呂興華 趙 敏

1 概述

江蘇省糧食生產以稻麥輪作為主，水稻和小麥常年種植面積分別在2200 khm2和2066.67 khm2左右。目前，水稻收獲后小麥播種作業(yè)主要包括稻秸稈粉碎還田、旋耕、平整土地、播種、鎮(zhèn)壓等，除少數地區(qū)采用復式機具作業(yè)外，多數地區(qū)會使用4道以上作業(yè)工序，拖拉機需多次進地。這樣的作業(yè)方式不僅加大了機具對土壤的壓實，而且作業(yè)成本高、生產效率低，與節(jié)能減排、保護環(huán)境的基本國策背道而馳。另外，江蘇省多數地區(qū)在秸稈還田環(huán)節(jié)都是采用傳統(tǒng)的秸稈還田機械，旋耕作業(yè)深度一般為8～12 cm，秸稈和土壤拌和不充分。連年耕作導致土壤耕層變淺，板結嚴重，阻力不斷增大，犁底層的土壤變得硬脆，阻礙土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存，迫切需要通過深松作業(yè)打破犁底層，加厚耕作層，活化心土層，熟化土壤。

在調研現有深松機、旋耕機、施肥播種機等單式和復式作業(yè)機具的相關技術基礎上，連云港耘之都旋耕機械研發(fā)有限公司于2013年開發(fā)了1GSFB-200稻秸稈還田深松施肥播種機。該機優(yōu)化組合新型深松機、旋耕施肥播種機于一體，可一次完成土壤深松、旋耕、施肥播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等多道作業(yè)工序，是一種新型的小麥復式播種作業(yè)機械。機具作業(yè)時，要求先將田塊水稻秸稈切斷成10 cm左右，均勻鋪放在地面上。作業(yè)后約有三分之二的秸稈拌合在泥土中，麥季完成發(fā)酵腐爛；余下三分之一左右的秸稈留在地表，冬季保護麥苗免受凍害，抑制土壤水分蒸發(fā)，麥季中基本被風化。

2 主要研制內容

2.1 整體結構設計

IGSFB-200型稻秸稈還田深松施肥播種機主要由三大部分組成：

（1）深松機構：包括深松框架、深松鏟、限深輪等；

（2）旋耕機構：包括旋耕箱體總成、刀軸總成、旋掛架等；

（3）施肥播種機構：包括施肥與播種箱、排肥排種機構、鎮(zhèn)壓輪及其傳動機構等。

整體結構如圖 1所示。

圖1 IGSFB-200型稻秸稈還田深松施肥播種機結構示意圖

整機采用模塊化設計，前端深松，中間旋耕，后端施肥播種，懸掛架橫跨在深松機和旋耕機的框架上。三個部分既可獨立作業(yè)，又能組合在一起聯(lián)合作業(yè)，以滿足用戶的不同需求。

2.2 深松機構的設計

深松機構為獨立框架式,深松鏟柄和深松鏟按國家標準設計，深松框架左右兩側安置限深輪。根據江蘇省農藝要求設計：深松深度在25 cm以上，深松鏟相鄰中心距離為40～45 cm，深松鏟配有異型鏟，展開鏟尖至深松鏟尖距離為9 cm，異形鏟總寬15 cm。

2.3 旋耕機構的設計

IGSFB-200型稻秸稈還田深松施肥播種機的旋耕機構具有以下特點：

（1）采用防纏繞刀軸設計，使稻秸稈不會纏繞在刀軸上及刀軸與軸承座相結合的動靜結合處；

（2）設計專用防勾草彎刀，彎刀回轉半徑為260 mm，通過增加刀尖至刀軸中心線間距，提高泥塊和稻秸稈的通過性。

2.4 施肥和播種機構的設計

施肥和播種采用獨立式框架，鎮(zhèn)壓輪安裝在施肥播種裝置的后下端，依靠鎮(zhèn)壓輪自轉的動力，通過鏈條傳動將動力傳遞到排肥軸和排種軸上。排肥靴和排種靴安裝在框架上，經過設計和計算，確定兩者最佳結合位置，防止施肥播種靴被稻秸稈纏繞。播種帶寬為8～10 cm,作物光合作用好，分蘗多，產量高。

2.5 工作原理

IGSFB-200型稻秸稈還田深松施肥播種機通過標準三點懸掛與拖拉機進行聯(lián)接。當拖拉機帶動該機具牽引作業(yè)時，深松機構中的深松鏟首先入土進行深松，它會打破土壤犁地層并形成封閉式鼠溝，在土壤表層形成15～20 cm深的海綿狀波浪層；旋耕機構的刀軸總成對土壤表層進行旋耕碎土，并將土壤與切斷的秸稈拌和后向后拋出（約有三分之二的秸稈混合在碎土中，有三分之一的秸稈落在碎土表面），其中約四分之三的碎土和秸稈落在施肥播種機構中的排種器前面，有四分之一的碎土和秸稈落在施肥播種機構中的排種器的后面；與此同時，鎮(zhèn)壓輪跟隨機械自轉，通過鏈轉動帶動施肥播種箱下的槽輪旋轉，將種子（化肥）通過防纏草寬幅條播器撒到土壤表面，刀軸總成拋出約四分之一的碎土和秸稈覆蓋在種子上面，隨后鎮(zhèn)壓輪將碎土壓實。至此，該機具的一遍作業(yè)即完成了深松、旋耕、秸稈還田、施肥播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。

3 機具主要技術指標

配套動力：58.8～66.15 kW四輪驅動型拖拉機；

作業(yè)幅寬：2 m；

深松深度：≥25 cm；

深松生產相鄰中心距：40～45 cm；

旋耕深度：8～12 cm；

碎土率：≥70%；

生產率：0.27～0.4 hm2/h；

施肥深度：6～10 cm；

播種深度：1～3 cm；

工作行數：10行（間距18～20 cm）。

4 機具使用效益

4.1 購機戶的使用效益

IGSFB-200型稻秸稈還田深松施肥播種機作業(yè)效率為0.33 hm2/h，按每天工作10 h計算，一天可作業(yè)3.33 hm2。一般每年可作業(yè)15～20 d，按每公頃收費975元，每年作業(yè)10 d計算，一臺機具每年最低毛收入為3.25萬元。扣除油料費、折舊費、修理費及人工費270元/hm2（每年共需1.35萬元），購機費1.3萬元，購機戶當年即可收回成本。投資回收期短，經濟效益高。

4.2 種植戶效益

（1）據農業(yè)部門測算，每667 m2(1畝)土地還田秸稈500 kg后，相當于施用土雜肥2500 kg、碳銨11.7 kg、過磷酸鈣6.2 kg、硫酸鉀4.75 kg，平均可減少化肥開支750元/hm2。一年后，土壤有機質含量相對提高0.05%～0.23%，全磷平均提高0.03%，速效鉀增加31.2 mg/kg，土壤孔隙度提高1.75%～7%。連續(xù)多年秸稈還田的耕地，不僅可提高磷肥利用率，補充土壤鉀素的不足，還可提高地力0.5～1個等級，能有效改善土壤結構，提高土壤肥力，有利于農作物的生長，平均增產幅度為5%～10%。

（2）采用秸稈深松施肥播種聯(lián)合作業(yè)機作業(yè)，與傳統(tǒng)的深松機、旋耕機、播種施肥機等多次進地的作業(yè)方式相比，可提高工效3倍，降低成本60%，大大提高了工作效率，節(jié)約農時，節(jié)省費用，并可減少拖拉機壓地兩次。

4.3 社會生態(tài)效益

（1）可改善土壤團粒結構。深層次疏松土壤，可增加空隙度，改善通透性，促進微生物活動和養(yǎng)分釋放，使植物根系得到良好的發(fā)育；同時，條狀深松帶可以蓄水保濕，減少干旱對植物的影響，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（2）該機設計體現了新的秸稈還田理念。將一部分秸稈拌和在土里，另一部分秸稈蓋在土壤的上面，避免了土壤中拌入過多秸稈影響作物生長。該機具的使用可有效避免秸稈焚燒造成的環(huán)境污染，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益。