春玉米联合作业一体机的研制

李新明

（山东工业职业学院，山东淄博256414）

0 引言

目前，我国东北地区的春玉米生产普遍采用一年一熟的种植模式[1]。由于东北地区夏季降水较多，所以玉米种植一般都采用垄作方式，以方便排水，减少渍涝灾害[2-5]。春季播种玉米时，要经过秸秆还田、灭茬整地、旋耕、起垄、施肥播种等多个环节，需要各种机具多次进地作业[6]。上述分段作业机具多次进地，既造成了土壤板结，破坏了土壤环境，又极大地浪费了能源，而且生产效率低。虽然近几年来东北有些地区已推广玉米免耕播种技术，但由于多种因素影响，推广效果不理想。近年来耕整地机械从单一功能型向复合式作业型发展[7-9]，国内外现有机具由于农业生产条件不适应、结构不合理等问题，不能满足现阶段在保护性耕作条件下作业的要求[10]。

因此，针对目前东北春玉米种植的现实需要，研发了一种能够一次性完成灭茬、起垄、施肥、播种联合作业的新型播种机，该机能够一次性完成多项作业，提高生产效率、降低生产成本。田间试验证明，该机具能够满足东北春玉米起垄种植农艺要求，有效地提高了播种效率和播种质量以及田间排水性能，可预防渍涝灾害的发生。

1 总体结构与主要技术指标

1.1 整机结构

东北春玉米灭茬起垄施肥播种一体机由灭茬装置、起垄装置、施肥装置和播种装置组成。灭茬装置安装在机架前架上，播种装置、施肥装置、镇压轮安装在机架后架上，起垄装置安装在起垄铲架上。灭茬装置与播种装置通过中间连接件连接并由拉杆支撑，灭茬刀按螺旋排列方式安装在灭茬刀轴上；播种装置主要由种箱、仿形机构、排种器、开沟器及镇压轮等组成；起垄机构采用铧式起垄铲，起垄铲通过U型螺栓固定在机架上，犁铧柄可在仿形机构铧柄裤内上下调节耕深，分土板开度可调，可根据要求调整所需垄型；施肥采用外槽轮排肥器和箭铲式开沟器。东北春玉米灭茬起垄施肥播种一体机整机结构如图1。

1.2 工作原理

灭茬装置动力由拖拉机动力输出轴通过变速箱提供，高速旋转的灭茬刀将前茬作物的根茬和土壤切碎并将原垄型破坏，为播种和施肥创造条件。该机采用勺轮式排种器和外槽轮式排肥器，施肥和播种部件的转动由地轮通过链条带动。播种单体与机架后架之间采用平行四边形仿形机构连接，保证播种深度的一致性。

工作时，灭茬机先将苗带上秸秆打碎，完成播种前对苗床的整理，肥料经外槽轮排肥器排出后落入开沟器深施入土壤，土壤在双圆盘开沟器反力的作用下被推向两侧形成种沟，种子沿导种管内壁进入种沟，铧式培土器安装在机架上，覆土后起垄，镇压辊置于播种单体的后端，可以上下调节以限定播种深度。该机由地轮驱动，通过传动系统实现排种、排肥作业。

1.3 技术参数

在玉米灭茬起垄施肥播种一体机总体结构与传动系统设计的基础上，通过理论分析与试验研究以及在前人研究结果的基础上[11-12]，根据东北地区春玉米种植农艺要求，制定东北春玉米灭茬起垄施肥播种一体机主要技术参数如下。

2 技术效果及应用

灭茬起垄施肥播种联合作业技术的应用解决了东北春玉米播种作业中存在的机具功能单一、生产效率低的问题，该机能够一次性完成残留根茬粉碎还田、起垄开沟、施肥、玉米精密播种等作业，有效地提高了播种效率和播种质量，降低了生产成本，起到了增产增收的效果。田间试验表明:该机起垄、施肥、播种等环节的各工作部件都可以根据需要无级调节。试验中该机平均起垄高度130.5 mm，平均垄顶宽度263mm，平均垄间距655.25mm，满足设计及农艺要求。粒距合格指数为91.9%，标准差42.65，变异系数5.14%，漏播指数3.2%，重播指数3.1%，满足设计要求。播种深度平均值为71.22 mm，标准差8.20，变异系数8.68%，施肥深度平均122.35mm，标准差13.56，变异系数11.08%。该机试验结果各参数满足免耕播种的农艺要求，该作业方式为东北春玉米垄上播种提供了新方法。

东北春玉米灭茬起垄施肥播种一体机的结构设计满足灭茬、起垄和精播的农艺技术要求，该机具通过复式起垄达到蓄水保墒的作用；只对播种苗带秸秆进行灭茬还田，降低了功耗，减少了对土壤扰动范围，增加了土壤肥力；由仿生柔性镇压辊对起垄后土壤表层压平、压实，提高了土壤表层紧实度和平整度，优化了后期种子生长环境，玉米播种作业的播深一致性明显提高，同时有效避免了灾害的发生。该技术操作方便、稳定、安全环保、节约成本，适宜在东北春玉米种植区大面积普及推广（图2）。

图2 春玉米灭茬起垄施肥播种一体机田间作业

采用该机具作业经济效益可观，见表1。该机具采用耕播联合作业技术，大大提高了劳动生产率。通过与传统农艺对比分析，从表4可看出，耕播联合作业工作效率提高了58.05%、减少人工40.68%、减少燃油消耗28.82%，且由于进地次数减少，降低了土壤压实程度。

3 结论

（1）该机可一次性完成玉米根茬粉碎还田、起垄、施肥和精密播种联合作业。提高生产效率的同时有效降低了生产成本，实现了保护性耕作。

（2）排种器一体化播种单元和单体仿形，有效保证了春玉米高质量播种，作业质量满足当地农艺要求，与传统种植模式相比具有明显优越性。

（3）该春玉米灭茬起垄施肥播种一体机可实现原垄破茬播种，发挥了保护性耕作的优点，起垄、镇压的效果达到预期目标。

表1 经济效益对比分析