一种秸秆还田机械以及秸秆还田方法

技术领域

本公开涉及秸秆处理技术领域，尤其涉及一种秸秆还田机械以及秸秆还田方法。

背景技术

农作物收获后农作物的秸秆一般进行回收处理，例如将秸秆加工后制成饲料或肥料等等，而农作物的根茬一般埋至田块内，实现根茬还田。根茬还田在一方面降低了收获难度，另一方面，根茬还田在田块内腐烂后具有改善土质的能力。

通常，农作物收获后形成的碎茬包括根茬以及秸秆粉碎后形成的碎茬，对于根茬的处理采用还田的方式进行处理，而对于秸秆形成的碎茬在回收过程中存在劳动强度大，后续处理困难的问题。研究发现，秸秆形成的碎茬还田也具有改善土质的能力，但是现有技术中没有一种对秸秆还田的操作方法。而随着人们环保意识的增强，秸秆还田的实践方法亟需实现，以节约化肥材料的应用，进而使农作物具有更优秀的品质。另外，现有技术中没有一种专用于秸秆还田的机械，进一步加大了秸秆还田的难度。

发明内容

在第一方面，本公开提供一种秸秆还田机械，主要用于解决现有技术中没有一种秸秆还田专用设备的技术问题。

解决该问题所述采用的一些实施方案包括：

一种秸秆还田机械，包括机架，所述机架设置有碎土器，所述碎土器包括转动连接于机架上的转轴，所述转轴上均布有碎土齿，所述碎土器包括主碎土器和从碎土器，其中，所述主碎土器由动力源驱动旋转，所述从碎土器由主碎土器驱动旋转，所述主碎土器与所述从碎土器的旋转方向相反；

所述机架还设置有施肥器，所述施肥器包括料箱以及排料阀，所述排料阀转动连接于所述机架，所述料箱通过设置于机架上的施肥口进行施肥作业，其中，所述排料阀由所述主碎土器驱动旋转，并且，所述排料阀在旋转过程中将所述料箱内的肥料洒向所述主碎土器靠近从碎土器的一侧，该秸秆还田机械在前进时，所述主碎土器在所述从碎土器前方。

实际应用过程中，采用主碎土器与从碎土器配合碎土使得秸秆还田机械具有更高的碎土率，另外，在实际应用过程中，主碎土器与从碎土器可以有效地粉碎秸秆，从而可以有效地实现秸秆还田。

另外，施肥器的设置使得秸秆还田机械在实际应用过程中还具有施肥功能，优化了秸秆还田机械的应用性能。

作为优选，所述排料阀包括阀杆，所述阀杆均布有容纳肥料的料槽，其中，所述施肥口与所述阀杆之间设置有防止肥料泄露的密封垫，所述阀杆在旋转过程中，位于料槽内的肥料利用重力脱离所述料槽。

密封垫的设置使得肥料不易泄漏，进一部优化了秸秆还田机械的应用性能。

作为优选，所述主碎土器的碎土深度不小于所述从碎土器的碎土深度。

本方案中，从碎土器承受的作用力小于主碎土器，更有利于粉碎秸秆。

作为优选，所述主碎土器通过齿轮机构带动所述从碎土器旋转，并且，所述主碎土器的转速不大于所述从碎土器的转速。

本方案可以更有效地保证秸秆的粉碎质量，优化了秸秆的应用性能。

作为优选，所述主碎土器通过同步带机构带动所述排料阀旋转，在所述排料阀上设置有从动带轮，所述主碎土器设置有主动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮之间设置有同步带。

本方案中，排料阀旋转精度高从而使得施肥均匀，优化了秸秆还田机械的应用性能。

在第二方面，本公开提供的一种秸秆还田的方法，解决了现有技术中无法通过秸秆还田改善土质、造成化肥用量激增的技术问题。

解决上述技术问题采用的一些实施方案包括：

一种秸秆还田的方法，包括以下步骤：

采用具有碎茬能力的收获机收获高梁，并将碎茬均匀洒入田块；

在碎茬水分散失不超过10％时，采用还田机对收获后的田块进行碎茬还田，并在还田的同时向田块施入缓释肥，其中，根据所述田块的坡度确定所述收获机以及所述还田机的规格，所述还田机为第一方面公开的秸秆还田机械。

经过对比试验，采用本方法对秸秆还田可以有效地对秸秆进行还田利用，有效地改善了田块的土质，节约缓释肥用量30％以上，并且，不需要对秸秆进行非必要操作，降低了操作人员的劳动强度。

作为优选，根据所述田块的坡度确定所述收获机以及所述还田机的规格包括：

根据所述田块的坡度确定所述还田机的幅宽以及还田机的动力源马力。

本方案通过田块坡度确定还田机的幅宽以及动力源，提高了还田机工作过程中的稳定性以及碎茬还田效率。

作为优选，所述根据所述田块的坡度确定所述还田机的幅宽以及还田机的动力源马力包括：

坡度小于5°的田块，所述还田机的幅宽为1.8米至2.2米，其中，所述还田机的动源为40马力至120马力；

坡度5°至15°的田块，所述还田机的幅宽为1.2米至1.5米，其中，所述还田机的动源为40马力至80马力；

坡度大于15°的田块，采用单行农用秸秆粉碎收获机收获后利用还田机将碎茬还田。

本方案根据不同的破度合理匹配相应的还田机规格，提高了碎茬还田效率。

作为优选，碎茬还田前，所述碎茬的长度不大于5厘米。

本方案限定碎茬的长度，可以使碎茬在田块内尽快腐烂，提高了碎茬碎茬还田效率，有利于改善土质。

作为优选，收获后根茬覆盖田块的覆盖率不小于50％。

本方案使得根茬在田块内分布均匀，田块的土质均匀。

附图说明

出于解释的目的，在以下附图中阐述了本公开技术的若干实施方案。以下附图被并入本文本并且构成具体实施方案的一部分。在一些情况下，以框图形式示出了熟知的结构和部件，以便避免使本公开主题技术的概念模糊。

图1为本公开第一方向的示意图。

图2为本公开第二方向的示意图。

图3为本公开第三方向的示意图。

图4为本公开第四方向的示意图。

图中：1、机架，2、转轴，3、碎土齿，4、主碎土器，5、从碎土器，6、施肥器，601、料箱，602、排料阀，603、施肥口，604、阀杆，605、料槽，606、同步带机构。

具体实施方式

下面示出的具体实施方案旨在作为本公开主题技术的各种配置的描述，并且，不旨在表示本公开主题技术可被实践的唯一配置。具体实施方案包括具体的细节旨在提供对本公开主题技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将清楚和显而易见的是，本公开主题技术不限于本文示出的具体细节，并且，可在没有这些具体细节的情况下被实践。

如图1、图2、图3、图4所示，第一方面，一种秸秆还田机械，包括机架 1，所述机架1设置有碎土器，所述碎土器包括转动连接于机架1上的转轴2，所述转轴2上均布有碎土齿3，所述碎土器包括主碎土器4和从碎土器5，其中，所述主碎土器4由动力源驱动旋转，所述从碎土器5由主碎土器4驱动旋转，所述主碎土器4与所述从碎土器5的旋转方向相反；

机架1可以由金属板材拼接形成，例如，可以采用焊接或螺栓拼接等方式形成。

所述机架1还设置有施肥器6，所述施肥器6包括料箱601以及排料阀602，所述排料阀602转动连接于所述机架1，所述料箱601通过设置于机架1上的施肥口603进行施肥作业，其中，所述排料阀602由所述主碎土器4驱动旋转，并且，所述排料阀602在旋转过程中将所述料箱601内的肥料洒向所述主碎土器4靠近从碎土器5的一侧，该秸秆还田机械在前进时，所述主碎土器4在所述从碎土器5前方。

动力源一般为拖拉机。由拖拉机牵引秸秆还田机械位移，并且，由拖拉机的内燃机带动主碎土器4旋转。

本方案主要是利于主碎土器4与从碎土器5配合，实现打碎土壤以及粉碎秸秆的功能，该方案可以有效地实现秸秆还田。而在秸秆还田过程中需要同步施肥，因此，该方案可以有效地实现在粉碎秸秆的同时实现施把，并且施肥均匀性好。

在一些实施例中，所述排料阀602包括阀杆604，所述阀杆604均布有容纳肥料的料槽605，其中，所述施肥口603与所述阀杆604之间设置有防止肥料泄露的密封垫，所述阀杆604在旋转过程中，位于料槽605内的肥料利用重力脱离所述料槽605。料槽605的容积以及排料阀602的转速决定施肥量，因此，在施肥过程中可以通过调节排料阀602的转速实现调整施肥量的功能。

所述主碎土器4的碎土深度不小于所述从碎土器5的碎土深度。

所述主碎土器4通过齿轮机构带动所述从碎土器5旋转，并且，所述主碎土器4的转速不大于所述从碎土器5的转速。

所述主碎土器4通过同步带机构606带动所述排料阀602旋转，在所述排料阀602上设置有从动带轮，所述主碎土器4设置有主动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮之间设置有同步带。同步带机构606也可以采用链传动机械替代，考虑到制造成本，同步带机构606不宜使用齿轮机构替代。

在实践中，主碎土器4的转速可以慢于从碎土器5，而主碎土器4的碎土深度可以大于从碎土器5，以使从碎土器5在工作过程中承受更小的作用力，从而使从碎土器5可以更好地打碎土壤以及粉碎秸秆。

第二方面，一种秸秆还田方法，包括以下步骤：

采用具有碎茬能力的收获机收获高粱，并将碎茬均匀洒入田块，碎茬指农作物粉碎后形成的固体材料；

在碎茬水分散失不超过10％时，采用还田机对收获后的田块进行碎茬还田，并在还田的同时向田块施入缓释肥，其中，根据所述田块的坡度确定所述收获机以及所述还田机的规格，所述还田机为第一方面公开的还田机。

例如，根据所述田块的坡度确定所述收获机以及所述还田机的规格包括：

根据所述田块的坡度确定所述还田机的幅宽以及还田机的动力源马力。示例性的：

坡度小于5°的田块，所述还田机的幅宽为1.8米至2.2米，其中，所述还田机的动源为40马力至120马力；

坡度5°至15°的田块，所述还田机的幅宽为1.2米至1.5米，其中，所述还田机的动源为40马力至80马力，所述还田机为双轴反转还田机；

坡度大于15°的田块，采用单行农用秸秆粉碎收获机收获后利用还田机将碎茬还田。在坡度在大于15°的丘陵地带，可以采用手扶式收获机进行作物收获，以提高机械使用过程中的安全性。

研究发现，碎茬的长度以及在田块分布的均匀性，对田块土质的均匀性具有一定影响，因此：碎茬还田前，所述碎茬的长度不大于5厘米。

收获后根茬覆盖田块的覆盖率不小于50％。所述根茬的高度不高于30厘米。

收获后碎茬的覆盖田块的覆盖率不小于80％。收获后碎茬的覆盖田块的覆盖率小于80％时，通过手工布茬的方式使收获后碎茬覆盖田块的覆盖率不小于 80％。

本公开中根茬是指农作物收获后，留在田块土壤内以及伸出土壤一部分的秸秆。

通常在秸秆还田过程中还需要考虑以下因素，例如：

碎茬深度：碎茬还田后地土壤内的深度，即还田机的翻地深度；

根茬粉碎率：根茬在还田过程中，还田机对根茬的粉碎情况；

碎土率，还田机在耕作过程中对土壤的打碎情况。

碎茬深度、根茬粉碎率、碎土率指标对还田机的性能具有一定要求，考虑到还田机一般为通用机械，因此，碎茬深度、根茬粉碎率、碎土率要求参考普通还田机的指标，以降低碎茬还田的成本。

上述对实现方法进行了详细介绍，通过以下实验，本公开的技术优势将显而易见，但是，下述实验仅是示例性的，不旨在对本公开的技术方案进行限定。

实验一

为顺利完成本实验需满足以下指标：碎茬深度15厘米、根茬粉碎率85％、根茬覆盖率50％、碎土率90％、切碎长度合格率95％、留茬高度20厘米、碎茬抛撒不均匀度10％、碎茬漏切率5％、碎茬秸秆覆盖率80％。

①坝区，坡度＜5°机械化秸秆还田+肥料减施试验，作物全程化机械收获机进行收获。

实验A：酒用高梁收获后选型配套1.8米宽幅秸秆还田反转灭茬机、配套动力80马力+旋耕+缓释肥常规施肥90％。

实验B：酒用高梁收获后选型配套1.8米宽幅秸秆还田双轴灭茬还田机、配套动力80马力+缓释肥常规施肥90％。。

②缓坡地区，坡度5°-15°机械化秸秆还田+肥料减施试验，作物全程化机械收获机。

实验A：酒用高梁收获后选型配套1.2米宽幅秸秆还田反转灭茬机、配套动力40马力+旋耕+缓释肥常规施肥90％。

实验B：酒用高梁收获后选型配套1.2米宽幅秸秆还田双轴灭茬还田机、配套动力40马力)+缓释肥常规施肥90％。

③丘陵地区，坡度＞15°机械化秸秆还田+肥料减施试验，人工收获后旋耕翻土。

实验A：手扶式单行秸秆粉碎农用高梁收割机+旋耕+缓释肥常规施肥 90％。

实验B：人工收获+手扶式单行秸秆还田机+旋耕+缓释肥常规施肥90％。

通过研究，本实验在降低缓释肥用量的前提下仍能有效地保证田块土壤土质，该田块上作物的生长情况与传统施肥量无差别。

实验二

为顺利完成本实验需满足以下指标：碎茬深度12厘米、根茬粉碎率80％、根茬覆盖率60％、碎土率80％、切碎长度合格率90％、留茬高度15厘米、碎茬抛撒不均匀度8％、碎茬漏切率3％、碎茬秸秆覆盖率90％。

实验A、B以作物全程化机械收获机进行收获还田作对照，实验C以人工收获后旋耕翻土作对照。

实验A：坝区，坡度＜5°，收获后配套2.2米宽幅秸秆还田机、配套动力 120马力+缓释肥常规施肥70％。

实验B：坝区，坡度＜5°，收获后配套2.2米宽幅秸秆还田机、配套动力 120马力+缓释肥常规施肥50％。

实验C：缓坡地区，坡度5°-15°，收获后配套1.5米宽幅秸秆还田机、配套动力80马力+缓释肥常规施肥70％。

实验D：缓坡地区，坡度5°-15°，收获后配套1.5米宽幅秸秆还田机、配套动力80马力+缓释肥常规施肥50％。

实验E：丘陵地区，坡度＞15°，手扶式单行农用秸秆粉碎收获机+旋耕+缓释肥常规施肥70％。

实验F：丘陵地区，坡度＞15°，手扶式单行农用秸秆粉碎收获机+旋耕+缓释肥常规施肥50％。

通过研究，本实验在降低缓释肥用量的前提下仍能有效地保证田块土壤土质，该田块上作物的生长情况与传统施肥量无差别。

实验三

为顺利完成本实验需满足以下指标：碎茬深度13厘米、根茬粉碎率85％、根茬覆盖率65％、碎土率85％、切碎长度合格率85％、留茬高度10厘米、碎茬抛撒不均匀度6％、碎茬漏切率7％、碎茬秸秆覆盖率95％。

实验A、B以作物全程化机械收获机进行收获还田作对照，实验C以人工收获后旋耕翻土作对照。

实验A：坝区，坡度＜5°，收获后配套2.0米宽幅秸秆还田机、配套动力 80马力+缓释肥常规施肥50％。

实验B：坝区，坡度＜5°，收获后配套2.0米宽幅秸秆还田机、配套动力 100马力)+缓释肥常规施肥30％。

实验C：缓坡地区，坡度5°-15°，收获后配套1.3米宽幅秸秆还田机、配套动力70马力+缓释肥常规施肥50％。

实验D：缓坡地区，坡度5°-15°，收获后配套1.3米宽幅秸秆还田机、配套动力60马力+缓释肥常规施肥30％。

实验E：丘陵地区手扶式单行农用秸秆粉碎收获机+旋耕+缓释肥常规施肥50％。

实验F：丘陵地区手扶式单行农用秸秆粉碎收获机+旋耕+缓释肥常规施肥30％。

通过研究，本实验在降低缓释肥用量的前提下仍能有效地保证田块土壤土质，该田块上作物的生长情况与传统施肥量无差别。

以上对本公开主题技术方案以及相应的细节进行了介绍，可以理解的是，以上介绍仅是本公开主题技术方案的一些实施方案，其具体实施时也可以省去部分细节。

另外，在以上公开的一些实施方案中，多个实施方案存在组合实施的可能，各种组合方案限于篇幅不再一一列举。本领域技术人员在具体实施时可以根据需求自由结合实施上实施方案，以获得更佳的应用体验。

本领域技术人员在实施本公开主题技术方案时，可以根据本公开的主题技术方案以及附图获得其它细节配置或附图，显而易见地，这些细节在不脱离本公开主题技术方案的前提下，这些细节仍属于本公开主题技术方案涵盖的范围。