一种免耕补水施肥播种机的研究

孙海全 姜业成 孙文良

(吉林省农业科学院/吉林省农科院农机实验厂，吉林 长春 130033)

引言

目前市场上现有的免耕播种机只具有免耕播种和免耕施肥的功能，在土壤水分条件充足的地域环境使用效果比较理想，具有一定的土壤保墒能力，而对于干旱年度或干旱、半干旱地区土壤缺少水分的情况下，现有的免耕播种机就不能使用或者使用后种植效果不理想，造成出苗率低等问题。为了解决以上问题，增加免耕播种机地域适应性，在保留现有免耕播种机播种施肥功能的前提下，增加免耕播种机补水提墒的功能就显得尤为重要。

本文研究的一种免耕补水施肥播种机，免耕补水装置安装在免耕播种机肥箱后侧，整体安装在免耕播种机主梁上，由水箱、水箱支架、施水管路、直流调速增压泵、直流电磁阀、手动阀、施水软管、施水铁管等部分组成。利用免耕播种机牵引车上的电瓶或发电机作为补水装置电源，在播种作业时，根据土壤墒情和土壤透水能力通过直流增压泵上的无极调速钮随机调控施水量大小，在开沟下种后、覆土镇压前，分别向每个播种行进行适当补水，利用补水提墒原理，保证玉米种子能够吸收到足以萌发出芽、出苗的水分，增加玉米种植出苗率。一种免耕补水施肥播种机种植作业相比滴灌、大水漫灌等补水种植形式，大大降低了灌溉用水的使用量，同时降低了生产成本和劳动力消耗。尤其在半干旱地区土壤有墒情但墒情不足条件下，种植效果显著，解决了农业种植的关键问题，为抗旱保苗夺丰收奠定了基础。

1 研究现状与问题

1.1 研究现状

“有产无产在于苗，有苗无苗全靠水。”实践证明，在干旱、半干旱条件下解决玉米机械化种植的主要问题不在于如何去播种施肥，而在于如何将机械化播种和施水补灌有效结合起来。目前为解决土壤水分不足而采用的播种方法主要有滴灌种植、大水漫灌种植、坐水种植等形式，种植用水量大、种植用工多、农业种植成本高，机械重复进地作业也造成了土壤板结等不良后果。

市场上现有的免耕播种机适宜在雨养条件下玉米种植区域进行使用，能够保证土壤墒情充足情况下玉米种植出苗率，对于干旱、半干旱条件下免耕播种机的适应性则大打折扣，勉强使用甚至不能使用。一部分免耕播种机厂家发现产品使用区域受限情况下，在免耕播种机上加装了滴灌管铺设部件，扩大了免耕播种机的适用范围，但也只是完成了滴灌补水整个过程中的滴灌管铺设环节，如没有其它配套设施情况下，补水种植则变成了空谈，滴灌补水形式除滴灌管铺设环节外还要求许多相应的配套设施，如就近的水源、滴灌主管铺设、滴灌过滤增压罐、水泵等，前期投入成本大，适合农业种植合作社使用，不适合家庭式的生产经营活动。

针对这些情况研制开发一种带有补水提墒功能的免耕播种机势在必行，本研究研制开发的一种免耕补水施肥播种机，推广应用保护性耕作免耕播种技术，保留免耕机免耕播种、免耕施肥功能的同时，在免耕机上加装免耕补水装置，在土壤墒情不足情况下，利用补充的水分补墒提墒，保证种植出苗率，一次进地完成全部种植流程，用水量小、用工量少，节约农业种植成本，达到了事半功倍的效果。

1.2 问题

目前市场上的免耕播种机产品，无论是哪种机型，均不具备免耕补水功能，带有滴灌管铺设部件的免耕播种机也只是能够完成整个灌溉系统的一个环节而已，不能够直接达到给土壤补水的作用，免耕播种机适用范围仍然停滞在玉米雨养种植区域，或者结合滴灌、大水漫灌、坐水种植等形式进行使用，机械利用率低，种植用水量大，投入灌溉成本高，多次重复进地作业造成土壤板结且劳动力消耗大。一组数据显示，坐水种植用水96t/hm2，滴灌用水148t/hm2，大水漫灌用水450t/hm2，如此大的灌溉用水投入也不一定能够保证出全苗的理想效果，一种免耕补水施肥播种机上设置的免耕补水装置最大补水量1.85t/hm2，利用补墒和提墒的原理，能够满足种植要求，起到了事半功倍的作用。

2 免耕补水施肥播种机的研究

为了解决上述问题，本研究研制了一种免耕补水施肥播种机，增加了免耕播种机的补水新功能，提高了免耕播种机的种植地域适应性。一种免耕补水施肥播种机，具有免耕施肥、免耕播种和补水提墒的功能，适用性广泛，同时结构简单，性能稳定，全电控操作，使用方便。其设计亮点在于：可以在播种过程中，随时补充水分，保证所施水分与种子同位同步，关键水用到了关键的地方，用水量虽少，但所起到的作用却非常大；整个免耕补水装置采用全电控操作，保证随时供水的同时，能够实现水量无极调整，调整范围从直流状态到最大补水量状态。该机根据实验数据积累统计，保证使用效果前提下，最大施水量设定为1.8t/hm2，使用过程中施水量大小受免耕播种机行走速度及施水量无极调速钮的所处位置等多方面因素限制，但是原则上最大补水量不超过1.85t/hm2，根据土壤墒情和土壤透水能力适当调整，水量使用较大时需在施水管的底部加装纱网以分散施水压力，防止施水水柱冲到排种管上使排种管沾泥沾种造成集堆现象或者造成种子移位株距不准现象等。本研究所研制开发的一种免耕补水施肥播种机，其免耕补水装置所施水分主要起到补墒和提墒的作用，切忌产生用于灌溉的认知错误，要求土壤地表以下5cm有墒情但墒情不足的情况下使用为宜，在土壤墒情缺失严重条件下不建议使用或结合其它灌溉型式使用，以避免产生不良的应用效果。所设计的免耕补水施肥播种机如图1所示。

图1 免耕补水施肥播种机工程图

1.播种机牵引梁；2.施底肥机构；3.输肥管；4.种床秸秆清理机构；5.限深机构；6.播种机行走地轮；7.覆土镇压机构；8.播种系统起落臂；9.肥料箱；10.机架；11.可调直流增压泵；12.水箱；13.直流电磁阀；14.动力传动轮；15.种箱；16.口肥箱；17.手动阀门；18.主进水管；19.排种器；20.排种管；21.底肥箱传动轴；22.三通；23.分进水管；24.出水管；25.水箱支架焊合

一种免耕补水施肥播种机经过了产品设计、样件制作、产品熟化等过程，通过了农机鉴定部门的产品鉴定，本研究所研制和开发的一种免耕补水施肥播种机已经批量化生产，产品覆盖东北三省和内蒙古自治区，已经销售近千台套。免耕补水施肥播种机如图2所示。

图2 免耕补水施肥播种机实物图

3 小结

截至目前，一种免耕补水施肥播种机已经完成产品设计、样机制作、样机实验、样机熟化、批量化生产等过程，通过了农机鉴定部门的产品鉴定，获得了产品鉴定证书和定型鉴定报告，撰写和备案企业标准1份，申报发明专利1项，获得实用新型专利1项。根据田间作业实验与批量推广用户反馈信息表明，本研究所研制出的一种免耕补水施肥播种机能够达到预期的设计目的，很好地起到补墒和提墒的作用，比对普通免耕播种机出苗率增加10%左右，一种免耕补水施肥播种机最大补水量为1.85t/hm2，比对其它灌溉形式节约用水90%以上，是半干旱条件下玉米免耕机械化种植的首选机型，在批量推广使用过程中也得到了用户朋友的肯定和信赖。

产品的使用说明书是产品的重要组成部分，在说明书中明示了产品的使用条件、使用方法和使用注意事项，要求在使用过程中根据土壤墒情和土壤透水程度不同，适当调整施水量大小，调整原则以施入的水分不被免耕施肥播种机镇压轮挤出为最佳，最大补水量不准超过1.85t/hm2，当使用中调至较大补水量时，为防止施入的水柱冲刷造成种子移位或者水柱溅到排种管造成种子粘连集堆，需在施水铁管的底端加装纱网，用以分散施水压力。

本研究所研制的补水系统为免耕施肥播种机的加装配套总成，可以配套市面上不同厂家不同规格型号的免耕播种机，因各生产厂家机型存在差异，部分安装部件需做自行改动，原则是不影响免耕播种机性能的前提下，合理布局免耕补水装置，让免耕补水装置能用、适用、好用，让一种免耕补水施肥播种机的研究成果在玉米种植区域发挥其应有的作用，为丰产增收创造条件，为全区域玉米全程机械化种植提供性能条件保证。