2BD-2型玉米无膜浅埋滴灌播种机的研制与测试

李经伟，申利刚，王 宁，张 玥，刘丙乾

(内蒙古自治区水利科学研究院，呼和浩特 010051)

0 引 言

西辽河平原是内蒙古自治区玉米主要生产区[1]，但是由于地处半干旱地区，春旱秋吊现象十年九现，属于传统灌溉农业区。在2012年以前，西辽河平原玉米种植区主要灌溉形式为土渠输水灌溉，在部分条件较好的地区发展了一些地埋管道长度在45 m/hm2左右的低标准管道输水灌溉面积。2012年开始，东北四省区全面开展节水增粮行动[2]，内蒙古自治区西辽河平原作为节水增粮行动的主要项目区，完成了符合国家标准要求的地埋输水管道建设，并在田间开展了覆膜滴灌灌溉形式的示范推广[3]。在国家财政资金扶持下，覆膜滴灌在当地得到了较快的发展，玉米产量跃上了一个新的台阶，灌溉用水量明显降低[4]，获得了预期的效果。但是在覆膜滴灌几年的运行过程中也发现了一些问题，由于地膜每年的回收率较低，耕作层中残留地膜比率逐年增高[6-8]，而且地膜购置和铺设也增加了成本投入，同时在一定程度上降低了降水的利用效率。为了能够实现既发挥滴灌节水、节肥、水肥一体化优势[8]，充分利用当地降水资源的同时，减少残膜对耕作层土壤的污染，我院在当地开展了三年的无膜浅埋滴灌的试验研究，并研制了适宜当地玉米播种的2BD-2无膜浅埋滴灌铺带播种一体机[9]。

1 2BD-2播种机的研制

1.1 现有播种机的优缺点

在东辽河平原玉米种植区现有的播种机主要是对行播种机[10]和覆膜滴灌播种机[11]。对行播种机采用600 mm的固定行距，一般农户使用的农机可同时对2垄或3垄作物进行种植，6垄(3.6 m宽)作为一个畦田；覆膜滴灌播种机因为工序较多，辅助设备重量较大，需要较大功率的牵引机带动，同时由于需要对地膜进行打孔落籽，覆膜滴灌全部采用鸭嘴式播种盘，苗间距无法进行调解。因此将现有播种机进行改造，使之能够实现宽窄行(850 mm：350 mm)、多密度、小牵引的无膜浅埋滴灌铺带播种一体机难度较大。

1.2 2BD-2播种机的组成、工作原理、主要构造及作用

1.2.1 2BD-2播种机的组成

2BD-2播种机由播种、施肥、铺带、覆土四个部分组成，从前到后从上到下依次为切片式施肥开沟器、施肥箱、播种箱、行走轮、滴灌带支架、滴灌带下管器、覆土轮，具体细部如图1、图2所示。

图1 播种机前视图

图2 播种机侧视图

1.2.2 2BD-2播种机的工作原理

2BD-2播种机通过三点悬挂装置与拖拉机连接，由牵引带动地轮通过地轮链条作用于主传动杆，通过主传动杆通过施肥箱控制链条和籽种箱控制链条分别作用于施肥箱控制轴和籽种落籽箱，实现同步施肥和播种；将滴灌带安装在滴灌带支架并放置在滴灌带支架轴承上，滴灌带一端穿过滴灌带滑轮和滴灌带下管器实现滴灌带浅埋铺设；最后通过覆土轮对播种后的种沟进行镇压，覆土轮可通过调节弹簧适应局部起伏地形，确保籽种有足够的土壤覆盖。该播种机传动原理见图3，主要技术参数见表1。

图3 2BD-2播种机传动原理简图

表1 2BW-2播种机主要技术参数表

1.2.3 2BD-2播种机的主要构造及作用

(1)主梁。2BD-2播种机主梁采用70×70方管两根焊接成工字梁。前梁安装一对切片式施肥开沟器和与拖拉机连接的三点悬挂装置；后梁外侧安装一对主驱动地轮，地轮内侧安装一对三连杆仿形体，后梁中间安装滴灌带开沟覆土器。

(2)株距调节箱。株距调节箱是为了满足用户的不同株距要求进行设计的。设计的排种器配套18个种勺的播种盘，在不更换播种盘的情况下，通过更换排种体的从动轮(14齿或30齿)，可进行12种规格的株调换，尺寸见表2。

表2 勺轮播种体株距变速调节表

(3)三连杆仿形架。三连杆仿形架一端连接主梁，另一端连接工作部件，属于自动仿形调整结构，主要配合主梁和播种高度来保持稳定的工作深度。单组三连杆连接架用压板和螺丝固定在主梁后面，调节杆安装方便快捷、省工省时，同时仿形架可通过四组螺丝与排种体连接。

(4)地轮。地轮是整套设备的动力源。通过地轮的转动带动整套设备的齿轮和链条进行工作，实现施肥、排种。地轮上的主传动轮和链条全部设计隐藏在方管中，即安全有防尘，增加了设备的使用寿命。

(5)轮式排种器。排种器是由排种体、排种轴、排种盘和护罩等主要部分组成，排种器设计定位18个勺，排种盘可根据选择的玉米种子大小自行进行调换。

(6)播种开沟器。本次设计采用切片式开沟器，相较于铧犁式开沟器，本次设计即可以有效解决行进过程中的残留根茬兜土，又可以避免潮湿表层土壤沾黏开沟器。播种开沟器开沟深度的控制采用两种方法：一是采用地轮连接架的调节螺杆进行调节；而是采用三连杆仿形架上的调节螺杆进行调节。

(7)覆土器、镇压轮。本次设计采用圆盘式覆土器，覆土器能够保证种子有足够的覆土厚度，保障种子正常发芽、出苗。镇压轮使用具有弹性、防黏土的胶皮轮，通过4个M12螺栓固定于排种体后部,作用是压实种子周围的土壤，使种子有良好的生长发育条件。镇压轮。覆土量和镇压强度可以根据土质和地形变化，通过弹簧螺丝进行调整。

2 2BD-2播种机的测试

2.1 测试地点

2BD-2播种机的测试选在“内蒙古东部节水增粮高效灌溉技术集成研究与规模化示范项目”的核心试验区，核心试验区位于通辽市腰林毛都镇南塔林艾勒嘎查(123°32′E， 44°32′N)，核心区面积5 hm2，本次测试面积0.3 hm2(当地玉米种植间距1.2 m，试种地块垄长55 m，试种垄数45条)。

2.2 测试内容及方法

2BD-2播种机的研制主要是为了进行玉米不覆膜浅埋滴灌的种植，根据通辽东辽河平原地区耕地地力条件不同，玉米种植密度有明显差别，种植密度在52 500～75 000 株/hm2之间。本次测试选择了2BD-2播种机13/30档位的2～4档，对应株数分别为2档:7.16 万株/hm2，3档:6.27 万株/hm2，4档:5.56 万株/hm2，实际应用中可根据实际种植地区地力条件进行调节。在确定播种盘档位后检测不同行进速度条件下的播种效率重播指数、漏播指数、施肥量等指标。

2.3 测试结果

本次田间测试日期为2017年4月27日，田间观测日期为2017年5月16日。不同测试条件下的田间观测数据见表3。

表3 不同行走速度下2BD-2型播种机性能参数表

3 结 论

2BD-2玉米无膜浅埋滴灌播种机能够一次完成开沟、施肥、铺带、播种、覆土等作业，实现精良播种，省时省工。田间试验表明，当株距调节箱(13/30)调整在2～4档位时、行走速度控制在3～4.5 km/h之间时，设备能够完成日播种面积3.6～5.4 hm2，重播指数≤5%，漏播指数≤6%，施肥量可以在0～525 kg/hm2之间调节。为保障播种出苗效果，建议在西辽河平原地区采用2BD-2玉米无膜浅埋滴灌播种机播种玉米时，株距档位控制在2～4档位，行走速度控制在3.5～4 km/h之间。

参考文献：

[1] 郭庆海. 中国玉米主产区的演变与发展[J].玉米科学, 2010,18(1):139-145.

[2] 郝 林, 樊忠诚, 申利刚,等. 内蒙古自治区“节水增粮行动”实施方案(2012-2015)[R]. 内蒙古自治区水利水电勘测设计院, 2014.

[3] 赵靖丹,李瑞平,史海滨,等.滴灌条件下地膜覆盖对玉米田间土壤水热效应的影响[J].节水灌溉,2016,(1):6-9,15.

[4] 宇 宙,王 勇,罗迪汉.膜下滴灌下玉米需水规律及优化灌溉制度研究[J].节水灌溉,2015,(4):10-13,18.

[5] 李先岳, 史海滨, 吕 烨, 等. 土壤中不同残膜量对滴灌入渗的影响及不确定分析 [J]. 农业工程学报, 2013,29(8):84-90.

[6] 辛静静, 史海滨, 李先岳, 等. 残留地膜对玉米生长发育和产量影响研究 [J]. 灌溉排水学报, 2014,33(3):52-54.

[7] 郭彦芬,李生勇,霍轶珍.不同残膜量对春玉米生产性状及土壤水分的影响[J].节水灌溉,2016,(4):47-49.

[8] 李 彬,妥德宝,程满金,等.内蒙古西辽河流域春玉米水肥一体化技术应用研究[J].节水灌溉,2015,(9):39-43.

[9] 申利刚,李经伟,李 彬,等.玉米浅埋滴灌铺带播种一体机[P].中国专利,ZL2016 2 1320758.4,2017-06-16.

[10] 陈乐萍.2BYF-3/4型玉米播种机[J].农业机械,2000,(7):46.

[11] 戴 飞,赵武云,唐学鹏,等.旱地玉米全膜覆盖双垄沟精量播种机工作参数优化[J].农业机械学报,2013,44(S1):39-45.