我国农业耕作生产主要是以犁耕或旋耕的土壤翻耕作业方式为代表,这种传统的作业方式能够有效调整土壤耕层结构,为播种工作创造良好的基础条件。但是,翻耕式的作业模式必须事先对农作物秸秆和根茬进行处理和清除,且在耕地作业后还必须进行整地作业才能进行播种。随着农业生产技术的不断发展,农业生产的经营方式也越来越科学,加之国家对秸秆资源利用的重视程度不断加大,秸秆还田和秸秆回收再处理成为了农作物秸秆处理的两大主要方式,免耕播种技术作为保护性耕作的种植方式之一,能够在有秸秆覆盖的耕地土壤上以尽量少的翻动土壤来完成播种作业,这一工作方式不仅能够有效利用秸秆资源,还能减少风蚀、水蚀对土壤的损坏,同时减少农机的进地作业次数,有利于土壤的良性发展。
1 机械化免耕播种的技术问题
机械化免耕播种技术主要是利用现代化的播种机械在有农作物秸秆覆盖和根茬残留的条件下实现播种的机械技术,免耕播种技术是现代化保护性耕作理念的重要组成部分。免耕播种机和免耕施肥机、秸秆还田机、深松机械、植保机械共同保证了现代化保护性耕作的实现,免耕播种技术要实现,还要与多种农业机械相配合才能完成。秸秆还田机械是免耕播种的基础,其对秸秆的粉碎程度和抛洒的均匀程度直接影响到免耕播种的实际作业效果;植保机械能够对免耕播种过程中的病虫害和草害起到有效的预防与控制作用。目前,还田机械和植保机械在性能和机械结构上都相对成熟,能够满足农业免耕播种的相关要求。
免耕播种机是实现免耕作业的主力机型,也是保护性耕作技术实现和发展的重点和难点问题,由于免耕播种与传统的播种工作在技术、环境、条件等很多方面发生了明显的变化,这些变化对免耕播种技术的实现和实际作业效果的提升造成了较大的困难,其主要表现在:①地表的粉碎秸秆、留茬以及杂草等提升了播种的复杂程度。②免耕播种由于缺少翻耕,加之长期机械化作业导致土壤坚硬。③由于杂物较多,播种机构容易堵塞。④缺乏参照,播种机行驶不直,容易发生跑偏和漏播。⑤由于地表被覆盖,播种深度不易把握。
针对于工作条件的变化,现阶段免耕播种要解决的主要技术问题包括:
(1)防堵工作。常规的机械式播种结构和气吸式播种结构都是在翻耕和整地后的土壤上进行耕作的,这种土壤结构相对紧密,粉尘和杂物不多,不容易出现播种过程的机械堵塞;而对于免耕播种,作物秸秆和杂草等粉碎后的残渣在干燥的状态下,很容易因为机械的行走而产生漂移或缠绕问题,容易造成机械装置的污染和播种装置的堵塞。
(2)开沟能力。免耕播种的土质坚硬且有根茬存在,导致开钩作业的过程存在着受力不均和阻力很大的问题。因此,如何在复杂的情况下开出有利于种子萌发和生长的种沟是一项主要的技术问题,现阶段的免耕播种机械所使用的是具有一定仿形设计的开沟器,能够在一定程度上解决播种机开沟过程的均匀度要求,但其开沟性能仍有较大的提升空间。
(3)有效覆盖。对于免耕播种由于开沟的深度比较浅,如何有效的实现覆土镇压是免耕播种的另一个难点,由于开沟的土壤翻动量较少,利用机械装置有效地将湿土覆盖于种子上,并可靠压实是机械结构设计的优化方向。
2 技术难点的解决方案
2.1防堵装置
防堵装置主要是对田间的覆盖秸秆和残茬进行一定的处理,使其不会对开沟、播种及镇压等过程造成堵塞影响。其主要的技术原理就是将秸秆和根茬通过一定的形式转移到邻近的垄沟内,以保证免耕播种机在相对清洁的区域工作,从而避免堵塞问题的发生。现阶段可以采用的防堵装置大体可以分为两类:一类是固定式结构,例如翼铲(如图1)、圆盘等结构;另一类是传动性结构,例如驱动链式、驱动圆盘式(如图2)等防堵结构。固定式结构加工制造成本低,在正常工况下具有一定的防堵效果,但当秸秆覆盖层过厚时,防堵效果会受到较大影响,容易出现堵塞问题。传动类的防堵装置在各种工况下的防堵效果都很好,但是其在作业中会对土壤产生较大扰动,影响播种的实际效果,容易造成播种后的出苗率降低问题。因此,对于不同工况应合理选择合适的防堵装置,以避免防堵装置对播种效果产生的影响。