针对小麦玉米一年两熟地区保护性耕作存在的问题，由山东省农机技术推广站研究员窦乐智构思设计，郓城县工力有限公司等试验完善生产的固定道深松分层施肥免耕精密播种机，一次进地能完成播种带旋耕、筑畦修道、间隔深松、分层施肥、精密播种、浅沟镇压等多项作业。该机是实现小麦玉米生产高产、高效、省钱、节能、降耗、环保的一种新型保护性耕作机械。
一、研发背景
保护性耕作优于传统耕作，必将大面积推广应用是不争的事实。但目前的保护性耕作技术和机具还存在一些问题：一是保护性耕作取消了耕整地环节，机械无规则压地造成地表不平，免耕播种质量难保证；二是免耕播种机的筑畦效果不理想，畦埂筑窄了压小麦，筑宽了浪费地；三是多数免耕播种机的播种口在旋耕刀抛起土的下落范围之内，种子和土同时下落，种子深浅不一，同时在沟内播种垄土下滑也造成种子覆土厚度不均，部分种子播的过深，出苗瘦弱，分蘖少，严重影响产量；四是把化肥集中施在种子下方5cm左右，当施肥量大、地较湿或播种速度快时，易造成化肥烧种烧苗；五是土壤有机质少的地块，不松土免耕播种的小麦根系难下扎，产量受影响；六是单独深松作业失墒重，干旱年份松后不浇地易减产，浇地用水量又很大；六是宽苗带播种机播种速度快了，播种质量差，而降速作业机手挣钱少不愿干；七是免耕播种机受土质、土地干湿、播种速度、地表平整度、秸秆还田量等影响较大，播种质量不稳定，部分地块出现减产现象。特别是免耕播种机作业质量不稳定和作业效率低，已严重影响到保护性耕作的发展速度。
二、主要技术集成
为解决上述问题，我们优化集成了机械固定道作业、浇水固定畦、小麦播种带旋耕、土壤振动深松、肥料分层深施、畦面整平、精密播种、浅沟防粘镇压、防缠防堵等多项技术，研究生产出了固定道深松分层施肥免耕精密播种机。该机主要由机架、变速箱、旋耕刀轴、播种带旋耕刀、震动器、深松铲、肥料箱、种子箱、底肥施肥管、种肥施肥管、播种管（或圆盘播种器）、传动链轮、镇压轮、调节装置等组成，现已申请国家专利。优化集成的主要技术要点如下：
1.机械化农艺技术。综合权衡农艺要求和小麦玉米收、种机械配备的可行性，设计出既能符合高产栽培技术要求，又能便于机械配备，前后作业衔接，相互配套的小麦、玉米种植规格。
2.浇水固定畦技术。播种机通过播种带旋耕刀旋起的土，在拖拉机两轮胎的后面（或中间）筑起畦埂。畦埂位置每年固定不动，播种小麦和玉米时均可对原畦埂进行扶土作业。用两边的旋耕刀筑畦，畦埂规整，畦埂宽30～35cm，占地面积小，土地利用率高，不影响产量。畦面宽140cm，小畦浇地节水效果明显。
3.固定道作业技术。机械行走的固定道也就是在拖拉机轮胎后面筑起的畦埂。挂接小麦、玉米两用型播种机的拖拉机和小麦玉米两用型联合收获机，在田间作业时，均在固定道上行走，小麦和玉米种在两固定道之间，固定道（畦埂）永久保留。收获和播种时，老畦埂已较低，并不影响拖拉机和联合收获机压畦埂作业。随着畦埂每年的压实和抬高，可改变部分筑畦弯刀的方向，减少筑畦扶土量。
4.播种带旋耕振动深松技术。在旋耕刀轴上装有播种带旋耕刀，每条播种带旋耕宽一般在20cm，播种2行小麦，两播种带之间不动地宽一般在20cm。在旋耕刀轴后面，每组播种带旋耕刀中间，装有振动深松铲。变速箱两端的振动器动力轴上装有偏心套，偏心套通过连杆带动深松铲震动疏松土壤。深松铲的深松深度能在25～35cm之间可调，一般每年调节2个铲的深松深度在30cm左右，其它铲深松在25cm左右，并每年调换深浅位置，这样既能减少动力消耗，又能每2-4年每条播种带有一次深松深度达到30cm以上。
5.分层施肥技术。紧靠深松铲后面，前后有两根施肥管。底肥管紧靠深松铲之后，底肥分散施在两行小麦中间地下15～20cm之间。紧靠底肥管后面一根为种肥管，种肥施在2行小麦中间，在种子下方3～5cm。施肥管的位置是按深松25cm安装的，若增加深松深度要相应上提施肥管。施肥量20～70公斤可调，底肥施肥量一般占总施肥量的60%左右。
6.平畦精密播种技术。在旋耕刀后挡板下方装有活动拖地的平土板，平土板起档土、碎土和平整畦面的作用。播种管位于平土板之后，在平整的畦面上播种，从而保证了标准播深。该机每行小麦4～5cm的苗带装有2套排种器和播种装置，使播下的种子均匀分布在苗带内，有效避免了缺苗断垄和疙瘩苗，达到了精密播种。
7.浅沟防粘镇压技术。为增强苗带和深松部位的镇压效果，设计成大小直径相差6cm左右的大小轮组合式镇压轮。镇压后形成苗带浅沟，有利于保墒和蓄积雨雪，并避免了高垄塌土压苗现象。在镇压轮上包有5mm厚的橡胶皮，橡胶皮的弹性变性和塑料刮土板的配合，有效防止了镇压轮粘土。
8.防缠防堵技术。一是在旋耕刀轴上不旋耕的位置不留刀座，避免了缠草；二是增加了播种带旋耕刀的密度，弯刀和直刀相结合，提高了碎土、碎秸和把秸秆分到两边的性能；三是深松铲位于旋耕刀旋转半径内，施肥管又紧靠深松产，旋耕刀能有效防堵；四是播种管前后两排分布，加大了秸秆通过空间，并且播种管下部向后弯曲，避免了挂草。还可选装圆盘式播种器，通过性能更好。
9.除草剂喷洒技术。可选装除草剂喷洒装置，在播种玉米和小麦的同时喷洒除草剂，易做到不重喷，不漏喷，喷洒均匀，减少作业环节，降低作业成本。特别是打封闭式除草剂，防治效果好。
三、主要设计参数
固定道深松分层施肥免耕精密播种机，分大、中、小型，分别配套90、74和66kW左右的轮式拖拉机。小麦玉米收获选择黄淮海地区应用最广泛的4YZ-2型小麦联合收获机底盘参数（秋季装3行玉米收获装置）。改联合收获机前后轮同辙，轮距178cm，两轮胎内里宽140cm，两轮胎外侧宽216cm。调整拖拉机轮距与联合收获机同辙，以此作为两固定道和播种机作业幅宽的主要设计参数。
作业幅宽2米的播种机，畦面宽140cm，每条固定道宽30～35cm。在拖拉机两轮胎之间140cm播幅内，旋耕深松4条播种带，每条播种带宽20cm，播种2行小麦，小麦大行距24cm，小行距16cm。对高水肥高产地块适当加宽不动地宽度，减少播种带宽度。小麦收获后每畦内播种3行玉米，玉米行距60cm。作业幅宽270cm的播种机，畦面宽140cm，在拖拉机两轮胎之间有4条播种带，轮胎外侧每边1条播种带，共6条播种带，播种12行小麦。作业幅宽340cm的播种机，畦面宽140cm，在拖拉机两轮胎之间有4条播种带，轮胎外侧每边2条播种带，共8条播种带，播种16行小麦。小麦收获后每畦内播种3行玉米，玉米行距60cm。作业幅宽260cm的播种机，在拖拉机两轮胎中间起垄筑畦，拖拉机来回筑成230cm的畦面，拖拉机一次过去在畦埂两边各作业3条播种带，共6条播种带，播种12行小麦。小麦收获后每畦内播种4行玉米，玉米行距63cm。上述种植规格，均用4YZ-2小麦玉米两用型联合收获机固定道行走，分别收获小麦和玉米。
四种型号的固定道深松分层施肥免耕精密播种机及相应的小麦玉米种植规格见下图。
1.作业幅宽200cm
2.作业幅宽270cm
3.作业幅宽340cm
4.作业幅宽260cm (拖拉机两轮胎中间起畦埂)
四、主要优点
固定道深松分层施肥免耕精密播种保护性耕作技术的主要优点：一是秸秆还田覆盖地表,能蓄水保墒，改善土壤结构，培肥地力，减少水蚀、风蚀；二是固定道作业，机械不碾压作物种植区，不会有轮辙造成地表不平，从而保证播种质量；三是固定道路基较硬，机械行走消耗动力少，轮胎附着力好。并且畦埂为硬地，又是小畦灌溉，节水明显；四是在20cm的播种带内用了8把旋耕刀，旋耕刀密度增加，碎土和秸秆切碎效果好，能创造良好的种床；五是用深松铲疏松耕层而不反转土壤，能改善土壤结构，打破犁底层，提高蓄水能力。特别是深松与旋耕开沟播种及镇压相结合，避免了单纯深松易失墒的问题，从而使无水浇条件的地也能进行深松，有水浇条件的地在稍旱的情况下，也不用浇水；六是分层施肥能避免烧种烧苗，显着提高肥料利用率，减少作业环节；七是采用防缠防堵措施，能保证播种质量，提高作业效率；八是能减少机械配置和机械进地次数，降低作业成本。能减少水、化肥、钢材、能源等资源消耗，保护环境；九是秸秆还田覆盖、深松、分层施肥、精密播种、小沟播、大小行种植等一系列措施，能显着提高粮食产量；十是便于实现小麦玉米机械化、标准化、精准化生产。
2011年8月24日，省农机办鲁农机科字〔2011〕25号文，《关于做好秋季十项农机化技术推广工作的通知》中要求，“各地要把玉米机械化联合收获、小麦深松施肥免耕播种复式作业技术作为秋季推广工作的重中之重”。固定道深松分层施肥免耕精密播种机通过能力强，播种质量好，作业效率高，特别是节本、增产、省事深受农民青睐，必将在黄淮海小麦玉米种植区大面积推广应用。
