緱海嘯，溫浩軍

（石河子大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室，新疆 石河子 832000）

地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑和滅草功能，解決了我國干旱地區(qū)和冷涼地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力脆弱和產(chǎn)量低的劣勢，增產(chǎn)30%～40%，目前新疆棉花全部采用覆膜種植模式。但由于長期缺乏有效的治理手段，耕地殘膜含量逐年增加，造成農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，危害家畜健康，影響生態(tài)環(huán)境。“白色污染”已成為制約我國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題[1-3]。

新疆地區(qū)棉田使用的農(nóng)膜厚度為0.006～0.008 mm，秋后機械化回收殘膜時，由于地膜過薄及老化破損嚴(yán)重，機械化回收困難，為解決機械化回收問題，推廣具有一定厚度、力學(xué)性能和耐候性能的地膜成為解決地膜污染問題的重要途徑[4]。由于耐候性地膜的強度和韌性比常規(guī)地膜高，現(xiàn)有鋪膜播種機在打孔播種過程中存在鴨嘴打不透、“連筋率”高等問題，從而影響棉種出苗。鴨嘴在穴播器中擔(dān)負(fù)著破膜任務(wù)，破膜質(zhì)量好壞與否是播種的關(guān)鍵，為此，對棉花鋪膜播種機穴播器鴨嘴進行了結(jié)構(gòu)改進和參數(shù)優(yōu)化。

1 穴播器結(jié)構(gòu)及成孔原理

穴播器采用滾輪式鴨嘴前開式成穴器，其主要包括定盤、輪盤以及鴨嘴，結(jié)構(gòu)如圖1所示。播種時輪盤在牽引作用下滾動，鴨嘴成穴器固定在輪盤上隨輪盤轉(zhuǎn)動；隨著輪盤的滾動，鴨嘴逐漸接近地面并扎向耕作層至預(yù)定播種深度，首先定嘴戳破地膜壓入土中，隨后鴨嘴動嘴的“燕尾”與土壤接觸，鴨嘴打開，打開過程中動、定嘴發(fā)生剪切，使得帶刃口的動嘴與地膜發(fā)生擠壓，從而劃破地膜，完成破膜打孔成穴。

圖1 鴨嘴式穴播器結(jié)構(gòu)示意圖

2 針對耐候膜的成孔鴨嘴設(shè)計

耐候性地膜強度和韌性高，因此采用十字破膜的尖鴨嘴方案。尖嘴有以下優(yōu)勢：破膜為十字型，種子在十字正中央不會錯位，不易被地中的土塊、石頭等卡住[5]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：定嘴采用尖嘴，尖部成半月鏟狀，固定刃與定嘴壓土壤面垂直焊接；定嘴固定刃為“L”型，由水平刃與傾斜刃組成；動嘴上焊接有破膜刃，破膜刃與定嘴固定刃在同一平面上，且動嘴破膜刃水平刃與定嘴水平刃在水平運動軌跡線上的投影存在重合區(qū)域。

鴨嘴扎入土壤過程中定嘴半月鏟狀尖部、定嘴固定刃和動嘴破膜刃在穴播器的壓力作用下成十字型切割地膜；到達(dá)預(yù)定深度后，動嘴打開過程中破膜刃進一步擠壓切割地膜。

3 鴨嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)破膜原理，通過對鴨嘴結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，得出鴨嘴技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 鴨嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)

4 試驗與結(jié)論

根據(jù)設(shè)計參數(shù)試制鴨嘴，并于2019 年4 月在新疆石河子市一四五團進行田間試驗，試驗地膜為耐候性地膜，厚度為0.01 mm。試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 鴨嘴破膜成穴試驗結(jié)果

通過田間試驗，新型鴨嘴可以實現(xiàn)針對耐候性地膜打孔成穴，并滿足鋪膜播種的技術(shù)要求。