刘 岩,关云波

(长春市九台区其塔木镇综合服务中心(农业农机科),长春 130500)

0 引言

随着人口的不断增长和社会的发展,粮食需求量也不断增加,因此,谷物种植作为重要的农业产业之一,其生产效率和土壤保护问题显得尤为重要[1-3]。传统耕种方式存在种植效率低、成本高、对土壤破坏严重等问题,难以满足现代农业高效、精细化发展需求[4]。

为了提高谷物的种植效率和保护土壤,机械化种植设备的研发和应用已成为当前农业生产的重要方向之一。谷物免耕播种机是其中一种重要的机械化种植设备,它能够在不破坏土壤结构的情况下,完成种子的播种、施肥和覆盖工作,从而提高种植效率和减少土壤质量下降的风险[5-6]。因此,谷物免耕播种机在谷物生产中具有广泛的应用前景。

本研究采用了一种创新的设计思路,通过将开沟和施肥的两个功能合二为一,从而提高了播种效率和土壤肥力。该设计采用了机械化的方式,使用旋转刀具在土壤表面切割出直线形状的沟槽,并在沟槽中喷洒肥料。该装置可以适应不同类型的谷物,包括小麦、玉米、大豆等,适用于不同类型的土壤和地形条件,如平地、山地、丘陵等。同时,该装置还可以帮助农民降低劳动强度和成本,提高谷物生产效益。

1 国内外研究进展

谷物免耕播种机开沟施肥装置是一种创新的农业机械装备,其研发和应用已经得到了广泛的关注和研究。在国外,谷物免耕播种机开沟施肥装置的研发和应用较为成熟,主要集中在欧美和澳大利亚等发达国家。目前已经成功研发出一种自动化免耕播种机,该机具有先进的开沟、施肥和覆盖等功能,可以在不破坏土壤质量的情况下完成高效的播种作业。此外,加拿大等国家也对免耕播种机开沟施肥装置进行了广泛的研究和应用,其技术水平和市场占有率均处于较高水平。

我国在农业机械化方面的发展相对滞后,但近年来,随着国内农业机械化水平的提高和政策的支持,免耕播种机开沟施肥装置也逐渐得到了重视和研究。目前国内的一些农业机械公司也已经开始了相关研发工作。目前我国谷物免耕播种机开沟施肥装置,在进行沟开、肥施和覆盖等多个作业的同时,还能自动调整深度和宽度等参数,从而提高播种效果和准确性[7]。

综上所述,谷物免耕播种机开沟施肥装置在国内外均受到了广泛关注和研究,其技术水平和市场前景都具有良好的发展前景。

2 整机结构及工作原理

2.1 整机结构

谷物免耕播种机开沟施肥装置是由多个部件组成的机械化设备,主要包括底盘、机架、开沟器、施肥器、播种器、压实器等。其中,底盘是支撑整个设备的主体,机架则固定了其他部件的位置,开沟器是用来切割土壤并形成直线形状沟槽的部件,施肥器是喷洒肥料的部件,播种器用于将种子投放到沟槽中,压实器则用来压实土壤以确保种子能够落实在沟槽中并接触到充足的水分和养分。

1.压实器;2.播种器;3.施肥器;4.开沟器;5.机架

2.2 工作原理

当播种机移动时,开沟器切割土壤形成沟槽,施肥器将肥料均匀地喷洒到沟槽内,播种器则将种子投放到沟槽中,并通过压实器压实土壤,从而使种子紧密地贴合土壤,接触到充足的水分和养分。整个过程是在机械化的帮助下完成的,可以大幅度减少人工操作,提高工作效率。

该装置的设计也具有灵活性和适应性。根据不同的谷物种类和不同的土壤条件,可以调整开沟器、施肥器和播种器的参数,以获得最佳的播种效果。此外,该装置还可以适应不同的地形条件,包括山地、平原和丘陵等地形。

3 田间试验

3.1 试验方法

1)地块选择。选择一块面积为6 666.7 m2的小麦种植地作为试验地块。

2)基础施肥。在试验地块中进行基础施肥,以提供小麦种植所需的养分。

3)播种。使用谷物免耕播种机开沟施肥装置进行播种。该装置自动完成开沟、施肥和覆盖等多个作业环节,播种效率和准确性均得到了明显提高。

4)管理。在播种后,对试验地块进行常规管理,包括灌溉、除草和病虫害防治等。

5)观察和测量。在小麦生长期间,对试验地块进行观察和测量,包括植株生长情况、叶片面积、株高等指标的测量。

6)收获。在小麦成熟后进行收获,收获时记录试验地块的产量。

通过以上试验方法,可以对谷物免耕播种机开沟施肥装置的播种效率和种植效果进行客观的评估和比较。同时,通过观察和测量等手段,可以更加详细地了解该装置对小麦种植的影响和作用。

3.2 试验设计

1)试验组和对照组的设置。将试验地块随机分成两组,试验组使用谷物免耕播种机开沟施肥装置进行播种,对照组采用传统的手工播种方法进行播种。

2)施肥量的控制。试验组和对照组施肥量相同,施肥量以试验地块的基础肥料施肥量为基础,根据小麦生长需要适当调整施肥量。

3.3 测定指标与方法

1)小麦产量。在收获期,采用随机取样的方式对试验地块中的小麦进行收割、计数和称重,得到小麦的产量数。

2)小麦生长指标。在小麦生长过程中,对试验地块中的小麦进行定期观察和测量。测定的指标包括小麦的株高、茎粗、叶片面积、根系生长情况等。

3)土壤养分含量。在播种前和收获后,对试验地块中的土壤进行采样分析。测定土壤养分含量的指标包括有机质含量、全氮含量、速效磷含量、速效钾含量等。

4)播种效率。对比试验组和对照组的播种效率。通过计时和计数的方法,测定单位时间内试验组和对照组分别能完成的播种面积和播种数量,评估谷物免耕播种机开沟施肥装置的播种效率。

3.4 结果与分析

3.4.1 播种效率

通过表1可以看出,在使用谷物免耕播种机开沟施肥装置的试验组中,播种速度明显提高,相对于对照组提高了近1.5 hm2/h。同时,试验组中的播种深度比对照组略浅,但播种均匀性更好,能够保证种子的均匀萌发。

表1 播种效率指标统计结果

3.4.2 小麦生长指标

通过表2可以看出,在使用谷物免耕播种机开沟施肥装置的试验组中,小麦的生长指标相对于对照组有所提高。试验组中的小麦株高、茎粗和叶片面积均比对照组略高。同时,试验组中的小麦根系发育情况也相对良好,表明该装置对土壤有一定的改良作用,有利于小麦的生长和发育。

表2 小麦生长指标统计结果

3.4.3 土壤养分含量

通过表3可以看出,在使用谷物免耕播种机开沟施肥装置的试验组中,土壤全氮含量、速效磷含量和速效钾含量均高于对照组。其中,土壤全氮含量提高约0.25 g/kg,速效磷含量提高约4.4 mg/kg,速效钾含量提高约19 mg/kg。结果表明,谷物免耕播种机开沟施肥装置能有效地增加土壤养分含量,从而提高了作物的生长速度和产量。该装置的施肥功能能够让肥料更加精准地施入土壤深处,避免了肥料的浪费和对环境的污染,同时还能降低肥料施用量,有利于土壤的长期肥力维持。

表3 土壤养分含量指标统计结果

3.4.4 产量

谷物免耕播种机开沟施肥装置田间试验中小麦产量为6 700 kg/hm2,对照组小麦产量为6 100 kg/hm2,单位面积小麦产量相比对照组提高约10%。这说明该装置能有效地提高播种效率和土壤肥力,从而促进了小麦生长和产量的提高。

4 结论与展望

本研究设计了一种创新的谷物免耕播种机开沟施肥装置,通过将开沟和施肥的两个功能合二为一,提高了播种效率和土壤肥力。通过田间试验,发现该装置可以显著提高小麦的生长指标和产量,并且能节约农民的劳动力和物力成本。因此,该装置具有较好的应用前景,可以为农业生产提供有效的技术支持。

未来可以进一步改进该装置的设计,提高其施肥和播种的精度和效率,如对该装置的控制系统进行优化,实现远程控制和数据分析,以便更好地管理农田和农作物的生长情况。同时可以探索更加环保和可持续的施肥方式,如采用有机肥料等替代化学肥料。