1JMY280型水田秸秆埋压机的设计及试验

王帅

摘要：基于水稻整株秸秆还田模式的需求，设计1JMY280型水田秸秆埋压机。机具的性能试验结果表明：秸秆埋压效果理想，无漏埋现象，作业后地表平整，符合后续机械化插秧作业要求。整机结构合理，性能稳定，各项性能指标均达到设计要求。

关键词：水田秸秆;埋压;设计;性能试验

中图分类号：S222.4    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2019）04-0031-03

作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物质资源。据不完全估计，全世界每年可生产近20亿t秸秆。我国是秸秆资源最为丰富的国家之一。据中国农科院区划所课题组调研分析，我国每年约产生6.2亿t秸秆，其中水稻秸秆1.8亿t，小麦秸秆1.1亿t，总量相当于北方草原打草量的60倍，共含氮300多万t，含磷70多万t，含钾近700万t，相当于我国化肥总产量的1/4还多。近年来，合理利用作物秸秆成为农业生产的一大难题。将秸秆还田与耕层构建有机结合起来，研究构建水稻高产耕层机械化作业模式，设计配套机械化作业机具，对促进水稻生产全程机械化具有重要意义。为此，辽宁省农业机械化研究所设计了1JMY280型水田秸秆埋压机，为构建先进的秸秆还田模式提供适用机具。

1 水田秸秆还田模式

当前，秸秆还田是秸秆利用的最优方式，主要有间接还田、直接还田2种方式。其中秸秆直接还田主要有以下3种方式：

1） 高留茬灭茬搅浆还田技术。用全喂入收割机进行收割作业，留茬高度为25～30 cm。收割时将排草口调宽成长方形，使碎秸秆分布均匀，防止积堆。翌年春季放水泡田，用搅浆平地机进行搅浆平地作业，达到待插状态。

2） 留高茬深翻还田技术。用全喂入收割机进行收割作业，留茬高度为20～25 cm（黑土层浅的控制在15～20 cm），用搂草机将收割机排出的秸秆清理出地块。用旱田5～7铧犁进行深翻作业，深翻20 cm以上，将高留茬全部埋入土壤，翌年春季用搅浆平地机（配套滑切刀齿，刀齿长度要达到标准）进行搅浆平地。平地结束后田面平整，达到待插状态，秸秆全部埋压在泥浆中，留茬翻埋率达98%。

3） 秸秆粉碎秋深翻埋还田。用半喂入收割机（带切草装置）进行收割作业，将秸秆切碎抛撒在田里，将排草口的四周挡板打开，使切碎后的秸秆均匀排放在田间。用大功率拖拉机配套旱田用5～7铧犁进行翻耕作业（最好秋季进行），翻耕深度在25 cm以上，翻伐均匀，将切碎的秸秆全部埋压在土壤里。翌年放水泡田后，用搅浆平地机（必须配套滑切刀齿）进行搅浆平地作业，保证飘浮根茬小于5%，达到待插状态。

当前，高留茬灭茬搅浆还田、留高茬深翻还田、秸秆粉碎秋深翻埋还田这3种水稻秸秆还田技术应用广泛，但将秸秆粉碎后翻埋或旋埋，生产成本高，粉碎秸秆掩埋效果也不甚理想，漂浮现象普遍，影响后续水稻移栽作业质量。

水稻整株秸秆埋压还田技术可解决上述难题。其技术原理为：机械化收获后，秸秆不粉碎，而是有序平铺地表，然后放水泡田（水面高度以没过秸秆为宜），待耕层充分吸水后，采用专用机具——1JMY280型水田秸秆埋压机将秸秆一次性压入泥浆（深度10～15 cm）。

2 1JMY280型水田秸秆埋压机的设计

2.1 设计思路

为配合水稻秸秆整株还田作业，辽宁省农业机械化研究所研制了1JMY280型水田秸秆埋压机。1JMY280型水田秸秆埋压机由悬挂支架、底架、压辊、刮平装置及液压缸组成，结构详见图1。工作时，拖拉机与悬挂支架链接，牵引机具前进，压辊将秸秆压入土壤，刮平装置将地表刮平并掩埋秸秆，液压缸调整埋压深度和刮平度，从而完成秸秆还田作业。

2.2 关键部件设计

2.2.1 压辊 根据秸秆预设埋压深度10～15 cm，确定压辊外径500 mm，作业幅宽2 800 mm，栅条采用L50角钢材料，增加刚度，降低工作变形，具体结构见图2。

2.2.2 刮平装置 刮平装置（图3）负责作业后地表整平功能，同时将压辊未能完全压入的秸秆刮平，起到二次掩埋的作用。其主体结构采用钢板焊接而成，末端沿前进方向开有孔槽，防止壅土（水）。装置由液压缸控制深度，调整方便。

2.2.3 水田轮 泡田后土壤泥泞湿滑，为防止牵引拖拉机轮胎打滑深陷，设计一套与压辊结构相似的水田轮（外径大于轮胎外径80 mm），加装于拖拉机后轮外侧，取代轮胎。水田轮也具有秸秆埋压功能，提高作业效率。水田轮结构见图4。

2.3 技术参数确定

2.3.1 秸秆埋压深度调整 通过液压缸控制压辊与机架间角度实现深度调整。该方式操作简单，可避免秸秆埋压深度不一致及漏压。

2.3.2 刮平装置调整 刮平装置具有将埋入秸秆后地表整平、漏埋秸秆二次还田的作用，其调整利用液壓缸实现，具有作业稳定、地表平整等优点。

2.3.3 加装专用水田轮    能有效防止牵引拖拉机轮胎打滑深陷，同时具有秸秆埋压功能，提高作业效率。

2.4 性能指标

1JMY280型水田秸秆埋压机总体性能指标如表1所示。

3 1JMY280型水田秸秆埋压机性能试验

样机制作完成后，于2017年10月在鹤湖水稻生产专业合作社和沈阳市喜耕田农机合作社进行作业试验，检验机具的工作可靠性及作业质量，为机具的改进提供依据。

试验地地表平整，收获后秸秆有序铺放于地表，秸秆量为900 kg/667 m2，留茬高度7～11 cm，轻粘土。1JMY280型水田秸秆埋压机的配套动力选用雷沃1204拖拉机。

试验地块水泡田24 h，水面深度没过秸秆，设定作业深度150 mm。作业后进行植被覆盖率、秸秆埋压深度测试，其中埋压深度平均为15 cm，符合预期效果，秸秆埋于起浆土层下面，无漂浮、裸露现象，符合机械插秧条件。作业7 d后，地表水层沉降，地表平整，无裸露秸秆

4 结论与讨论

秸秆整株还田具有以下优势：免除秸秆粉碎环节，还田后无漂浮、聚堆现象，利于机械插秧作业;缩短缓苗时间;降低秸秆腐烂对作物的影响，优化耕层结构。

1JMY280型水田秸秆埋压机性能试验结果表明，秸秆埋压效果理想，无漏埋现象，作业后地表平整，符合后续机械化插秧作业要求。整机结构合理，性能稳定，各项性能指标均达到设计要求。机具可缓解用工贵的社会问题，促进水稻产业良性发展，具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 陈丽平.农作物秸秆还田机械化技术应用及发展趋势分析[J].农业开发与装备，2017（9）：49+139.

[2] 安鹤峰.水田秸秆还田整地机具研制进展[J].农业科技与装备，2017（3）：37-38.

[3] 张居敏.水田高茬秸秆旋耕埋覆机理研究[D].武汉：华中农业大学，2014.

[4] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科學技术出版社，2007.

Abstract： Based on the demand of rice straw returning to the field， model 1JMY280 straw burying machine was designed. The performance test results show that： The straw burying effect is ideal， with no leakage buried phenomenon， and the surface is flat after operation， which can meet the demand of follow-up mechanized transplanting operation. The whole machine has reasonable structure， stable performance， and all performance indexes can meet the design requirements.

Key words： paddy straw; burying; design; performance experiment