木薯种植机械化技术研究

木薯是中国华南地区一种重要的淀粉或能源作物,但产量无法满足国内需求,木薯干片或淀粉进口量逐年增加。由于木薯生产主要依靠人工劳动、人工成本高,导致木薯种植效益降低、面积不断减少。提高木薯机械化水平,是增加木薯种植效益的有效途径。近年来中国研发的木薯收获机,主要使用90马力轮式拖拉机为牵引动力,而目前中国木薯栽培主要采用行距为80~100cm的等行距方式,不利于机械化收获。

主要原因是收获机挖掘块根时,拖拉机行走轮不可避免地碾压在木薯行上而压断木薯块根,造成块根损失率高达17%。为避免拖拉机碾压木薯行、提高块根收获率,针对有利于机械化收获的要求,以90马力拖拉机的轮距尺寸为参考,设计了宽行距为120cm、窄行距为60cm、垄高为25~30cm的宽窄双行起垄种植的栽培模式,研制了配套的木薯起垄机和木薯联合种植机,并在广东、海南、广西、云南等地开展不同产区适应性试验。

试验表明,采用宽窄双行起垄种植栽培模式,起垄机作业效率每小时0.6~0.8公顷,种植机作业效率约每小时0.6~0.7公顷,机械化种植效率比人工提高了23倍,机械化种植成本仅为人工种植的50%,木薯产量在33~42t/公顷,机械化收获时能够有效避免拖拉机碾压木薯行、显著减少断薯,损失率在5%以下。木薯宽窄双行起垄栽培模式,能够较好地适宜机械化种植与收获,促进农机农艺的高度融合。

主要设备：

   一、2CMS-2Q型木薯旋耕起垄机：根据木薯宽窄双行起垄种植对垄形的要求,研制了专用的2CMS-2Q型木薯旋耕起垄机,以90马力拖拉机为动力,生产效率约每小时0.6~0.8公顷。2CMS-2Q型木薯旋耕起垄机基于通用旋耕机进行二次开发而成,在旋耕机后部加装了一套成垄集土器。成垄集土器呈梯形体,顶部和两侧设有压泥板,利用旋耕刀组的切土抛土的特性,在土壤松碎过程中,实现对土壤的输送、堆积和整形,获得种植木薯所需、三面平整的垄形。旋耕刀片在刀轴上呈左右对向安装,以形成两侧土壤向中间堆积的效果。土壤较松软、耕层较深的木薯地,可用1GL-180型木薯旋耕起垄机一次作业即可获得垄形。

土壤较板结、耕层较浅的木薯地,需要先深松旋耕一次碎土并增加耕层土壤,这样垄形成型好、垄面平整、覆盖严密。作业时,不同耕地土质情况,起垄高度和垄面宽度有一定的差异,较松软或耕层较深的土质起垄30cm高度有保证;较湿软的泥土,垄面宽度保持较好;干燥土壤流动性较大,垄面边沿的泥土有下滑现象,垄面宽度将有所缩小;板结土质或耕层较浅的土壤,起垄高度约在25cm。在一定范围内的垄形变化,对木薯机械化种植和生长影响不大。

二、2CMS-2型垄作式木薯联合种植机：根据木薯宽窄双行起垄种植垄形的要求,研制了2CMS-2型垄作式木薯联合种植机,以100马力拖拉机为动力,配备2名操作工,生产效率约第小时0.6~0.7公顷。2CMS-2型垄作式木薯联合种植机,由机架、驱动地轮、开沟器、切种装置、施肥机构、种茎架、肥料箱、座椅、覆土机构、护垄板等组成。作业时,在大垄上沿纵向方向,种植机在垄上一次完成2行木薯的种植,包括开种植沟、木薯切种、下种、施肥和覆土。

   种植机切种机构、施肥机构依靠一对驱动地轮获得动力,以链传动与齿轮传动相结合的传动方式,能够适应田间恶劣多变的作业环境;特殊设计的种茎切断装置,解决了切种过程中出现的漏切、堵塞等问题,种茎切断长度16cm,长度均匀度≥85%,种茎破损率≤4%。为防止种植过程中垄形被破坏,木薯种植机设有1对保持垄形的侧面护垄板和1片后垄面刮板,使种植前后垄形基本保持不变。