CN112913458A - 切茬覆土式空间分层施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于农业机械领域的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，包括：施肥管组以及由前至后依次设置于梁组构件下方的双圆盘切茬机构、分层施肥铲和侧位碎土镇压机构；其中施肥管组与上方的供肥器相连，施肥管组穿过侧位碎土镇压机构，施肥管组的出口组设置于分层施肥铲与侧位碎土镇压机构的碎土镇压轮之间；施肥管组中中层分肥管的下端通过弯头固接有中层左侧施肥分叉管和中层右侧施肥分叉管，中层左侧施肥分叉管和中层右侧施肥分叉管的前方均设有侧翼分土铲。本发明能将分层施肥铲两侧翼上方扰动起的土块镇压破碎，同时迅速将两侧土壤压入施肥后的沟内，实现主动覆土，使各层肥料排出排肥口后迅速被土壤支撑，减少上层肥料下落。

Description

切茬覆土式空间分层施肥装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体为一种切茬覆土式空间分层施肥装置。

背景技术

作物的生长离不开施肥，化肥是粮食作物的“粮食”，是重要的农业生产资料，能大幅提高作物的产量和质量。随着现代农业的发展，机械化程度不断提高，人工施肥已基本被机械所代替，施肥效率得到大幅提高。

目前现有的施肥机械种类很多，有条施、撒施、穴施等多种作业方式，其中条施应用最为广泛，一般是在作物播种的同时进行施肥作业，只能实现单层、单一深度和固定位置处施肥，不能满足作物不同生长时期对养分的需求，单层条施的施肥方式还会造成土壤中养分分配不均匀，当施肥量较多时易造成“烧种”、“烧苗”现象，施肥量较少时作物生长后期会出现养分供应不足，造成“脱肥”现象，仍需后期追肥，费时费力；当施肥深度较浅时易造成肥料的流失，污染环境，导致土壤板结等不良后果，施肥深度较深时作物生长前期无法吸收足够养分，影响苗期发育，造成减产。

分层施肥作业方式能够将肥料分层施入土壤，各层肥料为作物不同生长时期提供养分，不仅提高了肥料的利用率，同时也提高了作业效率，一次施肥无需后期追肥，减少了作业环节，节本增效。针对黄淮海麦玉两熟区，小麦茬免耕播种玉米，进行分层施肥作业，此时天气炎热干燥，上层土壤含水率低，易结块，且小麦收获后根茬还未腐解，根茬交错缠连包裹土壤，分层施肥作业时上层土壤极易形成掺杂根茬的较大土块，影响开沟施肥后的回土作业。目前已有的分层施肥装置大多为竖直方向分层，各层肥料分布在同一竖直平面内，各层肥料从排肥口排出后回土不及时，肥料易滑落至下层，导致上层肥料量减少，造成分层效果不明显，且这个问题会随着分层层数的增加而加剧；即使是只有一部分肥料落到沟底，也会造成各层施肥比例的改变，因此要实现分层施肥，必须要保证肥料从排肥口出来后，有土壤支撑住它，不让它落到底层去。

如果在同一竖直平面内分施超过两层的肥料，实现难度较大，目前在多层施肥时，各层之间的间距较小，理想状态下若想实现各层肥料按比例明显分层，则各层肥料排出后需有足够土壤及时支撑住它。以三层施肥为例，开沟器开沟后，土壤自动回填，回填的土壤首先落入沟底，下层肥料排出后，被回填的土壤覆盖，然后中层肥料排出，落在回填的土壤上方，之后回填的土壤覆盖中层肥料，最后上层肥料排出，落在刚刚回填的土壤上方，土壤继续回填覆盖上层肥料，完成三层施肥。但在实际作业中，各层肥料排出之间的时间差比较小，而各层土壤的回填之间时间差较大(分层施肥属于深施肥，开沟深，回土相对较慢)，从而造成上层和中层的肥料排出后没有足够的土壤及时支撑，滑落到下层，造成分层施肥效果不明显。因此现有技术中进行超过两层的多层施肥时，难以实现预想的按比例分层施肥。

同时，分层施肥中若各层均为相同的肥料，在作物生长前期，下层肥料不能及时被吸收，会造成肥料流失浪费，降低肥料利用率。

为解决上述问题，设计了一种切茬覆土式空间分层施肥装置，通过切茬和主动覆土，提高回土效果，促进肥料明显分层，各层肥料在土壤中呈半包围种子的空间分布状态，更利于作物吸收利用，且各层肥料的种类和施用量可根据农艺要求进行调整，不仅能够提高肥料的利用率，而且可以提高机具作业效率。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种能够适用玉米、小麦、水稻等作物的切茬覆土式空间分层施肥装置，尤其针对麦茬玉米的分层施肥作业，其特征在于，包括：施肥管组以及由前至后依次设置于梁组构件下方的双圆盘切茬机构、分层施肥铲和侧位碎土镇压机构；其中施肥管组与上方的供肥器相连，施肥管组穿过侧位碎土镇压机构，施肥管组的出口组设置于分层施肥铲与侧位碎土镇压机构的碎土镇压轮之间；

所述施肥管组由从前至后依次设置的下层施肥管、中层分肥管和上层施肥管组成，中层分肥管的下端通过弯头固接有中层左侧施肥分叉管和中层右侧施肥分叉管，中层左侧施肥分叉管和中层右侧施肥分叉管的前方均设有侧翼分土铲，上层排肥口设置于上层施肥管的下端，下层排肥口设置于下层施肥管的下端；中层左侧排肥口设置于中层左侧施肥分叉管的下端，中层右侧排肥口设置于中层右侧施肥分叉管的下端。

所述中层左侧施肥分叉管和所述中层右侧施肥分叉管与上方的夹角均为120°，中层左侧施肥分叉管和中层右侧施肥分叉管与前方的夹角均为120°。

所述侧翼分土铲由上下两片直板组成，前方形成一个用于切开土壤的锐角；侧翼分土铲对分层施肥铲左右两侧的土区进行上下分离。

由所述中层右侧排肥口和所述中层左侧排肥口排出的左右两侧的中层肥料的散布线与种子所处的散步线的连线所呈扇形圆心角范围约为100～120°，左右两侧的中层肥料的散布线与种子所处的散步线的距离为12～18cm。

所述左右两侧的中层肥料的散布线相对于种子左右两侧对称。

所述分层施肥铲由安装座、施肥铲柄和铲尖组成，其中切入土内的施肥铲柄通过安装座固定在后横梁前方，铲尖固接于施肥铲柄前方的下端

所述双圆盘切茬机构包括：一对缺口切茬圆盘、两根圆盘固定臂、切茬机构限位柱、压力弹簧、切茬机构安装座和切茬盘轴，其中切茬机构限位柱通过切茬机构安装座安装于前横梁的前方，两根圆盘固定臂分别销接于切茬机构限位柱下方的两侧，切茬盘轴穿过两个圆盘固定臂且与圆盘固定臂的后端固接，一对缺口切茬圆盘通过轴承安装于切茬盘轴的两端，且位于两根圆盘固定臂的左右侧，压力弹簧的前后两端分别与切茬机构限位柱的中部以及与圆盘固定臂后部铰接。

所述侧位碎土镇压机构包括：碎土镇压轮固定轴、碎土镇压机构固定座、碎土镇压轮安装座、一对碎土镇压轮、调节手柄和连接销轴，其中碎土镇压机构固定座的前端通过两根碎土镇压轮固定轴固定于后横梁的下端，碎土镇压机构固定座的下端通过连接销轴与碎土镇压轮安装座相连，碎土镇压轮安装座的两侧均转动连接有一个碎土镇压轮，碎土镇压轮安装座的上方铰接调节手柄，调节手柄穿过碎土镇压机构固定座上端面，上端面上开有的调节手柄固定槽。

本发明的有益效果在于：

1.针对现有分层施肥装置分层效果不明显，只能在竖直方向同一平面内进行分层施肥作业，各层施肥量难以控制等问题，设计了一种空间分层施肥机构。施肥作业时肥料分三层施入土壤中，上层肥料位于种子正下方，位于侧根系施肥层的中层肥料位于种子的侧下方，分为左右两部分，下层肥料位于种子的正下方，在土壤中呈半包围种子的空间分布状态，更利于作物对养分的吸收利用。

2.针对麦玉两熟区小麦茬免耕播种玉米，进行分层施肥作业时，因上茬作物根茬未腐解、土壤含水率低等因素，易造成较大土块，影响分层施肥作业的问题，设计了一种双圆盘切茬机构。左右两圆盘分别切割一行作物根茬，可将分层施肥铲前方根茬进行有效切断，并初步破开表层土壤，避免施肥作业时形成较大土块。

3.空间分层施肥机构进行施肥作业时，分层施肥铲各层肥料排出后，需有足够的土壤支撑才能形成明显稳定的分层，本发明能将分层施肥铲两侧翼上方扰动起的土块镇压破碎，同时迅速将两侧土壤压入施肥后的沟内，实现主动覆土，使各层肥料排出排肥口后迅速被土壤支撑，减少上层肥料下落，促进各层肥料明显分层，提高肥料的利用率。

4.针对现有分层施肥装置各层肥料种类相同，易造成中下层肥料流失，污染环境等问题，设计的空间分层施肥机构每层肥料对应一根施肥管，上层肥料可施用速效肥，为作物生长前期提供养分，中、下层肥料可施用缓控释肥，避免因作物生长前期不能吸收中、下层肥料，造成肥料的流失浪费。且各层肥料可按照农艺要求进行不同比例的施用，从而进行科学高效的施肥，提高肥料利用率。

附图说明

图1为本发明一种切茬覆土式空间分层施肥装置实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中施肥管组和分层施肥铲过施肥管对称平面的纵剖面图；

图3为本发明实施例中施肥管组和分层施肥铲的结构示意图；

图4为本发明实施例中双圆盘切茬机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中侧位碎土镇压机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中肥料和种子的分布示意图。

其中：

1-梁组构件，2-施肥管组，3-双圆盘切茬机构，4-分层施肥铲，5-侧位碎土镇压机构，11-前横梁，12-后横梁，13-侧梁，21-下层施肥管，22-中层分肥管，23-上层施肥管，24-侧翼分土铲，25-上层排肥口，26-下层排肥口，27-中层左侧排肥口，28-中层右侧排肥口，31-缺口切茬圆盘，32-两根圆盘固定臂，33-切茬机构限位柱，34-压力弹簧，35-切茬机构安装座，36-切茬盘轴，41-施肥铲柄，42-铲尖，43-安装座，51-碎土镇压轮固定轴，52-碎土镇压机构固定座，53-碎土镇压轮安装座，54-碎土镇压轮，55-调节手柄，56-连接销轴，57-调节手柄固定槽，221-中层左侧施肥分叉管，222-中层右侧施肥分叉管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的本发明实施例，包括：施肥管组2以及由前至后依次设置于梁组构件1下方的双圆盘切茬机构3、分层施肥铲4和侧位碎土镇压机构5；其中施肥管组2与上方的供肥器(图中未示出)相连，施肥管组2穿过侧位碎土镇压机构，施肥管组2的出口组设置于分层施肥铲与侧位碎土镇压机构的碎土镇压轮54之间；

施肥管组2由从前至后依次设置的下层施肥管21、中层分肥管22和上层施肥管23组成，中层分肥管22的下端通过弯头固接有中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222，中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222的前方均设有侧翼分土铲24，上层排肥口25设置于上层施肥管23的下端，下层排肥口26设置于下层施肥管21的下端；中层左侧排肥口27设置于中层左侧施肥分叉管221的下端，中层右侧排肥口28设置于中层右侧施肥分叉管222的下端；通过中层左侧排肥口27和中层右侧排肥口28排出分置于两侧的侧根系施肥层内的肥料不会落到深松施肥铲的沟底，同时由于植物根系的趋肥性，根系会向着肥料生长，分施两侧的中层肥料(侧根系肥)，更利于作物根系横向生长，使根系更发达，植株不易倒伏。

在本实施例中，下层施肥管21和中层分肥管22以及中层分肥管22和上层施肥管23之间均使用焊接相互固定，侧翼分土铲24与分层施肥铲4焊接，中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222与侧翼分土铲24的连接方式均为焊接；

在本实施例中，下层施肥管21、中层分肥管22和上层施肥管23均为流线形弯曲管，且下层施肥管21、中层分肥管22和上层施肥管23处于同一施肥管对称平面中，中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222均为直管且与施肥管对称平面对称，中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222与上方的夹角为120°，中层左侧施肥分叉管221和中层右侧施肥分叉管222与前方的夹角为120°；

在本实施例中，侧翼分土铲24由上下两片直板组成，前方形成一个用于切开土壤的锐角；侧翼分土铲24对分层施肥铲4之外的两侧土区进行上下分离，以保证中层左侧排肥口27与中层右侧排肥口28中肥料的排出；侧翼分土铲24利用了已经被分层施肥铲4初步破坏结构的土床较为松软的特点，在施肥管对称平面的两侧制造出中层施肥区域；同时迫使土壤及时回填至铲沟中，进一步保证了后方上层的肥料不会掉至其他层，从而同时实现了中层主动破土回土。

在本实施例中所使用的种子为麦玉两熟区小麦茬免耕播种玉米，上层排肥口25、下层排肥口26、中层左侧排肥口27和中层右侧排肥口28共同组成了施肥管组2的出口组。在施肥管组2的出口组中，由上层排肥口25排出的上层肥料对应图6中上层肥料的位置，由下层排肥口26排出的下层肥料对应图6中下层肥料的位置，由中层左侧排肥口27和中层右侧排肥口28排出的中层肥料分别对应左右两侧的侧根系施肥层的位置。上层肥料为作物苗期提供养分，随着作物生长，根系不断生长；两侧根系生长至位于侧根系施肥层的中层肥料处，吸收中层肥料的养分；而后根系不断生长，到达下层肥料处，吸收下层肥料养分。各层肥料与肥料的位置关系为：上层肥料位于种子正下方5cm左右处；左右两侧的中层肥料在以种子为中心，以种子到中层肥料的距离为半径的侧根系肥料分布圆弧上，且左右两侧的中层肥料的散布线在种子左右两侧对称布置，而侧根系肥料分布圆弧与中心线的交点，即为中层肥料所处的侧根系施肥层的理论深度，侧根系施肥分布圆弧与中心线的交点位于上层肥料和下层肥料的中间位置附近，具体的，种子与左右两侧的中层肥料的连线所呈扇形圆心角范围约为100～120°，侧根系施肥分布圆弧(左右两侧的中层肥料)距离种子12～18cm；下层肥料位于种子正下方25～30cm左右处。左右两侧的侧根系施肥层和下层肥料，在土壤中形成半包围种子的分布状态，由于作物根系的趋肥性，此分布状态更利于作物根系的生长和养分的吸收。

如图1所示的梁组构件1包括前后设置且相互平行的前横梁11和后横梁12，前横梁11和后横梁12的左右两侧均通过一根侧梁13相连，前横梁11和供肥器(图中未示出)均固定于拖拉机后方悬挂点。

如图1～图3所示的分层施肥铲4由安装座43、施肥铲柄41和铲尖42组成，其中切入土内的施肥铲柄41通过安装座43固定在后横梁12前方，铲尖42固接于施肥铲柄41前方的下端。

如图1和图4所示的双圆盘切茬机构3包括：一对缺口切茬圆盘31、两根圆盘固定臂32、切茬机构限位柱33、压力弹簧34、切茬机构安装座35和切茬盘轴36，其中切茬机构限位柱33通过切茬机构安装座35安装于前横梁11的前方，两根圆盘固定臂32分别销接于切茬机构限位柱33下方的两侧，切茬盘轴36穿过两个圆盘固定臂32且与圆盘固定臂32的后端固接，均与地面设有一定倾斜角的一对缺口切茬圆盘31通过轴承安装于切茬盘轴36的两端，且位于两根圆盘固定臂32的左右侧，压力弹簧34的前后两端分别与切茬机构限位柱33的中部以及与圆盘固定臂32后部铰接。

如图1和图5所示的侧位碎土镇压机构5包括：碎土镇压轮固定轴51、碎土镇压机构固定座52、碎土镇压轮安装座53、一对碎土镇压轮54、调节手柄55和连接销轴56，其中碎土镇压机构固定座52的前端通过两根碎土镇压轮固定轴51固定于后横梁12的下端，碎土镇压机构固定座52的下端通过连接销轴56与碎土镇压轮安装座53相连，碎土镇压轮安装座53的两侧均转动连接有一个碎土镇压轮54，碎土镇压轮54与地面呈一定倾角，碎土镇压轮安装座53的上方铰接调节手柄55，调节手柄55穿过碎土镇压机构固定座52上端面，上端面上开有的调节手柄固定槽57；调节手柄55通过更换与调节手柄固定槽57的卡接位置以改变一对碎土镇压轮54的下压深度，从而控制分层施肥铲施肥深度。

本发明进行层施肥作业时的工作过程为：

步骤1、由缺口切茬圆盘31切割分层施肥铲前方的上季作物根茬，同时破开表层土壤；同时由压力弹簧34的松紧控制缺口切茬圆盘31的切茬深度，实现仿形功能，确保作业过程中切茬深度一致；一对缺口切茬圆盘31分别对应分层施肥铲左右两侧根茬，通过调整切茬机构限位柱33与切茬机构安装座35之间的相对高度，调整缺口切茬圆盘31切茬深度；

步骤2、随着机具的前进铲尖42对土壤进行切开，随着施肥铲柄41和铲尖42到达预定施肥深度，肥料由施肥箱经供肥器从施肥管组2的出口组排出；每一层肥料排出后，都能及时得到土壤支撑，避免上层和中层肥料(侧根系施肥层)落到下层去；

步骤3、侧位碎土镇压机构5中的碎土镇压轮54镇压并粉碎分层施肥铲作业过程中产生的土块，将土壤迅速回填至施肥沟内，实现主动覆土，减少回土时间，使空间分层施肥机构排出的肥料能及时得到土壤的支撑，促进明显分层。

在步骤2中具体的，分层施肥铲入土后，下层施肥管21中的肥料先由下层排肥口26进入土壤下层，左右两侧的侧翼分土铲24分别切开左右两侧土壤，中层分肥管22中的肥料以随机顺序由中层左侧排肥口27和中层右侧排肥口28施入两侧切开的土壤中层两侧中，上层施肥管23中的肥料最后由上层排肥口25进入土壤上层，三层肥料在土壤中形成如图6所示的半包围种子的分布状态；

在步骤2中左右两侧的侧翼分土铲24进行中层主动破土回土，即在将分层施肥铲两侧翼上方扰动起的土块拨开的同时，迅速将铲沟两侧土壤部分压入施肥后的沟内，迫使土壤及时回填至铲沟中；在完成中层主动破土回土后，上层肥料排出，落到回填到沟内的土壤上，由于中层主动破土回土是在中层左侧排肥口27和中层右侧排肥口28排出两侧中层肥料的同时，及时回土以支撑住后续排出的上层肥料，因此在步骤2中上层肥料和中层肥料都不会落到深松施肥铲的沟底。

在本实施例中，上层施肥管23施用速效肥，中层分肥管22和下层施肥管21施用缓控释肥。

Claims (8)

1.一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，包括：施肥管组(2)以及由前至后依次设置于梁组构件(1)下方的双圆盘切茬机构(3)、分层施肥铲(4)和侧位碎土镇压机构(5)；其中施肥管组(2)与上方的供肥器相连，施肥管组(2)穿过侧位碎土镇压机构，施肥管组(2)的出口组设置于分层施肥铲与侧位碎土镇压机构的碎土镇压轮(54)之间；

所述施肥管组(2)由从前至后依次设置的下层施肥管(21)、中层分肥管(22)和上层施肥管(23)组成，中层分肥管(22)的下端通过弯头固接有中层左侧施肥分叉管(221)和中层右侧施肥分叉管(222)，中层左侧施肥分叉管(221)和中层右侧施肥分叉管(222)的前方均设有侧翼分土铲(24)，上层排肥口(25)设置于上层施肥管(23)的下端，下层排肥口(26)设置于下层施肥管(21)的下端；中层左侧排肥口(27)设置于中层左侧施肥分叉管(221)的下端，中层右侧排肥口(28)设置于中层右侧施肥分叉管(222)的下端。

2.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述中层左侧施肥分叉管(221)和所述中层右侧施肥分叉管(222)与上方的夹角均为120°，中层左侧施肥分叉管(221)和中层右侧施肥分叉管(222)与前方的夹角均为120°。

3.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述侧翼分土铲(24)由上下两片直板组成，前方形成一个用于切开土壤的锐角；侧翼分土铲(24)对分层施肥铲(4)左右两侧的土区进行上下分离。

4.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，由所述中层右侧排肥口(28)和所述中层左侧排肥口(27)排出的左右两侧的中层肥料与种子的连线所呈扇形圆心角范围约为100～120°，左右两侧的中层肥料与种子的距离为12～18cm。

5.根据权利要求4所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述左右两侧的中层肥料的散布线相对于种子左右两侧对称。

6.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述分层施肥铲(4)由安装座(43)、施肥铲柄(41)和铲尖(42)组成，其中切入土内的施肥铲柄(41)通过安装座(43)固定在后横梁(12)前方，铲尖(42)固接于施肥铲柄(41)前方的下端。

7.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述双圆盘切茬机构(3)包括：一对缺口切茬圆盘(31)、两根圆盘固定臂(32)、切茬机构限位柱(33)、压力弹簧(34)、切茬机构安装座(35)和切茬盘轴(36)，其中切茬机构限位柱(33)通过切茬机构安装座(35)安装于前横梁(11)的前方，两根圆盘固定臂(32)分别销接于切茬机构限位柱(33)下方的两侧，切茬盘轴(36)穿过两个圆盘固定臂(32)且与圆盘固定臂(32)的后端固接，一对缺口切茬圆盘(31)通过轴承安装于切茬盘轴(36)的两端，且位于两根圆盘固定臂(32)的左右侧，压力弹簧(34)的前后两端分别与切茬机构限位柱(33)的中部以及与圆盘固定臂(32)后部铰接。

8.根据权利要求1所述的一种切茬覆土式空间分层施肥装置，其特征在于，所述侧位碎土镇压机构(5)包括：碎土镇压轮固定轴(51)、碎土镇压机构固定座(52)、碎土镇压轮安装座(53)、一对碎土镇压轮(54)、调节手柄(55)和连接销轴(56)，其中碎土镇压机构固定座(52)的前端通过两根碎土镇压轮固定轴(51)固定于后横梁(12)的下端，碎土镇压机构固定座(52)的下端通过连接销轴(56)与碎土镇压轮安装座(53)相连，碎土镇压轮安装座(53)的两侧均转动连接有一个碎土镇压轮(54)，碎土镇压轮安装座(53)的上方铰接调节手柄(55)，调节手柄(55)穿过碎土镇压机构固定座(52)上端面，上端面上开有的调节手柄固定槽(57)。

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