楊華++韓宏宇++竇鈺程++王晉

摘要：分析目前國(guó)內(nèi)馬鈴薯中耕技術(shù)和裝備的現(xiàn)狀，結(jié)合馬鈴薯種植模式和市場(chǎng)需求，通過(guò)對(duì)不同中耕機(jī)作業(yè)后進(jìn)行收獲情況對(duì)比，確定中耕機(jī)的技術(shù)先進(jìn)性，為以后中耕機(jī)的發(fā)展提供指導(dǎo)和借鑒。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；中耕；施肥；研究與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S224文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.003

基金項(xiàng)目：東北地區(qū)馬鈴薯標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)集成與示范/2012BAD06B02，計(jì)劃類別：“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題。

作者簡(jiǎn)介：楊華（1973-），黑龍江青岡人，高級(jí)工程師，主要從事經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械化技術(shù)和裝備方面的研究，yanghua007008@163.com。

0引言

中耕是馬鈴薯作業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要作用是除草、覆土、適時(shí)添加肥料，確保馬鈴薯對(duì)養(yǎng)分的吸收和及時(shí)供給，研發(fā)滿足市場(chǎng)和農(nóng)藝需求的新型馬鈴薯中耕施肥機(jī)，對(duì)于提高馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量，使中耕適時(shí)施肥成為馬鈴薯提質(zhì)增效的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，將具有重要意義。

1國(guó)內(nèi)外馬鈴薯中耕施肥機(jī)現(xiàn)狀

1.1國(guó)內(nèi)馬鈴薯中耕施肥機(jī)現(xiàn)狀

我國(guó)馬鈴薯裝備的研發(fā)起步較晚，同時(shí)由于中耕機(jī)沒有引起足夠的重視，因此中耕機(jī)多是小作坊生產(chǎn)制作的，用些鋼管等簡(jiǎn)單拼接而成，使用傳統(tǒng)的犁鏵，作業(yè)效果不理想。近些年，隨著馬鈴薯種植規(guī)模和面積的加大，馬鈴薯中耕機(jī)才被人們深入認(rèn)識(shí)，中耕機(jī)得到了快速發(fā)展，但也都是機(jī)械式的。比較典型的有山東五征研制的3ZM-4馬鈴薯中耕機(jī)、黑龍江德沃科技公司研制的3ZF-5型馬鈴薯中耕施肥機(jī)、中機(jī)美諾研制的1304馬鈴薯中耕機(jī)、希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機(jī)以及山東萬(wàn)燁公司研制的121A馬鈴薯中耕機(jī)等。

圖1為山東五征3ZM-4馬鈴薯中耕機(jī)，該機(jī)主要由機(jī)架、肥箱、深松彈齒、起壟鏵、地輪以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。一次作業(yè)4壟，幅寬36 m，耕深穩(wěn)定性≥80%，碎土率≥65%，主要用于馬鈴薯較松土壤的起壟和高壟培土作業(yè)。其特點(diǎn)主要是整機(jī)采用框架結(jié)構(gòu)，可靠性高、實(shí)用，一次作業(yè)完成松土、碎土、起壟上土等工作，作業(yè)質(zhì)量好，效率高。

圖2為黑龍江德沃公司研制的5鏵馬鈴薯中耕施肥機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、兩組肥箱、深松鏟、起壟鏵、地輪、導(dǎo)肥機(jī)構(gòu)、劃印器以及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)5壟，幅寬36 m，工作時(shí)速可達(dá)4～6 km/h，主要用于馬鈴薯以及烤煙等作物生長(zhǎng)前期的壟間碎土、松土、壟上培土以及苗帶兩側(cè)施肥等作業(yè)工序，此外還可進(jìn)行春秋整地起壟作業(yè)。其特點(diǎn)主要是整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，一次作業(yè)完成多項(xiàng)功能，肥量可調(diào)，耕深可調(diào)，同時(shí)形成的壟型好，可提地溫和保墑功能，整機(jī)行駛速度快，作業(yè)效率高、質(zhì)量好。

圖3為中機(jī)美諾研制的1304型馬鈴薯中耕施肥機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、深松彈齒、起壟鏵、成型器等組成。一次作業(yè)4壟，幅寬36 m，工作時(shí)速2～4 km/h，主要用于馬鈴薯出苗前或者苗期的中耕作業(yè)。具有碎土、除草、筑壟等功能，此外可提高地溫、保墑。其特點(diǎn)主要是整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，培土寬度和深度可調(diào)，松土深度可調(diào)，松土鏟易更換等特點(diǎn)。

圖4為希森天成研制的3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、兩組肥箱、深松彈齒、成型器以及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)4壟，壟距900 mm，幅寬36 m，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、筑壟以及施肥等作業(yè)，可提地溫、保墑。其特點(diǎn)主要是作業(yè)深度、排肥量可調(diào)，整機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、性能可靠和實(shí)用性強(qiáng)。

圖5為山東萬(wàn)燁研制的121A型馬鈴薯中耕機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、肥箱、深松鏟、覆土圓盤、棘輪組以及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。一次作業(yè)1壟，壟距1300 mm，用于馬鈴薯的壟間松土、除草、壟上培土以及施肥等作業(yè)。其特點(diǎn)主要是作業(yè)深度、排肥量可調(diào)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)用性強(qiáng)，可隨時(shí)更換相應(yīng)用途的鏟尖。

1.2國(guó)外馬鈴薯中耕機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的馬鈴薯機(jī)具研發(fā)起步早，研制的設(shè)備結(jié)構(gòu)較緊湊、整機(jī)作業(yè)效率高、可靠性好、作業(yè)效果好、使用壽命長(zhǎng)。目前在國(guó)內(nèi)較常見的是德國(guó)格力莫的GH4馬鈴薯中耕機(jī)、日本的中耕機(jī)。

圖6為德國(guó)的GH4馬鈴薯中耕機(jī)。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由機(jī)架、彈齒、犁頭和成型器等構(gòu)成，一次作業(yè)完成4行中耕，作業(yè)幅寬為3.6 m，可以清除田間雜草，保持土壤透氣性，為壟上培土，同時(shí)實(shí)現(xiàn)壟間土壤深松，還可選配成型器悶耕時(shí)使用。

圖7為日本研制的馬鈴薯中耕機(jī)。該馬鈴薯中耕機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，主要由機(jī)架、地輪仿形單體以及起壟鏵等構(gòu)成。起壟鏵單體調(diào)整簡(jiǎn)單方便，適用于70～90 cm壟距中耕作業(yè)，整機(jī)一次作業(yè)完成仿形松土覆壟成型作業(yè)。

2馬鈴薯中耕施肥機(jī)的研制

2.1整機(jī)結(jié)構(gòu)

根據(jù)用戶需求和調(diào)研了解作業(yè)狀況，設(shè)計(jì)整機(jī)由1地輪總成、2劃印器、3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、4深松鏟總成、5肥箱、6機(jī)架、7起壟鏵總成等構(gòu)成。機(jī)架設(shè)計(jì)成矩形框架機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，可以承載大的物件，其他部件均安裝在機(jī)架上。兩個(gè)地輪總成根據(jù)作業(yè)壟距要求對(duì)稱地安裝在機(jī)架前端的橫梁上；左右肥箱安裝在機(jī)架上，調(diào)肥手柄各朝向機(jī)架兩側(cè)，肥箱與機(jī)架通過(guò)螺栓連接固定，且肥箱可以進(jìn)行前后調(diào)整；五個(gè)深松鏟總成通過(guò)卡座用U型卡絲分別連接在機(jī)架前梁上，其相鄰間距與左右地輪的位置相匹配，按照壟距安裝；五組起壟鏵總成安裝在后梁上，其位置在深松鏟的正后方；劃印器通過(guò)連接架板安裝在機(jī)架兩側(cè)靠前位置的機(jī)架側(cè)板上。整機(jī)的動(dòng)力來(lái)源于地輪，地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈輪傳遞到肥箱下面的傳動(dòng)六方軸上，六方軸帶動(dòng)肥盒槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)施肥，施肥量可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)：一是調(diào)整肥盒槽輪的開合位置，二是更換鏈輪，通過(guò)速比的改變實(shí)現(xiàn)肥量調(diào)節(jié)，調(diào)整肥盒槽輪能夠?qū)崿F(xiàn)微調(diào)，更換鏈輪改變速比實(shí)現(xiàn)大的肥量調(diào)整。見下圖為整機(jī)結(jié)構(gòu)配置圖，圖8為主視圖，圖9為左視圖。

1.地輪總成 2.劃印器 3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4.深松鏟總成 5.肥箱 6.機(jī)架 7.起壟鏵總成

2.2工作原理

作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)通過(guò)三點(diǎn)懸掛與中耕機(jī)連接，拉動(dòng)中耕機(jī)向前行駛，機(jī)架前面的深松鏟將壟溝內(nèi)的土壤進(jìn)行深松，同時(shí)除去壟溝內(nèi)的雜草，機(jī)架后面正對(duì)應(yīng)的起壟鏵覆土板將壟溝內(nèi)的土壤向前向上推送到壟臺(tái)上苗帶兩側(cè)，完成筑壟培土過(guò)程和除草作業(yè)[1]。由于拖拉機(jī)輪胎對(duì)土壤碾壓造成土壤較硬，輪胎后面對(duì)應(yīng)的深松鏟上設(shè)計(jì)添加了切刀，能夠有效地把輪胎碾壓后較硬的土壤切開切裂，防止產(chǎn)生較大土塊，對(duì)后面起壟鏵覆土起到重要作用。同時(shí)在機(jī)具前進(jìn)過(guò)程中，地輪連續(xù)不斷旋轉(zhuǎn)，地輪的旋轉(zhuǎn)通過(guò)鏈條傳送到肥箱下面的六方軸，六方軸帶動(dòng)肥盒槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)施肥的目的。

2.3中耕機(jī)技術(shù)參數(shù)

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝要深度融合，農(nóng)機(jī)為農(nóng)藝服好務(wù)，因此研制的設(shè)備要符合我省馬鈴薯實(shí)際農(nóng)藝的需要。研制的32F-5型馬鈴薯中耕機(jī)技術(shù)參數(shù)如下（見表1）：

3應(yīng)用情況

中耕機(jī)的作業(yè)效果通過(guò)苗的長(zhǎng)勢(shì)、肥料利用情況等來(lái)體現(xiàn)，更重要的是馬鈴薯測(cè)產(chǎn)的產(chǎn)量則更加清楚地體現(xiàn)其作業(yè)效果。我院研制的馬鈴薯中耕機(jī)通過(guò)連續(xù)兩年與國(guó)內(nèi)其他傳統(tǒng)中耕機(jī)作業(yè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，取得了較好的效果，得到了用戶的認(rèn)可和好評(píng)，市場(chǎng)前景非常廣闊。

3.1中耕機(jī)實(shí)驗(yàn)作業(yè)采取步驟和辦法

在同一塊實(shí)驗(yàn)基地，用同樣的耕整地機(jī)進(jìn)行整地作業(yè)，使土壤達(dá)到播前要求狀態(tài)，土地面積300畝；把該地塊分成6部分（間隔壟不播種，作為界限），每部分50畝；選用同樣的薯種、同樣的播種機(jī)進(jìn)行作業(yè)。地塊的分布及施肥方案見表2，中耕機(jī)作業(yè)分配方案見表3。

3.2對(duì)比實(shí)驗(yàn)

（1）對(duì)中耕機(jī)對(duì)比作業(yè)的地塊進(jìn)行收獲，從產(chǎn)量上進(jìn)行對(duì)比中耕機(jī)的性能。

在灌水等其余條件相同下，收獲時(shí)，每一塊地均選5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度為10 m。每個(gè)收獲點(diǎn)的采樣方式見圖10。選點(diǎn)后，進(jìn)行挖掘收獲，分別進(jìn)行標(biāo)記；對(duì)收獲30個(gè)點(diǎn)的馬鈴薯進(jìn)行稱重和相關(guān)的要求進(jìn)行處理； 通過(guò)比對(duì)，可以測(cè)算出中耕機(jī)工作情況下的馬鈴薯產(chǎn)量；在第二年，再重復(fù)第一年的中耕作業(yè)，針對(duì)秋天的產(chǎn)量再作對(duì)比，初步確定出馬鈴薯產(chǎn)量與中耕機(jī)相匹配的作業(yè)模式。

3.4結(jié)論

（1）通過(guò)兩年實(shí)驗(yàn)作業(yè)收獲對(duì)比，可以看出分時(shí)段分次數(shù)中耕施肥作業(yè)效果好，產(chǎn)量更高；使用我院研制的中耕機(jī)產(chǎn)量高。

（2）通過(guò)作業(yè)速度、肥料利用情況以及馬鈴薯產(chǎn)量情況的對(duì)比，可以得出我院研制的馬鈴薯中耕施肥機(jī)作業(yè)效果好、馬鈴薯產(chǎn)量高、可靠性好，是市場(chǎng)需要的產(chǎn)品。

4發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)家馬鈴薯“主糧化”戰(zhàn)略的發(fā)展和土地大量流轉(zhuǎn)，馬鈴薯的種植面積將加大，規(guī)模化、規(guī)范化和集約化種植將成為馬鈴薯發(fā)展的主流，馬鈴薯中耕機(jī)也將越發(fā)為人們所認(rèn)識(shí)并進(jìn)行深入地利用，目前的設(shè)備狀態(tài)將不會(huì)滿足用戶需求，其將向下列方向發(fā)展。

（1）向多功能、綜合化方向發(fā)展。中耕機(jī)一次作業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)中耕施肥，進(jìn)行春、秋整地作業(yè)；而且可以把覆土成壟的起壟鏵更換成大壟成型器實(shí)現(xiàn)成壟造型。不僅美觀，管理方便，而且可以增加壟體表面積，提高地溫，增大馬鈴薯塊莖的生長(zhǎng)空間，防止青頭，提高馬鈴薯的產(chǎn)量。

（2）向智能化方向發(fā)展。目前的中耕機(jī)均是人工操作，看不到后面作業(yè)狀況，如果壟體彎曲不直或者壟距不完全一樣，很容易刮碰破壞壟體，露出生長(zhǎng)中的馬鈴薯，造成青頭以及產(chǎn)量低等問題。隨著馬鈴薯集約化和規(guī)?；N植。根據(jù)壟距自動(dòng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)行作業(yè)，和上土量需求自動(dòng)調(diào)整耕深，達(dá)到上土要求等實(shí)現(xiàn)智能化控制是發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。

（3）通過(guò)測(cè)土配方，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)變量施肥，從而實(shí)現(xiàn)減肥增效增產(chǎn)增收的目的和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂金慶，尚穎穎，楊穎，等.1ZL5型馬鈴薯中耕機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2017，39（2）.

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