0 引言
四川省常年水稻的种植面积为 200 万 hm²,其中2 /3 面积分布在丘陵地区.丘陵地区广泛存在的独特农田生态系统,由于水利设施限制,灌溉条件差,一般冬季不栽种农作物,从秋季收获水稻之后蓄水保田直到次年春季再栽种水稻而形成的深泥脚田和冬水田的水稻种植面积约占 1/4[1].深泥脚田和冬水田由于常年屯水,导致了泥脚深度 30cm 以上、田面积水层深浅不一致、土壤的硬底层相对较深,甚至无硬底层,而且表层的土壤流变性大、剪切应力小、运动阻力大[2],使插秧机易产生滑转或下陷,行走困难,插秧难度大甚至无法插秧.根据深泥脚田的特点,采用类似机耕船的浮式驱动原理,设计了一种适应深泥脚田的插秧机,为深泥脚田机插秧提供了很好的解决方案[3].目前使用的插秧机适宜栽插的田块泥脚深度为 15 ~20cm,水层深度为 1 ~ 3cm.对栽插水稻中苗、大苗的研究结果表明,秧爪结构对秧苗栽插质量"三率"( 漂秧率、漏插率、伤秧率) 影响特别显着[4].对水稻机械化生产产量影响最大的为秧龄,其次为株距和播种量,三者对产量影响均特别显着; 秧盘形式和秧爪结构对产量有一定影响[5].
本文根据丘陵地区深泥脚田和冬水田的特点,针对泥脚深度为 25 ~30cm 和 35cm 以上的两类田块,设计研制了一种适应深泥脚田的 SNJ2 行插秧机,并在田间进行了机插秧试验.试验结果表明: 该机达到各项设计指标,填补了四川丘陵地区深泥脚田和冬水田无法机插秧的空白,减轻了农民劳动强度,提高了丘陵地区农业机械化水平.
1 材料与方法
1. 1 试验设计
1. 1. 1 试验田块的选择
试验选取了遂宁市和金堂县地区具有代表性的两个深泥脚田,位于遂宁的田块面积 680m²,泥脚平均深度 38cm,田面水层深度为 3 ~5cm; 位于金堂的田块面积为 606m2,泥脚平均深度为 30cm,田面水层深度为 2 ~3cm.
1. 1. 2 与普通 2 行插秧机进行对比试验
试验采用本机 SNJ2 行插秧机和对比样机 DB2 行插秧机.对比样机选择条件是从现有 2 行插秧机中选择整机质量相同情况下动力较大的 2 行插秧机.
两种机器的基本性能参数如表 1 所示.
1) 动力和栽插行数相同.两种插秧机动力均为1. 6kW,栽插行数相同都为 2 行.
2) 整机质量不同.SNJ2 行插秧机整机质量约74. 5kg,DB2 行插秧机整机质量约 70kg.
3) 浮板结构不同. SNJ2 行插秧机浮板长度为1 090mm,前端宽度为 320mm,后端宽度为 280mm,其中最宽处为 350mm,浮板前段的泥槽宽度由后向前端逐渐加宽,浮板后段上部有向尾部倾斜的倾斜面; DB2行插秧机浮板长度为 990mm,前端宽度为 220mm,后端宽度为 180mm,最宽处 250mm,浮板底部泥槽宽度前部和后部一致.
4) 接地比压不同.插秧机行走机构的通过性与土壤承受压强有密切关系[6].深泥脚田的承压强度很小,DB2 行插秧机浮板面积 0. 39m²,SNJ2 行插秧机由于结构改进浮板面积为 0. 64m²,增加了 0. 25m2.在质量相同的情况下,SNJ2 行插秧机接地比压降低了40% ,减小了沉降量.SNJ2 行插秧机通过性更好.
1. 1. 3 供试品种
遂宁深泥脚田种植水稻为宜香优,千粒质量为32. 8g.2013 年 4 月 3 日采用旱育秧方式播种育秧; 4月 24 日进行机插秧,秧龄为 21 天,机插秧后对漏秧和漂秧及时补插; 8 月 19 日进行机收.从播种到收获的生长周期为 138 天.
金堂深泥脚田种植水稻为内香 8518,千粒质量为26. 8g.2013 年 4 月 13 日采用旱育秧方式播种育秧;5 月 24 日进行机插秧,秧龄为 41 天,机插秧后对漏秧和漂秧及时补插; 9 月 22 日进行人工收获.从播种到收获的生长周期为 162 天.
1. 1. 4 种植密度
两种插秧机的行距均为 30cm,根据当地农艺习惯,遂宁深泥脚田栽插密度选择株距 16cm,理论种植密度为 20. 8 万穴/hm²; 金堂深泥脚田栽插密度选择株距 21cm,理论种植密度为 15. 8 万穴/hm²[7].
1. 1. 5 试验方案
在遂宁深泥脚田采用 SNJ2 行插秧机和 DB2 行插秧机进行机插秧对比试验,测试两种插秧机在泥脚深度为 38cm、水层深度为 3 ~ 5cm 的深泥脚田中的作业性能,同时测试两种插秧机的秧苗栽插质量、插秧效率和产量.
在金堂深泥脚田采用 SNJ2 行插秧机和 DB2 行插秧机进行机插秧对比试验,测试两种插秧机在泥脚深度为 30cm、水层深度为 2 ~ 3cm 的深泥脚田中的作业性能.将田块分为面积相等为 150m²的 4 个试验小区,采用 DB2 行插秧机在 1、2 号试验小区进行机插秧,采用 SNJ2 行插秧机在 3、4 号试验小区进行机插秧,同时测试两种插秧机的秧苗栽插质量、插秧效率和产量.
1. 2 试验测定
2013 年 4 月 24 日,在泥脚深度为 38cm、水层深度为3 ~5cm 的遂宁深泥脚田先采用 DB2 行插秧机进行了现场试验,结果表明: DB2 行插秧机在该田块行走困难,难以进行机插秧作业.然后,采用 SNJ2 行插秧机进行现场试验,结果表明: SNJ2 行在该田块通过性能好,能正常机插秧.同时,现场测定了 SNJ2 行插秧机的插秧效率; 5 月 3 日测试了 SNJ2 行插秧机的秧苗栽插质量-漂秧率、漏插率、伤秧率.本试验在机插秧后对漏秧和漂秧及时补插,排除了漏秧和漂秧对水稻产量的影响; 收获前测试了理论产量,8 月 19 日机收测试了实际产量.
2013 年 5 月 24 日,在泥脚深度为 30cm、水层深度为 2 ~ 3cm 的金堂深泥脚田采用 DB2 行插秧机和SNJ2 行插秧机都能正常插秧,现场测定了两种机器的插秧效率; 6 月 3 日分别对 4 个试验小区的秧苗栽插质量( 漂秧率、漏插率、伤秧率) 进行了测定.本试验在机插秧后对漏秧和漂秧及时补插,排除了漏秧和漂秧对水稻产量的影响.收获前分别对 4 个试验小区的理论产量进行测定,9 月 22 日在 4 个试验小区进行人工收获,进行实际产量测定.
2 试验结果
在泥脚深度为 38cm、水层深度为 3 ~ 5cm 的深泥脚田,只有 SNJ2 行插秧机能正常作业.测试了该机器的秧苗栽插质量、插秧效率和产量,结果如表 2、表3 所示.
在泥脚深度为 30cm、水层深度为 2 ~ 3cm 的深泥脚田,两种机器都能正常插秧.试验对两种机器的秧苗栽插质量、插秧效率和产量进行了对比,结果如表 4、表 5 所示.
两种机器都能在泥脚深度为 25 ~ 30cm 的深泥脚田机插秧,SNJ2 行插秧机的秧苗栽插质量和插秧效率优于 DB2 行插秧机,产量无显着差异; 对于泥脚深度为35cm 以上的深泥脚田,只有 SNJ2 行插秧机能进行机插秧,秧苗栽插质量符合水稻插秧机作业质量标准,同时能保证产量.
在泥脚深度为 25 ~30cm 的深泥脚田两种机器对比试验结果如下:
1) SNJ2 行插秧机漂秧率低且栽插质量优于 DB2行插秧机.衡量水稻插秧机作业质量的标准: 一是"三率"越低越好.国家标准《水稻插秧机 技术条件》( GB/T 20864-2007) 规定漂秧率、漏插率、伤秧率应分别小于等于 3% 、5% 、4% .二是各参数应符合当地农艺种植习惯.
SNJ2 行插秧机的秧苗栽插质量"三率"符合国家标准且优于 DB2 行插秧机.SNJ2 行插秧机的漂秧率远小于 DB2 行插秧机,主要是因为 DB2 行插秧机在深泥脚田插秧出现浮板下陷过大、拥泥推水严重等问题,导致浮板行走阻力增大,浮板两侧和后端横向的泥水流速大,会冲倒已插好的秧苗; 而 SNJ2 行插秧机浮板下陷量小、拥泥推水小、行走阻力小、对已插好的秧苗影响小,所以漂秧率低.
2) SNJ2 行插秧机的插秧效率略高于 DB2 行插秧机.SNJ2 行插秧机在泥脚深度为 25 ~ 30cm 的深泥脚田的插秧效率为 0. 05hm2/ h,DB2 行插秧机在泥脚深度为25 ~30cm 的深泥脚田的插秧效率为0.045hm²/ h.
3 结论
1) 深泥脚田土壤承压强度对机插秧的影响.插秧机行走机构的通过性与土壤承压强度有着密切关系.深泥脚田土壤的承压强度很小,压强越大,土壤沉陷深度越深.因此,一般的插秧机在深泥脚田作业时,易发生沉陷现象,有时甚至无法作业.为了适应深泥脚田土壤承压力小的特点,设计出比压小、机体轻、作业速度快的 SNJ2 行插秧机.冬水田一般泥脚深度都在 30cm 以上,对于泥脚深度大于35cm、水层深度 3 ~ 5cm 的深泥脚田,采用 DB2 行插秧机难以正常行走,而采用 SNJ2 行插秧机能够完成插秧作业.
2) 深泥脚田对机插秧苗质量的影响.机插秧要求田块平整、田面整洁、上细下粗、细而不糊、上烂下实、泥浆沉实、水层适中; 而深泥脚田在耕层上部10cm 范围内,土壤更加烂糊,前后幅秧交界处在插秧机工作过程中产生的泥浪覆盖前一幅边行秧苗的现象较严重,容易出现漂秧.在泥脚深度为 30cm、水层深度 2 ~ 3cm 的深泥脚田,采用 SNJ2 行插秧机和 DB2 行插秧机都能机插秧;但 SNJ2 行插秧机性能更稳定,漂秧率更低,秧苗栽插质量优于 DB2 行插秧机.
3) 深泥脚田对水稻产量的影响.在土壤和农艺条件相同的情况下,只要插秧机能够正常进行插秧作业,其产量无显着影响.SNJ2 行插秧机和 DB2 行插秧机的水稻产量无显着差异.
4) 深泥脚田机插秧工作效率和经济性.在深泥脚田中机插秧应尽量提高作业速度,减少停机次数和缩短停机时间,以便降低插秧机的行进阻力.行进阻力包括推泥阻力,推水阻力和滑动摩擦力.SNJ2 行插秧机减小了推泥阻力,所以插秧效率比 DB2 行插秧机略高.但是由于受丘陵地区基础设施建设落后、田间缺乏机耕道路、田块太小等因素影响,目前所使用的 2行步进式插秧机与 4 行、6 行插秧机相比,工作效率低,经济性差.
参考文献:
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