0 引言

四川省常年水稻的種植面積為 200 萬 hm2,其中2 /3 面積分布在丘陵地區.丘陵地區廣泛存在的獨特農田生態系統,由于水利設施限制,灌溉條件差,一般冬季不栽種農作物,從秋季收獲水稻之后蓄水保田直到次年春季再栽種水稻而形成的深泥腳田和冬水田的水稻種植面積約占 1/4[1].深泥腳田和冬水田由于常年屯水,導致了泥腳深度 30cm 以上、田面積水層深淺不一致、土壤的硬底層相對較深,甚至無硬底層,而且表層的土壤流變性大、剪切應力小、運動阻力大[2],使插秧機易產生滑轉或下陷,行走困難,插秧難度大甚至無法插秧.根據深泥腳田的特點,采用類似機耕船的浮式驅動原理,設計了一種適應深泥腳田的插秧機,為深泥腳田機插秧提供了很好的解決方案[3].目前使用的插秧機適宜栽插的田塊泥腳深度為 15 ~20cm,水層深度為 1 ~ 3cm.對栽插水稻中苗、大苗的研究結果表明,秧爪結構對秧苗栽插質量"三率"\\( 漂秧率、漏插率、傷秧率\\) 影響特別顯著[4].對水稻機械化生產產量影響最大的為秧齡,其次為株距和播種量,三者對產量影響均特別顯著; 秧盤形式和秧爪結構對產量有一定影響[5].

本文根據丘陵地區深泥腳田和冬水田的特點,針對泥腳深度為 25 ~30cm 和 35cm 以上的兩類田塊,設計研制了一種適應深泥腳田的 SNJ2 行插秧機,并在田間進行了機插秧試驗.試驗結果表明: 該機達到各項設計指標,填補了四川丘陵地區深泥腳田和冬水田無法機插秧的空白,減輕了農民勞動強度,提高了丘陵地區農業機械化水平.

1 材料與方法

1. 1 試驗設計

1. 1. 1 試驗田塊的選擇

試驗選取了遂寧市和金堂縣地區具有代表性的兩個深泥腳田,位于遂寧的田塊面積 680m2,泥腳平均深度 38cm,田面水層深度為 3 ~5cm; 位于金堂的田塊面積為 606m2,泥腳平均深度為 30cm,田面水層深度為 2 ~3cm.

1. 1. 2 與普通 2 行插秧機進行對比試驗

試驗采用本機 SNJ2 行插秧機和對比樣機 DB2 行插秧機.對比樣機選擇條件是從現有 2 行插秧機中選擇整機質量相同情況下動力較大的 2 行插秧機.

兩種機器的基本性能參數如表 1 所示.

1\\) 動力和栽插行數相同.兩種插秧機動力均為1. 6kW,栽插行數相同都為 2 行.

2\\) 整機質量不同.SNJ2 行插秧機整機質量約74. 5kg,DB2 行插秧機整機質量約 70kg.

3\\) 浮板結構不同. SNJ2 行插秧機浮板長度為1 090mm,前端寬度為 320mm,后端寬度為 280mm,其中最寬處為 350mm,浮板前段的泥槽寬度由后向前端逐漸加寬,浮板后段上部有向尾部傾斜的傾斜面; DB2行插秧機浮板長度為 990mm,前端寬度為 220mm,后端寬度為 180mm,最寬處 250mm,浮板底部泥槽寬度前部和后部一致.

4\\) 接地比壓不同.插秧機行走機構的通過性與土壤承受壓強有密切關系[6].深泥腳田的承壓強度很小,DB2 行插秧機浮板面積 0. 39m2,SNJ2 行插秧機由于結構改進浮板面積為 0. 64m2,增加了 0. 25m2.在質量相同的情況下,SNJ2 行插秧機接地比壓降低了40% ,減小了沉降量.SNJ2 行插秧機通過性更好.

1. 1. 3 供試品種

遂寧深泥腳田種植水稻為宜香優,千粒質量為32. 8g.2013 年 4 月 3 日采用旱育秧方式播種育秧; 4月 24 日進行機插秧,秧齡為 21 天,機插秧后對漏秧和漂秧及時補插; 8 月 19 日進行機收.從播種到收獲的生長周期為 138 天.

金堂深泥腳田種植水稻為內香 8518,千粒質量為26. 8g.2013 年 4 月 13 日采用旱育秧方式播種育秧;5 月 24 日進行機插秧,秧齡為 41 天,機插秧后對漏秧和漂秧及時補插; 9 月 22 日進行人工收獲.從播種到收獲的生長周期為 162 天.

1. 1. 4 種植密度

兩種插秧機的行距均為 30cm,根據當地農藝習慣,遂寧深泥腳田栽插密度選擇株距 16cm,理論種植密度為 20. 8 萬穴/hm2; 金堂深泥腳田栽插密度選擇株距 21cm,理論種植密度為 15. 8 萬穴/hm2[7].

1. 1. 5 試驗方案

在遂寧深泥腳田采用 SNJ2 行插秧機和 DB2 行插秧機進行機插秧對比試驗,測試兩種插秧機在泥腳深度為 38cm、水層深度為 3 ~ 5cm 的深泥腳田中的作業性能,同時測試兩種插秧機的秧苗栽插質量、插秧效率和產量.

在金堂深泥腳田采用 SNJ2 行插秧機和 DB2 行插秧機進行機插秧對比試驗,測試兩種插秧機在泥腳深度為 30cm、水層深度為 2 ~ 3cm 的深泥腳田中的作業性能.將田塊分為面積相等為 150m2的 4 個試驗小區,采用 DB2 行插秧機在 1、2 號試驗小區進行機插秧,采用 SNJ2 行插秧機在 3、4 號試驗小區進行機插秧,同時測試兩種插秧機的秧苗栽插質量、插秧效率和產量.

1. 2 試驗測定

2013 年 4 月 24 日,在泥腳深度為 38cm、水層深度為3 ~5cm 的遂寧深泥腳田先采用 DB2 行插秧機進行了現場試驗,結果表明: DB2 行插秧機在該田塊行走困難,難以進行機插秧作業.然后,采用 SNJ2 行插秧機進行現場試驗,結果表明: SNJ2 行在該田塊通過性能好,能正常機插秧.同時,現場測定了 SNJ2 行插秧機的插秧效率; 5 月 3 日測試了 SNJ2 行插秧機的秧苗栽插質量-漂秧率、漏插率、傷秧率.本試驗在機插秧后對漏秧和漂秧及時補插,排除了漏秧和漂秧對水稻產量的影響; 收獲前測試了理論產量,8 月 19 日機收測試了實際產量.

2013 年 5 月 24 日,在泥腳深度為 30cm、水層深度為 2 ~ 3cm 的金堂深泥腳田采用 DB2 行插秧機和SNJ2 行插秧機都能正常插秧,現場測定了兩種機器的插秧效率; 6 月 3 日分別對 4 個試驗小區的秧苗栽插質量\\( 漂秧率、漏插率、傷秧率\\) 進行了測定.本試驗在機插秧后對漏秧和漂秧及時補插,排除了漏秧和漂秧對水稻產量的影響.收獲前分別對 4 個試驗小區的理論產量進行測定,9 月 22 日在 4 個試驗小區進行人工收獲,進行實際產量測定.

2 試驗結果

在泥腳深度為 38cm、水層深度為 3 ~ 5cm 的深泥腳田,只有 SNJ2 行插秧機能正常作業.測試了該機器的秧苗栽插質量、插秧效率和產量,結果如表 2、表3 所示.

在泥腳深度為 30cm、水層深度為 2 ~ 3cm 的深泥腳田,兩種機器都能正常插秧.試驗對兩種機器的秧苗栽插質量、插秧效率和產量進行了對比,結果如表 4、表 5 所示.

兩種機器都能在泥腳深度為 25 ~ 30cm 的深泥腳田機插秧,SNJ2 行插秧機的秧苗栽插質量和插秧效率優于 DB2 行插秧機,產量無顯著差異; 對于泥腳深度為35cm 以上的深泥腳田,只有 SNJ2 行插秧機能進行機插秧,秧苗栽插質量符合水稻插秧機作業質量標準,同時能保證產量.

在泥腳深度為 25 ~30cm 的深泥腳田兩種機器對比試驗結果如下:

1\\) SNJ2 行插秧機漂秧率低且栽插質量優于 DB2行插秧機.衡量水稻插秧機作業質量的標準: 一是"三率"越低越好.國家標準《水稻插秧機 技術條件》\\( GB/T 20864-2007\\) 規定漂秧率、漏插率、傷秧率應分別小于等于 3% 、5% 、4% .二是各參數應符合當地農藝種植習慣.

SNJ2 行插秧機的秧苗栽插質量"三率"符合國家標準且優于 DB2 行插秧機.SNJ2 行插秧機的漂秧率遠小于 DB2 行插秧機,主要是因為 DB2 行插秧機在深泥腳田插秧出現浮板下陷過大、擁泥推水嚴重等問題,導致浮板行走阻力增大,浮板兩側和后端橫向的泥水流速大,會沖倒已插好的秧苗; 而 SNJ2 行插秧機浮板下陷量小、擁泥推水小、行走阻力小、對已插好的秧苗影響小,所以漂秧率低.

2\\) SNJ2 行插秧機的插秧效率略高于 DB2 行插秧機.SNJ2 行插秧機在泥腳深度為 25 ~ 30cm 的深泥腳田的插秧效率為 0. 05hm2/ h,DB2 行插秧機在泥腳深度為25 ~30cm 的深泥腳田的插秧效率為0.045hm2/ h.

3 結論

1\\) 深泥腳田土壤承壓強度對機插秧的影響.插秧機行走機構的通過性與土壤承壓強度有著密切關系.深泥腳田土壤的承壓強度很小,壓強越大,土壤沉陷深度越深.因此,一般的插秧機在深泥腳田作業時,易發生沉陷現象,有時甚至無法作業.為了適應深泥腳田土壤承壓力小的特點,設計出比壓小、機體輕、作業速度快的 SNJ2 行插秧機.冬水田一般泥腳深度都在 30cm 以上,對于泥腳深度大于35cm、水層深度 3 ~ 5cm 的深泥腳田,采用 DB2 行插秧機難以正常行走,而采用 SNJ2 行插秧機能夠完成插秧作業.

2\\) 深泥腳田對機插秧苗質量的影響.機插秧要求田塊平整、田面整潔、上細下粗、細而不糊、上爛下實、泥漿沉實、水層適中; 而深泥腳田在耕層上部10cm 范圍內,土壤更加爛糊,前后幅秧交界處在插秧機工作過程中產生的泥浪覆蓋前一幅邊行秧苗的現象較嚴重,容易出現漂秧.在泥腳深度為 30cm、水層深度 2 ~ 3cm 的深泥腳田,采用 SNJ2 行插秧機和 DB2 行插秧機都能機插秧;但 SNJ2 行插秧機性能更穩定,漂秧率更低,秧苗栽插質量優于 DB2 行插秧機.

3\\) 深泥腳田對水稻產量的影響.在土壤和農藝條件相同的情況下,只要插秧機能夠正常進行插秧作業,其產量無顯著影響.SNJ2 行插秧機和 DB2 行插秧機的水稻產量無顯著差異.

4\\) 深泥腳田機插秧工作效率和經濟性.在深泥腳田中機插秧應盡量提高作業速度,減少停機次數和縮短停機時間,以便降低插秧機的行進阻力.行進阻力包括推泥阻力,推水阻力和滑動摩擦力.SNJ2 行插秧機減小了推泥阻力,所以插秧效率比 DB2 行插秧機略高.但是由于受丘陵地區基礎設施建設落后、田間缺乏機耕道路、田塊太小等因素影響,目前所使用的 2行步進式插秧機與 4 行、6 行插秧機相比,工作效率低,經濟性差.

參考文獻:

[1] 陳實. 四川盆地冬水田的成因和區域性分異及其對農業生產的影響[J]. 西南農業大學學報,1991,13\\( 4\\) : 424-428.

[2] 戴欣平,馬廣,陳德俊. 適應泥腳變化的可調式深泥田耕作機的研制[J]. 農機化研究,2012,34\\( 5\\) : 112-115.

[3] 胡相翠,許良元,邵陸壽,等. 適應深泥腳的插秧機設計[J]. 農機化研究,2013,35\\( 10\\) : 80-82.

[4] 庹洪章,謝祖琪,應婧,等. 插秧機秧爪結構對秧苗栽插質量的影響[J]. 西南農業學報,2012,25\\( 1\\) : 63-68.

[5] 謝祖琪,熊昌國,姚金霞,等. 水稻機械化栽插對水稻產量的影響[J]. 西南大學學報,2013,35\\( 2\\) : 128-135.

[6] 全臘珍,任述光,辛繼紅,等. 機滾船犁耕作業的轉彎穩定性研究[J]. 農業工程學報,2005,21\\( 3\\) : 107-110.

[7] 唐文波,余欣. 不同栽插密度對水稻抗病性和產量的影響[J]. 安徽農學通報,2011,17\\( 2\\) : 185-186