还田机的发展前景探析

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菠萝茎叶粉碎还田农艺要求为了赶农时，一般要求菠萝茎叶粉碎还田后，紧接着翻耕和播种下茬作物，要求粉碎后残余叶片、纤维的长度不超过15厘米，否则后续机耕作业时容易出现纤维缠绕机具、堵塞现象，造成无法作业或者影响下茬作物的播种等。

我国菠萝茎叶粉碎还田机的发展现状

我国自20世纪90年代初开始研制菠萝茎叶还田技术及机具。最开始是利用曳行机带多级圆盘耙切碎机将菠萝植株叶片切碎还田，这种处理方式只是切碎、切短叶片，叶片大部分呈现块状，组织结构没被破坏，腐烂分解较慢，土地不适于立即耕种，需闲置一定的时间，待叶片腐烂变软后，才能耕种。但为了抢农时，生产上迫切需要菠萝茎叶粉碎还田后能够立即耕种的技术与设备。随着国内秸秆粉碎还田技术及机具的成熟，以及各级政府对推广农业废弃物还田技术的日益重视，菠萝茎叶粉碎还田技术也得到了迅猛发展。一些厂家在参考、吸收玉米、小麦等秸秆粉碎还田机技术的基础上，针对菠萝茎叶的机械物理特性，研制了适用于菠萝茎叶粉碎还田的新技术、新机具。如，广东省徐闻县通用设备厂研制了工作部件为锄型甩刀的还田机，锄型甩刀由铸钢浇灌而成，重量较大，无刀刃，外形似锄头；一些乡镇小型农机修理厂及个人直接购买玉米秸秆粉碎还田机，在对甩刀进行改进的基础上，研制了L改进型甩刀的还田机，甩刀由钢板弯曲制成，有双面刀刃，重量较轻。上述机型均需要拖拉机下地重复粉碎作业2次才能满足后续机耕作业要求。中国热带科学院农业机械研究所研制了Y型甩刀还田机，Y型甩刀由两块L改进型甩刀背靠背安装组成。该机在植株叶片生长稀疏的菠萝园，可1次粉碎即完成作业；在植株叶片生长茂盛的菠萝园，该机仍需2次重复粉碎作业，生产效率相对较高。但拖拉机负荷大，功耗和损耗大，对甩刀材料及材料的热处理、甩刀和粉碎轴的加工与安装精度等要求较高，提高了生产成本。现有机型经2次重复粉碎作业后，菠萝茎叶绝大部分被打烂，茎叶组织结构被破坏，暴露出纤维，并与泥土混合在一起，有利于残叶和纤维的腐烂分解，且残叶和纤维长度较短，不易引起后续机耕作业时纤维缠绕机具堵塞严重的现象，土地可立即进行后续耕种，有利于抢农时和菠萝园的更新。

各类型菠萝茎叶粉碎还田机的结构特点和工作性能

（一）结构特点

据调研，目前国内菠萝茎叶粉碎还田机一般采用轮式拖拉机作为配套动力，功率范围一般在66～74千瓦之间，标准三点后悬挂，其结构主要由悬挂装置、传动系统、机架、粉碎机构、限位装置等组成。粉碎机构可高速旋转，工作部件由刀轴、刀座、甩刀等构成。各机型的主要区别在工作宽度、甩刀形状、排列方式和数量不同。按工作宽度分，有3种，分别为1.0米、1.2米和1.6米。前两者甩刀数量均为14把，呈对称排列；后者甩刀数量为18把，呈双螺旋线排列。工作宽度1.0米的机型，甩刀为锄形；工作宽度1.2米的机型，甩刀为L改进型或Y型；工作宽度1.6米的机型只有Y型甩刀。3种甩刀见图1。

（二）各类型甩刀工作性能

1.试验情况我们在广东徐闻县同一菠萝园，分别对3种甩刀的机型进行了菠萝茎叶粉碎还田试验，测定了粉碎还田后的平均纤维长度和最长纤维长度。试验配套动力拖拉机为东方红904，90马力。试验记录结果见表1。该菠萝园种植品种为巴厘种，植株叶片生长茂盛，叶片估计每亩达8～9吨。收果后，继续保留植株培育种苗，收获种苗后，植株叶片大部分已下垂，尾部干枯。2.三种甩刀粉碎效果对比详见表13.粉碎效果分析（1）粉碎后纤维长度锄型甩刀粉碎后纤维最长，而L改进型甩刀次之，Y型甩刀粉碎后纤维最短。显然，粉碎效果与粉碎形式、甩刀分布及密度等有关。在粉碎形式上，锄型甩刀主要是冲击粉碎，而L改进型甩刀和Y型甩刀主要是剪切粉碎，剪切比冲击更易切断纤维，所以，L改进型甩刀和Y型甩刀均比锄型甩刀处理的纤维要短；在甩刀分布密度上，Y型甩刀分布密度大于L改进型，因而作业时在单位面积内的打击次数、打击密度也比L改进型的大，所以，纤维更短，粉碎效果更好。（2）粉碎后地上根茎破坏情况经锄型甩刀粉碎后，菠萝根茎的地上部分和地下部分基本上被打烂、破坏；而经L改进型甩刀和Y型甩刀粉碎后，菠萝根茎只是被切断，较少被粉碎，尤其是地下部分，组织破坏的更少。原因在于锄型甩刀与根茎接触是点接触，而L改进型甩刀和Y型甩刀与根茎接触是线接触，点接触的方式受力集中，更有利于菠萝根茎的粉碎。另外，锄型甩刀质量重、惯性大、打击力强，有利于进行粉碎。

菠萝茎叶粉碎还田机的发展方向和趋势

（一）研制开发高效菠萝茎叶粉碎还田机

目前国内菠萝茎叶粉碎还田机，需要重复粉碎作业2次，才能满足后续机耕要求。拖拉机则需要下地2次，反复辗压土地，功耗大、效率低，生产率只有0.166～0.170公顷/小时。因而应研制和开发能够1次完成粉碎作业的高效菠萝茎叶粉碎还田机。

（二）研制开发配套技术

随着国产100马力以上拖拉机的开发应用及进口大马力拖拉机数量的增加，亟需研制开发与之配套的作业幅宽在1.5～2.0米的菠萝茎叶粉碎还田机。

（三）农机应与种植方式相结合，提高粉碎效果和降低能耗

菠萝茎干粗大，比叶片更难粉碎，粉碎过程要求打击的次数更多、强度更大，而现有还田机甩刀轴向分布均匀，对作业区域内打击的密度和强度一致，容易造成茎干处打击次数少，打不烂或叶片处打击过度，浪费动力。所以，应研制和开发甩刀排列方式与种植方式相对应的新机型，使还田机作业通过时，茎干处甩刀分布密度较大，打击次数多，以提高粉碎效果，其他地方甩刀分布较疏，打击次数少，以减少能耗。

（四）研制开发新式甩刀

针对菠萝叶片纤维韧性大、难切断的特性，应研制和开发新式甩刀，以适应粉碎的特殊要求。

作者：欧忠庆张劲李玲李玉林崔振德单位：中国热带农业科学院农业机械研究所