還田機(jī)的發(fā)展前景探析

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菠蘿莖葉粉碎還田農(nóng)藝要求為了趕農(nóng)時(shí)，一般要求菠蘿莖葉粉碎還田后，緊接著翻耕和播種下茬作物，要求粉碎后殘余葉片、纖維的長度不超過15厘米，否則后續(xù)機(jī)耕作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)纖維纏繞機(jī)具、堵塞現(xiàn)象，造成無法作業(yè)或者影響下茬作物的播種等。

我國菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國自20世紀(jì)90年代初開始研制菠蘿莖葉還田技術(shù)及機(jī)具。最開始是利用曳行機(jī)帶多級圓盤耙切碎機(jī)將菠蘿植株葉片切碎還田，這種處理方式只是切碎、切短葉片，葉片大部分呈現(xiàn)塊狀，組織結(jié)構(gòu)沒被破壞，腐爛分解較慢，土地不適于立即耕種，需閑置一定的時(shí)間，待葉片腐爛變軟后，才能耕種。但為了搶農(nóng)時(shí)，生產(chǎn)上迫切需要菠蘿莖葉粉碎還田后能夠立即耕種的技術(shù)與設(shè)備。隨著國內(nèi)秸稈粉碎還田技術(shù)及機(jī)具的成熟，以及各級政府對推廣農(nóng)業(yè)廢棄物還田技術(shù)的日益重視，菠蘿莖葉粉碎還田技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。一些廠家在參考、吸收玉米、小麥等秸稈粉碎還田機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對菠蘿莖葉的機(jī)械物理特性，研制了適用于菠蘿莖葉粉碎還田的新技術(shù)、新機(jī)具。如，廣東省徐聞縣通用設(shè)備廠研制了工作部件為鋤型甩刀的還田機(jī)，鋤型甩刀由鑄鋼澆灌而成，重量較大，無刀刃，外形似鋤頭；一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)小型農(nóng)機(jī)修理廠及個(gè)人直接購買玉米秸稈粉碎還田機(jī)，在對甩刀進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，研制了L改進(jìn)型甩刀的還田機(jī)，甩刀由鋼板彎曲制成，有雙面刀刃，重量較輕。上述機(jī)型均需要拖拉機(jī)下地重復(fù)粉碎作業(yè)2次才能滿足后續(xù)機(jī)耕作業(yè)要求。中國熱帶科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研制了Y型甩刀還田機(jī)，Y型甩刀由兩塊L改進(jìn)型甩刀背靠背安裝組成。該機(jī)在植株葉片生長稀疏的菠蘿園，可1次粉碎即完成作業(yè)；在植株葉片生長茂盛的菠蘿園，該機(jī)仍需2次重復(fù)粉碎作業(yè)，生產(chǎn)效率相對較高。但拖拉機(jī)負(fù)荷大，功耗和損耗大，對甩刀材料及材料的熱處理、甩刀和粉碎軸的加工與安裝精度等要求較高，提高了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有機(jī)型經(jīng)2次重復(fù)粉碎作業(yè)后，菠蘿莖葉絕大部分被打爛，莖葉組織結(jié)構(gòu)被破壞，暴露出纖維，并與泥土混合在一起，有利于殘葉和纖維的腐爛分解，且殘葉和纖維長度較短，不易引起后續(xù)機(jī)耕作業(yè)時(shí)纖維纏繞機(jī)具堵塞嚴(yán)重的現(xiàn)象，土地可立即進(jìn)行后續(xù)耕種，有利于搶農(nóng)時(shí)和菠蘿園的更新。

各類型菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作性能

（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)一般采用輪式拖拉機(jī)作為配套動(dòng)力，功率范圍一般在66～74千瓦之間，標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)后懸掛，其結(jié)構(gòu)主要由懸掛裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、粉碎機(jī)構(gòu)、限位裝置等組成。粉碎機(jī)構(gòu)可高速旋轉(zhuǎn)，工作部件由刀軸、刀座、甩刀等構(gòu)成。各機(jī)型的主要區(qū)別在工作寬度、甩刀形狀、排列方式和數(shù)量不同。按工作寬度分，有3種，分別為1.0米、1.2米和1.6米。前兩者甩刀數(shù)量均為14把，呈對稱排列；后者甩刀數(shù)量為18把，呈雙螺旋線排列。工作寬度1.0米的機(jī)型，甩刀為鋤形；工作寬度1.2米的機(jī)型，甩刀為L改進(jìn)型或Y型；工作寬度1.6米的機(jī)型只有Y型甩刀。3種甩刀見圖1。

（二）各類型甩刀工作性能

1.試驗(yàn)情況我們在廣東徐聞縣同一菠蘿園，分別對3種甩刀的機(jī)型進(jìn)行了菠蘿莖葉粉碎還田試驗(yàn)，測定了粉碎還田后的平均纖維長度和最長纖維長度。試驗(yàn)配套動(dòng)力拖拉機(jī)為東方紅904，90馬力。試驗(yàn)記錄結(jié)果見表1。該菠蘿園種植品種為巴厘種，植株葉片生長茂盛，葉片估計(jì)每畝達(dá)8～9噸。收果后，繼續(xù)保留植株培育種苗，收獲種苗后，植株葉片大部分已下垂，尾部干枯。2.三種甩刀粉碎效果對比詳見表13.粉碎效果分析（1）粉碎后纖維長度鋤型甩刀粉碎后纖維最長，而L改進(jìn)型甩刀次之，Y型甩刀粉碎后纖維最短。顯然，粉碎效果與粉碎形式、甩刀分布及密度等有關(guān)。在粉碎形式上，鋤型甩刀主要是沖擊粉碎，而L改進(jìn)型甩刀和Y型甩刀主要是剪切粉碎，剪切比沖擊更易切斷纖維，所以，L改進(jìn)型甩刀和Y型甩刀均比鋤型甩刀處理的纖維要短；在甩刀分布密度上，Y型甩刀分布密度大于L改進(jìn)型，因而作業(yè)時(shí)在單位面積內(nèi)的打擊次數(shù)、打擊密度也比L改進(jìn)型的大，所以，纖維更短，粉碎效果更好。（2）粉碎后地上根莖破壞情況經(jīng)鋤型甩刀粉碎后，菠蘿根莖的地上部分和地下部分基本上被打爛、破壞；而經(jīng)L改進(jìn)型甩刀和Y型甩刀粉碎后，菠蘿根莖只是被切斷，較少被粉碎，尤其是地下部分，組織破壞的更少。原因在于鋤型甩刀與根莖接觸是點(diǎn)接觸，而L改進(jìn)型甩刀和Y型甩刀與根莖接觸是線接觸，點(diǎn)接觸的方式受力集中，更有利于菠蘿根莖的粉碎。另外，鋤型甩刀質(zhì)量重、慣性大、打擊力強(qiáng)，有利于進(jìn)行粉碎。

菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)的發(fā)展方向和趨勢

（一）研制開發(fā)高效菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)

目前國內(nèi)菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)，需要重復(fù)粉碎作業(yè)2次，才能滿足后續(xù)機(jī)耕要求。拖拉機(jī)則需要下地2次，反復(fù)輾壓土地，功耗大、效率低，生產(chǎn)率只有0.166～0.170公頃/小時(shí)。因而應(yīng)研制和開發(fā)能夠1次完成粉碎作業(yè)的高效菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)。

（二）研制開發(fā)配套技術(shù)

隨著國產(chǎn)100馬力以上拖拉機(jī)的開發(fā)應(yīng)用及進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)數(shù)量的增加，亟需研制開發(fā)與之配套的作業(yè)幅寬在1.5～2.0米的菠蘿莖葉粉碎還田機(jī)。

（三）農(nóng)機(jī)應(yīng)與種植方式相結(jié)合，提高粉碎效果和降低能耗

菠蘿莖干粗大，比葉片更難粉碎，粉碎過程要求打擊的次數(shù)更多、強(qiáng)度更大，而現(xiàn)有還田機(jī)甩刀軸向分布均勻，對作業(yè)區(qū)域內(nèi)打擊的密度和強(qiáng)度一致，容易造成莖干處打擊次數(shù)少，打不爛或葉片處打擊過度，浪費(fèi)動(dòng)力。所以，應(yīng)研制和開發(fā)甩刀排列方式與種植方式相對應(yīng)的新機(jī)型，使還田機(jī)作業(yè)通過時(shí)，莖干處甩刀分布密度較大，打擊次數(shù)多，以提高粉碎效果，其他地方甩刀分布較疏，打擊次數(shù)少，以減少能耗。

（四）研制開發(fā)新式甩刀

針對菠蘿葉片纖維韌性大、難切斷的特性，應(yīng)研制和開發(fā)新式甩刀，以適應(yīng)粉碎的特殊要求。

作者：歐忠慶張勁李玲李玉林崔振德單位：中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所