马铃薯中耕施肥机的研究与应用

杨华++韩宏宇++窦钰程++王晋

摘要：分析目前国内马铃薯中耕技术和装备的现状，结合马铃薯种植模式和市场需求，通过对不同中耕机作业后进行收获情况对比，确定中耕机的技术先进性，为以后中耕机的发展提供指导和借鉴。

关键词：马铃薯；中耕；施肥；研究与应用

中图分类号：S224文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.003

基金项目：东北地区马铃薯标准化、机械化生产技术集成与示范/2012BAD06B02，計划类别：“十二五”农村领域国家科技计划课题。

作者简介：杨华（1973-），黑龙江青冈人，高级工程师，主要从事经济作物机械化技术和装备方面的研究，yanghua007008@163.com。

0引言

中耕是马铃薯作业的一个重要环节，主要作用是除草、覆土、适时添加肥料，确保马铃薯对养分的吸收和及时供给，研发满足市场和农艺需求的新型马铃薯中耕施肥机，对于提高马铃薯的品质和产量，使中耕适时施肥成为马铃薯提质增效的一个重要环节，将具有重要意义。

1国内外马铃薯中耕施肥机现状

1.1国内马铃薯中耕施肥机现状

我国马铃薯装备的研发起步较晚，同时由于中耕机没有引起足够的重视，因此中耕机多是小作坊生产制作的，用些钢管等简单拼接而成，使用传统的犁铧，作业效果不理想。近些年，随着马铃薯种植规模和面积的加大，马铃薯中耕机才被人们深入认识，中耕机得到了快速发展，但也都是机械式的。比较典型的有山东五征研制的3ZM-4马铃薯中耕机、黑龙江德沃科技公司研制的3ZF-5型马铃薯中耕施肥机、中机美诺研制的1304马铃薯中耕机、希森天成研制的3ZMP-360型马铃薯中耕起垄施肥机以及山东万烨公司研制的121A马铃薯中耕机等。

图1为山东五征3ZM-4马铃薯中耕机，该机主要由机架、肥箱、深松弹齿、起垄铧、地轮以及传动机构组成。一次作业4垄，幅宽36 m，耕深稳定性≥80%，碎土率≥65%，主要用于马铃薯较松土壤的起垄和高垄培土作业。其特点主要是整机采用框架结构，可靠性高、实用，一次作业完成松土、碎土、起垄上土等工作，作业质量好，效率高。

图2为黑龙江德沃公司研制的5铧马铃薯中耕施肥机。该机主要由机架、两组肥箱、深松铲、起垄铧、地轮、导肥机构、划印器以及传动系统等组成。一次作业5垄，幅宽36 m，工作时速可达4～6 km/h，主要用于马铃薯以及烤烟等作物生长前期的垄间碎土、松土、垄上培土以及苗带两侧施肥等作业工序，此外还可进行春秋整地起垄作业。其特点主要是整机结构紧凑，可靠性高，实用性强，一次作业完成多项功能，肥量可调，耕深可调，同时形成的垄型好，可提地温和保墒功能，整机行驶速度快，作业效率高、质量好。

图3为中机美诺研制的1304型马铃薯中耕施肥机。该机主要由机架、深松弹齿、起垄铧、成型器等组成。一次作业4垄，幅宽36 m，工作时速2～4 km/h，主要用于马铃薯出苗前或者苗期的中耕作业。具有碎土、除草、筑垄等功能，此外可提高地温、保墒。其特点主要是整机结构紧凑，培土宽度和深度可调，松土深度可调，松土铲易更换等特点。

图4为希森天成研制的3ZMP-360型马铃薯中耕起垄施肥机。该机主要由机架、两组肥箱、深松弹齿、成型器以及传动系统等组成。一次作业4垄，垄距900 mm，幅宽36 m，用于马铃薯的垄间松土、除草、筑垄以及施肥等作业，可提地温、保墒。其特点主要是作业深度、排肥量可调，整机结构坚固、性能可靠和实用性强。

图5为山东万烨研制的121A型马铃薯中耕机。该机主要由机架、肥箱、深松铲、覆土圆盘、棘轮组以及传动系统等组成。一次作业1垄，垄距1300 mm，用于马铃薯的垄间松土、除草、垄上培土以及施肥等作业。其特点主要是作业深度、排肥量可调，整机结构紧凑，实用性强，可随时更换相应用途的铲尖。

1.2国外马铃薯中耕机发展现状

国外的马铃薯机具研发起步早，研制的设备结构较紧凑、整机作业效率高、可靠性好、作业效果好、使用寿命长。目前在国内较常见的是德国格力莫的GH4马铃薯中耕机、日本的中耕机。

图6为德国的GH4马铃薯中耕机。该机结构简单，主要由机架、弹齿、犁头和成型器等构成，一次作业完成4行中耕，作业幅宽为3.6 m，可以清除田间杂草，保持土壤透气性，为垄上培土，同时实现垄间土壤深松，还可选配成型器闷耕时使用。

图7为日本研制的马铃薯中耕机。该马铃薯中耕机结构简单、性能可靠，主要由机架、地轮仿形单体以及起垄铧等构成。起垄铧单体调整简单方便，适用于70～90 cm垄距中耕作业，整机一次作业完成仿形松土覆垄成型作业。

2马铃薯中耕施肥机的研制

2.1整机结构

根据用户需求和调研了解作业状况，设计整机由1地轮总成、2划印器、3传动机构、4深松铲总成、5肥箱、6机架、7起垄铧总成等构成。机架设计成矩形框架机构，稳定性好，强度高，可以承载大的物件，其他部件均安装在机架上。两个地轮总成根据作业垄距要求对称地安装在机架前端的横梁上；左右肥箱安装在机架上，调肥手柄各朝向机架两侧，肥箱与机架通过螺栓连接固定，且肥箱可以进行前后调整；五个深松铲总成通过卡座用U型卡丝分别连接在机架前梁上，其相邻间距与左右地轮的位置相匹配，按照垄距安装；五组起垄铧总成安装在后梁上，其位置在深松铲的正后方；划印器通过连接架板安装在机架两侧靠前位置的机架侧板上。整机的动力来源于地轮，地轮的转动通过链轮传递到肥箱下面的传动六方轴上，六方轴带动肥盒槽轮转动实现施肥，施肥量可以根据需要进行调节：一是调整肥盒槽轮的开合位置，二是更换链轮，通过速比的改变实现肥量调节，调整肥盒槽轮能够实现微调，更换链轮改变速比实现大的肥量调整。见下图为整机结构配置图，图8为主视图，图9为左视图。

1.地轮总成 2.划印器 3.传动机构 4.深松铲总成 5.肥箱 6.机架 7.起垄铧总成

2.2工作原理

作业时，拖拉机通过三点悬挂与中耕机连接，拉动中耕机向前行驶，机架前面的深松铲将垄沟内的土壤进行深松，同时除去垄沟内的杂草，机架后面正对应的起垄铧覆土板将垄沟内的土壤向前向上推送到垄台上苗带两侧，完成筑垄培土过程和除草作业[1]。由于拖拉机轮胎对土壤碾压造成土壤较硬，轮胎后面对应的深松铲上设计添加了切刀，能够有效地把轮胎碾压后较硬的土壤切开切裂，防止产生较大土块，对后面起垄铧覆土起到重要作用。同时在机具前进过程中，地轮连续不断旋转，地轮的旋转通过链条传送到肥箱下面的六方轴，六方轴带动肥盒槽轮转动，实现施肥的目的。

2.3中耕机技术参数

农机农艺要深度融合，农机为农艺服好务，因此研制的设备要符合我省马铃薯实际农艺的需要。研制的32F-5型马铃薯中耕机技术参数如下（见表1）：

3應用情况

中耕机的作业效果通过苗的长势、肥料利用情况等来体现，更重要的是马铃薯测产的产量则更加清楚地体现其作业效果。我院研制的马铃薯中耕机通过连续两年与国内其他传统中耕机作业实验对比，取得了较好的效果，得到了用户的认可和好评，市场前景非常广阔。

3.1中耕机实验作业采取步骤和办法

在同一块实验基地，用同样的耕整地机进行整地作业，使土壤达到播前要求状态，土地面积300亩；把该地块分成6部分（间隔垄不播种，作为界限），每部分50亩；选用同样的薯种、同样的播种机进行作业。地块的分布及施肥方案见表2，中耕机作业分配方案见表3。

3.2对比实验

（1）对中耕机对比作业的地块进行收获，从产量上进行对比中耕机的性能。

在灌水等其余条件相同下，收获时，每一块地均选5个点，每个点的长度为10 m。每个收获点的采样方式见图10。选点后，进行挖掘收获，分别进行标记；对收获30个点的马铃薯进行称重和相关的要求进行处理； 通过比对，可以测算出中耕机工作情况下的马铃薯产量；在第二年，再重复第一年的中耕作业，针对秋天的产量再作对比，初步确定出马铃薯产量与中耕机相匹配的作业模式。

3.4结论

（1）通过两年实验作业收获对比，可以看出分时段分次数中耕施肥作业效果好，产量更高；使用我院研制的中耕机产量高。

（2）通过作业速度、肥料利用情况以及马铃薯产量情况的对比，可以得出我院研制的马铃薯中耕施肥机作业效果好、马铃薯产量高、可靠性好，是市场需要的产品。

4发展趋势

随着国家马铃薯“主粮化”战略的发展和土地大量流转，马铃薯的种植面积将加大，规模化、规范化和集约化种植将成为马铃薯发展的主流，马铃薯中耕机也将越发为人们所认识并进行深入地利用，目前的设备状态将不会满足用户需求，其将向下列方向发展。

（1）向多功能、综合化方向发展。中耕机一次作业不仅实现中耕施肥，进行春、秋整地作业；而且可以把覆土成垄的起垄铧更换成大垄成型器实现成垄造型。不仅美观，管理方便，而且可以增加垄体表面积，提高地温，增大马铃薯块茎的生长空间，防止青头，提高马铃薯的产量。

（2）向智能化方向发展。目前的中耕机均是人工操作，看不到后面作业状况，如果垄体弯曲不直或者垄距不完全一样，很容易刮碰破坏垄体，露出生长中的马铃薯，造成青头以及产量低等问题。随着马铃薯集约化和规模化种植。根据垄距自动调整实现对行作业，和上土量需求自动调整耕深，达到上土要求等实现智能化控制是发展的一种必然趋势。

（3）通过测土配方，结合地理信息系统，实现单独变量施肥，从而实现减肥增效增产增收的目的和效果。

参考文献：

[1]吕金庆，尚颖颖，杨颖，等.1ZL5型马铃薯中耕机的设计与实验[J].农机化研究，2017，39（2）.

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