施用农家肥是中国传统农业精耕细作的前提,是一种典型的生态农业和循环经济,其具体成效有两个方面,一是妥善处理农村家庭生活和生产废弃物,并改善农村环境;二是提高土地肥力、实现增产增收。在传统农村社会,农家肥是农业生产之宝。农家肥主要来自农户排泄物、生活生产废弃物、养殖家畜家禽的排泄物。在日常生活中,农户通过垫土(即用土播撒)来覆盖排泄和废弃物,达到清洁居家环境的目的。积攒到一段时期就会产生堆肥的效果,最终形成农家肥。开春之初最重要的农活是“出粪”,即把猪圈里积攒了一年的农家肥挖出来。每年春节初七、初八之后,勤劳的各家各户便开始忙碌起来,村内街道上到处是已经沤熟的农家肥,等待晾晒干、失水变轻后用独轮车运到地里,以备春耕。年节后,村子里便弥漫着一股臭气熏天的意味,虽然非常不卫生,但村民们都已经习以为常。随着农民收入和生活水平的提高、农业现代化与新农村建设的推进,农村的“出粪”现象在一些发达农村地区已经变得十分罕见,农家肥由宝变害,也得到了科技力量的支持，技术引导产生粪便抛撒设备，实现粪便均匀抛撒还田。

化学肥料的不合理施用导致土壤有机质含量下降,板结等一系列土壤问题。增施农家肥可有效改善土壤的理化性质,缓解化肥对土壤的破坏。但由于农家肥具有结块、含水率高、施肥量大的缺点,施肥过程中又存在装肥、运肥繁杂,作业强度大,人工撒施不均匀等问题,所以农家肥的施用受到很大的限制。农家肥施肥机械化可以很好的解决上述问题,但机械化施肥又存在着以下两方面问题:一是现有的农家肥抛撒机械多从国外引进,功能繁杂、价格昂贵,国内推广难度大；二是国内生产的农家肥抛撒机械以仿制为主,对农家肥抛撒机技术缺乏深入研究,施肥效果不理想。这些问题严重阻碍了农家肥的大面积使用。针对以上问题,研制了一种新型的农家肥抛撒机,该抛撒机为牵引式,由地轮驱动输肥、拖拉机动力输出轴驱动抛撒。

据不完全统计，近年来中国登记注册的有机肥企业数量已经超过了3000家，并还在大幅增长，其中用禽畜粪便做有机肥的厂家成为最大的增长极。中国禽畜粪便有机肥已然进入了快速爆发期，其最大的拉动力就在于政策支持。2016年农业部发布《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》，2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》，2017年农业部印发《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》，均提出鼓励农民增施有机肥，对畜禽规模养殖集中区鼓励农作物种植与禽畜粪便综合利用相结合。此后，全国上下随即掀起一波利用禽畜粪便生产有机肥的热潮。有机肥的风口在政策推动下，越聚越大。据悉，目前农业部正在编制禽畜粪便堆肥标准，现已开始征集意见，该标准不仅将对堆肥过程和产品做出细致要求，更指出了禽畜粪便生产有机肥的政策方向：种养结合。中国农业大学资源与环境学院教授参与了该标准的制定，他坦言，规模养殖正在加快发展，但养殖与种植分离成两个主体，养殖的不种地，种地的不养殖，客观上阻隔了粪污还田的通道。他认为，种养结合模式有望成为禽畜粪便有机肥行业未来的发展方向，而正在征求意见的禽畜粪便堆肥标准正是体现了对种养结合的鼓励。农业部微生物肥料质检中心主任李俊对种养结合也颇为认同，他认为，随着养殖业规模化，未来中国应该对粪污采取规范、统一的治理技术及其配套工程。

畜禽养殖污染是长江流域治理污染的难题之一。实践证明，既要保证肉蛋奶等畜产品的供应，又不污染长江，大力推进畜禽粪污资源化利用是有效途径。”3月3日，出席全国两会的全国人大代表、荣昌区委书记曹清尧说，荣昌是我供应牛粪撒粪机国生猪养殖重点地区，日产粪污量4300吨。“这么大量的污染物如果排入长江，‘一江碧水’就很难实现。既要吃肉，又要环保，唯一做法就是推进畜禽粪污资源化利用。”为此，曹清尧在本次全国两会上提出了《关于加大国家对长江上游地区畜禽粪污资源化利用的建议》。“习近平总书记强调‘要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护，不搞大开发’，每年全国畜禽养殖产生粪污约为38亿吨，长江上游地区约10亿吨。但是，目前国家支持的畜禽粪污资源化利用整县推进项目在长江上游地区不足10个。”为了让面源污染降下去，让土壤地力肥起来，曹清尧提出六条具体建议：一是畜禽粪污资源化利用整县推进项目在长江上游区县实现全覆盖;二是加大对长江上游地区畜禽粪污资源化利用科技研发的投入。比如做好有机肥加工和农田施用消纳设备的研究应用和推广;研究集成一批控源减排、清洁生产、高效堆肥、沼液沼渣综合利用等先进技术，提高新技术的推广效率;三是加大对长江上游地区畜禽粪污专业化、社会化组织培育力牛粪撒粪机厂家直供度，在政策、资金、项目、装备等方面给予支持，构建种养及粪污处理的利益联结机制，有效解决种植养殖业空间分布不均和时间差异矛盾;四是加大对长江上游地区畜禽养殖场(户)粪污处理设施硬件投入，支持养殖场改建，重点建设储液池、沼气池、还田管网等设施，购买固液分离机、节水减排等设备;五是对使用有机肥出台补贴政策。如对使用有机肥的畜禽养殖场(户)进行固定补贴，利于引导农户、业主等自觉使用有机肥;六是将长江上游打造为化工农业到生态农业过渡的示范点。国家层面要进行规划布局，建立种养结合、循环发展的技术支撑体系，打造有机、绿色、生态农业示范。

我国农家肥资源十分丰富,但目前我国农家肥使用率不足10%,由于传统农业对于化肥有很强的依赖性,又得不到科学的施用,使得农业生态环境进一步恶化。农家肥不但可以减少化肥用量、丰富土壤的营养成分,还可防止土壤有机质下降。对于像堆肥或农家肥这样的原始农家肥,还缺乏机械化施肥的手段,制约了原始农家肥的大面积应用。国内外传统的农家肥抛撒机输肥机构和抛撒机构都是依赖拖拉机输出动力传动,对于其输肥机构需要的转速很低,需要复杂的减速和调速机构,才能实现输肥机构按照需要的输肥速度进行作业。而现有的地轮驱动农家肥抛撒机左右两侧从动轮靠通轴连接,动力传递给中间轴,经过棘轮传递给输肥机构,这种传动方式不能实现从动轮分动,影响转向灵活,同时棘轮噪声大,易磨损,寿命短。还有一种地轮驱动方式是在从动轮外侧连接链轮,这种方式施肥左右从动轮受力不均衡,影响作业效果。因此,在农家肥抛撒机上实现地轮驱动输肥稳定、不影响转向灵活是地轮驱动的关键。本研究从刚性车轮的行驶阻力的角度出发,充分考虑地面和农家肥抛撒机作业的相互关系的基础上,详细阐述了地轮驱动输肥的基本理论,建立了刚性车轮的行驶阻力和输肥机构链条所需张力数学模型,从而揭示了地轮驱动输肥的可行性条件,为后续进行农家肥抛撒机地轮输肥机构仿真计算奠定基础。

针对我国有机变量施肥机在变量施肥过程中排肥量不准确、抛撒不均及有机肥变量施肥机缺乏的问题,采用变量施肥技术,设计了一款链条输送式精准变量排肥机构.通过分析有机肥输送过程中肥料的运动及受力分析,建立了埋刮板宽度与两个之间的间距及焊接在马蹄链的倾斜角度关系方程,并进行了EDEM仿真分析.对于同一施肥量,选择闸板开口大小为5、10、15mm这3组数据进行田间试验.结果表明:链条输送式精准变量排肥机构排肥效果较好,在动力为14kW、闸板开口大小为5mm时,实际施肥量与预置施肥量相对误差最大值为7.6%;闸门开口大小为10mm时,实际施肥量与预置施肥量相对误差较小为2%,能够较好地满足实际生产要求,为我国有机肥撒施机研究提供技术支持。