引言
歐美等發達國家在還田機具的研究方面起步較早，對農作物切碎規律、莖稈特性方面進行了較有深度的研究。在我國，隨著國家對玉米莖稈還田技術及保護性耕作技術越來越重視，相關技術的研發也越來越受到關注，目前在玉米莖稈的結構、力學特性、玉米莖稈切碎裝置工作過程、原理等研究方面，雖然有涉及，但都不夠深入系統。切碎過程中的擁堵問題、莖稈切碎質量不佳導致的生態問題和播種效果差等都沒有得到很好的解決。確定臥式玉米莖稈切碎裝置的較優工作參數以及對玉米莖稈受切機理的研究可以完善相關的技術體系，為玉米莖稈切碎還田裝置的研究、創新、生產提供技術支持。
1 試驗設備與材料
試驗主要設備參照《立式莖稈還田機切碎性能影響因素的研究》，在其上加以改造后搭建，即用臥式切碎裝置替換其立式切碎裝置，并加裝了一臺電磁調速電機，單獨對玉米莖稈切碎裝置提供動力。臥式玉米莖稈切碎裝置主要包括 4 個功能部分: 可調節機架、定刀、動刀和動刀軸，如圖 1 所示。其中，刀刃回轉半徑 94mm，動定刀刀片長度 282mm。試驗材料: 玉米品種為黃淮海地區普遍種植的澄海 605。將試驗田等份劃分成 16 個區域，隨機抽取 10片區域，在這10 片區域中隨機各抽取 30 株玉米，測得含水率為 70% ～ 80% ，玉米莖稈的高度為 200 ～273cm，莖稈根部離地面 10cm 處的直徑為 15 ～ 22mm，果穗結穗高度范圍為 82 ～133cm?！緢D1.略】
2 試驗結果及分析
試驗指標: 玉米莖稈切碎后的長度≤10cm 的質量占莖稈總質量的比例。
試驗的因素: 割刀位置、喂入位置、喂入速度、割刀轉速和摘穗輥轉速。各因素試驗水平如表 1 所示?！颈?】
割刀位置水平的設置: 割刀位置即玉米莖稈根莖分離時，與強制拉莖段前邊緣的位移 S，正向與玉米莖稈喂入方向相反，如圖 2 所示?！緢D2.略】
喂入位置的水平設置: 喂入位置即秸稈喂入位置距割刀刀片最左端的距離。試驗方案: 采用正交試驗和因素互作試驗試驗相結合的方式。首先進行正交試驗，確定影響切碎合格率的主要影響因素及影響程度; 然后根據對正交試驗數據分析，補充了因素互作試驗。
2． 1 正交試驗
正交試驗安排與結果如表 2 所示?！颈?】
對正交試驗的結果進行分析，得如圖 3 所示的正交試驗因子影響趨勢圖?！緢D3】
如圖 4 所示，割刀位置對玉米莖稈切碎合格率的影響程度最高，而其他 4 個因素對玉米莖稈的切碎合格率的影響在本試驗內也均超過 7 個百分點。5 項因素對玉米莖稈切碎合格率的影響程度從主到次依次為: A 割刀位置，B 喂入位置，E 摘穗輥轉速，D 割刀轉速，C 喂入速度。在試驗情況下的較優組合為: A2B4D4C4E2?！緢D4】
對不同摘穗輥轉速下的不合格玉米碎稈的長度進行統計，分析如圖 5 所示。摘穗輥在高低轉速時，與割臺其他參數配合均出現理想切碎和不理想切碎情況。
在理想切碎時，玉米莖稈的合格率取決于摘穗輥強制拉莖段單位時間內向切碎裝置喂入玉米莖稈的長度和動刀單位時間內切碎次數; 在不理想切碎時，莖稈出現阻塞或其他不能順利進入莖稈滑道不理想運動狀態，使得莖稈受切時運動不規律，表現在不合格莖稈長度平均值和標準差出現明顯升高，這也正是摘穗輥的轉速與其他參數存在相互作用，應加以驗證。由圖 6 可以看出，割刀在低速端和高速段均有理想受切的情況出現，如低速1、2、3 組和高速2、3 組。但是低速 4 和高速 4 試驗組均有高標準差的情況存在，而這兩組試驗的割刀轉速和摘穗輥轉速分別是: 低速 4組中割刀轉速在水平 1，摘穗輥轉速在水平 4; 高速組中割刀轉速在水平 4，摘穗輥轉速在水平 1; 兩組試驗均出現阻塞?？梢酝茢?，割刀轉速對玉米莖稈切碎質量的影響與摘穗輥轉速、喂入速度有關?！緢D5-6】
2． 2 因素互作試驗
因素互作試驗結果如表 3 所示，因素互作趨勢圖如圖 7 所示。根據圖 7，對 AB 相互作用的結果可以看出玉米莖稈的切碎合格率明顯下降，這與 A、B 單獨作用分析時，兩者作用下的合格率均出現下降的趨勢相符。因此，可以推斷因素 A、B 之間不存在相互作用或者相互作用不明顯。A、B 因素單獨作用時，玉米莖稈切碎合格率出現下降趨勢，而因素 C 單獨作用和 AC 、BC 相互作用時，玉米莖稈切碎合格率均出現上升的趨勢，因此可以推斷 AC、BC 因素之間可能存在相互作用。為了進一步分析，根據表 3 的結果進行統計，得出如表 4 所示的因子互作分析表。由表 4 可以看出，在 B1、B2 分別作用下、因素 A2作用下所產生的玉米莖稈切碎合格率相對于 A1 均有所下降。因此，AB 之間不存在相互作用，如圖 8 所示。同樣，由圖 9、圖 10 所示的 AC 因素互作分析圖和BC 因素互作分析圖中可以看出: 當 C1 作用時，A2 因素作用下的玉米莖稈切碎合格率相對于 A1 作用下的合格率有所上升; 而在 C2 作用下時，A1、A2 的合格率增勢卻相反，因此因素 A、C 之間可能存在相互作用?！緢D7-10.表3-4】
同理，因素 B、C 之間的相互作用分析結果也顯示了相同狀況。因此可以推斷，在玉米莖稈的切碎過程中，摘穗輥轉速分別與喂入速度、割刀轉速之間存在明顯的相互作用。
3 結論
1\\) 試驗證明，此臥式切碎裝置在切碎效果較佳時的各項參數為: 割刀開始切碎位置位于強制拉莖段起始前端，喂入位置偏向摘穗輥高輥一側，行進速度為 1～ 1． 2m / s，割刀轉速為 2 000r / min，摘穗輥轉速為700r / min。
2\\) 摘穗輥轉速分別與喂入速度和割刀轉速之間存在交互作用; 喂入速度和割刀轉速不存在相互作用。
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