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保护农田生态与粮食安全,农用轮胎大有可为

王艳红

会议现场

2022年1月9日,由中国农业大学中国农业机械化发展研究中心、米其林(中国)投资有限公司主办,北大荒集团黑龙江尖山农场有限公司、拜泉县农业农村局和山东五征集团有限公司协办的“轮胎上的农田生态与粮食安全专题研讨会”于“2022年中国农业机械化发展研究中心学术年会暨第十届中国农业机械化展望大会”期间在京圆满召开。

粮食生产是国民经济的基础,是安天下、稳民心的战略产业,其根本在耕地。但随着我国农业机械化率的不断提高,大型农机的广泛应用,耕地质量问题日益凸显,土壤紧实度增加、孔隙度降低,破坏土壤生态、影响作物生长。轮胎作为农业车辆与土壤接触的唯一部件,其性能直接影响土壤物理结构与性状、农机作业效率与油耗、农田生态与粮食产量。

近年来,众多高校、企业的专家学者致力于轮胎与土壤相互作用的研究,从轮胎技术革命的角度,充分发挥农业科技对耕地质量与生态保护的支撑作用,提升耕地机械化、智慧化作业水平,支撑国家粮食安全和农业高质量发展。

宋正河院长主持开幕式

中国农业大学、米其林(中国)携手五征集团、北大荒农垦,与黑龙江省拜泉县农机管理推广部门及有关农场、合作社联合开展“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验,以拖拉机及联合收割机为例,配置超低气压子午线轮胎与普通子午线轮胎、普通斜交轮胎进行农田作业,探究不同轮胎技术对农田生态、作物生长、土壤压实、作业效率和燃油消耗等方面的影响,为促进农田生态改善和保障粮食安全提供技术储备和实践依据。

本次研讨会以“轮胎上的农田生态与粮食安全”为主题,分为背景与相关试验情况介绍、农用轮胎技术及其应用、交流研讨3个环节。研讨会开幕式由中国农业大学工学院院长、中国农业机械学会拖拉机分会副主任委员宋正河主持,农业农村部农业机械化管理司一级巡视员李安宁,中国农业机械学会秘书长张咸胜,全国轮胎轮辋标准化技术委员会秘书长王克先,农业农村部总畜牧师、农村合作经济指导司司长张天佐分别致辞。

李安宁巡视员致辞

张咸胜秘书长致辞

王克先秘书长致辞

张天佐司长致辞

背景与相关试验情况介绍

该部分由农业农村部农业机械化总站党委书记刘旭主持,中国农业大学工学院教授、中国农业机械化发展研究中心主任、中国农业机械学会农业机械化分会主任委员杨敏丽,米其林(中国)投资有限公司大中华区技术伙伴总监薛露娴分别作了专题报告。

刘旭书记主持会议

杨敏丽教授以《“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验项目背景及相关进展》为题,介绍了中国农业大学与米其林(中国)投资有限公司合作“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验项目的由来,以及第三届中国国际进口博览会现场举行签约仪式以来,双方通过超低压子午线轮胎技术在提高作业效率、减少土壤压实、实现节油降耗等方面的通力合作,共同推进耕地保护、生态改善取得的阶段性成果。

据了解,该项目将持续2年,项目落地以来,试验团队已在尖山农场和拜泉县自治现代农业农机专业合作社进行了第一阶段为期1年的测试试验,重点探索和比较大型农业机械(拖拉机及联合收获机)配置超低压子午线轮胎与普通轮胎进行农田作业,对农田生态、土壤压实、滚动阻力、作业效率、燃油消耗、粮食产量等方面的影响。

杨敏丽教授作报告

在两个试验基地共计133.3hm2(2000亩)耕地上的玉米起垄、播种、中耕、收获4个作业环节,进行了土壤物理特性、植株性状、油耗及作业效率的测试试验,对比超低压子午线、普通子午线和普通斜交3种轮胎,获得了不同轮胎作业条件下土壤紧实度、含水率、孔隙率、玉米植株性状、根系状况、产量状况、作业油耗和作业效率8个项目的试验数据。

杨敏丽教授指出,对试验数据分析发现,超低压子午线轮胎在减轻土壤压实、提高土壤孔隙率、增加玉米产量、降低作业油耗和提升作业效率等方面具有一定优势。

“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验情况

薛露娴总监作了《农用轮胎的应用及其对耕地的贡献》专题报告,指出轮胎在农田作业中主要起牵引和承载作用,对作业环境中的轮胎性能评价主要从牵引力、油耗、车辙深度、土体损伤等方面考虑。轮胎牵引力作用机理可从理论模型、数字模型、实验室测试及场外测试等维度来分析。另外,土壤所受应力随着土壤的深度向外蔓延进而影响农作物的产量。

薛露娴总监作报告

轮胎在农业上的贡献主要体现在有效保护土壤、增加粮食产量,其中超低压技术是一种具有突破性的创新技术,适用于作物种植环节的各个阶段,能实现轮胎低气压下工作,支持更多负载和更高速度,同时也能提供更高的牵引力,提高作业效率。

米其林公司提供的农用轮胎自动充放气系统可较全面解决不同农机设备在不同工况下改变气压的需求。米其林Ultraflex超低压技术轮胎和一般常规子午线轮胎技术在小麦试验田的生产效率数据显示,可减少33%的土壤压实,提升农机牵引力,小麦产量提高4%。

“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验情况

薛露娴总监指出,“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验项目旨在探索通过创新轮胎技术,减少土壤压实,助力农机装备产业转型升级与农业机械化高质量发展,为实现生态农业贡献力量。

农用轮胎技术及其应用

尤泳副书记主持会议

该部分由中国农业大学工学院党委副书记、副教授,中国农业机械化发展研究中心副主任尤泳主持,来自高校、科研单位、生产企业的5位专家作了专题报告。

东北农业大学机电工程学院乔金友教授作了《拖拉机压实对土壤坚实度及大豆产量的影响》专题报告,以北方旱田全程机械化工艺流程为例,从农业机械作业环节多,导致机具多次反复进地作业造成土壤压实,农业机械设计或配置不合理造成压实面积大,对土壤压剪破坏严重、影响粮食产量,进而危及粮食安全等方面介绍了拖拉机作业对土壤坚实度及大豆产量的影响。

乔金友教授团队开展试验情况

乔金友教授及其团队开展的相关试验结果显示,大型拖拉机对土壤坚实度(SPR)影响程度、影响范围最大,随压实次数增加逐渐递增,表层SPR变化十分明显;中型拖拉机压实12次时,压实核SPR达4.0MPa,比压实两次增大1.45倍,且压实核影响范围扩大至轮胎下方5~40cm土层深度;小型拖拉机压实,SPR影响深度方位由表层向深层区域扩散,影响宽度由轮胎下方扩展至整个测试宽度。拖拉机压实均致大豆减产,大型拖拉机压实对大豆产量影响明显,小型拖拉机影响最小。

乔金友教授指出,选择拖拉机型号,科学设计全程机械化作业工艺,减少拖拉机进地作业次数,对改善土壤结构、提高耕层质量,进而增加作物产量具有重要作用。

陈永毅高工作报告

中国农业机械化科学研究院集团有限公司教授级高级工程师陈永毅作了《农业子午线轮胎田间试验》专题报告,介绍了中国农机院联合贵州轮胎股份有限公司于2020年9月在北京市大兴区榆垡镇大豆茬地,选用约翰迪尔1204A型四轮驱动拖拉机和一台负荷车,其中拖拉机分别配套斜交轮胎和子午线轮胎进行田间牵引性能试验。2021年5—6月,选用东方红LX2204型拖拉机在河南省洛阳市配套不同品牌的子午线轮胎进行道路和田间小麦茬地对比试验。试验结果显示拖拉机配套子午线轮胎比斜交轮胎牵引功率提高12%,节省燃油10%。

陈永毅高级工程师针对换装子午线轮胎可提高拖拉机生产率,降低油耗可减少排气污染,减少土壤接地压力,保护土壤,提高农作物产量,提高轮胎使用寿命、提高驾驶员的工作舒适度等方面的优点,提出推广子午线轮胎、逐步取代斜交轮胎的建议。

陈永毅高工团队开展试验情况

中国一拖集团有限公司技术中心拖拉机所所长徐书雷作了《一拖公司拖拉机轮胎配套实践应用》专题报告,分别从拖拉机轮胎应用现状,一拖公司在拖拉机轮胎上的实践应用,以及对拖拉机领域轮胎应用研究的建议3方面进行阐述。介绍了主流轮胎结构,并结合生态农业、保护性耕作和可持续农业发展的理念,对未来拖拉机轮胎发展方向进行展望。

徐书雷所长指出,随着大型拖拉机的推广应用,传统斜交轮胎对土壤压实程度大的问题日益突出,发展低压、超低压子午线轮胎是农机轮胎研究的重点。在轮胎使用方面,我国农业子午线轮胎处于研发与初步推广阶段。在轮胎与农机匹配方面,一拖公司成功解决了拖拉机轮胎异常磨损、垄作匹配应用、作业打滑和效率低等问题。

大型拖拉机配套轮胎情况

潍柴雷沃重工股份有限公司拖拉机研究院副院长王志全作了《大型拖拉机轮胎的选择及影响》专题报告,重点讲解了轮胎的作用、轮胎对土壤的影响及轮胎制造的高端技术。重型、大型拖拉机的广泛应用为农机具牵引、深耕作业等方面带来便利的同时,土壤压实问题也日益尖锐,对作物和农机作业均有不利影响。

王志全副院长指出,压实后的土壤含氧量低、地表水渗入慢、土壤板结显著,对作物产量有明显影响;土壤压实使拖拉机行驶滚动阻力增大、机具牵引阻力上升最终导致燃油消耗率提高。高端轮胎制造技术有望解决上述困境,通过液相混炼技术、炭黑-白炭黑双向填料技术及硅烷偶联剂可使轮胎滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能得到改善。

高端轮胎制造技术

山东五征集团有限公司农业装备研究院院长李永胜作了《拖拉机轮胎的匹配原则及常见问题》专题报告,介绍了轮胎是拖拉机的重要组成部分,在承载、牵引、制动、舒适性、机动性等整机性能方面发挥重要作用。优质的轮胎能够使拖拉机在牵引性能、制动性能、燃油消耗率、土壤保护、噪声等方面有出色的表现。

李永胜院长指出,轮胎与农机的匹配需重点考虑农机及轮胎用途,转向轮、驱动轮、林业车辆轮胎、水田作业轮胎及园艺车辆轮胎等不同用途的轮胎,其结构及花纹类型均有较大差异。农机作业环境,水田、旱田、水旱兼作、大棚作业,与农机作业内容如打浆、犁耕、中耕、播种等,均是轮胎匹配过程重要的权衡因素。另外,胎面花纹、花纹角度对整机牵引性能和轮胎耐磨性有直接影响。

五征集团各类拖拉机

交流研讨

交流研讨环节由米其林(中国)投资有限公司工业标准与政府法规洞察总经理李栋主持,与会代表围绕“中国高端大功率农机市场的国产农机解决方案”“农机及主要零备件的实际使用问题及用户期望”“如何利用金融和保险服务推动我国农业机械化的升级转型”“农机装备的未来发展方向:清洁能源、智能化、无人驾驶……”4个主题展开讨论。

李栋总经理主持会议

本次会议采用线上、线下相结合的方式进行,除北京线下主会场外,还设置了18个线上分会场,会议紧紧围绕农业轮胎应用、农田土壤生态、农机油耗效率等方面展开,推动传统轮胎技术向保护性耕作、绿色生态农业方向转变,助力探索超低压子午线轮胎及其技术在中国农田作业中的适应性,为下一阶段“轮胎上的农田生态与粮食安全”综合试验项目的实施提供了技术储备和智力支撑,对促进生态改善、绿色发展和保障粮食安全具有重要的理论和实践意义。

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