根据江苏省秸秆还田和使用复合肥及氮肥的特点，徐州市农机站研究开发了圆盘耙秸秆还田施肥机。该机是在圆盘耙的基础上改进了圆盘耙片，增加了氮素化肥箱、复合肥箱和传动装置，在肥箱下部分别装有氮素化肥排肥器和复合肥排肥器，并设有智能化排肥传动装置。该机还可将联合收获机作业后的高留茬和粉碎的秸秆进行深埋，能使秸秆和化肥均匀分布在全耕层内，从而加大了秸秆掩埋深度，提高秸秆还田率和化肥有效利用率。

　　一、概况

　　长期以来，我国的秸秆还田、耕作及施肥机械主要是以单式作业机械为主。目前，我国使用的圆盘耙，由于受圆盘耙片的限制，耕深度一般在10cm以下，没有秸秆掩埋和切断灭茬功能，不具备同步秸秆还田和施肥功能，需在耕作前使用秸秆还田机作业，在耕整地时进行人工作业施肥。人工撒施化肥不仅劳动强度大、作业效率低、均匀度差，而且化肥撒施地表不及时掩埋，极易导致挥发损失。现有撒肥机械的作业方式是通过离心作用实现撒肥，由于肥料比重不同、颗粒大小不匀，一台撒肥机一次只能撒施一种肥料，而且撒肥质量受机械转速、田块大小及地形、地貌等诸多因素影响，田间肥料分布不均匀。因此，开发一种与大中型拖拉机配套，集圆盘耙秸秆还田同步全耕层施肥于一体的复合式新型农业机械，以减少人工投入，降低劳动强度，提高整地施肥质量和作业效率，是今后的发展趋势。

　　二、对促进农业可持续发展的意义

　　水稻、小麦是江苏省的主要粮食作物，大部分为稻麦两熟地区，年种植面积约为5600万亩，约有50%的稻麦秸秆被废弃焚烧，因此，亟需解决农作物秸秆的出路问题。

　　农作物秸秆还田是一种简单、快捷、有效的方法。目前江苏省水稻、小麦的秸秆粉碎还田和掩埋是分两次作业，第一次是采用玉米秸秆粉碎还田机进行秸秆粉碎作业，该机对玉米秸秆粉碎效果较好，但对水稻和小麦秸秆粉碎效果较差，不能适应联合收割机抛撒的稻麦秸秆粉碎还田作业，从而出现秸秆量大、草整的现象。第二次是采用旋耕机掩埋作业，由于稻麦秸秆粉碎效果差、数量大，草、土比例大，给播种作业带来困难，容易造成种子架空和覆盖效果差等问题，从而降低了秸秆还田效果、播种质量和生产效率，不能满足联合收割机作业后的秸秆还田及旋耕施肥要求。新研究开发的圆盘耙秸秆还田全耕层施肥复式作业机，能一次完成圆盘耙耕地、秸秆切断、灭茬秸秆深埋、覆盖、全耕层施肥等作业工序，该机可与大中型拖拉机配套使用，既能将联合收获机作业后的高留茬和粉碎的的秸秆进行深埋，又能将秸秆均匀分布在全耕层内，提高了秸秆还田的效果，有利于减轻劳动强度、减少环境污染。该机具结构设计紧凑合理，性能稳定可靠，具有适应能力强、生产效率高、作业质量好、作业成本低的特点,是促进农业生产良性循环的有效技术措施之一，对保护环境，促进农业可持续发展有着十分重要的意义。

　　三、研发技术内容

　　1.圆盘耙秸秆还田施肥机总体结构技术研究 根据江苏省对水稻秸秆还田和施肥要求，结合现有动力状况及现代农业的发展趋向，研究设计圆盘耙片切断灭茬秸秆、深埋还田、全耕层施用氮肥和复合肥结构及智能传动系统，并把各部分有机地结合在一起，达到解决秸秆深埋还田旋耕整地及全耕层施用氮肥和复合肥作业问题（如图1所示）。

　　图1中：1.弹簧压板，2.转销，3.连接座，4.限位销，5.缓冲压簧，6.前拉杆，7.前圆盘，8.圆盘轴，9.前栅条，10.后拉杆，11.后圆盘，12.后栅条，13.机架，14.升降地轮，15.地轮转轴，16.升降臂，17.升降油缸，18.回油管，19.进油管，20.电动机，21.电机轴，22、小齿轮，23、尿素排肥器，24.尿素肥箱，25.尿素排肥轴，26.大齿轮，27.主动链轮，28.链条，29.复合肥箱，30.被动链轮，31.复合肥排肥轴，32.复合肥排肥器，33.尿素输肥管，34.复合肥输肥管，35.牵引架。

　　2.研究改进圆盘耙片，提高秸秆切断灭茬和掩埋功能 圆盘耙片的材质选用65Mn钢板，前圆盘和后圆盘的圆周方向均匀设计有10个半圆缺口，其凸出圆弧部分加工为锯齿斜刃口，前圆盘和后圆盘的圆弧角b在18°～20°之间，前圆盘和后圆盘的安装倾角c在22°～24°之间（如图2、图3所示）。

　　在圆盘耙工作过程中，拖拉机牵引前圆盘和后圆盘自动转动，圆盘耙片的刃口开始切断秸秆、灭茬、碎土覆盖作业，切碎的秸秆被圆盘耙片向后抛送，受前后栅条的拦截掉到已耕层上，然后被前、后圆盘抛起的土壤覆盖，实现圆盘切草灭茬碎土覆盖作业。

　　3.研究全耕层施用氮肥和复合肥技术 根据江苏省水稻秸秆还田和使用复合肥和氮肥的特点，结合秸秆还田量和复合肥、氮肥用量，在机架的前上部连接了尿素肥箱和复合肥箱，在尿素肥箱的前方连接了电动机，电动机上连接了齿轮、链轮、链条传动装置，带动复合肥和尿素排肥轴转动，使尿素排肥器和复合肥排肥器开始排肥，尿素肥和复合肥分别流入输肥管，然后两种化肥一起下落到未耕地上，被前、后圆盘抛起的碎土均匀覆盖，实现在全耕层内均匀施用氮肥和复合肥。

　　4.研究拖拉机前进速度与施肥量同步技术 目前，我国机械施肥装置传动大多数采用后地轮传动，传动打滑率高，施肥均匀性差，采用直流电动机传动，通过拖拉机驱动轮轴上传感器将拖拉机驱动轮转速信号提供到控制器上，控制器自动调节变频电动机转速，然后由电动机驱动施肥轴转动，从而实现施肥轴转速与拖拉机驱动轮转速同步，提高施肥均匀性，解决了传统地轮传动打滑率高及施肥均匀性差等问题。

　　四、应用效果及前景

　　1.应用效果 研究的圆盘耙秸秆还田施肥机，2015年在江苏省泗洪农场进行了田间作业试验。作业条件为：土壤为黑粘土，茬口为稻茬，田间有联合收割机抛撒的水稻秸秆。其作业性能是：配套动力采用73.5 kW四轮驱动轮式拖拉机，耕幅 为2.5 m，最大耕深达20 cm，秸秆切断率达70%以上（10 cm以下），秸秆覆盖率达90%，生产（下转51页）（上接49页）率达20亩/小时，肥量稳定性变异系数 ≤7.8%，各行排肥量一致性变异系数 ≤13%。试验结果表明：增加了耕作深度，提高了草、土比例，减少了地表秸秆数量，实现了水稻秸秆深埋还田、全耕层均匀施用氮肥和复合肥，一次完成了圆盘耙耕地、秸秆切断、灭茬秸秆深埋、覆盖、全耕层施肥等作业工序，比相同动力拖拉机配套的犁耕机提高效率一倍，并可将两种化肥均匀施入全耕层内，减少拖拉机压田一次，有利于后季农作物种植。

　　另外，在圆盘耙上增加了氮肥和复合肥两个肥料箱，利用智能化传动装置，在拖拉机驱动轮轴上安装了传感器，通过传感器将拖拉机驱动轮转速信号提供到控制器上，然后再通过控制器根据驱动轮转速调节变频电动机转速，即拖拉机前进速度快，电动机就转速快，然后由电动机驱动施肥轴转动，从而实现施肥轴转速与拖拉机驱动轮转速同步，提高施肥均匀性。

　　2.应用前景 该机具作业有利于增加土壤肥力及有机质，减少化肥挥发、提高化肥利用率、减少环境污染、减轻劳动强度、提高作业效率、降低作业成本，有利于提高农作物产量，增加农民收入。目前，适宜江苏省圆盘耙秸秆还田施肥作业面积5000万亩/年，每台机具承担3000亩，仅江苏省可推广应用1.6万台。该项技术成果应用前景广阔。