随着人们对健康的注重和可持续发展观念的深入,绿色有机农产品已经成为发展趋势,有机肥市场越来越大,同时大量的菌渣、厩肥、沼渣等有机废弃物得不到有效利用会对环境造成很大污染,这些废弃物是重要的土壤增碳材料。施用有机肥能够改善土壤品质、培肥地力,解决化肥施用带来的土壤板结、土壤酸化等诸多问题,目前果园对有机肥的施用大多依靠人工,尚没有能够应用于果园有机肥施肥的机械。本文通过对西北地区矮化果园的农艺调研,结合果园条沟施肥方式,基于果园秸秆覆盖机研制了一种果园有机肥条铺机,能将根据果树行宽和开沟距离对有机肥进行条状沟施和条状铺盖,并对菌渣、腐熟牛粪进行条铺试验研究,主要研究结果如下:(1)矮化果园田间行驶宽度为2.0~2.5m,覆盖机车体宽度为2m,车体较宽容易对果树造成损伤,条铺机车体宽度缩减为1.7m。条铺机对刮板机构、刮板的传动机构和液压系统进行了改进。条铺机刮板机构由一组刮板组成,解决了覆盖机刮板变形、堵料卡死和下料不均等问题,保证排料口连续均匀出料;提出驱动前置式、链传动式、驱动后置式三种传动技术方案,通过对比论证确定驱动前置式方案;条铺机通过液压马达油路和液压缸油路分离的方法解决原覆盖机液压系统回油背压问题,改进后的液压系统能够搭载5台液压马达和4个液压油缸,液压缸油路包含1路浮动位。(2)针对果园有机肥施肥问题,提出滑道式条铺装置和可伸缩螺旋式条铺装置两种技术方案,经过方案对比确定可伸缩螺旋式设计,该方案主要由一对横向安装的可伸缩螺旋输送器构成,挂接在覆盖机车体后部,可对树行两侧同步条铺施肥,条铺(沟)间距1.7m~2.5m可调,对行对沟方便,结构简单可靠,适用于不同行距、不同开沟间距的果园施肥。(3)设计的条铺装置横向挂接在车体后部,通过设计计算和EDEM软件对主要部件进行仿真分析,确定采用端部双螺旋输送,螺旋螺距250mm,螺旋直径250mm,螺旋的下料能力达到5.89t/h;U型伸缩槽的前后侧壁加高和矩形下料口能提高机具的防堵料和下料能力。(4)对条铺装置进行加工装配,以下料量平均值为评价标准,用腐熟菌渣为试验材料进行预试验和单因素试验,结果表明,车速在0.6km/h~1.4km/h范围内,单位长度下料量随着车速的提高而减小;下料机构转速在20r/min~80r/min范围内,单位时间内下料量会随着下料机构转速的加快而增大。(5)试验发现腐熟牛粪含水率过高会导致堵塞问题,腐熟牛粪含水率试验结果表明,当腐熟牛粪含水率超过63.3%时,腐熟牛粪会在料槽内发生堵料,不能正常下料;条铺机能适应菌渣和含水率低于62.1%的腐熟牛粪条铺作业,菌渣和腐熟牛粪铺料量分别可达156.7吨/hm~2和85.5吨/hm~2。(6)以下料量平均值为评价指标对0.8km/h~1.2km/h车速和20r/min~50r/min下料机构转速进行二因素三水平正交试验,分别建立菌渣下料量和腐熟牛粪下料量模型,菌渣下料量回归方程决定系数R~2=0.9603,腐熟牛粪回归方程决定系数R~2=0.8790,能够用于下料量预测,说明条铺机能适应多种粪肥条铺或沟施,施肥量均匀,作业质量满足生产需要。