实施荒草地改良的免耕施肥播种机结构特点与试验

曹晓宇

摘要：所设计的2BMF-5型免耕施肥播种机主要为解决荒草地的改良、改造。本文突出论述了该机的主要技术特点和试验效果，说明2BMF-5型免耕施肥播种机完全可在未耕的荒草地实施牧草播种，建立人工草场，改造、改良退化的荒草地。

关键词：荒草地 改良 免耕 播种

中图分类号：S223.24 文献标识码：A 文章編号：1672-5336（2014）16-0088-02

随着省政府列入雁门关生态畜牧经济区，晋北地区畜牧业得到迅速发展，从而显现出日趋紧张的草畜矛盾。为了缓解由于养殖业蓬勃发展对牧草的巨量需求，改造、改良现有退化草地，建设人工草场已成为解决这一问题的重要途径。但是，要想实施大规模草地改良和草地建设，依靠人、畜力是无法完成的，必须采用先进的技术和装备才能使草地快速改良变为现实。

2BMF—5型免耕施肥播种机设计时，重点针对大同市每年为近500万亩的荒地和退耕还林以及退化严重的草地进行牧草的补种和草地的改良，在投入大量的资金，选择适当的时机进行有限的飞机播种，但终因地理环境，气象条件所限，至使草种成活率太低，形成年年种草不见草的现象。因此，急需一种适用于荒地播种和草地草种改良的专用机械。由于保护性耕作和荒地草种的改良，是一项建立在先进机具上的技术，对播种机械的要求除具有传统播种机的开沟、下种、排肥、覆土、镇压功能外，还必须要有良好的清草排堵功能，破茬入土功能，种肥分施等功能，才能满足免耕地播种和荒地种草的特殊要求。

1 主要工作部件

（1）种（肥）箱：种肥箱为整体结构，中间用隔板相隔，种肥箱通过支撑板固定在机架上方，其主要功用是在播种作业时用来盛放种子和肥料。材料选用厚度为1mm的铁板。

（2）排种、排肥器：选用标准系列中的多功能外槽轮式排种，排肥器。材料是硬质塑料，排种器由排种盒、槽轮、阻塞轮、排种舌及清种舌等组成。排种、排肥轴驱动管、排量调节手轮、排量调整锁止手轮、排量调节管、排种肥器轴、种肥驱动装置法兰、传动轴支承管等都选用Q235A钢。

（3）开沟器：每组开沟器由六把平面直刀旋转刀具组成，主要功用是由拖拉机后部动力输出轴，经齿轮传动带动其旋转，在未耕茬地进行旋转切割，将垅沟土壤通过刀具的切割、冲击、挤压，破碎成符合种子发芽生长的细碎土壤，并将肥料与垅沟土壤混合。材料选用：旋耕刀：10×1400×2000（GB709--88）65Mn钢板，刀库：Q235碳素铸钢，旋耕刀连结套：圆管70×5（GB8162—87），20#（GB7100-88）。国内生产的免耕播种开沟器多采用圆盘式开沟器和窄沟型式开沟器，圆盘开沟器，它的作用机理是靠机器的自身重量开沟，切开土壤，切断作物残茬。机具重量大，结构复杂，制作精度高，造价高，与大功率拖拉机配套，不适合在我市农田推广使用。窄沟型式开沟器较易入土，但容易翻土，影响土壤墒情。我市土地板结现象比较严重，传统开沟器难以入土，即使能够开沟，也常是土块较大，不能形成良好的种床。研究认为现有的免耕播种机无法完成作业，由于上述原因，设计了平面旋转开沟器（每行共装有六把刀），作业时，对垅沟土壤进行强制旋转切割、挤压，将垅沟土壤坡碎成符合种子发芽生长条件的土壤，并且不易缠草，不易堵塞。试验开沟效果较好，行数可调整。此结构形式旋转刀开沟阻力小，而且开沟开出的种床深浅一致，不破坏原土层，较其它开沟器更易于种子发芽生长。根据专业资料查询，此结构的开沟器在国内同类播种机上未见使用。

（4）输种、输肥管：用塑料制成，其主要功用是将排种、排肥器排出的种子和肥料导入开沟器或直接导入种沟。

（5）镇压器：其主要功用是压实土壤，使种子和土壤有一定紧密度，有利于种子发芽。镇压轮轮縠、轮轴选用Q235钢，镇压轮选用HT200灰铸铁，镇压轮端盖、连接架支撑片选用20#钢板。

2 本机的主要技术性能指标

配套动力为13.23kW，发动机额定转速为2000—2200r/min；条旋开沟器转速为800—880r/min；作业速度为3—5km/h；生产率为5—8亩/h；工作幅度为 1.2m；行距28cm；开沟宽度为6cm；开沟深度为8—10cm；开沟器刀具数为6/5把/组；镇压轮型式为铸铁式；挂接型式为四连杆后悬挂式；机具质量260kg。

3 免耕播种机的工作程序

（1）采用平面旋转旋耕刀对未耕地进行旋转切割开沟，为种子发芽生长创造土层条件，拢背部分不予耕翻。（2）将排肥器排下的肥料通过输肥管送至旋耕刀的前部未耕地面，在旋转刀的旋转搅拌作用下与垅沟土壤混合。（3）将排种器排下的种子通过输种管播至垅沟适当的深度。（4）由覆土器和镇压轮对种子进行适当的覆土、镇压。

旋耕刀的旋转动力是由拖拉机后部的动力输出轴经过一级锥齿轮传动，三级直齿轮传动驱动旋转刀轴旋转，刀轴上装有五组（每组六把）可轴向调整位置的平面旋转刀，可调整开沟行距。开沟深度由地轮控制调整。排种器和排肥器的驱动力由地轮经链传动驱动排种轴和排肥轴旋转，保证了排种量和排肥量与机组前进速度的同步，也就保证了播种量和排肥量在单位面积的一致性。

4 主要技术特点

（1）采用了自主研发的动力直刀条旋开沟器。根据播种作物的农艺要求，安装相应的开沟器数，每组开沟器的刀架上，分三个切削面安装了六把平面动力旋耕刀，作业时到的刃部滑切入土，将垅沟的硬土层（或草皮）切开形成种床。开沟宽度为6厘米。这样的滑切、挤压开沟与传统的旋转弯刀作业相比：传统旋转弯刀由于作业时较大的甩土作用，使土壤表层的干土与下层的湿土搅拌，加速了土壤中水分的蒸发，破坏墒情。采用这种平面直刀条旋转开沟，只将垅沟的土壤滑切，挤压，破碎，上下土层扰动较小，具有较好的保墒作用。2、条旋开沟，只将垅沟的土壤疏松破坏，垅背部分仍处于较坚硬的结构状态，垅背中所蓄的水分不易蒸发，可以使垅背中的水分向两侧垅沟滲透，为种子发芽及幼苗生长提供一定量的水分。充分利用垅背的蓄水作用，对于北方干旱、少雨地区的作物生长极为有利。

（2）采用地表定向前置施肥。由于传统播种机的施肥形式大多采用种肥同沟分层施肥，因种肥分离不清，造成化肥伤种烧苗现象较为明显。本机采用的地表定向前置施肥，是在作业时，肥料经输肥管定向条旋在开沟器前方的地表，然后经旋转开沟器在开沟的同时将化肥与土壤挤压、搅动在一起。经大面积播种观察，没有发现有烧苗现象。这种形式的施肥，可以减少化肥的施用量，使化肥在土壤中的作用得到充分的利用。

（3）本机可以在适宜种草的荒地进行牧草播种以扩大草地种植面积，也可以对我国北方干旱地区大面积天然退化草场进行补播作业和草地草种的改良。同时可作为农业保护性耕作及农业生态建设的配套机型。

5 试验结果

为了了解条旋式开沟器技術特征、结构特点、制造质量，并考核其性能指标是否达到设计要求，进行了生产性能试验。条旋式开沟器试验条件为2年地表未耕，土壤硬度较高，板结严重，地面较平整，属粘性土壤，土壤容重1.2克/立方厘米，残茬、杂草占总面积70%，播种作物苜蓿，作业后，开沟宽度60毫米，经5个测试点分别进行测试，平均开沟宽度60毫米，开沟深度误差2毫米。表土与种沟内土层界限基本清楚，无相混现象出现，沟壁垂直，开沟规则，种床土粒细碎，行走速度较高时，有少量抛土现象，开沟器开沟宽度范围内，地表秸杆、残茬切断率95%，土层内残茬切断率95%，未见堵塞现象出现。行走作业过程中，没有再现缠草、挂茬情况，有一定的抛茬能力，通过性能良好。500亩作业后条旋式开沟器没有出现磨损现象。开沟器作业过程中，发动机没有再现排黑烟现象。开沟阻力小、功率消耗不大，从试验数据中看出开沟器各项指标达到设计要求。

所设计的2BMF-5型免耕施肥播种机在荒草地实现了少耕、灭茬、播种和施肥作业，漏耕率小于2%，其它播种效果达到国家标准JB/T6274.1—2001要求，各行排量均匀一致，标准误差为0.41g，总排量稳定，标准差系数为1.5g，种子破碎率低，仅为2.8%，复土合格率达到93%，使用可靠性96%，改善了土壤结构，带状旋耕碎土性良好，不打乱土壤耕作层，苜蓿、柠条种子播在表层3—6厘米处，不破坏土壤供水毛细管，有较强的保墒能力，覆土较浅，水分能够上下运动，氧气相对充足，给种子发芽、全苗、早苗、壮苗确实创造了适宜条件，根据田间观察，比常规播种出苗提前4—5天，达到一次性出全苗、出齐苗。

6 结语

通过在大面积荒草地生产试验，该机结构先进合理，特别是在秸杆切碎、破茬、开沟、施肥、性能稳定，能一次完全破茬、施肥、播种、镇压多项农艺，无需旋耕、灭茬、深耕等工序，减少了机具进地次数，降低了作业成本，减轻了农民劳动强度，缩短了耕作时间，加快了荒草地播种进度，该机适应性强，动力传动安全可靠，利用2BMF-5型免耕施肥播种机实施荒草地改良，确实能够减少土壤水分蒸发和水土流失，提高畜水保墒能力，培肥地力，改善荒草地的土壤结构，减少了荒草地风蚀及沙尘暴的危害，起到了改良改造荒草地的作用，为荒草地了创造良好的生态环境，完全能够阻止荒草地沙化的蔓延。

参考文献

[1]陈志.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版，2007.11.362.

[2]李宝筏.农业机械学[M].北京：中国农业出版社，2003.7.55.