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原茬地小麦免耕播种机性能试验研究

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2017年2月 农机化研究 第2期 原茬地小麦免耕播种机性能试验研究 罗 征,孙培灵,陈海涛,候守印,纪文义,李 昂 (东北农业大学工程学院,哈尔滨摘150030) 要:针对黄淮海地区小麦播种技术存在的问题,设计了一种带有轻型动力种床整备装置的原茬地小麦免耕 播种机。该免耕播种机可以一次完成种床整备、开沟、施肥、播种、覆土和秸秆覆盖等多道作业工序。在安 徽宿州秋季玉米机收后玉米秸秆根茬残留量为2.6kg/m 茬地上,以NY/T 1768—2009《免耕播种机质量评价技 术规范》为评价标准,进行了性能测试试验。结果表明:该播种机能有效清除残留秸秆并对播种带进行微耕且均 匀覆秸,机具通过性良好;播种均匀性变异系数为32.4%,播种深度合格率为93%,变异系数为11.2%,均满足 GB/T 20865—2007《免耕施肥播种机》中小麦免耕播种的要求。该研究为该机的试验示范以及推广应用提供了 科学依据。 关键词:冬小麦;免耕播种;垄间套播 中图分类号:¥223.2 6 文献标识码:A 文章编号:1003-188X(2017)02-0133-05 0 引言 我国传统的土壤耕作制度采用的是精耕细作,虽 然短期内可以依靠化学肥料提高作物的产量;但长期 以往会导致土壤退化、生物多样性减少,作物产量降 低、焚烧秸秆环境污染等诸多问题。免耕播种作业在 地表保留适量的农作物秸秆,不仅可以解决秸秆处理 难的问题,而且可以改善土壤的物理化学性质和生物 学多样性,从而有助于保护环境和实现农业的可持续 发展 。 针对黄淮海地区小麦免耕播种技术存在的问题, 东北农业大学工程学院于2015年设计了一种带有轻 型种床整备装置的茬地小麦免耕播种机并进行性能 试验研究。本研究通过对该机的播种和施肥性能测 定分析,对其工作性能进行评价,为黄淮海地区小麦 免耕播种技术的推广提供科学依据。 1 结构及工作原理 原茬地小麦免耕播种结构及技术参数如图1和 表1所示。其主要由轻型种床整备装置、播种单元、 施肥单元和覆土装置等部分组成。 黄淮海地区是我国重要的粮食生产基地,冬小 麦一夏玉米一年两熟制是该地区的主要种植模 式 J。秋季机收玉米后,秸秆残留量大,玉米根茬 粗壮,易导致小麦免耕播种机具易堵塞及种子架空等 问题,国内外的科研工作者创新性设计出带状旋耕、 条带粉碎等多种形式的动力驱动式防堵装置的小麦 免耕播种机 ;但该类型的播种机功率消耗大、播种 质量差、作业效率低,并不能很好地适应保护性工作 的要求 J。随着我国对资源节约型、环境友好型、规 模化及现代化农业建设的重视力度不断增强,迫切需 要一种适合我国国情的茬地小麦免耕播种机。 收稿日期:2016—01—22 1.轻型种床整备装置2.施肥单元3.播种单元4.覆土装置 图1 原茬地小麦免耕播种机结构简图 Fig.1 Structure diagram of Whe丑t no-tillage gender for original stubble field 基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201303011);现代农业产业 技术体系建设专项(GARS一04) 表1主要技术参数 Table 1 Main technical parameters 作者简介:罗征(1988一),男,河南南阳人,硕士研究生,(E—mail) 535195852@qq.com。 通讯作者:孙培灵(1965一),女,哈尔滨人,副教授,博士,(E—mail) sp11965@126.corn。 农机化研究 续友1 第2期 区傅湖村秋季机收玉米 地实施 试验环境 度为 18~200C,试验地长度为265m,宽俊为1 3.2III,II丁供6 个工作行程。前榷作物为 米, 米行距为55crn,机 收后未做任何处理,平均茬高3 8 0111,秸秆犯盖 3.2kg/m 。土壤含水率:0~5cm为23.1%,5~lOcm 为27.4%。土壤硬度:5 CIn为2.49 MPa,1 0 Cnl为 3.28MPa。试验地条件曳I 3所永 1作时,拖拉机通过.!点悬挂装置牵引机具,轻 种床 备装霞将动力输f{J轴的旋转动力转化为横 向清秸 J轴和纵向苗带微耕刀轴的旋转动力,将地面 _I 的 秆和根茬经过打击、传递、抛洒到播种机两侧, 并对茼带进行5~8cm深度的微耕,为种子着床创造 良好环境。其后方的肥歼沟器在地表以8~10era土 壤深度处开出肥沟,种开沟器在地表以下3~5cm、肥 I 2原茬地小皮免耕播种机 Fig.2 Wheat no—tillage st-eder of t‘tlrtl stubble fi 沟侧办约5cm的位置处开¨j种沟,同时施肥器和排种 器随之完成施肥和播种作业;覆土器将湿润的土 壤覆盖【【J]种子的j:面并 实种沟上侧的土壤.使湿土 与种子紧密接触 、回程作业时,轻 种床整备装置又 可将秸秆和根茬均匀地覆盖回已播地块,起到蓄水保 【司3杉【q J 的氍米 地 Fig.3 Co,‘11 stubble fieht after hart'ester’ham e 墒和提高土壤有机质含量的作用。 2试验条件 2.1 试验材料 3试验方法 试验时标定机具作业速度为5.2km/h,依据《免 试验 小麦为鲁元502,千粒质量45.2g,容 786g/I ,播种量为255kg/hm ;试验Jll ̄料为珍珠泉复 -合肥,N—P,O 一K,O为16—16—16,总营养成分≥ 48%,施肥量495kg/hm 耕播种机质量评价技术规范》《谷物条播机试验方法》 《小麦免耕播种机作业质 》和《免木蚱施肥播乖I1机》等 相关标准对该机播种质f 机具通过性、种肥 距、土 壤扰动 及地轮滑移率等f1=、 IIii进行测试 3.1 测区的确定 2.2试验装置及仪器 舟瑞耕王RSI304拖拉机;原茬地小麦免耕播种机 ( 图1);BS一2202S德 赛多利斯电子天平(量氍 10kg,精度0.01g);SZ一3土壤硬度¨ (精度±1%);SU— LB土壤水分测定仪(精度±2%);卷尺(量程5m,精度 l111n1);皮尺(址程30m,精度1In111); 尺(量程30cm, 精度l nlm);数码相机;摄像机等? 2.3试验环境 在播种作、l 内任取对角线rf1的一条,将对角线 等分为6段,分别以两个端  ̄,J,bl't'J,JC他5个等分点为 中心点选取测 .测 的宽度为1个_I 作 宽,长度 为5II1,共选定5个测区. 3.2播种质量 3.2.1播种均匀性 用播种均匀 变异系数Cv评价 测 力‘法:从5 个测 巾随机选取1个测 ,住所选收的洲【×:中随机 验于2015年10月21日在安徽省宿州市蛹桥 2017年2月 农机化研究 一第2期 每次的总排量(g); 选取6行,以lOcm为分段,每个播种行选取10段,测 定每段的种子粒数。拾取种子时,先去掉覆盖在种子 上面的大部分覆土,在接近种子深度时,连同种子和 土壤一起取出,筛去粉状土壤,捡出种子,数其粒数, 则每行的变异系数为 C =兰×100% ~ n一重复次数(次)。 3.3机具通过性 根据农业部农机鉴定总站免耕播种机性能检测 要求,在植被覆盖量为2.0—4.0kg/m 的地表,以60m (1) 作业距离内发生堵塞的程度进行分类。如果出现秸 秆壅塞、不停机无法继续作业为严重堵塞;如果秸秆 壅塞、不需停机清堵为一般堵塞;如果发生秸秆壅塞, 式中 = L n 但能从开沟器间隙动流过,则为轻微堵塞。本试验在 所选试验地共进行往返3个来回,共6个行程。 3.4种肥深度 一一 / ! 二 1 一一各段内的种子粒数(粒); 段数(段)。 在我国进行播种作业时由于施肥量较大,为避免 烧苗,影响出苗率,本机采用侧方深施肥的方式测定 一最后,求出6行播种均匀性变异系数的平均值为 最终结果。 3.2.2各行排种量一致性变异系数 种肥的水平与垂直距离。其方法如下:机具以正常作 业速度播种后,在选定的5个测试区内,每个测区随 机选取1O个测点,人工扒开土层进行播种深度和施 在播量调整的过程中,应做到各行排种量一致, 以保证各行出苗均匀程度相同,此时用各行排种量一 致性变异系数c 来衡量。试验方法:先将播种机架 起,在每个播种单体下随机选取一个输种管,共选取6 个排种器,在输种管下单独放置接种容器,转动地轮 使排种轮转动30圈,并分别称重各个容器收集到的 肥深度的测量,种深3~5cm、肥深8一lOcm为合格。 3.5地轮滑移率 在作业过程中,地轮的滚动是排种、排肥器所需 动力的源动力,滑移率越小,排种、排肥的均匀性越 好。测量方法:播种过程中,测量地轮转动l0圈的实 际前进距离Js,两轮各测5次求平均值。计算公式为 6= (4) 种子。试验重复5次,变异系数为 C =兰×100% (2) 式中式中 = L n .s一地轮转动10圈实际走过的距离(重复5次 的平均值)(mm); n一地轮转动圈数(圈); R一地轮半径,取R=270mm。 一 / ! 二 1 一一3.6土壤扰动量 卜一每行排量(5次平均值)(g); 一免耕播种要求播种时土壤扰动量越小越好,正常 播种作业后,在测量播种深度的同时,每个测区测量3 点。利用卷尺测量开沟器开沟宽度,取其平均值作为 实际的开沟宽度。开沟器的土壤扰动量叼为 n 所选输种管个数。 3.2.3总排种量一致性变异系数 在播种量一定的条件下,应使每次播种机总播种 量一致,以保证单位播量基本一致。试验方法:将播 种机架起,转动地轮使排种轮转动30圈,收集所有排 种器的排种量,并一起称重,重复进行5次。其变异 系数为 G =兰×100% 叼=等×100% o (5) 式中D一播种开沟器实际的开沟宽度(mm); S一播种行距(mm)。 (3) 最后求出5个测区的平均值为最终动土率。 4试验结果及分析 : 4.1播种质量性能 式中 5:√ n -i 播种质量性能如表2所示。由测试结果可知:播 种均匀性、各行排种量一致性变异系数和总排种量一 20 1 7年2月 农机化研究 表3种肥深度测定结果 rable 3 Seed and fertilizer depth ITleasuremen[results % 致 变 系数均能满足GB/rr 20865—2007《免耕施肥 播种饥》小 免耕播种所要求的性能指标 2播种质 能测定结果 % Table 2 Seeding quality perfornlanet-ineasuremenl results 试验结果表Hj】:在止常作业过程中,种深、肥深、 种肥问距及其合格率、变异系数均在小麦免耕播种机 常要求的范围『人J,可以满足我囤小麦播种机}蒲种的 4.2机具通过性 各项指标。由于播种单体采用平行四连朴进行仿肜, 与同幅宽栏体仿形的2BMQF一6/12防缠绕小 免耕 施肥播种机相比,其播深合格率 高,播深变蚌系数 更低。l1'{此说明所设计的平行四连杆仿形 体收到 _r良好的作业效 。 试验结果表明:陔机具能够 常作业,fIF、返6个 行 的过 中,无I J显堵塞现象,播种机具通过性良 好,保证了播种质 、 4.3种肥深度 播种后种子、肥料深度洲量 试验结 如表3所示。 4、 5所示,… 4.4地轮打滑率 由试验巾测得的数 计算得出左轮的打滑率为 6.9%,右轮fl'H],-滑率为7.2%。两轮的打滑率十【I丝不 大,符合左右轮 :行走过程中均要为排种、排肥提供 动力的要求。 4.5土壤扰动量 开沟宽度的测量如 6所 j。此次试验过程r-t, 所采用的开沟器为尖角歼沟器,该开沟器不仪土壤扰 动量小, EL入土能力懂。所选测试点处实际 沟宽 度的平均值为9.6cm,、卜算所得的土壤扰动JI}为 48% 4种{;l{的测毓 Fig,4 Seed depth nleasurtenlen 隆J 6 川 沟览J要f内fj『l4; Fig.6 I)itt-h width『l1t・LlSllle'menI 5 结论 I)采用轻型动力种床整备装置能有效地消除播 种带I 的秸秆和杂草并对播种带进行微耕,为后续的  5肥深的测量 IFig.5 Fertilizer depth nle ̄lsUreme 播种作业创造良好的条件。 2)在播种性能上可以满足GB/T 20865—2007《免 20l7年2月 农机化研究 第2期 耕施肥播种机》小麦免耕播种所要求的性能指标。 3)所设计的平行四连杆仿形单体收到良好的仿 形效果,与同幅宽采用整体仿形的2BMQF一6/12防缠 绕小麦免耕施肥播种机相比,其播深合格率更高,播 深变异系数更低。 参考文献: [1]汤姆・戈达德.免耕农业制度[M].李定强,卓慕宁译.北 京:中国环境科学出版社,2011. 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Experimental Study on Performance of Wheat no-tillage Seeder for Original Stubble Field Luo Zheng,Sun Peiling,Chen Haitao,Hou Shouyin,Ji Wenyi,Li Ang (College of Engineering,Northeast Agn‘cultural University,Harbin 1 50030,China) Abstract:In view of the problems of Wheat seeding technology in the Huanghuaihai region,We designed a Wheat No— tillage seeder with seed bed servicing device for original stubble field.Bed servicing,ditching,fertilizing,seeding,covering, compacting,straw mulching and other operation processes can be completed in one time when using this no—tillage seeder.In the stubble field of the corn straw residual amount is 2.6kg/m after coin be harvested by harvester in Suzhou City,Anhui Province.With NY/T 1768-2009 Technical speciications of qualifty evaluation for no—tillage drilling ma- chinery as an evaluation criterion,performance test was carried out.The results show:The Seeder can effectively remove residual straw,process micro tillage and uniform straw mulching to the seeding zone,pass performance of whole-machine was good;the sowing uniformity variation coeficientf was 32.39%,seeding depth pass rate was 93%,variation coeffi— cient was 1 1.2%.It can better meet the a cultural requirements of wheat sowing in GB/T 20865-2007 No—tillage fer— tile—seeding dril1.For the machine S test demonstration and promotion application provides a scientiifc basis. Key words:wheat;no-tillage seeder;corn stubble field -137・ 

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