针对耐候性地膜的穴播器鸭嘴的结构设计与试验*

缑海啸，温浩军

（石河子大学/农业农村部西北农业装备重点实验室，新疆 石河子 832000）

地膜覆盖具有良好的增温、保墒和灭草功能，解决了我国干旱地区和冷凉地区农业生产能力脆弱和产量低的劣势，增产30%～40%，目前新疆棉花全部采用覆膜种植模式。但由于长期缺乏有效的治理手段，耕地残膜含量逐年增加，造成农产品品质下降，危害家畜健康，影响生态环境。“白色污染”已成为制约我国农业绿色可持续发展的瓶颈问题[1-3]。

新疆地区棉田使用的农膜厚度为0.006～0.008 mm，秋后机械化回收残膜时，由于地膜过薄及老化破损严重，机械化回收困难，为解决机械化回收问题，推广具有一定厚度、力学性能和耐候性能的地膜成为解决地膜污染问题的重要途径[4]。由于耐候性地膜的强度和韧性比常规地膜高，现有铺膜播种机在打孔播种过程中存在鸭嘴打不透、“连筋率”高等问题，从而影响棉种出苗。鸭嘴在穴播器中担负着破膜任务，破膜质量好坏与否是播种的关键，为此，对棉花铺膜播种机穴播器鸭嘴进行了结构改进和参数优化。

1 穴播器结构及成孔原理

穴播器采用滚轮式鸭嘴前开式成穴器，其主要包括定盘、轮盘以及鸭嘴，结构如图1所示。播种时轮盘在牵引作用下滚动，鸭嘴成穴器固定在轮盘上随轮盘转动；随着轮盘的滚动，鸭嘴逐渐接近地面并扎向耕作层至预定播种深度，首先定嘴戳破地膜压入土中，随后鸭嘴动嘴的“燕尾”与土壤接触，鸭嘴打开，打开过程中动、定嘴发生剪切，使得带刃口的动嘴与地膜发生挤压，从而划破地膜，完成破膜打孔成穴。

图1 鸭嘴式穴播器结构示意图

2 针对耐候膜的成孔鸭嘴设计

耐候性地膜强度和韧性高，因此采用十字破膜的尖鸭嘴方案。尖嘴有以下优势：破膜为十字型，种子在十字正中央不会错位，不易被地中的土块、石头等卡住[5]，其结构如图2所示：定嘴采用尖嘴，尖部成半月铲状，固定刃与定嘴压土壤面垂直焊接；定嘴固定刃为“L”型，由水平刃与倾斜刃组成；动嘴上焊接有破膜刃，破膜刃与定嘴固定刃在同一平面上，且动嘴破膜刃水平刃与定嘴水平刃在水平运动轨迹线上的投影存在重合区域。

鸭嘴扎入土壤过程中定嘴半月铲状尖部、定嘴固定刃和动嘴破膜刃在穴播器的压力作用下成十字型切割地膜；到达预定深度后，动嘴打开过程中破膜刃进一步挤压切割地膜。

3 鸭嘴的结构参数

根据破膜原理，通过对鸭嘴结构进行设计，得出鸭嘴技术参数，如表1所示。

表1 鸭嘴结构参数

4 试验与结论

根据设计参数试制鸭嘴，并于2019 年4 月在新疆石河子市一四五团进行田间试验，试验地膜为耐候性地膜，厚度为0.01 mm。试验结果如图3所示。

图3 鸭嘴破膜成穴试验结果

通过田间试验，新型鸭嘴可以实现针对耐候性地膜打孔成穴，并满足铺膜播种的技术要求。