg／畝。

（四）示范處理與設計

1.本示范共設2個處理：（1）壓溝造床播種機作業；（2）旋耕+普通播種機作業。

為保證示范精度，減少人為因素、土壤肥力和氣候因素的影響，本示范田示范面積和對照面積各占示范面積50%，不設置重復。

2.農事操作情況：小麥田間中耕除草、防病治蟲、澆水等其他一切農事操作措施均與當地習慣相同，盡量避免非農業機械因素造成的影響。

田間農事操作：A點南王店鎮侯廟西地2021年11月5日整地播種；B點南王店鎮宋莊村北地2021年10月31日整地播種。11月18日考察基本苗， 12月2日噴施“巨星”麥田除草劑（75%苯磺隆）1克/畝，11月30日進行冬季分蘗調查。2022年4月21日進行田間分蘗成穗情況考察。6月3日田間測產。小麥生長期間均未進行澆水。

（五）實驗結果與分析

1.不同機械播種方式田間作業情況對比。整地播種后對采用壓溝造床播種機作業的與旋耕+普通播種機作業的地塊分別進行田間調查，測量兩種機械播種作業的松土深度、施肥深度和播種深度情況，觀察田間作業情況。

通過田間作業情況調查對比發現，采用壓溝造床播種機作業的地塊松土深度平均約為18～20cm，平均約19cm深，而旋耕土深一般約12～15cm，明顯偏淺，不利于小麥根系下扎，抗倒性差；使用壓溝造床播種機在松土同時將肥料集中施在距地表15～17cm深處，不易揮發可被小麥充分吸收利用，進而有效提高肥料利用率，而旋耕機作業后肥料被分散在土壤中，易造成肥料揮發和浪費；使用壓溝造床播種機作業的小麥播種深度基本都處于離地表4～5cm的土壤中，隨后鎮壓，土壤沉實，無明顯坷垃，利于小麥出苗；而采用旋耕+普通播種機作業的小麥播種深度約3～8cm，變化幅度較大，深淺不一，且播后未經鎮壓，散墑快，對小麥出苗不利。據小麥出苗后田間調查，明顯看出使用壓溝造床播種機作業的小麥田塊，麥苗出苗齊、出苗勻、出苗快，無疙瘩苗現象，大小、長勢均勻一致，小麥幼苗明顯粗壯、色綠，胚芽鞘短，地中莖短，種子根偏長，不會造成吊死麥苗現象，有利于培育小麥壯苗。

2. 不同機械播種處理對小麥產量結構的影響。2022年6月3日，根據小麥田間測產要求，對兩個示范點進行測產，每點對兩個處理分別取均勻地段3處，每處收獲長1m三行，齊地平面用人工進行鐮刀收割，計算畝穗數、穗粒數，待籽粒完全風干后稱小麥千粒重，計算小麥畝產。

從小麥測產現場來看，使用壓溝造床播種機作業的小麥區，小麥麥穗整齊，熟相較好；使用旋耕+普通播種機作業的小麥田，小麥麥穗明顯分層，二穗較多，上層麥穗落黃正常，下層麥穗還呈青綠色，且籽粒較軟。在小麥畝播量相同基礎上，使用壓溝造床播種機作業的小麥平均畝穗數、平均穗粒數和平均千粒重均有所提高。其中，小麥畝穗數平均為26.2萬穗，比使用旋耕+普通播種機作業的平均多1.5萬穗；單穗穗粒數平均為32.25粒，同比增加2.9粒；小麥千粒重平均為44.13g，同比提高5.73g；小麥畝產，同比后者畝增產80.3kg，增產幅度為33.9%。表明在其它栽培措施都相同情況下，使用壓溝造床播種機比傳統耕播方式種植小麥可明顯提高小麥產量。使用壓溝造床播種機作業，有利于實現小麥播種帶內耕層土壤環境中水、肥、氣、熱有效協調，促進小麥根系生長發育和有效分蘗，增加小麥畝穗數和小麥穗粒數；后期小麥生長不早衰，葉片功能期延長，千粒重增加，達到小麥畝產增加目的。

3.經濟效益分析。對兩個示范點農戶分別進行走訪調查，主要包括農機費用、肥料投入其他費用等，分析種植小麥畝經濟效益。

通過對兩個示范點的農事操作調查，得知農戶采用旋耕機+普通播種機作業方式，費用一般為旋地50～60元/畝，播種15～20元/畝，平均每畝70元左右，加上小麥收獲每畝需50元，每畝小麥從整地到收獲僅農機費用大約120元。而采用壓溝造床播種機作業，深旋、施肥、播種一體完成，每畝僅需60元。僅此一項，每畝農機費用可節省10元，另外比常規種植小麥還能節省施肥所費人工30元左右。使用壓溝造床播種機作業比采用旋耕機+普通播種機作業每畝可節省30元，且一次性完成小麥播種所有工作，省工省時，每畝純收入大約在200元，為農民增產增收拓寬有效途徑。

（作者單位：菏澤市定陶區農業機械服務中心）