基于微颗粒种肥电动施肥器的研制及应用

郭云东，王叙超

（山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266510）

0 引言

我国人口众多,人均资源少，而且资源利用效益较低。因此,我们要充分有效地利用有限的资源,去发展以节地、节水、节肥、节粮为目标的现代农业[1]。化肥作为农业生产中的一种重要的生产资料，可以大幅度提高农业产量。随着农业的不断发展，为保证农业增产我国对化肥的使用量也在逐年增加，但我国的施肥机械化程度远远落后于国外发达国家。

目前我国的化肥利用率非常低，通常情况下，农民使用化肥大多是把化肥均匀地撒播在地表,然后再进行其他相应的农艺作业。采取这样的作业程序, 相同数量的化肥使用在土壤养分高低不同的地方，就会造成在养分高的地段化肥过量的使用, 这些过量使用的化肥一部分在土壤中被分解或吸收掉, 另外一部分在土壤中被淋溶, 由地下水吸收, 极易造成地下水资源污染, 影响人们的身体健康[2-3]。因此随着农业生产的可持续发展, 越来越多有关国家逐渐重视化肥的使用对环境造成的污染程度。

种肥施肥方式就是播种的同时将肥料施入土壤中[4]。国内的化肥一般是大颗粒状的居多，针对不同的肥料有相应的施肥机械，但是对于国外优美达微颗粒种肥国内的施肥器很难适用。对此设计并研制出一种新型精密施肥器就是针对于微颗粒种肥的一种施肥机械。

1 精密滚轮种肥施肥器总体设计

1.1 施肥器结构及工作原理

本课题小组设计的机具如图1所示，主要由前箱板、后箱板、盖板、滚轮、轴、电机、调速板、下料管等组成。

图1 施肥器总装配示意图

主要与功率为37.8kw以上国产拖拉机及玉米播种机配套使用，将施肥器挂置在玉米播种机上。滚轮上面有等角度的12个孔，用以保证下料的均匀，盖板上有四个方孔，装配时将滚轮正好嵌入到盖板与其上表面重合，以防肥料通过方孔向下漏料，下料部分（图2）。隔板把每个滚轮都间隔开，防止施肥器在田间工作晃动时肥料向两侧撒漏。

机具工作时，将拖拉机上的自带电瓶作为施肥器的动力源，接至调速板，并通过调节电机的转速来控制滚轮的转速，即控制所下肥料的流量，用四根管子接到施肥器下面的四个管口，同时也要配合拖拉机的行驶速度，并最终完成施肥。

图2 下肥料调节示意图

1.2 主要技术参数

针对于优美达微颗粒种肥，每公顷需25～45kg，电机转速300r/min，肥箱容积5.5m ，株距0.33～0.4m，行距0.5～0.6m。现假定拖拉机约15min时间内，在1/15公顷田里施肥2kg，通过调速板可调节电机转速至合适转速，假设合适转速为X r/min,滚轮转一圈下肥料量为Y g，则建立数学模型为：15XY ≈2000。若Y为定值，则通过调节电机转速配合拖拉机的行驶速度达到理想要求。

2 施肥器的田间试验

本课题小组研制的精密施肥器通过了样机试验，目前已经在山东部分地区田间进行实地试验施肥器，同时根据试验情况进行了改进提高，从试验效果来看基本可以符合所设定的要求。目前正准备进行小批量生产和推广。本课题小组研制的新型施肥器相对于河北农业大学研制的链条滚筒施肥器有很大的优势，它是通过播种机的地轮作为动力源，经过几条链条之间传递动力最终带动施肥器的滚筒转动下料，该施肥器安装繁琐，而且播种机的种类型号不同，也很难适应安装。我们课题小组研制的新型精密施肥器体积小，便于携带安装，根据不同的播种机均可适用。

3 总结

本机具的创新点在于利用国产拖拉机自带电瓶作为本课题研制的施肥器的电源动力源，通过调节电机转速带动滚轮控制施肥量，而且施肥器的体积也变的更为小巧，减小占用空间，利于携带，在播种机上安装拆卸也更为方便，操作也很简便。适合机械化和规模化生产，降低了劳动强度，减少了肥料的浪费，并提高了肥料的利用率，可以更好的促进农作物的高产优质。但目前仍存在一些问题，如减小施肥器因机械结构问题的漏料、种肥同播技术、通过GPS定位精准施肥等问题，这些将是我们以后研究的重点。

[1]谷洁,高华.提高化肥利用率技术创新展望[J].农业工程学报,2000(02):17-20.

[2]严定彬.我国农业发展中的肥料问题[J].土壤肥料,1994(04):1.

[3]袁文胜，金梅，吴崇友，肖体琼.国内种肥施肥机械化发展现状及思考[J].农机化研究，2011(12):1

[4]张永瑞，张习锋.浅探机械化化肥深施技术[J].农村机械化，2000(05):41．