基于保护性耕作理念而研发的多功能农机具

王柱　朱月青　高兴晴　郭燕　陈小明

摘 要 主要论述了保护性耕作的理念、必要性以及保护性耕作的解决途径，并设计了一款基于保护性耕作而研发的新型农机具，具体论述了这款机具的技术特点及耕作效果，为保护性耕作的推广及应用贡献力量。

关键词 保护性耕作；多功能农机具；农业机械；免耕播种机

中图分类号：F323.3 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）18--02

我国是世界13个贫水国之一，旱区人口占全国45%，旱区耕地占全国64%约0.77亿hm2。西北地处干旱半干旱区约0.39亿hm2，十年九旱，灾害频繁，降水时空分布不均，地形地貌复杂多样，粮食产量低而不稳。

保护性耕作是指地表有机残体覆盖在30%以上，使土壤侵蚀控制在50%以下的耕作或种植体系，它是以减少人为因素对土壤体系的破坏为原则，考虑以较低的能量和物质投入来维持相对高产，单位投入可获取较高利润，是具有生态保护意义的一类农业可持续发展形式，是农业的第四次革命。保护性耕作是指“对农田实行免耕、少耕、并用作物秸秆覆盖地表，以减少风蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的先进农业耕作技术”。

1 保护性耕作的关键技术及解决途径

一是以抗旱节水品种为切入点，合理搭配小麦玉米品种，提高自然资源的生产潜力，实现有限资源的高效利用。二是以提高降水利用率为核心，主攻小麦，兼顾玉米，通过深松（覆盖）、秸秆（覆盖）还田、少（免）耕播种等保护性耕作技术的合理组合与配套应用，协调土壤水分的周年平衡供应，做到伏雨春用，降低和缓解干旱缺水对作物的不利影响。三是实施秸秆（覆盖）还田技术，增强土壤微生物活性，收住天上水，保住地下墒，改良土壤结构，培肥土壤地力，提高抗旱减灾能力。

2 多功能免耕施肥播种机的整体设计

为了广泛应用保护性耕作、秸秆还田等农机化新技术，满足社会需求，特研制2BMF7多功能免耕施肥播种机。本产品采用了一种新型滑切刀组合开沟器，可对未耕地实现作物前茬秸秆、根茬破碎、田间杂草的粉碎、灭茬、开沟、施肥、播种、镇压等多道工序，实现全免耕播种。

1.种肥箱斗总成 2.机架总成 3.箱体总成

4.刀轴总成 5.地轮部装 6.开沟器部装 7.支撑焊合

图1 多功能免耕施肥播种机的整体设计

多功能免耕施肥播种机是由万向传动轴、齿轮箱总成、机架总成、种肥箱斗总成、地轮总成、投肥开沟器部装、刀轴总成、支撑焊合等组成（见图1）。

此机具采用整体焊接式刚性机架，强度高、刚性好、抗变形能力强。申请专利刀片可实现开沟、甩草功能，有效的防止秸秆壅堵，利于种子着床[1]。独特设计开沟器可实现侧深位施肥，提高了肥效的利用率。钢圈式地轮，既满足排种量的匹配，其整体质量滚压后保证出苗整齐。

工作时，拖拉机的后动力输出轴连接万向传动轴，并通过齿轮箱总成驱动滑切刀轴高速旋转，在灭茬和旋耕埋茬的同时开出宽约4 cm、深10～12 cm的带状种床，并分离秸秆和残茬于种沟两侧地表。同时，地轮总成通过链传动机构带动排种（肥）器转动，排出肥料和种子，在投肥开沟器和投种管的共同作用下实现施肥与播种，地轮并作为镇压轮沿沟带进行镇压，一次完成灭茬和埋茬整地、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等作业。水田播种状态：将刀轴的刀片安装方式由免耕刀改为免耕刀与大弯刀组合，地轮部装改为水田轮形式，即可实现河南、江苏等地水田区作业。玉米播种状态：支撑焊合可以更换为玉米用支撑架，将地轮总成拆除，加装玉米精播装置，即可实现玉米、大豆播种。

3 多功能免耕施肥播种机的技术特点

与国内外同类产品相比较，该系列产品主要有以下技术和结构特点。

（1）使用滑切刀铡切功能和开沟原理，在保证种床质量的同时，尽可能减小翻土量（仅占总面积的1/4），降低动力消耗，提高作业效率，降低作业成本。

（2）采用具有自主知识产权的滑切刀专利技术，解决现有国内外同类机具普遍存在的作物秸秆缠绕和难以粉碎，容易壅堵等技术难题，使苗带处的秸秆、根茬粉碎后与土壤分离，有利于种子着床和出苗，提高了播种质量。

（3）在播种玉米和豆类等农作物时，采用双腔穴播、双管错位投种和侧深位施肥新技术，可实现精少量播种，确保苗全、苗壮，有利于作物高产。

（4）采用带状播种、化肥深施和秸秆还田等多项农业新技术，加密了小麦苗带，实现玉米带状播种，尤其是2BMF7行多功能免耕施肥播种机与现有自走式小麦和玉米收获机械成功配套，使得小麦、玉米生产过程从种到收全盘机械化。符合农业高产栽培模式，有利于农业的可持续发展。

（5）整机采用框架式结构，刚性好，设计紧凑，调整使用方便；采用双腔排种器，可以播种小麦、玉米、大豆等多种作物；采用加大型肥箱，更加符合深施肥要求，新型翻边工艺，结构强度大大增强。

本设计产品创新3大特点：一是改旋耕刀为甩草刀，实现种肥带开沟和秸秆分离；二是改普通外槽轮排种器为双腔双排多功能排种器，实现宽窄行精少量播种；三是增加甩草板对付联合收割作业后的集堆秸秆，提高通过性。

本设计技术创新3大特点：一是集铡草、灭茬、开沟、施肥、播种、和覆土镇压等多道工序一次完成，实现复式作业；只对种肥带开沟，减少动土面积；二是集秸秆还田覆盖、化肥深施、小垄沟播播种、精少量硬茬播种四项农业技术于一身，充分发挥技术集成的优势；三是采用定动刀配合的机械铡切原理，有效地解决了刀轴缠草和壅堵等难题，播种质量和机具田间通过性显著提高。

优化设计后的产品兼顾到小麦、玉米和豆类的行距要求，便于全程机械化作业。

4 播种实例介绍

本设计研发的多功能播种机已在山东、山西、河南、江蘇等多省进行了试验验证，播种功能的实现以及出苗状况均达到了预期效果（图2），在山西运城农场的试验已满3 a，在第三年的跟踪检验发现其增产效果已凸显出来，相较同等条件下其他播种机耕作土地，平均每667 m2产量增加50 kg，试验地113.33 hm2，合计增产创效达17万元，获得了当地农民的强烈好评。另在山东滕州合作社投放的机具经过3 a的跟踪试验也获得了较好的结果，无论是小麦还是玉米，播种效果均满足当地农艺需求，并起到了连续3 a增产的效果。

图2 山西运城保护性耕作小麦播种及生长状况

5 结论

推广应用保护性耕作技术是一项艰难而复杂的农业系统工程，需要国家的大力扶持，需要科研人员的努力研发，需要农民观念的转变，需要农艺的配合调整。 走因地制宜，不断创新的路子，实现农业节本增效和可持续发展。本设计的播种机可实现多功能一道工序，既贴合了保护性耕作的理念，又满足了农艺的基本要求，配合了收割、秸秆还田等机械化实现，是一款值得大力推广应用的新型农机具。

参考文献

[1]张孝安.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007：315

（责任编辑：赵中正）