蔬菜精量直播技術(shù)及裝備的研究現(xiàn)狀

管春松 崔志超 高慶生 楊雅婷 陳永生，2*

（1農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，江蘇南京 210014；2江蘇現(xiàn)代園藝工程技術(shù)中心，江蘇鎮(zhèn)江 212400）

對(duì)于葉菜類(lèi)、蔥蒜類(lèi)等種植密度大、行距小的蔬菜作物，種子機(jī)械化直播既能減少繁雜的作業(yè)工序，又能提高作業(yè)效率，對(duì)降低蔬菜生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化具有現(xiàn)實(shí)意義。本文總結(jié)了蔬菜精量直播四大關(guān)鍵技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上分類(lèi)分析了國(guó)內(nèi)外蔬菜精量直播機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及推廣應(yīng)用狀況，淺析現(xiàn)有直播裝備及配套技術(shù)存在的問(wèn)題并給予發(fā)展建議，為蔬菜精量直播機(jī)的進(jìn)一步深入研究提供參考。

蔬菜是我國(guó)近幾年發(fā)展速度較快的經(jīng)濟(jì)作物之一，現(xiàn)種植面積僅次于糧食作物，成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)（陳永生 等，2014）。我國(guó)作為世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，種植面積和總產(chǎn)量分別占全球的43%和49%，截止到2017年我國(guó)蔬菜種植面積達(dá)0.22億hm2（3.3億畝），總產(chǎn)量達(dá)7.8億t，人均年占有量600 kg左右（http：//www.moa.gov.cn/ztzl/scscxx/）。但與糧食作物相比，我國(guó)蔬菜機(jī)械化綜合水平僅為20%左右（張曉青 等，2012；陳永生 等，2015；管春松 等，2017），落后的機(jī)械化水平嚴(yán)重制約了蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

蔬菜種植一般分為育苗移栽和直播兩種方式，因移栽需集中供苗、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸且機(jī)械化移栽用工量仍較大等因素，同時(shí)針對(duì)葉菜類(lèi)、蔥蒜類(lèi)等密植小行距的蔬菜作物機(jī)械化移栽實(shí)現(xiàn)難等現(xiàn)狀，機(jī)械化直播既替代了育苗移栽的繁瑣，又節(jié)省人工，提高作業(yè)效率，同時(shí)能夠保證播深一致、出苗整齊，利于作物后期管理與收獲。傳統(tǒng)的人工撒播，不僅作業(yè)效率低，且因拋撒的不規(guī)范，造成了種子大量浪費(fèi)，還存在覆土深度不一、分布不均和出苗不齊等現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化種植。因而實(shí)施蔬菜機(jī)械化播種已成為蔬菜園區(qū)迫切需要解決的問(wèn)題之一。

蔬菜機(jī)械直播是通過(guò)播種機(jī)直接在整理好的田塊進(jìn)行播種的作業(yè)方式，近幾年國(guó)內(nèi)已對(duì)蔬菜機(jī)械直播開(kāi)展了大量研究工作，但面對(duì)繁多的蔬菜種類(lèi)，通用化的播種裝備越顯得鳳毛鱗角，成為蔬菜播種環(huán)節(jié)亟須攻克的難題。筆者調(diào)研了國(guó)內(nèi)外蔬菜直播機(jī)的研究狀況與特點(diǎn)，分析探討我國(guó)現(xiàn)有機(jī)型存在的問(wèn)題，旨在為國(guó)內(nèi)蔬菜直播機(jī)的研究、設(shè)計(jì)與推廣應(yīng)用提供參考。

1 蔬菜精量直播關(guān)鍵技術(shù)

1.1 種子丸粒化技術(shù)

由于蔬菜種類(lèi)千差萬(wàn)別，胡蘿卜、茄子、大蔥等蔬菜種子形狀、體積、規(guī)則都不一；另外，微小粒蔬菜種子質(zhì)量輕、體積小，使得蔬菜直播機(jī)對(duì)種子識(shí)別敏感度下降，精量播種難度增大，因而需對(duì)種子進(jìn)行處理，將其包衣丸?；愿玫剡m應(yīng)機(jī)械化播種。

目前發(fā)達(dá)國(guó)家蔬菜種子丸?；庸ぬ幚砺蔬_(dá)90%以上，已逐漸形成規(guī)范的加工標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)種子丸?；庸ぬ幚砺什蛔?0%，與國(guó)外差距較大。種子丸?；夹g(shù)發(fā)展推廣的關(guān)鍵在于丸?；鄄牧虾蛯⒎壅辰Y(jié)固化于種子表面的丸?；O(shè)備（胡志超 等，2008），首先由于國(guó)內(nèi)針對(duì)多種類(lèi)蔬菜種子丸?；玫陌路蹌┐蠖嗖捎猛ㄓ眯筒牧?，殺蟲(chóng)劑也是品種單一，缺乏針對(duì)性，對(duì)不同區(qū)域、不同氣候特點(diǎn)的適應(yīng)性差，影響發(fā)芽率，缺乏系統(tǒng)研究；其次加工設(shè)備內(nèi)壁做工粗糙，種子出口處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理所引起的包衣后的種子易撞擊出口，故而導(dǎo)致包衣成丸效果差，甚至出現(xiàn)傷種現(xiàn)象，另外通用性差，同時(shí)滿足圓粒和扁粒種子加工的設(shè)備缺乏，目前仍以進(jìn)口德國(guó)、美國(guó)、丹麥等國(guó)產(chǎn)品為主；再次加工工藝流程不規(guī)范，無(wú)統(tǒng)一的質(zhì)量加工規(guī)范和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，最終導(dǎo)致我國(guó)與國(guó)外丸?；焚|(zhì)相差較大，造成我國(guó)蔬菜丸?；N子大多直接從荷蘭、美國(guó)、日本等國(guó)家引進(jìn)。隨著蔬菜精量播種技術(shù)的推廣應(yīng)用，我國(guó)種子丸粒化技術(shù)必將得到迅猛發(fā)展。

1.2 精量排種技術(shù)

蔬菜直播技術(shù)中，精量排種是關(guān)鍵，而排種器則是精量排種的核心部件，當(dāng)前如何解決小粒徑種子實(shí)現(xiàn)精量排種仍是技術(shù)瓶頸。排種器按工作原理可分為機(jī)械式和氣力式兩大類(lèi)。

機(jī)械式排種器播小粒徑種子時(shí)型孔過(guò)小易造成堵塞和破損，型孔過(guò)大又難以實(shí)現(xiàn)精量排種。為此國(guó)內(nèi)一些學(xué)者在排種器方面進(jìn)行了大量研究，如連銀娟和羅玉蓮（2002）研制了滾筒式油菜播種機(jī)，滾筒孔設(shè)計(jì)成喇叭狀用以防堵塞；袁文勝等（2009）研發(fā)了一種異形孔窩眼輪式排種器，核心為異形孔的窩眼孔型和排布方式及清種部件；陳海英和劉建政（2010）設(shè)計(jì)了一種鑲嵌組合式排種器，通過(guò)試驗(yàn)得出排種輪的型孔直徑和深度、引種槽與退種槽的傾角和深度、刷種板與窩眼輪之間的間隙是影響播種質(zhì)量的關(guān)鍵因素。上述幾位代表學(xué)者都針對(duì)精量排種在排種器型孔、排布方式和設(shè)置清種器等方面進(jìn)行了研究，但僅在圓粒油菜種子的精量排種方面有所改善，對(duì)于大多數(shù)異形蔬菜種子并不適用。

氣力式排種器對(duì)于玉米、大豆等大粒徑種子播種效果較好，但適于小粒徑蔬菜種子直播的排種器則不多，原因是切斷氣流后小粒徑種子難以靠自重快速落下，設(shè)置刮種裝置則又容易造成傷種。由于氣力式直播機(jī)要配備空壓機(jī)或風(fēng)機(jī)等，致使整機(jī)體積較大，配套拖拉機(jī)馬力選型較大，適合歐美國(guó)家和中國(guó)的東北、西北等土地面積較大的地塊作業(yè)。

1.3 播深可調(diào)技術(shù)

播深一致可使出苗整齊，利于后續(xù)田間管理，尤其葉菜類(lèi)蔬菜收獲時(shí)對(duì)植株整齊性要求極高。由于開(kāi)溝器深度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)不同，開(kāi)溝深度的調(diào)整方法也不一樣，一般采用改變限深板的上下位置或調(diào)節(jié)限深輪、地輪、仿形輪或鎮(zhèn)壓輪相對(duì)開(kāi)溝器的上下位置來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)溝深度，從而達(dá)到控制播深的目的。

這種方法比較簡(jiǎn)單，在多數(shù)播種機(jī)上廣泛應(yīng)用，但在地表起伏較大的情況下播深控制精度誤差較大。在智能控制方面有學(xué)者采用壓力控制法和超聲波測(cè)距控制法對(duì)播深控制進(jìn)行過(guò)研究，如程修沛等（2017）運(yùn)用壓力控制原理結(jié)合壓力傳感器、PLC控制系統(tǒng)和電動(dòng)推桿等研制了一種小麥等深播種機(jī)；游兆延等（2014）運(yùn)用超聲波測(cè)距控制原理設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)限深裝置，試驗(yàn)效果較機(jī)械式有所改善，但播深智能化系統(tǒng)在市場(chǎng)上現(xiàn)有機(jī)型中應(yīng)用程度不高，一方面與智能播深控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性有關(guān)，另一方面與農(nóng)民文化程度普遍不高，對(duì)智能化方面認(rèn)識(shí)度不夠，使用及故障處理困難較大等因素有關(guān)。

1.4 多功能集成技術(shù)

蔬菜種植要求精耕細(xì)作，現(xiàn)有蔬菜直播機(jī)大多只包含播種單項(xiàng)功能，整地、起壟、播種、施肥、施藥等功能多為分段作業(yè)，增加機(jī)具作業(yè)次數(shù)的同時(shí)也延誤了農(nóng)時(shí)、增加了作業(yè)成本，將分段作業(yè)工序集中于一機(jī)，一次作業(yè)就能完成蔬菜種植的所有要求，節(jié)工節(jié)本增效明顯。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)用較多的功能組合為旋耕起壟播種一體機(jī)、施肥播種一體機(jī)、起壟覆膜播種一體機(jī)、松土施肥覆膜播種一體機(jī)等。

2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)中期開(kāi)始研究蔬菜直播機(jī)械化技術(shù)，蔬菜播種機(jī)趨向大型化和播種、開(kāi)溝、施肥等聯(lián)合作業(yè)的方向發(fā)展。到20世紀(jì)80年代，逐漸向精量和聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展，對(duì)不規(guī)則種子進(jìn)行丸?；赃m應(yīng)直播機(jī)具，采用各種監(jiān)測(cè)裝置及自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)提高播種精度。目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的萵苣、洋蔥、甘藍(lán)、芹菜、大白菜、蘿卜等蔬菜品種均已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化精量播種，其直播機(jī)類(lèi)型按工作原理大體分為以下幾類(lèi)。

2.1 機(jī)械式

由于日本、韓國(guó)境內(nèi)多山地丘陵，田塊面積較小、分布零星不集中，因此直播機(jī)型偏向小型化，小巧輕便易攜帶、零部件易更換、播種行數(shù)易調(diào)節(jié)。根據(jù)種子的形態(tài)大小和農(nóng)藝要求選擇合適的排種輪，調(diào)整開(kāi)溝器高度及排種單元之間的寬度以適應(yīng)播種深度及行距的要求，選擇合適的鏈輪直徑以適應(yīng)株距的要求。排種輪多采用槽輪或窩眼輪式排種器，根據(jù)動(dòng)力組配方式可分為人力手推型、自走助力型和牽引懸掛型，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、裝卸方便、可靠性好；缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)單粒精量播種，且排種輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中易傷種，影響發(fā)芽率。

圖1 人力手推型直播機(jī)

2.1.1 人力手推型 如圖1所示，人力手推型直播機(jī)結(jié)構(gòu)輕巧，操作簡(jiǎn)單，有單行、雙行、三行和多行之分，通常播種行在1～7行之間，每?jī)尚兄g行距可調(diào)，最小行距≥40 mm，排種器為槽輪或窩眼輪（可更換），由地輪通過(guò)鏈條驅(qū)動(dòng)，可播種小粒徑蔬菜種子（蘿卜、普通白菜、菠菜、蔥等）和包衣種子。低位排種設(shè)計(jì)使落種更穩(wěn)定，提高播種精度。整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較小，易于掉頭，適用于距離較短的田塊。代表機(jī)型如日本矢崎SYV系列、韓國(guó)璟田2BS-JT系列、韓國(guó)播藍(lán)特JP系列等。

2.1.2 自走助力型 自走助力型直播機(jī)根據(jù)動(dòng)力形式分為電動(dòng)和油動(dòng)兩種（圖2）。播種行數(shù)一般在10行以上，行距、株距、播深可根據(jù)農(nóng)藝要求進(jìn)行調(diào)整。

電動(dòng)直播機(jī)播種方式為槽輪交換式，點(diǎn)播間隔為鏈齒輪交換式，配套動(dòng)力為約100 W的電機(jī)，續(xù)航時(shí)間約3.5 h，最大工作效率為0.27 hm2·h-1，代表機(jī)型如日本矢崎SYV-M系列（http：//www.shyazaki.cn/.）。

油動(dòng)直播機(jī)播種方式為輪式，整機(jī)配備約3 kW的汽油機(jī)或柴油機(jī)，配有多個(gè)傳動(dòng)齒輪，調(diào)整齒輪傳動(dòng)比可使播種株距保持在20～50 mm之間（可選），行距在80～150 mm之間，作業(yè)效率可達(dá)0.33 hm2·h-1，代表機(jī)型如韓國(guó)璟田2BS-JT系列和韓國(guó)播藍(lán)特 JP 系列等（http：//www.nongjx.com/.）。

圖2 自走助力型直播機(jī)

2.1.3 牽引懸掛型 牽引懸掛型直播機(jī)一般直接掛接于機(jī)頭或旋耕起壟或旋耕施肥機(jī)具后作業(yè)（圖3），可與拖拉機(jī)或微耕機(jī)進(jìn)行配套，動(dòng)力形式不受限制，拖拉機(jī)配套動(dòng)力在8.8～44.1 kW之間，作業(yè)行數(shù)2～8行，微耕機(jī)配套動(dòng)力7.3 kW以內(nèi)，作業(yè)行數(shù)2～4行，兩種牽引動(dòng)力配套的直播機(jī)行距均可調(diào)，排種器為窩眼輪式，由地輪驅(qū)動(dòng)，株距在20～50 mm之間（可選），適合小粒徑丸?；驁A粒種子單粒精量點(diǎn)播，不規(guī)則蔬菜種子可達(dá)每穴2～3粒。代表機(jī)型如日本矢崎SYV-TU（拖拉機(jī)）/GU（微耕機(jī)）系列、韓國(guó)播藍(lán)特JPH/JTS系列和意大利ORTOMEC公司MULTI-SEED系列等（http：//www.ortomec.com/）。

圖3 牽引懸掛型直播機(jī)

2.2 氣力式

歐美國(guó)家相對(duì)日本、韓國(guó)人口密度較低，土地面積廣闊，且氣力式易實(shí)現(xiàn)精量高速穴播，故歐美國(guó)家普遍推廣應(yīng)用大型化、高效化的氣力式直播機(jī)，根據(jù)工作原理主要分為氣吸式、氣壓式和氣吹式3種類(lèi)型，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)種子圓形丸?；笙鄬?duì)低些，適應(yīng)性強(qiáng)，且高速精量；缺點(diǎn)是種子分選清潔度要求高。

氣吸式直播機(jī)利用負(fù)壓吸種，完成種子與種群的分離、輸種，在投種區(qū)切斷負(fù)壓，依靠種子自身重量或刮種裝置對(duì)種子的作用完成投種過(guò)程；氣壓式直播機(jī)利用正壓將種子壓在排種滾筒的窩眼上，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)到投種區(qū)，正壓氣流截?cái)?，種子在重力作用下離開(kāi)窩眼；氣吹式直播機(jī)與窩眼輪式直播機(jī)排種原理相似，不同點(diǎn)是利用氣流把多余種子清理掉。相關(guān)機(jī)型有美國(guó)滿勝公司生產(chǎn)的MONOSEM氣吸式播種機(jī)（圖4）和意大利馬斯奇奧公司生產(chǎn)的ORIETTA型和OLIMPIA型氣吸播種機(jī)，氣壓式則如美國(guó)奧利斯·查默斯公司生產(chǎn)的ALLISCHALMERS氣壓式充種播種機(jī)，氣吹式則如德國(guó)貝克公司生產(chǎn)的AeromatⅡ氣吹式播種機(jī)等（陳永生，2017）。

針對(duì)高密度氣吸式播種，英國(guó)StanHay公司推出一款S-780蔬菜直播機(jī)，包括風(fēng)機(jī)、播種單元、傳動(dòng)系統(tǒng)、地輪、機(jī)架等（圖5），核心部件是播種單元的真空排種器，排種器內(nèi)的排種盤(pán)有若干圈均勻密布的型孔，當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排種盤(pán)上型孔在風(fēng)機(jī)氣壓作用下均有種子吸附在上面，當(dāng)排種盤(pán)轉(zhuǎn)到泄壓處，每一圈型孔上的種子會(huì)順著各自的滑道成一定間隔并排落入同一開(kāi)溝器開(kāi)出的種溝內(nèi)，從而達(dá)到密植的效果（陳永生和李莉，2017）。相關(guān)機(jī)型還有意大利AI公司的AI-840-SN型高密度蔬菜直播機(jī)等。

圖4 MONOSEM氣吸式播種機(jī)

圖5 S-780氣吸式高密度直播機(jī)及排種器

2.3 帶式

20世紀(jì)70年代，為節(jié)省種子和間苗用工量，在美國(guó)已大量推廣種子帶式播種，確定合適的株距后將種子編織在紙帶內(nèi)，紙帶隨著種輪的轉(zhuǎn)動(dòng)埋入土中，紙帶遇水降解后種子與土壤接觸生長(zhǎng)。此后，日本也研制出一款種子帶式蔬菜直播機(jī)，播種前需將種子提前放入一種寬約12 mm、株距10 mm的可降解帶狀“紙”中，然后將其卷成種子帶卷，播種機(jī)將其鋪放到種溝內(nèi)，再由覆土器進(jìn)行掩埋，其作業(yè)效率可達(dá)1 hm2·h-1，作業(yè)速度最快達(dá)6.4 km·h-1（劉甲振 等，2018）。此法優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易定量播種，且效率高；缺點(diǎn)在于需配套相應(yīng)的紙帶編織設(shè)備，增加生產(chǎn)成本。

為此，近些年一些企業(yè)也采用紙帶定量點(diǎn)播的原理，對(duì)上述帶式播種方式進(jìn)行改進(jìn)，研制出皮帶型孔式直播機(jī)，如日本井關(guān)公司研制了一種帶式蔬菜直播機(jī)（圖6-a），其排種器是一種帶有種穴型孔的輸送皮帶（圖6-b），該機(jī)械以微耕機(jī)作為動(dòng)力源，集碎土、播種、鎮(zhèn)壓等功能于一體，相關(guān)機(jī)型還有英國(guó)StanHay公司的870型高精度帶式蔬菜直播機(jī)（圖7）。

圖6 帶式蔬菜直播機(jī)

圖7 StanHay 870型帶式高精度排種器

2.4 勺式

勺式排種器多適用于塊莖類(lèi)作物，與塊莖類(lèi)種子尺寸大、便于取種有關(guān)，通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)筒或取種鏈或轉(zhuǎn)盤(pán)上的小勺逐個(gè)連續(xù)舀取種子，運(yùn)動(dòng)到投種口投放，主要用于馬鈴薯、大蒜、生姜等作物的播種。如韓國(guó)HADA公司、法國(guó)Erme公司、西班牙J J Broch公司生產(chǎn)的大蒜播種機(jī)均采用轉(zhuǎn)盤(pán)式取種勺排種（圖8），馬鈴薯則采用勺鏈?zhǔn)脚欧N居多（圖 9）。

2.5 其他形式

除上述類(lèi)型外，英國(guó)提出了液體播種，將種子懸浮在凝膠中進(jìn)行播種，此法對(duì)種子損傷小、出苗率高，且成熟期一致；日本提出了靜電播種，采用“同性相斥、異性相吸”的原理，利用靜電發(fā)生器將土床上帶有大量負(fù)電荷，蔬菜種子上帶有正電荷，在電場(chǎng)的作用下，種子下落時(shí)被嚴(yán)格吸附在土地上，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位播種（侯召龍 等，2015）；意大利提出海綿摩擦式播種，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)海綿柔性體的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下將種子從種箱中分離出來(lái)，而后落入導(dǎo)種管內(nèi)，隨之落入種溝內(nèi)，因?qū)ХN管下部尾端空間位置調(diào)整方便，特別適合密植小株行距要求的蔬菜種子直播。

圖8 轉(zhuǎn)盤(pán)式取種勺

圖9 勺鏈?zhǔn)脚欧N原理圖

3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

近幾年隨著蔬菜生產(chǎn)機(jī)械在國(guó)內(nèi)得到重視，蔬菜直播的概念逐漸深入人心，對(duì)蔬菜直播機(jī)的研究逐漸增多。但我國(guó)土地面積廣闊，南北方地形差異大，致使現(xiàn)有蔬菜直播機(jī)類(lèi)型多樣化嚴(yán)重，作業(yè)效果參差不齊，整體技術(shù)水平仍處于起步階段。于是，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化再創(chuàng)新，在一定范圍內(nèi)推廣使用。

基于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面的考慮，同時(shí)兼顧設(shè)施與露地作業(yè)的通用性，國(guó)內(nèi)目前推廣比較好、農(nóng)民易接受的仍以機(jī)械式蔬菜直播機(jī)為主，主要包含小型手推式和自走式（電動(dòng)與油動(dòng)）及拖拉機(jī)掛接的懸掛式機(jī)型為主，用戶可根據(jù)作業(yè)株行距要求及作業(yè)效率等自由選配相應(yīng)的單一或組合機(jī)型。代表機(jī)型如德易播公司的2BSJ機(jī)型（圖10）、悅田公司的SYV系列機(jī)型（圖11）、上?？挡┕旧a(chǎn)的2BS系列機(jī)型等。

圖10 德易播電動(dòng)氣吸式蔬菜精密直播機(jī)

圖11 悅田電動(dòng)蔬菜直播機(jī)

為解決規(guī)模化種植、高速精量播種問(wèn)題，一些科研院所及企業(yè)在氣吸式播種方面也開(kāi)展了大量研究，并取得一定成果。2000年左右，新疆天業(yè)集團(tuán)為解決番茄播種問(wèn)題，從美國(guó)引進(jìn)了SN-1-130型氣吸氣吹式精量播種機(jī)，曹杰等（2002）發(fā)現(xiàn)該機(jī)器播種量為150 g·hm-2，空穴率僅為0.5%，在當(dāng)時(shí)屬世界最先進(jìn)的精量直播機(jī)。中機(jī)美諾研制了2BJ-4/5型氣吸式播種機(jī)，可播胡蘿卜、洋蔥、辣椒等小粒蔬菜種子（王晉，2012）。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)田波平（2008）運(yùn)用負(fù)壓吸種、正壓吹種的原理，克服了小粒徑種子因自重輕、自由落體難的難題，成功研制出2BFQ-6型油菜精量直播機(jī)。黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)出2HB-4型蔬菜精播機(jī)，研制一種負(fù)壓吸種、正壓吹雜高速精密排種器，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓吸種、自然泄壓排種后進(jìn)行播種，而且通過(guò)正壓吹風(fēng)除去排種孔處多余的小種子以及雜物等，解決了漏播現(xiàn)象，保證了出苗率。應(yīng)用該排種器，黑龍江德沃科技開(kāi)發(fā)公司研發(fā)了2BQS-8/8X型氣力式蔬菜直播機(jī)（圖12），可以一次完成淺層開(kāi)溝、精密播種、圓輪壓種、雙側(cè)覆土、整體鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序（陳永生和李莉，2017）。

在其他播種方式上，青島銳星機(jī)械公司采用種子帶播種，種子粒數(shù)和間距由種子編織機(jī)中的電腦控制，可播種白蘿卜、菠菜、洋蔥及甜菜等；德易播公司和青島大順精鋒公司采用轉(zhuǎn)勺式排種器播種小粒徑蔬菜種子（圖13）；江蘇大學(xué)胡建平和毛罕平（2003）通過(guò)改變線圈電流大小以得到不同大小的磁吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小、不同質(zhì)量種子的精密排種。在大蒜、馬鈴薯等精特作物播種方面，山東瑪麗亞公司采用勺鏈?zhǔn)饺∨欧N結(jié)構(gòu)（陳斯，2017）；棗莊海納科技有限公司為保證馬鈴薯正牙率，采用針式直播將馬鈴薯塊莖嵌插于鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)的釘齒上，而后立直旋轉(zhuǎn)于地面上方落入開(kāi)好的種溝內(nèi)（雷志遠(yuǎn)和賈平，2016）。

圖12 德沃2BQS-8型氣力式蔬菜精密直播機(jī)

圖13 轉(zhuǎn)勺式排種器

4 存在問(wèn)題與建議

4.1 種子品種多，缺乏規(guī)范的丸粒化標(biāo)準(zhǔn)

不同種類(lèi)、同種類(lèi)不同品種之間蔬菜種子的形狀、大小、質(zhì)量等差異性較大，有粒徑大于5 mm的瓜類(lèi)和豆類(lèi)種子，也有粒徑2～5 mm的菠菜、蘿卜種子等，還有粒徑2 mm以下的茼蒿、雞毛菜種子等，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量也不同；種子形狀有圓形、扁平、橢圓形、扁球形等，這些因素顯著增加了播種機(jī)的設(shè)計(jì)難度，對(duì)排種器的適應(yīng)性要求顯著增加。建議對(duì)形狀較大且相對(duì)規(guī)則的種子播前先進(jìn)行分級(jí)處理，以增加排種可靠性，對(duì)形狀較小或不規(guī)則的異形種需進(jìn)行丸?；幚恚蛊湟?guī)則化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于保證機(jī)具排種穩(wěn)定性，提高作業(yè)質(zhì)量。

4.2 蔬菜種類(lèi)多，缺乏通用型的機(jī)具

我國(guó)蔬菜種類(lèi)繁多，株行距等種植農(nóng)藝要求各不相同，且同品種蔬菜種植區(qū)域分散，造成同品種不同地區(qū)之間種植模式各異，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化引導(dǎo)，使得播種機(jī)研發(fā)和推廣難度倍增。建議針對(duì)同一種蔬菜作物采用同區(qū)域相同蔬菜品種、不同區(qū)域相同品種、同區(qū)域不同蔬菜品種、不同區(qū)域不同品種分類(lèi)逐步規(guī)范統(tǒng)一，強(qiáng)化農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)融合，梳理確定相應(yīng)的農(nóng)藝要求規(guī)格，指導(dǎo)播種機(jī)的系列化開(kāi)發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)同機(jī)型、同品種、不同地區(qū)的通用化作業(yè)。

4.3 作業(yè)要求多，整機(jī)系統(tǒng)智能化程度低

因種植習(xí)慣和氣候條件等原因，不同區(qū)域蔬菜種植要求不一，部分地區(qū)不僅需實(shí)現(xiàn)精量播種，甚至播種前需進(jìn)行旋耕、起壟、施肥等，部分土壤干燥地區(qū)還需進(jìn)行澆水或覆膜，另外在作業(yè)過(guò)程中機(jī)手需及時(shí)獲知種量、播深等參數(shù)，對(duì)整機(jī)的多功能及智能控制要求提升。建議在農(nóng)戶成本接受的前提下盡量提高機(jī)具操作的多功能性，采用模塊化配置，自由組合裝卸，集成智能控制面板，以滿足不同區(qū)域種植要求，方便社會(huì)化服務(wù)體系的建立。

4.4 耕作方式多，作業(yè)環(huán)節(jié)間的配套性差

因蔬菜種植分為平作、壟作、溝作，耕種方式有犁耕、旋耕、開(kāi)溝、旋耕起壟、開(kāi)溝起壟等多種，不同的耕作質(zhì)量對(duì)機(jī)械化播種后的發(fā)芽率及成活率影響顯著；其次對(duì)于類(lèi)似雞毛菜、莧菜等密植型作物播種密度需考慮后續(xù)機(jī)械化收獲的方便性，故而對(duì)播種機(jī)的播量、開(kāi)溝寬度、深度及相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)要求多樣，建議從全程全面機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)鏈整體布局出發(fā)，由易至難，逐步解決芹菜、雞毛菜等葉菜類(lèi)，胡蘿卜、白蘿卜等根菜類(lèi)，辣椒、番茄等茄果類(lèi)蔬菜的精量直播難題，配套集成精耕細(xì)管、輕簡(jiǎn)收獲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特定作物全程機(jī)械化生產(chǎn)。