2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)粵北適應(yīng)性研究

孫芳媛，朱紅區(qū)，李志偉，王寶龍，韋鐘繼，胡建廣，楊丹彤※

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州　510642；2.廣東省農(nóng)科院作物所，廣州　510642）

2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)粵北適應(yīng)性研究

孫芳媛1，朱紅區(qū)1，李志偉1，王寶龍1，韋鐘繼1，胡建廣2，楊丹彤1※

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州510642；2.廣東省農(nóng)科院作物所，廣州510642）

為檢驗(yàn)2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)在廣東的適應(yīng)性，對(duì)該機(jī)的播種均勻性、播量和地輪滑移率等指標(biāo)進(jìn)行了田間試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)玉米種子三軸尺寸分別為8.2、9.0、5.6mm，機(jī)組前進(jìn)速度為0.81 m/s時(shí)，穴距合格率為96.67%，播深合格率為94.88%，漏播指數(shù)3.33%，重播指數(shù)為3.33%，實(shí)際播量為36.45 kg/hm2，地輪滑移率為13.9%。該機(jī)具需要根據(jù)土壤情況進(jìn)行調(diào)整，若調(diào)整得當(dāng)，就能夠滿足廣東玉米種植區(qū)精量播種的農(nóng)藝要求。

玉米免耕播種機(jī)，播種均勻性，播量，適應(yīng)性

0　引言

保護(hù)性耕作是對(duì)農(nóng)田實(shí)行免少耕和作物秸稈覆蓋，以減少風(fēng)燭、水蝕，提高土壤肥力的先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)［1］。農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施即實(shí)施保護(hù)性耕作［2］。

免耕播種機(jī)是保護(hù)性耕作推廣的重點(diǎn)，播種機(jī)要與農(nóng)藝結(jié)合，以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要［3］。河南豪豐2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在我國北方大部分玉米種植區(qū)域使用符合農(nóng)藝要求，是比較典型的免耕播種機(jī)，將改機(jī)具引入南方，在廣東甜玉米種植中是否適用，有必要進(jìn)行適應(yīng)性研究。

1　試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

在華南地區(qū)，保護(hù)性耕作尚屬初步引入，因南北方氣候及土壤的差異，北方保護(hù)性耕作的經(jīng)驗(yàn)并非完全適宜南方。廣東省成土母質(zhì)在亞熱帶的生物、氣候條件作用下，由南向北形成了磚紅壤、赤紅壤、紅壤等呈地帶性分布的土壤類型，在涼濕的較高山地和山間盆地發(fā)育了黃壤［4］。為探索適宜于廣東省壟作玉米機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)體系，測(cè)試相關(guān)機(jī)具對(duì)南方含水量高，板結(jié)粘重土壤的適應(yīng)性，對(duì)2BMZJ-4型玉米免耕播種機(jī)的播種性能進(jìn)行田間測(cè)試。

2　試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)依據(jù)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù)NY/T 1628—2008《玉米免耕播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量》［5］和NY/T 1768—2009《免耕播種機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》［6］。統(tǒng)計(jì)播量、播種均勻性、種子機(jī)械破損率、播深合格率、曬籽率等。與此同時(shí)，測(cè)定土壤相關(guān)參數(shù)，包括顆粒組成、有機(jī)質(zhì)含量及堅(jiān)實(shí)度。

土壤顆粒組成在指導(dǎo)耕作和農(nóng)事生產(chǎn)方面有重要意義，華北地區(qū)土壤多為礫質(zhì)砂土，土壤顆粒之間缺乏膠結(jié)能力，呈散碎的單粒，膨脹系數(shù)小，通水透氣性能好，耕作阻力小。南方土壤多為粘土，板結(jié)粘重，在灌水或降雨等條件下膨脹，土料分散，而干燥后土面變硬，耕作阻力加大。有機(jī)質(zhì)含量不僅影響土壤肥力，也是評(píng)價(jià)土壤物理結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)豐富，氣、液、固三相比例適宜，通水透氣性能及保水保肥性能好［7，8］。通過測(cè)試不同深度的土壤堅(jiān)實(shí)度可直觀得出耕作的難易程度。測(cè)定土壤相關(guān)參數(shù)對(duì)于評(píng)價(jià)免耕播種機(jī)的南方適應(yīng)性有參考價(jià)值。

2.2試驗(yàn)對(duì)象與工具

2.2.1播種機(jī)

2BMZJ-4型玉米免耕播種與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛，配套動(dòng)力58.82 kW（80馬力），拖拉機(jī)通過牽引進(jìn)行開溝，播種、施肥的動(dòng)力由地輪提供。施肥開溝器與播種開溝器側(cè)位配置，實(shí)現(xiàn)種肥垂直分施，深施肥、淺播種。播種施肥后，刮板式覆土器一次性完成對(duì)種子和肥料的覆蓋。表1為2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。圖1為2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

表1　2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖2為倉轉(zhuǎn)式垂直圓盤排種器裝配圖。倉轉(zhuǎn)式垂直圓盤排種器的關(guān)鍵部件由導(dǎo)種葉輪、限位隔板、排種勺輪組合而成。工作狀態(tài)下導(dǎo)種葉輪與排種勺輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，限位盤固定。

圖1　2BMZJ-4型玉米免耕播種機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　倉轉(zhuǎn)式垂直圓盤排種器裝配圖

圖3為排種器結(jié)構(gòu)圖。傾斜安置的排種勺輪上均勻分布18個(gè)小勺，一勺對(duì)應(yīng)一個(gè)槽。排種勺輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，排種小勺通過充種區(qū)，勺內(nèi)舀上種子1～3粒。勺盤傾斜角為35°，足以克服種子沿勺盤下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力。隨著排種小勺向上旋轉(zhuǎn)到上方過程中，多余種子靠自重滑落下來，自行清種［9］。當(dāng)排種小勺轉(zhuǎn)到上方，勺內(nèi)種子通過隔板開口落入同步旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)種葉輪槽內(nèi)，種子隨葉輪轉(zhuǎn)到下方，通過底座排出口落入種溝。該型號(hào)播種機(jī)可根據(jù)農(nóng)藝要求安裝多個(gè)排種器，實(shí)現(xiàn)多行同時(shí)播種，播4行行距最大為60mm。

2.2.2其他測(cè)量工具

土壤堅(jiān)實(shí)度采用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的TYD-2土壤硬度計(jì)直接測(cè)定，土壤含水量的測(cè)定采用烘箱法。土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，土壤顆粒組成的測(cè)定采用鮑氏比重計(jì)法。

圖3　排種器結(jié)構(gòu)圖

3　試驗(yàn)條件

3.1試驗(yàn)地氣候

廣東省平均氣溫為21.6℃，降雨強(qiáng)度大且分配不均。年均降水量達(dá)1 771mm，汛期（4～9月）雨量占全年雨量的79%，年均暴雨日數(shù)（≥50mm）4～10 d，根據(jù)氣象部門統(tǒng)計(jì)，1 h降水極大值和24 h降水極大值分別達(dá)195.5mm和654.5mm［10］?；浿心系貐^(qū)糧食可三熟，粵北兩熟。春玉米適宜播種期為4月下旬，生長天數(shù)70～100 d。廣東玉米種植以甜玉米為主，與北方糧飼玉米的種植有較大區(qū)別。由于降雨量大，土壤水蝕嚴(yán)重，壟作是廣東玉米種植的最大特點(diǎn)。

3.2試驗(yàn)地塊與試驗(yàn)用種

試驗(yàn)田位于河源市連平縣，北緯24°，東經(jīng)114°。海拔700 m以下紅壤為主，700～1 000 m多分布黃壤［8］。試驗(yàn)時(shí)間為4月28日，此時(shí)土壤表層5～10cm深處溫度可穩(wěn)定在15～20℃，滿足播種要求。

采樣測(cè)試土壤質(zhì)地，得出粉粒、粉砂粒、砂粒含量分別為43.6%、15.4%、41%。查詢國際制土壤質(zhì)地分類三角坐標(biāo)圖得出土壤質(zhì)地為壤質(zhì)粘土。測(cè)得有機(jī)質(zhì)含量為2.1%。

實(shí)踐表明壤土的物理性能較好，因粉粒（粘粒）和砂粒的配合比例適宜，較好地滿足了作物對(duì)水分和空氣的需要。而連平試驗(yàn)地的壤質(zhì)粘土較為粘重，且因缺乏有機(jī)質(zhì)而板結(jié)。測(cè)得0～100mm深度的土壤堅(jiān)實(shí)度為434 kPa，10～200mm深度的土壤堅(jiān)實(shí)度為3 982 kPa，200mm以下存在堅(jiān)實(shí)的犁底層，無法測(cè)出300mm深的土壤堅(jiān)實(shí)度。為降低牽引阻力，提升播種質(zhì)量，播種前進(jìn)行了淺旋耕整地，前茬作物為油菜，旋耕入土，播前地表無覆蓋。

表2　試驗(yàn)地土壤條件

試驗(yàn)用玉米種（南校968），純度≥96.0%，凈度≤99.0%，水分≤13.0%，發(fā)芽率≥85%，三軸尺寸分別為8.2，9.0，5.6mm，百粒重26.0 g。圖4為2BMZJ-4免耕播種機(jī)播種作業(yè)圖。

圖4　播種作業(yè)

4　試驗(yàn)結(jié)果與分析

由58.82 kW（80馬力）輪式拖拉機(jī)水平掛接播種機(jī)，以0.81 m/s的速度向前行進(jìn)，單播一列，統(tǒng)計(jì)60穴。

4.1播種均勻性

為適應(yīng)玉米種植的農(nóng)藝要求，該播種機(jī)有5檔株距設(shè)置。夏播玉米株距一般為250～330mm［11］，本試驗(yàn)株距選擇7寸檔（7寸=233.3mm）。根據(jù)NY/T 1768—2009《免耕播種機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，粒距大于0.5倍，但不超過1.5倍理論粒距者視為合格，穴播即穴距在117～350mm之間算合格。統(tǒng)計(jì)出穴距平均值為 232mm，合格率為96.67%，標(biāo)準(zhǔn)差為53.8，變異系數(shù)23.25%。

4.2播量

合理密植是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵，不同的品種因子粒大小、種子活力、發(fā)芽勢(shì)、播種方法及土壤肥力等因素不同，播量不同［12］。一般人工點(diǎn)播，每穴2～3粒，用種量為0.13～0.20 kg/hm2；犁種條播，用種量為 0.27～0.33 kg/hm2；機(jī)械精播，用種為0.20～0.27 kg/hm2［13］。

4.2.1靜態(tài)播量測(cè)試

將機(jī)具架空做靜態(tài)試驗(yàn)，當(dāng)播種單體處于靜止?fàn)顟B(tài)，排種裝置在實(shí)際作業(yè)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，不考慮機(jī)組打滑的情況下，其速度和播種機(jī)的前進(jìn)速度相當(dāng)。株距為5寸（5寸=166.7mm）時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)地輪10圈，調(diào)整限位隔板與排種勺輪的相對(duì)位置，測(cè)試單排播量最小為24.33 g，最大為33.67 g，計(jì)算得出播4行播量在0.14～0.20 kg/hm2之間。

該機(jī)具采用外槽輪排肥，排肥量在0～5.38 kg/hm2之間，可根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)。

4.2.2田間播量測(cè)試

播種后統(tǒng)計(jì)一列中的60穴，統(tǒng)計(jì)出1粒種有15穴，2粒種有35穴，3粒種有8穴，4粒種有2穴。生產(chǎn)中為保證發(fā)芽率，每穴1～3粒種為宜，重種率為3.33%，穴粒合格率為96.7%。即可以計(jì)算出：

每穴平均種量

式中x為每穴排量，粒；n為統(tǒng)計(jì)穴數(shù)，穴。標(biāo)準(zhǔn)差

變異系數(shù)

根據(jù)播種機(jī)工作幅寬和試驗(yàn)播種距離，結(jié)合種子百粒重，計(jì)算出實(shí)際播量為0.16 kg/hm2。

4.3播深與曬籽率

農(nóng)藝要求覆土深度為30～50mm，統(tǒng)計(jì)出播深合格率為94.88%。有未被覆土的晾曬種4粒，晾籽率為3.42%；機(jī)械損傷種1粒，破損率為0.86%；漏播2穴，漏播率3.33%。

4.4地輪滑移率

地輪滑移率會(huì)影響到播量和播種均勻性，滑移率的大小取決于地輪摩擦力大小，影響因素有三類：①地表狀況，土壤濕度等自然因素［14］；②地輪的形狀、直徑以及質(zhì)地；③垂直荷載［14］。

土質(zhì)為壤質(zhì)粘土，在表層土壤含水率為19.09%的條件下，機(jī)組前進(jìn)速度為0.81 m/s，測(cè)量地輪轉(zhuǎn)動(dòng)30圈的實(shí)際前進(jìn)距離S，代入公式

δ=（s-2πRn）/2πRn×100

式中δ為滑移率，%；s為地輪走過的實(shí)際距離，m；R為地輪半徑，m；n為地輪在路程S內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。

得出400mm直徑的橡膠輪走30圈滑移率為13.9%。地輪滑移率影響播量和播種均勻性，地表有秸稈覆蓋或土壤濕滑會(huì)加大滑移率，造成實(shí)際播量減小，穴距增大，甚至空穴等一系列播種不穩(wěn)定的情況。若想進(jìn)一步減小滑移率，在地表秸稈覆蓋度和土壤含水率不變的情況下，可通過增加地輪直徑或加大荷載來減小地輪滑移率［15］。若想從根本上排除滑移率對(duì)排種的影響，排種動(dòng)力可采用拖拉機(jī)動(dòng)力輸出。

5　結(jié)論與討論

參考NY/T 1768—2009《免耕播種機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，分析2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)對(duì)于粵北農(nóng)田含水率高，板結(jié)粘重的壤質(zhì)粘土的適應(yīng)性，得出如下結(jié)論：

1）當(dāng)玉米種子三軸尺寸分別為8.2、9.0、5.6mm，機(jī)組前進(jìn)速度為0.81 m/s時(shí)，穴距合格率為96.67%，播深合格率為94.88%，漏播指數(shù)3.33%，重播指數(shù)為3.33%，實(shí)際播量為36.45 kg/hm2（2.43 kg/畝）。

2）400mm直徑的橡膠輪滑移率為13.9%。由實(shí)際播量和播種均勻性來看，地輪滑移率并未嚴(yán)重影響到播種機(jī)的排種性能。2BMZJ-4玉米免耕播種機(jī)基本能滿足南方玉米種植區(qū)播種的農(nóng)藝要求，但如需最大程度地發(fā)揮該機(jī)具的播種性能，應(yīng)對(duì)土壤不同覆蓋率，含水率條件下進(jìn)行滑移率測(cè)試。若滑移率過大，嚴(yán)重影響播量及播種穩(wěn)定性，應(yīng)考慮采用拖拉機(jī)動(dòng)力輸出驅(qū)動(dòng)排種。

3）本實(shí)驗(yàn)尚處初探，有很多不完善的地方，如播種機(jī)未測(cè)試免耕覆蓋作業(yè)下的機(jī)具通過性，防堵性能，排種排肥作業(yè)穩(wěn)定性，及針對(duì)板結(jié)土壤的開溝性能等，播種機(jī)的可靠性也待進(jìn)一步研究，排種器適宜的種子尺寸、形狀及顆粒輪廓等均有待進(jìn)一步細(xì)化研究。

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Planting Quality Evaluation Of 2BMZJ-4 No-tillage Maize Planter

Sun Fangyuan，Zhu Hongqu，Li Zhiwei，Wang Baolong，Wei Zhongji，Yang Dantong
（College of Engineering，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Cinna）

For providing appropriate planting equipment in mechanized conservation tillage area，testing the seeding performance of 2BMZJ-4 no-tillage maize planter in harden heavy soil with high moisture content.Employing seeding uniformity，seeding rate and skid rate as the judging index，conduct field experiment.Experiment showed that when corn seeds’triaxial size is 8.2mm，9.0mm，5.6mm，with the planter’s speed of 0.81 m/s，the percentage of spacing of normally sown seed is 96.67%，eligible rate of sowing depth is 94.88%，miss seeding index is 3.33%，multiple index is 75%，the variation coefficient was 23.25%，the real seeding rate is 2.43 kg/667m2，wheel skid rate is 13.9%.The machine can mainly satisfy the sowing requirements for corn-growing regions in south China.

no-tillage planter，seeding uniformity，seeding rate

世界銀行全球環(huán)境基金贈(zèng)款廣東保護(hù)性耕作項(xiàng)目（2014-2018）

孫芳媛（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程與設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境控制。

楊丹彤（1970—），男，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究。Email:yangdt@scau.edu.cn