耕整地联合作业机适用性影响因素研究

穆松 张永智 翟坤程 黄梅 李继文

摘要：适用性是耕整地联合作业机推广应用的重要指标之一。本文结合耕整地联合作业机选型试验，对耕整地联合作业机进行的适用性试验及试验过程中采用的评价方法进行研究，应用经验分析法、现场调查法和发函调查法等方法进行适用性评价，对目前实施农机适用性评价存在的问题进行了分析。结合调查结果和选型试验情况，确定耕整地联合作业机适用性影响因素，以及受影响的作业性能指标。结果表明：土壤质地、土壤坚实度、土壤含水率三者为主要影响因素；气候条件，如温湿度、雨雪等对适用性影响较小。

关键词：耕整地联合作业机；适用性；影响因素

项目基金：科技部2009年公益性行业（农业）科研专项经费项目（项目编号：200903038）

中图分类号：S224.4文献标识码：ADOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2015.10.015

耕整地联合作业机是近几年发展起来的旋耕联合作业机械，一次进地同时完成深松、灭茬、旋耕、起垄等多项作业。从而克服了传统的机翻、机耕等重复进地造成的油料浪费、土壤板结、失墒等不利因素，是一项经济型的保护性耕作方法，广泛应用于玉米种植区域的旋耕灭茬等作业，深受农民欢迎。

但由于耕整地联合作业机在国内的推广应用处在起步阶段，没有统一的国家适应性试验标准，制造、生产企业的生产实力和技术水平相对较低。很多机型开发研制后未进行充分的适用性试验，就投入市场使用，导致部分机型不能有效满足耕作需求，影响耕整地联合作业机的市场推广和农业生产。

分析耕整地联合作业机适用性的影响因素，可以为制定适用性试验标准以及对机具进行适用性试验提供参考。本文结合生产作业实际情况对耕整地联合作业机进行的适用性试验，在机具的安全性能、作业性能、环保性能以及经济性能等方面进行了适应性评价方法研究。

1应用区域分布情况

已列入国家支持推广的农业机械产品目录（2009年～2011年）的旋耕、灭茬（深松、起垄）联合整地机有几十种。机具的生产企业主要分布在江苏、黑龙江、吉林、河北、内蒙古、甘肃、山东、江西等省（区）。为掌握耕整地联合作业机的应用需求，课题组对吉林省玉米根茬的处理方式进行调研。结果如图1、2所示。

图2吉林省中东部盆谷地区（延边地区）根茬处理方式

从吉林省农业机械适用性影响因素调查结果看，玉米根茬的处理方式主要是旋耕灭茬。在吉林省中西部地区，采用旋耕灭茬处理方式的占93%；在吉林省中东部地区，采用旋耕灭茬处理方式的占100%。上述结果说明吉林省农村已广泛使用旋耕、灭茬（深松、起垄）联合整地机。

2经验分析法

2.1机具构造、工作原理分析

耕整地联合作业机主要工作部件包括：旋耕刀（装置）、灭茬刀（装置）、深松铲（部件）、起垄铲（部件）、悬挂装置、传动装置等。工作部件运动方式有直线运动也有旋转运动，受力情况较为复杂。其结构示意图如图3所示。

不同的工作部件形状不同，作业效果也不一样。如：旋耕切土刀片可分为凿形刀、弯刀、直角刀和弧形刀。凿形刀前端较窄，入土能力好，能量消耗小，但易缠草，适于在杂草少的菜园和庭院作业；弯刀的弯曲刃口有滑切作用，易切断草根而不缠草，适合在水稻田耕作；直角刀由于具有垂直和水平切刃、刀身较宽、刚性好而且容易制造，但入土性能较差；弧形刀的强度大，刚性好，滑切作用好，通常用于重型旋耕机上。

灭茬刀型式主要为锤片式，通过刀片高速旋转时的惯性力来打碎根茬、硬土块或草皮层。碎土质量与机具作业速度和进给量有关。

耕整地联合作业机的作业对象是土壤和作物根茬，因此其作业效果受自然条件和工作部件的影响较明显。分析确定影响耕整地联合作业机主要因素和受因素影响的性能指标对制定耕整地联合作業机适用性评价方法、研究耕整地联合作业机适用性分布具有一定的意义。

2.2机具作业对象分析

深松起垄只对土壤作业，旋耕灭茬既要切割土壤，又要粉碎作物根茬，可见土壤是关键因素。不同地域土壤质地、坚实度、容重、抗剪强度、含水率等不同，作业效果也不同。由于各地农艺要求不一样，所以垄距、垄宽、根茬直径、根茬高度、根茬含水率、作物根茬密度等也各不相同，作业对象对作业效果也有较大影响。

2.3作业环境分析

根茬含水率较大时，根茬不易粉碎，此时灭茬粉碎效果较差。故耕整地联合作业机在秋季作业与春季作业时，作业效果有较大差异。空气湿度大且根茬未风干时灭茬粉碎效果不如根茬已干燥后灭茬粉碎效果好。

3现场调查及发函调查法

3.1对机具使用者进行生产条件影响调查

在对吉林省农业机械适用性影响因素调查中对机具使用者进行了生产条件影响调查。共调查25个县（市），每个县5个乡（镇），每个乡（镇）9户农户。其中，中西部平原地区主要种植玉米，调查结果具有一定的代表性。

课题组对温湿度、雨雪、土壤等情况对耕整地机（旋耕、深松、中耕）、播种机、插秧机、收获机、烘干机等几种农业机械的影响分别进行现场调查。调查结果显示，对于耕整地机械而言：23%的用户认为温湿度对耕整地机械有影响（如图4所示）；46%的用户认为雨雪对耕整地机械有影响（如图5所示）；42%的用户认为土壤对耕整地机械有影响（如图6所示）。

编制机具适用性影响因素调查表，向四平市农丰乐机械制造有限公司等40余家企业发送征求意见表，回函的汇总统计结果显示：土壤坚实度、土壤含水率、地表坡度、根茬密度等是耕整地联合作业机适用性的主要影响因素。

3.3对机具主产和主销区域的试验鉴定机构的调研

主要到辽宁省、黑龙江省、河北省、内蒙古自治区、甘肃省、山东省等省（区）农机试验鉴定站了解对耕整地联合作业机的鉴定情况，咨询技术人员对适用性影响因素和受影响因素影响的作业性能指标的确定。调查结果与经验分析法大致相同。

4影响因素及受影响的作业性能指标的确定

4.1影响作业性能指标的确定

JB/T8401-2007旋耕联合作业机械、旋耕深松灭茬起垄机标准中规定的主要作业性能指标有耕深、耕深稳定性、灭茬深度、根茬粉碎率、深松深度、深松深度稳定性、垄高合格率、垄顶宽合格率和垄间距合格率。组织专家对上述9个指标进行测评排序，取前4位，最后确定影响旋耕深松灭茬起垄机适用性的作业性能指标为耕深稳定性、根茬粉碎率、深松深度稳定性以及垄高合格率等4个指标。

根据以上分析及调查，确定耕整地联合作业机适用性影响因素分为三级，如表1所示。

由表1数据可以看出，在二级因素中，土壤和植被的权重分别为0.45和0.35。其原因在于耕整地联合作业机的作业对象是土壤和作物根茬，因此其作业效果受土壤条件和植被覆盖情况的影响较大。在三级因素中，土壤质地、土壤坚实度、土壤含水率的权重均为0.15，根茬密度和根茬含水率的权重均为0.11。其原因在于旋耕灭茬的主要工作是切割土壤和粉碎作物根茬。土壤质地、土壤坚实度、土壤含水率三者是土壤理化性质的主要指标，旋耕灭茬刀的受力情况受三者影响最大，故该三项指标是影响耕整地联合作业机适应性的主要因素。根茬密度和根茬含水率影响根茬的韧性，决定旋耕灭茬刀與根茬作业时的受力情况，可见该两项指标也是影响耕整地联合作业机适应性的主要因素。

在二级因素中的气象条件包含三级影响因素中的温湿度和雨雪情况，此两项因素所占权重最低，分别为0.03和0.02，说明温湿度和雨雪情况对耕整地联合作业机适应性有一定影响，但影响较小。在进行耕整地联合作业机选型时可以暂不考虑。

5影响因素及受影响的作业性能指标的确定

本文首先对吉林省玉米根茬的处理方式进行调研，结果表明吉林省农村已广泛使用旋耕、灭茬（深松、起垄）联合整地机；分别应用经验分析法和问卷调查法对耕整地联合作业机适应性影响因素进行分析，并得出影响因素分级表。由调查表可以得出：土壤质地、土壤坚实度、土壤含水率三者为主要影响因素，影响权重都为0.15。温湿度、雨雪等气候条件对适用性影响较小，分别为0.03和0.02。确定了耕整地联合作业机适用性的主要影响因素，为制定适用性试验标准和机具适用性试验提供参考。

参考文献

[1]杨富营.数显深松多用机的研制[J].农机化研究，2007，（7）：120-122.

[2]汲文峰，贾洪雷，佟金，谭宏杰，刘昭辰，马成林.通用刀片功率消耗影响因素分析与田间试验[J].农业机械学报，2010，41（2）：35-41.

[3]庄月芹，杨爱军.1JHG-180秸秆粉碎还田旋耕机的试验研究[J].农机化研究，2010，（8）：150-152.

[4]车刚，张伟，万霖，邹林，梁远.基于灭茬圆盘驱动旋耕刀多功能耕整机设计与试验[J].农业工程学报，2012，（20）：34-40.

[5]汲文峰，贾洪雷，佟金.旋耕—碎茬仿生刀片田间作业性能的试验研究[J].农业工程学报，2012，28（12）：24-30.

[6]徐红光，朱茂桃，耿松.1GF-170型灭茬旋耕机刀具排列方法设计[J].安徽农业科学，2011，39（34）：21495-21496.

[7]牛永环，刘博，焦刚，李问盈.农业机械适用性研究的发展探讨[J].农机化研究，2007，（2）：12-14.

[8]刘博，焦刚.农业机械适用性的评价方法[J].农业机械学报，2006，37（9）：100-103+82.

[9]那明君，董欣，杨晓丽，侯书林，张惠友，李元强.收膜整地联合作业机主要工作部件研究[J].农机化研究，2000，（03）：87-89.

[10]许益存，韩树明，崔国立，浦甲辰.耕整地联合作业技术及效益分析[J].农机化研究，2001，（03）：21-22.

[11]田耘，侯季理，王景利，初立冬，栾玉振.SZL-2型深施肥整地联合作业机的试验研究[J].吉林农业大学学报，1998，（01）：75-78.

[12]周良墉.介绍3种深松整地联合作业机[J].农家顾问，2012，（03）：53-54.

[13]潘松岩，王树武.浅谈深松耕整地联合作业技术在农业生产中的应用[J].农业科技通讯，2009，（11）：106-107.

[14]王树武，潘松岩.浅谈耕整地联合作业机的正确使用与维护[J].农机使用与维修，2009，（06）：48.

[15]李守仁.联合作业技术及其发展前景[J].农业机械学报，1984，（01）：100-103.

[16]何进.玉米免耕播种深松联合作业机研究[D].中国农业大学，2005.

作者简介：穆松，吉林省农业机械试验鉴定站，高级工程师，研究方向：农业机械设计与开发。

通讯作者：张永智，吉林省农业机械试验鉴定站，正高级工程师，研究方向：农业机械设计与开发。