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我国固态肥料施肥机械现状及发展对策
发布时间:2018-04-21浏览次数:358返回列表

吴爱兵1,朱德文1,赵国栋2

(1.农业部南京农业机械化研究所,江苏南京 210014;

2.海门市农业机械化技术推广服务站,江苏海门 226682)

摘要:从施肥机械排肥器及施肥整机不同类型及结构特点介绍了我国当前所存在的肥料撒施机,在此基础上分析了当前肥料撒施机所存在的问题并进行了发展对策研究。

关键词:固态肥料;排肥器;撒施机;现状;对策

0 引言

联合国粮农组织(FAO)的统计表明,化肥对提高农作物产量的作用占40~60%,我国化肥对作物增产的作用占30 ~40 % [1]。我国化肥总产量占世界的16.6%,总产量仅次于美国,居世界第二位,总施用量占世界的27.5%,居世界第一位。我国粮食生产能取得如此大的成就,很大程度上得益于化肥施用量的增加及施肥技术的不断发展有关。数据显示,2010 年我国化肥用量为4713万t,2011年为 4833万t,2012年全国消耗化肥4875万t[2]。施肥是农业生产中不可缺少的一个环节,随着化肥产量、施肥量逐年增加以及国内农业机械化发展水平的提高,对肥料撒施机械的设计也越来越趋于成熟。由于肥料的性状不同,施肥机械的形式也多种多样,本文所述的施肥机械的研究主要用于固态肥料的撒施机械。

1 研究现状

1.1 以肥料排肥器的类型及其性能特点分为以下种类

1.1.1 离心式排肥器:其工作原理就是利用高速转动的物体具有离心力。离心式排肥器排肥盘叶片有直形和弯形,叶片数目2[2]6 个不等。在一个排肥盘上安装不同形状和角度的叶片,使各叶片排出的化肥远近不同,提高排肥的均匀性。离心式排肥器的工作过程可分为两个阶段:第一阶段是化肥质点在排肥盘上的运动;第二阶段是化肥质点离开排肥盘到落地阶段的运动。根据前苏联学者用泥炭粉进行的试验表明:在一定范围内,初速和高度越大,则抛撒距离 也越大,但当初速增到一定数值后,抛撒距离不再增大,应用其经验公式:

L=〔-(7.5lgV0-5.1)lgKn+λ〕H(式中,H为排肥盘的安装高度,λ为与初速V0有关的系数,Kn为化肥粒子飘浮系数),来计算离心式排肥器的排肥距离,排肥盘转速,机组前进速度等相互之间的关系。

1.1.2 链指式排肥器:该排肥器的工作部件为一回转链条,链节上装有斜置的链指。工作时,链条沿箱底移动,链指通过排肥口将化肥排出。为了清除肥箱底部被链指压实的化肥层,在链条上每隔一定距离装有一把刮刀,为了防止化肥在肥箱内架空,肥箱前壁还装有一块振动板。

1.1.3 钉轮式排肥器:该排肥器属于条施排肥器,其工作部件是排肥轮上有分布均匀的钉齿,钉轮转动时,钉齿将化肥拨出落入排肥管中,进入钉轮下部的化肥根据化肥的流动性由插板控制,用改变转速来调控流量。钉轮式排肥器常用于丹麦等欧洲国家使用的联合条播机上。

1.1.4 星轮式排肥器:它是目前国内外使用最普遍的一种,其工作原理是旋转的星轮将星齿间的化肥强制排出。通常采用2个星轮对转以消除肥料架空和锥齿轮的轴向力。在肥箱底部装有活页式铰链,箱底可以打开,以便清除残存的化肥。

1.1.5 转盘式排肥器:其工作原理是在肥料箱底部安装一水平旋转的圆盘,肥料从肥料筒下部的孔口自流进入转速不大的水平转盘内,水平转盘将肥料分别带向2个转动着的排肥盘。排肥盘位于水平转盘的边缘,沿垂直方向转动。利用水平转盘与排肥盘的相对速度和肥料与排肥盘摩擦力的关系,使肥料从水平转盘的边缘排出。

1.1.6 螺旋式排肥器:其工作原理是利用螺旋回转达到排肥目的。排肥螺旋叶片有普通形、中空形和钢丝弹簧形3种。叶片式排肥量大,对肥料压实作用也大,故只适用于排施粒状及干燥的粉状化肥,排肥量大小由转速决定。

1.1.7 定孔式排肥器:它的基本特征是肥箱底部开有孔口,工作时箱内绕水平轴转动的圆盘将化肥送出孔口。其排肥量由肥料箱底部的孔口决定。定孔式排肥器只适宜于流动性好的化肥,它的稳定性变量系数为20~30%,结构简单。

1.1.8 振动式排肥器:其工作原理是凸轮使振动板不断振动,使化肥在肥料箱内循环运动,同时,清除肥料箱内化肥“架空”,并使化肥沿振动板斜面下滑,经排肥口排出,排肥量大小由调节板调节。

1.2 以固态肥料施肥整机类型有以下几种

1.2.1 离心式撒肥机:是根据离心式排肥器的原理设计的,它是由动力输出轴带动旋转的排肥盘将化肥撒出。它有单盘式和双盘式2 种。它结构简单、重量较小。撒施幅度大和生产效率高等优点,是欧美等国家普遍采用的一种撒肥机,在北京举办的农机展中,韩国也首次在中国展出其设计的离心式撒肥机。

1.2.2 全幅式施肥机:一类是根据转盘式排肥器原理设计的,由多个双叶片的转盘式排肥器横向排列组成全幅式施肥机。另一类根据链指式排肥器原理设计,由装在沿横向移动的链条上的链指组成,沿整个机器幅宽实施全幅式撒肥。其基本特性是在全幅式内施肥均匀。

1.2.3 气力式宽幅撒肥机:利用高速旋转的风机所产生的高速气流,并配以机械式排肥器和喷头,大幅宽、高效率地撒施化肥。这种撒肥机是目前国外应用最广的一种新式的,集自动化和电子化为一体的撒肥机。

1.2.4 种肥施肥机:在谷物播种机上装置施肥排肥器,在播种的同时播施种肥。目前在国内的谷物条播机、玉米播种机带有施肥装置。在欧洲等国家同样都在播种机上配备有施肥器。

1.2.5 追肥施肥机:农作物追肥是将化肥施在作物根系的侧深部位。追肥施肥机就是在中耕机上安装排肥器和施肥开沟器。在国内一般追肥施肥机采用侧方表施方法进行作物追肥。

2 存在的问题

综上所述,目前国内使用的肥料撒施机虽然种类较多,但是在农业机械化起步迟、起点低的背景下,我国施肥机械化技术的发展同样远远落后于其他技术的应用,从化肥的剂型、使用方式到施肥机械的研究开发,以及施肥技术规程等各个层面都有相当大的差距。归纳起来存在以下方面。

2.1 施肥机种类多,但适应性差

每种机型对撒施肥料的适应性,撒施田块的地形、规模以及作物品种、耕作方式的适应性不广。如离心式撒施机适应[来自WwW.lw5u.com]流动性强的干燥、颗粒肥料,而湿度大、块状肥料则易出现堵塞、抛洒不均匀的问题;链板式螺旋撒施机适合块状、湿度较大的农家肥,但对于颗粒状或粉状肥料则易出现泄露问题,造成肥料的浪费。

2.2 施肥机械化技术研究滞后,不能满足现实生产的需要

目前,生产中常见的施肥机械,大多数沿用传统的作业机械,其中不少是在运输机械、播种机械或中耕管理机械上小改小造,缺少科学系统的设计研[来自wWW.lw5u.com]究,作业的技术及性能指标落后,施肥作业的效果不能适应不同作物、不同生长阶段的农艺要求。另一方面,随着现代农业的快速发展,各地对作物生产中的施肥环节的机械化已经产生了现实的需求。不久前江苏省的农机装备需求调研显示,到2015年,该省各种施肥机械的需求将大幅度增加,需求总量约2.1万台。此外,施肥作业的技术规程和作业标准不健全也制约了我国化肥的科学利用水平。

3 发展对策

作为农业生产的重要投入品,化肥的机械化施用技术的发展,关系我国粮食的安全生产,关系到农业生产与生态环境的协调发展。同时,作为世界人口大国与粮食消费大国,化肥的利用水平更关系到我国粮食产业的国际竞争力。因此,必须加快推进我国肥料施用机械化技术的进步。

3.1 加快布施机构等关键部件的研究与试验

结合我国肥料性状特点及未来肥料剂型的发展趋势,加强施肥布施机构等关键部件的基础研究,提高粉状、结晶状和颗粒状等不同性状化肥的施撒均匀性、可靠性。尽管目前我国施肥机械已经取得初步发展,但一个不容忽视的问题是,现有的施肥机械缺乏通用标准的技术基础。布施机构等关键部件的研究与试验,可以为专业施肥机械的开发生产提供必要的技术支撑。

3.2 注重变量施肥技术与精准农业技术相结合

排肥器可实现变量作业,比较适合与精准农业技术中的变量施肥技术相结合。随着精准农业技术的快速发展,变量施肥技术也快速发展,相关核心部件的研究也越来越受到更多人的关注,精量排肥技术。变量控制技术和肥料输送技术等关键技术水平也在快速发展。相信在不久的将来,变量施肥技术会逐渐成熟,变量施肥机械会逐渐普及。

3.3 采用自动化的监测控制技术

逐渐采用自动化的监测控制技术,对工作部件和作业质量进行实时监测和控制。随着播种施肥机械向大型化和复杂化方向的发展,单靠机械操作人员对机械各部分的技术状态和工作情况进行观察已经不能满足机械作业要求,必须对各主要工作部件进行实时监测,发生故障及时报警。同时,对一些靠人工很难精准控制的操作机构引入自动控制单元,保证机器的作业质量和效率。

3.4 研究开发复式作业施肥机械

针对不同作物、不同生长阶段的技术特点和农艺要求,研究开发功能性施肥机械、复式作业施肥机械等。北方旱作地区,可结合保护性耕作技术,以深施技术为主开发大型复式施肥机械。南方水稻产区,则要围绕水田施肥技术研究开发中耕施肥专用机械。此外,还要针对设施农业的发展,研究开发设施栽培的自动化施肥系统。

3.5 建立施肥技术规范

围绕现代农艺技术,研究制定机械化施肥技术规范。发达国家的经验告诉我们,作物施肥标准的研究与制定能够对作物施肥量和施肥技术方法实行有效控制,可有效提高肥料利用率。更重要的是,作物施肥技术规范或标准的建立,可以为施肥机械化技术的研究开发创一个稳定的技术平台。

参考文献

[1] 谷洁,高华.提高化肥利用率技术创新展望[J].农业工程学报,2000,16(2):17-20.

[2] 张李娴.摆管式撒肥机的研究与设计[D].杨凌:西北农林科技大学,2009.

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