南方油菜开沟起垄种植配套机具发展现状

摘要 传统油菜种植习惯是沿用精耕细作的方式，包括翻地整地、开沟、育苗移栽等环节，介绍了近年来国内外油菜种植开沟起垄装置取得的技术进展，对现有油菜种植开沟起垄装置进行归类分析;通过对国内外油菜种植开沟起垄装置的研究，对比分析现有油菜种植开沟起垄装置的优缺点，并对存在的不足提出了建设性的改进建议，为推进油菜种植开沟起垄装置的研发进程提供一定的参考。

关键词 油菜;开沟起垄;配套机具;研究现状;发展趋势

中图分类号 S 223.1  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）03-0204-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.054

Development Status of Furrow and Ridge Planting Equipment for Rape in Southern China

BAO Pan-feng1，CHEN Chao-peng2，FANG Zhi-chao3 et al

（1.Changsha Aeronautical Vocational and Technical College，Changsha，Hunan 410124;2.Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute， Xi’an，Shaanxi 710089;3.Hunan Agricultural University， Changsha，Hunan 410128）

Abstract The traditional rape planting habit is to follow the intensive cultivation method， including the steps of soil preparation， ditching， seedling raising and transplanting， etc.This article introduced the technological progress made in recent years in rape planting furrowing and ridging devices at home and abroad， and classified and analyzed the existing rapeseed planting furrowing and ridging devices.Through the research on the furrowing and ridging devices for rape planting at home and abroad，the advantages and disadvantages of the existing ditching and ridging devices for rape planting were compared and analyzed， and the constructive suggestions for improvement were put forward， it provided a reference for promoting the research and development of furrow ridging device in rape planting.

Key words Rape;Furrow ridging;Supporting equipment;Research status;Development trend

基金项目 湖南省自然科学基金-科教联合基金项目（2019JJ70026）。

作者简介 包攀峰（1992—），男，湖南祁阳人，讲师，硕士，从事农业机械创新设计与理论研究。

收稿日期 2021-06-14

油菜在我国种植面积大，主要分布在长江中下游地区，南方主要有稻-稻-油、稻-油2种生产模式。目前我国食用油自给率不足40%，50%以上需要进口，油料的自给率已经严重影响到我国食用油的安全。为了满足我国未来对粮油的巨大需求，保障粮油安全，急需增加粮油总产量，进而降低对进口粮油的依赖尤为紧迫。增加粮油产量除了扩大种植面积、培育优质高产的作物品种等方法外，改变作物的栽培方式也是一条重要途径[1-7]。

垄作栽培是指将作物种植在高于地面土台上的种植方式，其不仅克服了传统平作栽培的许多不利因素，有节水、保肥、增产、抗病等优点，而且还能在一定程度上改变土壤的光、热、水条件和微生物活动环境，较好地协调了作物赖以生存的小气候条件，可产生节能、高效的良好生态效益和社会经济效益。在我国，垄作栽培技术也在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等作物的种植中得到了广泛应用[8-12]。

油菜机械化种植环节是油菜生产中的重要环节，主要包括耕翻地、整地、开沟、播种或移栽、施肥等环节，传统油菜种植习惯是沿用精耕细作的方式，包括翻地整地、开沟、育苗移栽等环节。近年来为了减少作业环节和作业成本，一改传统翻耕育苗移栽方式，机械化免耕、浅耕直播技术得到了快速发展，相应配套机械装备也得到了推广。目前我国油菜机械化种植水平仍处于初级阶段，还有很大的发展空间。

1 国外油菜种植开沟起垄装置研究现状

日本久保田株式会社主要设计生产了RT-41系列开沟起垄机，其可在作物残茬较多的田间快速地完成开沟起垄作业，为青菜等其他农作物的栽植创造了良好的种床条件。RT-41系列开沟起垄机与洋马株式会社的系列机型结构与工作原理类似，主要采用旋耕刀、起垄刀和挤压成型部件互相配合作业的方式完成开沟起垄作业，起垄的垄体尺寸即垄面宽、垄底宽和垄高可分别在一定范围内调节，根据作业需要RT-41型开沟起垄机具也能在机具后部加装覆膜装置进行覆膜作业，如图1所示[10]。

意大利Hortech 公司设计生产了AF SUPER、AI MAXI、AI MAXI DG+AIRONE等一系列低垄起垄机，主要用于设施蔬菜种植过程中的种床准备环节和室外垄作作物的种植前的土壤准备环节，既可起单垄也可起双垄。如图2所示Hortech公司的起垄机结构基本一致，主要由前部的培土机构、中部的土壤旋耕细碎装置和后部的垄体镇压整形装置构成，可以通过更换垄体镇压成型装置来改变垄体尺寸，工作时由大功率拖拉机牵引[11]。

德国Grimme公司设计生产了GF系列旋耕起垄机，包括GF200、GF400、GF600、GF800这4种类型，如图3所示。该系列开沟起垄机作业幅宽为1.5～6.0 m，一次作业可得到2～6个垄脊，垄间距在75～90 cm可调，配套功率为50～200 kW[12]。

综上所述，国外的油菜直播机主要为大型宽幅机型，结构庞大，超大马力，且多为牵引式，大多是在开沟器前增加破茬圆盘刀，靠圆盘刀锋利的刀口和足够的重力切断根茬和切开土壤，采用气吸式排种原理实现排种，外槽轮排肥器实现排肥功能，一般适合于平原地区作业。由于西方国家的主要种植模式为旱作，而我国长江中下游地区的主要种植模式为水旱轮作，国外与我国南方地区土壤类型、地形和气候存在较大差异等原因，国外的开沟起垄机具不能直接用于我国南方的农业生产过程中。

2 国内油菜种植开沟起垄装置研究现状

油菜起垄浅耕直播机是在免耕直播机的基础上发展起来的，针对南方现有稻田联合收割机机收后残留的高稻茬问题，湖南农业大学研制的2BYD-6型油菜浅耕直播联合施肥播种机一次6行2 m定幅施肥播种，可以实现浅耕灭茬、开沟、平土、施肥、播种等作业，采用大型轮式拖拉机为动力底盘，液压悬挂式，操作方便舒适，效率高，田间适应性好，作业效果好。不足之处是该机型对于高湿度土壤的适应性较差，成沟性能差，沟型不完整。

张青松等[13-14]研制了油菜直播机铧式开畦沟系统（图4），该系统主要由机架两侧前、后配置安装的铧式犁组成，试验结果得出了铧式开畦沟系统中碎土型铧式犁的阻力性能优于翻土型铧式犁。然而，该铧式开畦沟系统在后期的应用过程中发现，在含水率高且黏重的土壤中工作时，铧式后犁易出现黏土、壅土等现象，导致犁体曲面形状改变，所开畦沟沟型不稳定，无法实现清沟整形的功能。基于这一问题，刘晓鹏等[15-16]在油菜直播机铧式开畦沟系统的基础上设计了一款油菜直播机组合式船型开沟器（图5），该开沟起垄系统主要由前置安装的铧式前犁和后置安装的组合式船型开沟器组成，组合式船型开沟器由船型开沟犁与整形拖板两部分组

成，并以垄沟的轮廓形状为试验指标，对比了几种常用垄沟开沟器的开沟效果，试验结果表明该组合式船型开畦沟系统可在黏重、含水率高的土壤条件下开出符合农艺要求的垄沟。

吴明亮等[17-22]为解决免耕或浅耕垄作油菜种植过程中的开沟起垄问题，设计了一种利用旋转刀盘与清沟铲配合作

业的新型旋耕开沟装置，工作时开沟刀盘负责切土抛土，清沟装置负责清沟整形，试验表明该开沟装置能够在未耕地上开出符合农艺要求的垄沟。

任述光等[23-24]通过建立旋耕开沟刀片上土粒运动微分方程，研究了开沟弯刀结构参数及转速对开沟器抛土性能的影响，为旋耕开沟机结构与工作参数的优化提供了理论依据。罗海峰等[25]研究了旋耕开沟装置的工作参数与结构参数对开沟刀盘横向抛土性能的影响，并得到了最优参数组合。王晓钰[26]研制了一种油菜垄作纵轴回转式开沟机（图6），并探究了该机具工作参数对功率及沟壁土壤扰动范围的影响。虽然上述旋转式开沟器有效地解决了南方农田的开沟问题，但旋转式开沟器在作物秸秆残量大的农田工作时，存在因刀辊缠草导致垄沟沟型稳定性误差降低的问题。因此，谢伟等[27]研制了1Q-180型开沟起垄机（图7），解决了传统旋耕开沟装置在高稻茬、含水率高且土壤黏重的环境下所开沟型不稳定的问题。包攀峰等[28]基于三面楔工作原理及土壤的自然堆积角设计并优化了犁旋组合式开沟起垄装置（图8），解决了传统开沟起垄机具在南方高含水率的黏重土壤中工作后垄沟沟壁易垮塌的问题。这2种开沟器在高含水率的农田中虽然有较低的垄沟沟型稳定性误差，但在中低含水率的土壤中工作时仍然存在沟壁土壤回流导致垄沟沟型稳定性误差降低的现象。

3 其他作物起垄机具研究进展

起垄直播是在起垄作业机械的基础上创新设计并配套直播施肥排种装置，现有相关机械大部分集中在烟草机械的旋耕起垄作业机型上，主要表现为1GQS-120、1GZN-130V1、1GZ-60型等系列旋耕起垄机，该系列机型主要在手扶拖拉机配套旋耕机上对旋耕刀片进行改装设计，采用两端旋耕弯刀更换成起垄刀盘，中间旋耕刀布置不变的结构实现定幅起垄作业。1GZN-130V1主要是在中间驱动型旋耕机两侧加装螺旋反向起垄刀，实现起垄作业。1GZ-60 山地旋耕起垄机，该机具与小型手扶拖拉机 （8.8～11.0 kW） 配套，采用所有旋耕刀更换成起垄刀，一次完成旋耕、开沟、起垄、施肥等联合作业，适用于我国中西部地区坡度小于18°的耕地。1KS-1200、1QL-70型等系列起垄开沟机，1KS-1200起垄开沟机主要利用左右两端的双翼铧式犁，将土壤向内侧翻倒后形成定幅厢面，能够一次完成开沟、定畦、起垄作业;1QL-70型固定垄起垄机主要由起垄犁、镇压滚、起垄刮板、垄面刮土板等组成，配套动力为20 kW小四轮拖拉机，作业时起垄犁将两侧的土壤翻到中间形成垄体，两侧呈对称分布的起垄刮板在垄

面刮土板和镇压滚的配合下，形成梯形垄床作业，主要适合已耕地二次起垄成厢作业，一次成型单垄。SGTN-125、SGTN-160型等系列灭茬旋耕起垄机，该系列机型基本结构相似，只是幅宽有所差别，主要采用旋耕刀辊、灭茬刀辊前后配置，最后在机组两侧加装起垄铧，实现定幅宽垄单垄作业[29-41]。