新型水田埋草耕整机技术研究

刘勇 孙晓春 夏利利

在稻麦两熟地区，小麦收获后使用反转灭茬机、秸秆粉碎机和水田秸秆还田机进行秸秆还田作业，可提高土壤肥力和水稻产量。但现有秸秆还田机械存在埋草效果差、生产效率低、作业成本高等缺点，不能完全满足小麦秸秆还田的农艺要求。针对现有小麦秸秆还田机械存在的问题，提出一种新型水田埋草耕整机设计方案。该机适用于小麦秸秆水田掩埋、起浆、耕整作业，埋草效果好、碎土起浆能力强、工作效率高，具有一定的通用性。

1 新型水田埋草耕整机总体技术方案设计

根据江苏省小麦秸秆还田量大、掩埋深、土壤平整等作业及农艺要求，结合现有动力状况及发展趋势，该水田埋草耕整机(以工作幅宽220 cm为例)的配套动力选择62.5 kW（85马力）左右的高花纹四轮驱动拖拉机，采用三点悬挂连接方式，通过万向节驱动中间齿轮箱，带动旋耕刀轴转动。旋耕刀采用自行设计的“L”型刀具。刀轴转动后可切碎土壤并起浆，同时将大部分秸秆掩埋到土壤里，然后通过横向压草板再次将秸秆压入土中，再由纵向压草圆盘将掩埋较浅的秸秆压到一定深度，最后由弹性平地装置将地表拖平。旋耕碎土起浆装置、横向压草装置、纵向压草装置和弹性平地装置有机地结合在一起，能够一次性完成水田旋耕碎土、起浆、埋草、平整地等多道作业工序。

2 模块化组合技术介绍

在现有水田秸秆还田作业机的技术基础上，将水田旋耕碎土起浆技术、横向埋草技术、纵向埋草技术和弹性平地技术进行模块化组合，研究一种适合于水田作业的旋耕碎土、起浆埋草、横向压草、纵向压草及平整地复式作业机具。

2.1 水田旋耕碎土起浆技术

通过拖拉机动力输出齿轮传动，带动旋耕刀轴转动，将旋耕刀轴转速调整到350 r/min左右，在刀轴上按双螺旋排列方式安装“L”型左埋草刀和右埋草刀，埋草刀的刀头与刀身所在平面与刀头的外边的夹角角度在75～85°范围内，刀身所在平面与刀头的内边的夹角角度在95～110°范围内。在旋耕刀轴转动作业过程中，“L”型刀具将水田地表土壤均匀粉碎后抛，并将地面的大部分秸秆压埋到土壤中，完成地表土壤碎土起浆和大部分秸秆掩埋作业。

2.2 横向压草技术

由于水田麦秸秆量大且摆放无规律，旋耕埋草后在机组前进方向仍然存在部分没有埋下去的横向秸秆。为了解决这个问题，在旋耕刀轴的后方连接横向压草辊，在横向压草辊上焊接长方形横向压草板。机组前进作业过程中，横向压草辊在土壤摩擦力的作用下逆时针转动，在转动过程中，压草辊上横向压草板将已旋耕后的地表秸秆压入土壤中，完成第二次埋草作业。

2.3 纵向压草技术

通过旋耕压草和横向压草两次埋草作业后，还会有少部分麦秸秆没有被埋到土壤里。为了提高埋草率，在横向压草辊的后方连接了一个纵向压草辊，在纵向压草辊上焊接了圆形纵向压草圆盘。机组前进作业过程中，纵向压草辊在土壤摩擦力的作用下逆时针转动，在转动过程中，压草辊上纵向压草圆盘将已旋耕后的地表秸秆压入土壤中，完成第三次埋草作业。

2.4 弹性平地技术

在三次埋草作业后，为满足插秧的要求，必须进行平整地作业。该机具拖板装置设置在机架的右后方，左端与机架铰接，右下部通过弹性支撑杆与机架的上端固定连接，从而实现弹性平地。

3 机具结构及主要技术指标

3.1 机具结构

水田埋草耕整机主要由机架、万向节、悬挂架、中间传动齿轮箱、侧板、拖板装置、纵向压草圆盘、横向压草板、左右埋草刀构成。图1为机具结构示意图。

图1 水田埋草耕整机结构示意图

3.2 主要技术指标（见表1）

表1 水田埋草耕整机主要技术指标

4 水田埋草耕整机配套技术

4.1 撒施基肥

为了加速麦秸秆的腐解，提高当季小麦秸秆还田的效益，在小麦秸秆还田作业前要撒施基肥。在总施肥量一定的前提下，氮肥施用时间适当前移，使用量适当增加，以每100 kg麦秸秆增施纯氮0.5 kg为宜，优先选择铵态氮或尿素，提倡有机肥、无机肥结合施用。在机具作业前，把基肥均匀撒施在秸秆残体上。

4.2 放水泡田

撒施基肥后，需立即放水泡田。以泡软秸秆、泡透土壤耕作层为标准，一般放水浸泡24 h为宜。软化后的麦秸秆易与泥浆搅拌均匀，一般不会直立于田间或漂浮于水面，还田效果好。

4.3 控制作业水层

放水泡田后，在水田埋草耕整机作业前，要严格控制田间水层深度。如果水层太浅或无水层，容易出现秸秆还田机刀辊缠草、机具作业负荷过大、田间不易起浆等现象；水层过深，容易出现秸秆漂浮、秸秆覆盖率偏低、耕整地不平等现象，直接影响插秧质量。水层深度控制在3 cm左右为宜。

5 社会及经济效益

5.1 具有良好的社会效益

使用水田埋草耕整机作业，可在短时间内就地秸秆还田，为大量剩余小麦秸秆找到了出路，避免了因秸秆废弃腐烂、焚烧造成的环境污染及火灾，是解决秸秆焚烧和浪费问题最有效、最快捷的途径。水田埋草可增加土壤的有机质含量，改善土壤结构，培肥地力，还可以增加土壤含水率，减少土壤中水分的蒸发，加速雨水渗入，提高土地吸纳雨水的能力，减缓径流的形成，削弱径流强度，提高天然降水利用率，为农作物的生长发育创造更加优良的农田生态环境。

5.2 增产效果显著

该机采用三级埋草结构，可有效提高埋草率。小麦秸秆还田后，培肥地力，有利于水稻生长，可提高水稻产量和品质（水稻平均增产幅度在3%～5%之间），增加农民水稻种植收入。