水稻內(nèi)充氣力式精量穴播排種器排種性能試驗(yàn)

張順，楊繼濤，李勇，廖娟，李兆東，朱德泉

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽省智能農(nóng)機(jī)裝備工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230036)

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力成本的增加，相比水稻移栽種植模式，省工節(jié)本、輕簡(jiǎn)高效的水稻直播種植模式經(jīng)濟(jì)效益日益凸顯，水稻直播種植面積逐年擴(kuò)大[1-2].水稻精量穴直播技術(shù)能將稻種按其所需行距、株距和穴粒數(shù)的種植農(nóng)藝要求均勻成穴地布于田間，易獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的種植效果[3-4].近年來(lái)，分蘗力強(qiáng)、產(chǎn)量高的雜交稻直播品種的選育推廣，對(duì)每穴播量2～4粒稻種的精量穴直播技術(shù)及配套裝備的需求更為迫切.

水稻精量穴直播技術(shù)的核心工作部件是排種器.已有眾多學(xué)者提出多種機(jī)械式排種方法，力求實(shí)現(xiàn)雜交水稻的精量穴直播排種[5-8]，但由于稻種形狀不規(guī)則，種群流動(dòng)性差，脆性大等固有屬性，單憑機(jī)械囊取實(shí)現(xiàn)每穴2～4粒精量低損傷排種較為困難.

氣力式排種原理則依靠無(wú)剛性氣流對(duì)稻種進(jìn)行吸附和吹送，對(duì)種子形狀尺寸適應(yīng)性強(qiáng)，不傷種，是實(shí)現(xiàn)水稻精量穴直播排種的可行手段之一[9].劉彩玲等[10]研制了一種針吸輥式精量直播排種器，其單粒吸種率偏高.張國(guó)忠等[11-12]提出了一種具有群布吸孔的垂直盤(pán)吸式排種器，排種性能還有待提升.

為滿足雜交稻田間精量穴直播的種植要求，本研究融合穩(wěn)定可靠的機(jī)械攪種，定量吸種的群布吸孔及充種性能優(yōu)越的內(nèi)充種方式，提出了一種水稻內(nèi)充氣力式精量穴播排種器，利用排種滾筒周向上的內(nèi)充窩眼旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)種群，增強(qiáng)充種區(qū)種群流動(dòng)性，提高排種器的吸、排種性能.本文開(kāi)展排種器工作參數(shù)的理論分析與試驗(yàn)研究，尋求排種器適宜的排種工作參數(shù)組合，以期為實(shí)現(xiàn)雜交稻氣力式精量穴直播排種提供理論依據(jù).

1 排種器結(jié)構(gòu)與工作原理

如圖1所示，水稻內(nèi)充氣力式精量穴播排種器主要由種子箱、排種器殼體、排種滾筒、氣室密封組件、導(dǎo)種管等組成.由于稻種球形度低，表殼有稃毛，種群內(nèi)摩擦阻力大，流動(dòng)性差.為改善種群在充種區(qū)的流動(dòng)性，參考種群攪動(dòng)齒的形式，并融合定量吸種的群布吸孔方式，設(shè)計(jì)排種滾筒為內(nèi)窩眼多吸孔的結(jié)構(gòu).具體尺寸參數(shù)如圖2所示.窩眼形狀采用前期試驗(yàn)研究得出的易于稻種以“平躺”和“側(cè)臥”姿態(tài)囊入和投出的圓錐形窩眼[13].吸孔直徑d尺寸參考經(jīng)驗(yàn)公式[14].

d=(0.64～0.66)w

(1)

式中：d為吸孔直徑(mm)；w為種子平均寬度(mm).

試驗(yàn)稻種選用適宜安徽省沿淮、江淮地區(qū)旱直播種植的‘岡優(yōu)898’品種，濕基含水率12.29%，千粒質(zhì)量27.010 g，平均三軸尺寸長(zhǎng)×寬×厚為8.35 mm×2.89 mm×2.01 mm .根據(jù)稻種平均寬度尺寸，并參考前期試驗(yàn)研究結(jié)果[15]，吸孔直徑d取1.4 mm，吸孔間距取4.0 mm.

由于排種滾筒內(nèi)部周向上的窩眼為倒圓錐結(jié)構(gòu)，整體直接機(jī)加工成型較為困難，故將其劃分為外部吸孔滾筒和內(nèi)部窩眼圈兩部分組成，窩眼圈采用工程塑料3D打印制成.吸孔滾筒由于需與排種器殼體以及上、下隔氣塊構(gòu)成真空氣室，要求滾筒外壁面具有一定的加工精度以提升氣室的密封效果，故采用金屬鋁機(jī)加工制成.兩者通過(guò)螺釘緊固連接.

排種器工作時(shí)，將排種器殼體的出氣口接風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣端，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，排種器真空氣室內(nèi)的氣體被持續(xù)抽空，形成一定的吸種負(fù)壓，排種滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由種子箱進(jìn)入排種滾筒內(nèi)部的種子在自身重力、離心力及種群側(cè)壓力的綜合作用下充入窩眼，隨窩眼轉(zhuǎn)到負(fù)壓吸種弧段，分布在窩眼底部的3個(gè)負(fù)壓吸孔將充入窩眼并靠近吸孔的稻種定量吸附，當(dāng)窩眼轉(zhuǎn)離種群后，未被吸孔穩(wěn)定吸附的稻種在自身重力作用下落回充種區(qū)，完成自重清種，形成內(nèi)窩眼多吸孔的精量吸種，當(dāng)窩眼繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到導(dǎo)種管上方時(shí)，由于3個(gè)吸孔氣流同時(shí)被上隔氣塊切斷，失去吸附力的稻種隨即脫離吸孔和窩眼落入下方的導(dǎo)種管，并由導(dǎo)種管導(dǎo)向種床.

1：氣室密封板；2：蓋板；3：卸種板；4：窩眼圈；5：吸種滾筒；6：下隔氣塊；7：出氣口；8：真空氣室；9：上隔氣塊；10：導(dǎo)種管；11：支座；12：傳動(dòng)軸；13：排種器殼體；14：種子箱；15：鏈輪；Ⅰ：充種區(qū)；Ⅱ：攜種區(qū)；Ⅲ：充種區(qū)吸種弧段；Ⅳ：負(fù)壓吸種弧段1：Air chamber sealing plate；2：Cover plate 3.Unloading plate；4：Socket ring；5：Seed-absorbed cylinder；6：Lower air spacer；7：Air outlet；8：Vacuum air chamber；9：Upper air spacer ；10：Seed spout；11：Support；12：Transmission shaft；13：Seed-metering device shell；14：Seed box；15：Sprocket；Ⅰ：Filling area；Ⅱ：Carrying area；Ⅲ：Seed-absorbed arc section of filling area；Ⅳ：Vacuum seed-absorbed arc section.圖1 排種器結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of seed-metering device

l為窩眼入口直徑對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)，m；s為窩眼間隔寬，m；d為吸孔直徑，m；Ds為排種滾筒內(nèi)徑，m；R為吸種滾筒內(nèi)半徑，m.l is arc length corresponding to the inlet diameter of socket,m;s is spacer thickness between two sockets,m；d is suction hole diameter,m;Ds is inner diameter of seeding cylinder,m;R is inner radius of seed-absorbed cylinder.圖2 排種滾筒結(jié)構(gòu)示意圖Figure 2 Structure diagram of seeding cylinder

2 排種器工作參數(shù)分析

2.1 排種滾筒轉(zhuǎn)速

直播機(jī)田間作業(yè)速度V與排種滾筒轉(zhuǎn)速n存在如下關(guān)系：

(2)

式中：V為直播機(jī)田間直播作業(yè)速度，m/s；n為排種滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；z為排種滾筒周向窩眼數(shù)；L為播種穴距，m.

排種滾筒內(nèi)徑Ds與其周向窩眼數(shù)z存在如下關(guān)系：

(3)

式中：Ds為排種滾筒內(nèi)徑，m.

由式(2)可知，當(dāng)直播稻品種所需的播種穴距L及直播機(jī)作業(yè)速度V一定時(shí)，排種滾筒的轉(zhuǎn)速n與其周向窩眼數(shù)z成反比.由式(3)可知，在窩眼尺寸及其間隔寬s固定時(shí)，增大排種滾筒內(nèi)徑Ds，可增多排種滾筒周向窩眼數(shù)z，從而降低排種滾筒轉(zhuǎn)速n，延長(zhǎng)窩眼充種與吸孔吸種時(shí)間，提升排種器充、吸效果.但不能一味地增大排種滾筒內(nèi)徑尺寸和增多周向吸孔數(shù)，避免排種器整體結(jié)構(gòu)偏大導(dǎo)致笨重，吸氣量增加而增大風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān).綜合考慮排種器殼體、真空氣室等空間尺寸，并參考目前窩眼輪式排種器排種滾筒直徑80～260 mm的研究生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定排種滾筒內(nèi)徑Ds為150 mm[16].設(shè)計(jì)滾筒周向窩眼數(shù)z=14，則根據(jù)式(3)及已知窩眼入口直徑對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)17.6 mm，得相鄰窩眼間隔寬s為16 mm，相比單粒稻種的最大長(zhǎng)度尺寸較大，可有效避免相鄰窩眼充種時(shí)的搶種與投種時(shí)的交叉現(xiàn)象.

當(dāng)排種滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，由當(dāng)前水稻直播機(jī)田間作業(yè)時(shí)最大前進(jìn)速度為1.2 m/s，以及取雜交稻一般種植株距為0.20 m，可得排種滾筒轉(zhuǎn)速為25.71 r/m，此時(shí)排種滾筒窩眼入口處圓周線速度小于0.3 m/s，有利于提高排種器的充種性能[17-19].

2.4 吸種負(fù)壓

由排種過(guò)程可知，進(jìn)入排種滾筒內(nèi)的稻種充入窩眼后，隨著排種滾筒的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入真空負(fù)壓吸種弧段，真空負(fù)壓吸種弧段包括充種區(qū)吸種弧段和整個(gè)攜種區(qū)吸種弧段.當(dāng)窩眼轉(zhuǎn)出充種區(qū)進(jìn)入攜種區(qū)時(shí)，由于稻種受到自身重力的作用，窩眼外部稻種翻轉(zhuǎn)滾落回充種區(qū)，窩眼內(nèi)部未被吸孔穩(wěn)固吸附的多余稻種同樣滑出窩眼落回充種區(qū)，則窩眼轉(zhuǎn)出充種區(qū)的瞬間，窩眼內(nèi)被吸附稻種僅受到窩眼內(nèi)少數(shù)幾粒與之接觸的未被穩(wěn)固吸附稻種自重清種時(shí)的種間摩擦力作用，此時(shí)被吸附稻種所受種間摩擦力的方向應(yīng)為阻礙其運(yùn)動(dòng)的方向.為便于分析將紡錘體狀的稻種簡(jiǎn)化為均質(zhì)橢球體，其幾何中心為稻種質(zhì)心.對(duì)窩眼內(nèi)任意單粒被吸附稻種進(jìn)行受力分析，如圖3所示.

由圖3可知，稻種被穩(wěn)定吸附時(shí)，其受力關(guān)系如下：

(4)

由于稻種尺寸相比于排種滾筒內(nèi)徑尺寸很小，故α近似等于θ，則式(4)的前1式可整理為

N=Fc+FD-Gsinθ

(5)

為確保稻種在窩眼轉(zhuǎn)出充種區(qū)的瞬間及整個(gè)攜種區(qū)的穩(wěn)定吸附，則吸種滾筒內(nèi)壁面對(duì)稻種的支持力N必須大于零，式(5)進(jìn)一步整理得

FD>Gsinθ-Fc

(6)

o為稻種質(zhì)心；G為稻種自身重力，N；FD為吸孔負(fù)壓吸附力，N；Fc為稻種的離心慣性力，N；Ff為吸種滾筒內(nèi)壁面對(duì)稻種的摩擦力，N；Fi為稻種所受種間摩擦力，N；N為吸種滾筒內(nèi)壁面對(duì)稻種的支持力，N；θ為吸孔軸線與水平面夾角，(°)；α為稻種質(zhì)心和排種滾筒圓心的連線與水平面夾角，(°)；l1為質(zhì)心o到摩擦力Ff作用線的垂直距離，m；l2為質(zhì)心o到吸附力FD作用線的垂直距離，m.o is the seed centroid；G is seed gravity,N;FD is adsorption force of suction hole,N；Fc is seed’s centrifugal force,N；Ff is friction of the inner wall of seed-absorbed cylinder on seed,N；Fi is friction between seeds,N；N is supporting force of the inner wall of seed-absorbed cylinder on seed,N；θ is the angle between suction hole axis and horizontal plane,(°);α is the angle between horizontal plane and the line connecting of seed centroid with seeding cylinder center,(°)；l1 is the vertical distance from o to the action line of Ff,m；l2 is the vertical distance from o to the action line of FD,m.圖3 被吸附稻種受力圖Figure 3 Forces on rice seed absorbed by suction hole

其中：

(7)

式中：Δp為吸孔兩側(cè)壓差，即吸種負(fù)壓，Pa；k為綜合各因素的比例系數(shù)，對(duì)于稻種取k=0.96；m為稻種質(zhì)量，kg；ω為排種滾筒旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s；R為吸種滾筒內(nèi)半徑，m.

式(7)帶入式(6)整理得

(8)

由式(8)可知，水稻內(nèi)充氣力式排種器所需吸種負(fù)壓Δp與稻種質(zhì)量m，吸孔位置角度θ，排種滾筒轉(zhuǎn)速n，吸種滾筒內(nèi)半徑R，比例系數(shù)k及吸孔直徑d有關(guān).根據(jù)排種器的負(fù)壓吸種弧段可知，當(dāng)吸孔轉(zhuǎn)到導(dǎo)種管上方，即吸孔位置角度θ為90°時(shí)，排種器所需吸種負(fù)壓為最大，并將已測(cè)稻種的千粒質(zhì)量、排種滾筒尺寸、吸孔直徑及比例系數(shù)帶入(8)式，得滿足排種器正常排種的吸種負(fù)壓為

Δp>179.21-1.50×10-2n2

(9)

由式(9)可知，當(dāng)所播稻種及排種滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，吸種負(fù)壓Δp僅與排種滾筒轉(zhuǎn)速n有關(guān)，且隨著排種滾筒轉(zhuǎn)速的增大而減小，故內(nèi)充氣力式排種器的稻種離心力為其自身被吸附提供一定的助吸作用，但在水稻穴直播機(jī)一般的作業(yè)速度對(duì)應(yīng)的排種滾筒轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，對(duì)吸種負(fù)壓影響很小，故排種器正常排種的吸種負(fù)壓應(yīng)大于179.21 Pa.對(duì)于形狀不規(guī)則的稻種，由于吸種姿態(tài)的隨機(jī)性，不能確保稻種均以完全貼附并覆蓋吸孔的狀態(tài)被穩(wěn)固吸附，較低的吸種負(fù)壓難以穩(wěn)固吸附稻種，易受外界振動(dòng)的干擾而漏吸，通過(guò)前期的排種試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吸種負(fù)壓低于800 Pa時(shí)，排種漏播率偏高，故本文排種試驗(yàn)的吸種負(fù)壓均不小于800 Pa.

3 排種性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)稻種為‘岡優(yōu)898’品種，戶外曬種并室內(nèi)陰晾至常溫，除雜后采用JPS-12型排種器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行排種試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖4所示.

試驗(yàn)參考《鋪膜穴播機(jī)作業(yè)質(zhì)量》(NY/T 987-2006)，連續(xù)統(tǒng)計(jì)排種器穩(wěn)定排種時(shí)油帶上250穴稻種的粒數(shù)及穴距.每組試驗(yàn)重復(fù)3次，各性能指標(biāo)計(jì)算公式見(jiàn)式(10).文獻(xiàn)[20]指出，雜交稻穴直播生產(chǎn)實(shí)際中，一穴1粒稻種的播種效果能有一定的出苗率，一穴0粒稻種則空穴無(wú)苗，故將一穴0粒稻種的空穴率也作為本排種器的性能考核指標(biāo)之一.

(10)

1：負(fù)壓源；2：U型管測(cè)壓計(jì)；3：排種器；4：JPS-12型排種器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái).1：Negative pressure source；2：U-type tube manometer；3：Seed-metering device；4：JPS-12 type performance test rig of metering device.圖4 排種器排種性能試驗(yàn)裝置Figure 4 Apparatus for performance testing of seed-metering device

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.2.1 單因素試驗(yàn) 為明確排滾筒轉(zhuǎn)速和負(fù)壓氣室真空度兩個(gè)主要工作參數(shù)對(duì)排種器性能指標(biāo)的影響，分別進(jìn)行單因素試驗(yàn).根據(jù)前文的理論分析及前期的試驗(yàn)研究，在當(dāng)前直播機(jī)田間作業(yè)速度范圍內(nèi)[17]，劃分排種滾筒轉(zhuǎn)速為8、10、15、20、25、30、35 r/min共7個(gè)水平；負(fù)壓氣室真空度分別取0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 kPa共6個(gè)水平.

3.2.2 雙因素試驗(yàn) 在明確排種滾筒轉(zhuǎn)速和負(fù)壓氣室真空度兩個(gè)工作參數(shù)對(duì)排種器性能指標(biāo)影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，為探究排種器適宜的排種工況，分析影響排種性能的主次要因素，開(kāi)展上述兩個(gè)主要工作參數(shù)的雙因素試驗(yàn)，根據(jù)單因素試驗(yàn)的分析結(jié)果，確定雙因素試驗(yàn)的水平選取.

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.3.1 排種滾筒轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)結(jié)果分析 排種滾筒轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)設(shè)定排種器的負(fù)壓氣室真空度為1.0 kPa，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.

由表1可知，隨著排種滾筒轉(zhuǎn)速的增大，排種器的空穴率、漏播率、重播率、穴距變異系數(shù)緩慢增大后急劇上升；穴粒數(shù)合格率緩慢減小后急劇下降；穴距平均值先在理論穴距200 mm上下波動(dòng)后快速增大；總排種粒數(shù)在762.33～797.00之間波動(dòng).當(dāng)排種滾筒轉(zhuǎn)速較低時(shí)，窩眼及內(nèi)部吸孔有充分的囊種和吸種時(shí)間，且每穴稻種在導(dǎo)種管上方的投種速度較低，其在導(dǎo)種管中的隨機(jī)碰撞較為緩和，落在油帶上的每穴稻種能形成較為明顯的穴距間隔，成穴性較好，如圖5所示.在排種滾筒轉(zhuǎn)速8～25 r/min的范圍內(nèi)，排種性能較高，穴粒數(shù)合格率均達(dá)到或超過(guò)90.13%，漏播率均不大于3.60%，空穴率均不大于1.60%，穴距平均值在200 mm上下浮動(dòng)，穴距變異系數(shù)均不大于14.50%，均能較好滿足穴播機(jī)作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求[21].隨著排種滾筒轉(zhuǎn)速的增大，每穴稻種的投種速度增大，稻種在導(dǎo)種管中的隨機(jī)碰撞較為激烈，碰撞次數(shù)隨之增加，且每穴多粒稻種的運(yùn)動(dòng)軌跡不一而同，穴內(nèi)多粒稻種到達(dá)油帶一致性較低，從而導(dǎo)致油帶上相鄰穴稻種出現(xiàn)串穴現(xiàn)象，成穴性變差，穴距變異系數(shù)急劇上升，在總排種粒數(shù)較為穩(wěn)定的情況下，漏播率和重播率均急劇增大，從而造成穴粒數(shù)合格率急劇下降.

表1 排種滾筒轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.3.2 負(fù)壓氣室真空度單因素試驗(yàn)結(jié)果分析 負(fù)壓氣室真空度單因素試驗(yàn)設(shè)定排種器的排種滾筒轉(zhuǎn)速為10 r/min.試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

由表2可知，隨著負(fù)壓氣室真空度的增大，排種器的空穴率先減小后穩(wěn)定于零；漏播率先快速下降后緩慢減?。谎?shù)合格率先增大后緩慢降低再急劇下降；重播率緩慢增大后急劇上升；總排種粒數(shù)逐漸增大，穴距平均值先在200 mm上下波動(dòng)后快速下降；穴距變異系數(shù)在7.93～9.50之間波動(dòng).當(dāng)負(fù)壓氣室真空度為0.8 kPa時(shí)，窩眼內(nèi)吸孔對(duì)稻種的吸附力較弱，貼鄰吸孔的稻種雖然在充種區(qū)被吸孔吸附，但在攜種區(qū)易受自身重力作用脫離吸孔，導(dǎo)致漏播率偏高，出現(xiàn)空穴現(xiàn)象；隨著負(fù)壓氣室真空度的增大，吸孔對(duì)稻種的吸附力逐漸增強(qiáng)，吸孔單粒吸種、攜種效果顯著改善，漏播率快速下降，重播率有所提升，穴粒數(shù)合格率略有提高；隨著負(fù)壓氣室真空度的繼續(xù)增大，一孔多吸的概率逐漸增大，被穩(wěn)固吸附的稻種較難實(shí)現(xiàn)自重清種作用，故重播率持續(xù)增大，漏播率逐漸減小，空穴率為零，穴粒數(shù)合格率先因重播率的緩慢增大而緩慢降低，后因重播率的急劇上升而急劇下降.當(dāng)負(fù)壓氣室真空度在1.0～1.4 kPa范圍內(nèi)時(shí)，排種性能較好，穴粒數(shù)合格率均達(dá)到或超過(guò)90.27%，漏播率均不高于1.47%，空穴率為零，穴距平均值在理論穴距200 mm上下浮動(dòng)，穴距變異系數(shù)均不大于8.90%.

圖5 試驗(yàn)臺(tái)油帶上的排種效果Figure 5 Distributions of rice seeds on test bench

表2 負(fù)壓氣室真空度單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.3.3 雙因素試驗(yàn)結(jié)果分析 根據(jù)排種滾筒轉(zhuǎn)速和負(fù)壓氣室真空度單因素試驗(yàn)的分析結(jié)果，遵循水稻田間精量穴直播在保證一定合格率的前提下，降低漏播率，避免空穴[20]，設(shè)定排種滾筒轉(zhuǎn)速與負(fù)壓氣室真空度雙因素試驗(yàn)水平，水平設(shè)置與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.

由表3可知，同一轉(zhuǎn)速下，隨著負(fù)壓氣室真空度的逐漸增大，排種器的總排種粒數(shù)逐漸增多，重播率逐漸上升，穴粒數(shù)合格率逐漸下降，空穴率和漏播率基本均呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，但在轉(zhuǎn)速為20、25 r/min時(shí)，空穴率和漏播率則呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì).究其原因可能為：一孔多吸稻種的穴數(shù)增多，且每穴稻種投種速度較大，每穴稻種與導(dǎo)種管的隨機(jī)碰撞增多，導(dǎo)致落在油帶上相鄰穴的稻種串穴頻繁，造成串穴區(qū)域性能統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)一穴內(nèi)有兩穴的粒數(shù)導(dǎo)致重播，而另一穴為漏播或空穴，故重播率急劇上升的同時(shí)，空穴率和漏播率均呈現(xiàn)增大的趨勢(shì).

表3 雙因素試驗(yàn)結(jié)果

在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，排種器在8～15 r/min的排種滾筒轉(zhuǎn)速下，排種性能較好，當(dāng)負(fù)壓氣室真空度為1.0～1.3 kPa時(shí)，穴粒數(shù)合格率均達(dá)到或超過(guò)88.80%，漏播率均不大于2.40%，空穴率均不大于0.67%，且(5～6)粒/穴率均不高于9.60%，>6粒/穴率均不高于0.93%，能較好滿足雜交稻田間精量穴直播的低漏播與少重播排種.

對(duì)該區(qū)間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)針對(duì)穴粒數(shù)合格率和漏播率兩個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4.

由表4中各試驗(yàn)因素的F檢驗(yàn)值可知，在該工作參數(shù)區(qū)間內(nèi)，影響穴粒數(shù)合格率和漏播率的主次因素均為：負(fù)壓氣室真空度>排種滾筒轉(zhuǎn)速>排種滾筒轉(zhuǎn)速與負(fù)壓氣室真空度的交互作用.由P值可知，排種滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)穴粒數(shù)合格率有極顯著影響，對(duì)漏播率有顯著性影響；負(fù)壓氣室真空度對(duì)穴粒數(shù)合格率和漏播率均有極顯著影響；兩者的交互作用對(duì)穴粒數(shù)合格率和漏播率均無(wú)顯著性影響.可見(jiàn)，排種器的排種性能對(duì)其兩個(gè)主要工作參數(shù)均較為敏感，田間播種作業(yè)時(shí)因盡量維持穩(wěn)定的工作參數(shù)組合.

表4 性能指標(biāo)雙因素方差分析

**<0.01(極顯著)；*<0.05(顯著).

**<0.01 (Highly significant)；*<0.05 (Significant).

4 結(jié)論

基于雜交稻精量穴直播的種植農(nóng)藝要求，提出了一種具有多吸孔窩眼結(jié)構(gòu)的內(nèi)充氣力式精量穴播排種器，根據(jù)水稻穴播機(jī)一般作業(yè)速度，確定了排種器的排種滾筒轉(zhuǎn)速范圍；構(gòu)建了稻種吸附力學(xué)模型，探討了排種器正常排種時(shí)所需負(fù)壓氣室真空度.

排種器臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明：在排種滾筒轉(zhuǎn)速8～15 r/min、負(fù)壓氣室真空度1.0～1.3 kPa的工作參數(shù)區(qū)間內(nèi)，排種性能較優(yōu)，穴粒數(shù)合格率達(dá)到或超過(guò)88.80%，漏播率不大于2.40%，空穴率不大于0.67%，且(5～6)粒/穴率不高于9.60%，>6粒/穴率不高于0.93%，能滿足雜交稻田間精量穴直播的排種要求.在該區(qū)間內(nèi)，影響穴粒數(shù)合格率和漏播率的主次因素為：負(fù)壓氣室真空度>排種滾筒轉(zhuǎn)速>排種滾筒轉(zhuǎn)速與負(fù)壓氣室真空度的交互作用；排種滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)穴粒數(shù)合格率有極顯著影響，對(duì)漏播率有顯著性影響；負(fù)壓氣室真空度對(duì)穴粒數(shù)合格率和漏播率均有極顯著影響；兩者的交互作用對(duì)穴粒數(shù)合格率和漏播率均無(wú)顯著性影響.

提出的多吸孔窩眼結(jié)構(gòu)的內(nèi)充氣吸式水稻精量排種方法省去了清種和攜護(hù)種裝置，精簡(jiǎn)了排種機(jī)構(gòu)，極大地縮短了排種環(huán)節(jié)，可為排種器短程排種路徑的實(shí)現(xiàn)提供參考.