[01226330]马莲深层碎根剔除技术及机具的研究与应用

本成果来自“十二五”农村领域国家科技计划重大项目“现代多功能农机装备制造关键技术研究”中,研究任务“草地复式作业关键装备研制与示范”的两项子任务：“草地植被恢复关键技术与装备研究”和“草地植被恢复装备试制及试验示范”,同时由牧草产业技术体系岗位科学家2013年任务委托协议书（CARS-35-17）提供支撑。 我国的草地面积十分辽阔,但由于各类毒杂草的入侵导致土壤板结、草原退化、牧草产量下降,特别近年来过渡放牧、土地板结沙化严重,极大的破坏了我国的草原生态系统。因此,在草地资源相对短缺的情况下,大力改善草原生态环境是畜牧业发展的必然要求。马莲深层碎根剔除技术成果采用机械作业方式,避免了化学药物对草原的破坏同时减小对草地土壤的扰动,不会使作业后的土壤沙化。该成果在满足设计要求,即在尽量不破坏草原生态环境的条件下剔除马莲。 为达到保护草原生态的目的,通过分析国内外关于杂草去除技术,并结合马莲的农学和生物学特性,提出阻滞马莲、促进羊草生长并存的天然草场改良工艺和旋耕-切根技术,实现草地无损作业。即通过高速旋转的切根刀的作用,将马莲的根系切碎,阻断其水肥的运输,促使植株死亡。 机具性能指标如下： 序号 检验项目 技术要求 检验结果 检验结论 1 切根深度 mm ≥150 164.1合格 2 切除率% ≥50 70.8 合格 3 作业速度 km/h 2～4 2.64 合格 4 配套功率 kW ≤60 59 合格 5 作业效率 hm2/h 0.44～0.88 0.58 合格 本成果具有如下创造性。 （1）提出抑制马莲、促进羊草生长并存的改良工艺。田间试验和农艺研究结果表明,马莲的密丛生根系是其吸收水分和矿物质营养的核心器官,根系的发达与否是影响植物体正常生长的决定因素。处于降雨量偏少草原地区的野生马莲,在水资源有限的情况下,为了利用水分,其根系必须深入地面以下,依靠发达的根系,最大限度地吸收土壤中的水分,满足自身生长发育的需要。破碎根系将会形成一处阻碍水肥等营养物质流通的空间微环境单元,避免了根系的愈合作用,致使马莲植株逐渐枯萎以致死亡,从而达到剔除的目的。而有地下横走根茎的羊草却可以在断根后复壮扩繁。这样,通过马莲碎根、羊草断根,构建出抑制马莲生长,促进羊草生长的微环境,使天然草地复壮的同时,剔除杂草马莲。 （2）创新组合旋耕-切根工艺,实现草地无破坏碎根。马莲根系发达,茎粗短,须根长而坚硬,密集并呈伞状分布,其木质素成分含量较高,在受到割刀的强烈打击作用时,会导致接触处根系的大面积破碎,形成阻碍水肥等营养成分流通、阻滞马莲生长的微环境。而草场内的羊草,具有非常发达的地下横走根茎,主要成分是纤维素,在割刀的作用下,根系在接触处被切断,但不会形成大面积的破碎,其根系吸收并传递营养物质的能力被保留下来,并会形成再生芽,实现扩繁,进而改善退化草地环境和恢复草地生态系统,实现草场复壮。使用切根刀能够实现不翻垡,不扬沙的草地作业,仅在草地上留下不足1cm宽的割缝,能够避免对草地土壤的破坏。 （3）创新设计圆弧型锯齿切根刀,有效切碎马莲根系。合理的切根刀具设计,能够达到减阻高效的目的,针对马莲根系具有木质素含量高且有较高的硬度和韧性的特点,一般的刀具入土后会造成根系受拉扯,不易断开的情况。这样,尽管刀具入土作业也无法有效切断和破坏马莲根系,起不到抑制马莲生长的作用和效果。本成果结合这一点,设计开发出圆弧型锯齿切根刀,通过旋转破土方式,进入高坚实度土壤草地,刀具上分布的刀齿均有各自的刃口,可以在土壤中产生良好的滑切效果,避免了拉扯根系的现象,将马莲根系彻底切断、切碎。 （4）创新性研制出马莲剔除机械—马莲碎根机。结合草原牧区广泛应用大中型马力拖拉机的具体情况,研制出9QS-2.2型马莲碎根机,该机以拖拉机牵引前进,能适用于大面积草场改良作业,能很好的满足切根深度的要求。作业过程中机具的振动小,对土壤扰动低,对地表植被破坏小,适用于不同地区草地杂草的剔除作业,机具通用性强,结构简单可靠,便于维护。作业后地表植被破坏小,地表平整。 本成果满足我国草原机械化改良、杂草无公害防治等方面的技术需求,能有效改善我国的草原生态环境,一定程度上提高牧草产量,促进畜牧业发展和生态环境保护。 该成果促进了我国草地改良技术的进步,具有重要的工程应用价值,总体上达到国际先进水平。