地膜覆蓋谷子精少量播種機的設(shè)計與試驗

李軍宇

（山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心，山西 太原 030002）

山西省是我國谷子主產(chǎn)區(qū)之一，氣候干旱，土壤貧瘠，具有悠久的谷子栽培歷史[1]。然而，谷子播種中，為了保全苗，多采用大播量，導(dǎo)致出苗擁擠，若間苗不及時，極易造成苗荒苗弱；加之谷子種植區(qū)大多位于山區(qū)、丘陵地帶，干旱少雨的自然條件將直接影響谷子的單位產(chǎn)量，限制了谷子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。因此，研發(fā)適用于山區(qū)、丘陵地帶的谷物播種機對發(fā)展山西省谷子產(chǎn)業(yè)，促進谷子機械化生產(chǎn)具有重要意義。

膜側(cè)栽培技術(shù)是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，可以有效地提高地表溫度、減少土壤水分蒸發(fā)[3]，解決山西省山區(qū)、丘陵地帶谷子生長期中嚴重缺水的問題。

1 整機結(jié)構(gòu)及工作原理

本次設(shè)計的地膜覆蓋谷子精少量播種機主要由懸掛機架、排肥驅(qū)動裝置、排種裝置、覆膜裝置、鏈傳動系統(tǒng)等組成，可一次完成開溝、起壟、施肥、鋪膜、覆土壓膜、播種、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，是一種新型復(fù)式作業(yè)機具，免去了鋪膜后人工打孔播種、放苗等作業(yè)，提高了作業(yè)效率。整機結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 整機結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 The structure of the planter

表1 主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main technical parameters

工作時，拖拉機通過3 點懸掛裝置牽引機具進行作業(yè)。首先，開溝撥土器進行開溝并撥土集壟，薄膜懸掛機構(gòu)將薄膜覆蓋在集好的地壟上。接著，壓膜成型輪對覆蓋的薄膜壓實，覆土圓盤進行覆土作業(yè)。隨后，尖角式開溝器在薄膜兩側(cè)按預(yù)先調(diào)整好的播種深度入土開溝，驅(qū)動地輪通過鏈傳動機構(gòu)帶動外槽輪式排肥器和窩眼輪式排種器進行排肥、排種作業(yè)。最后，播種行鎮(zhèn)壓輪對播種行土壤鎮(zhèn)壓，完成谷子鋪膜播種作業(yè)。

2 關(guān)鍵作業(yè)部件設(shè)計

2.1 排種裝置

本次設(shè)計的谷子播種機排種裝置主要由種箱、排種器、播種開溝器、鎮(zhèn)壓輪等組成，是播種工序中的重要環(huán)節(jié)，本次排種器設(shè)計采用窩眼輪式。播種時，隨著窩眼輪的轉(zhuǎn)動，充種區(qū)內(nèi)的種子靠自身重力、離心力以及相互間的擠壓力，填充入旋轉(zhuǎn)的窩眼內(nèi)，并經(jīng)反向旋轉(zhuǎn)的清種毛刷將多余的種子排除掉，只保留定量的種子。最后，進入護種區(qū)的種子靠自身的重力或刮種器離開型孔，經(jīng)導(dǎo)種管落入種溝內(nèi)，從而實現(xiàn)精少量播種。播種開溝器采用尖角式開溝器，可保證具有良好的入土性能。本機設(shè)計為兩壟四行式播種，膜側(cè)播種兩行谷子，距膜距3～5 cm。4 個播種開溝器分別位于薄膜兩側(cè)3～5 cm 處，鎮(zhèn)壓輪采用橡膠輪，單行單體鎮(zhèn)壓，壓力范圍可調(diào)，變平播為溝壟種植，發(fā)揮了邊行優(yōu)勢及溝壟種植優(yōu)勢，有效改善作物生長環(huán)境。

2.2 覆膜裝置

覆土裝置的主要作用是將集好的地壟鋪上薄膜并將薄膜固定壟上[4]。設(shè)計的覆膜裝置主要由開溝撥土器、薄膜懸掛機架、壓膜成型輪、覆土圓盤等組成，當機具前進時，開溝撥土器撥開地表干土并集成地壟，薄膜在反向牽拉釋放的同時，被壓膜成型輪縱向拉伸展平，最后覆土圓盤在薄膜兩側(cè)覆土壓膜使薄膜固定，完成覆膜作業(yè)。

3 田間試驗

地膜覆蓋谷子精少量播種機樣機由襄汾縣鑫匯豐農(nóng)業(yè)機械制造有限公司制造并在大寧縣太德鄉(xiāng)曹家莊村進行田間試驗。播前精細整地，除去地表雜質(zhì)。按照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《鋪膜穴播機作業(yè)質(zhì)量》（NY/T 987-2006）及膜側(cè)栽培農(nóng)藝要求對該播種機進行播種性能和鋪膜性能試驗。

3.1 播種性能

3.1.1 種子破碎率的測定

按照GB/T 5262—1985 中的方法測定種子的原始破碎率，在排種器排種口處分別系有采樣塑料袋收集種子。機組正常行駛50 m 后，從各個排種口取下采樣塑料袋，將收集到的種子混合均勻分成5份，用四分法取50 g種子作為樣本，從中挑選出破碎損傷的種子并稱量，按式（1）計算種子破碎率。

式中：Z——種子破碎率，%；Wp——種子樣本中破損種子的質(zhì)量，g；Wy——種子樣本的質(zhì)量，g；Zy——種子原始破碎率，%。

3.1.2 空穴率、穴距合格率、穴粒數(shù)合格率的測定

所測小區(qū)寬為一個播幅，長3 m，測點為小區(qū)內(nèi)的所有孔穴，依次測定穴距，每穴的種子粒數(shù)，穴粒數(shù)按4±1 為合格，按式（2）～（4）分別計算空穴率、穴距合格率、穴粒數(shù)合格率。

式中：Hk——空穴率，%；Kh——空穴數(shù)；f——總測定穴孔數(shù)；Hx——穴距合格率，%；Xh——穴距合格數(shù)；Hl——穴粒數(shù)合格率，%；lh——穴粒數(shù)合格穴數(shù)。

3.2 鋪膜性能

播種機的鋪膜性能主要反映在采光面寬度、種子距膜邊距離。采所測小區(qū)寬為一個鋪膜幅寬，長度4 m。對其采光面寬度，種子距膜邊的距離進行測量。

3.3 試驗結(jié)果及分析

播種后，測量結(jié)果如表2所示。

表2 田間試驗結(jié)果Tab.2 The results of field test

從表中試驗數(shù)據(jù)可知，所設(shè)計的窩眼輪排種器型孔參數(shù)較為合理，采光面寬度均值為270 mm，種子距膜邊距離均值為35 mm，符合谷子地膜覆蓋種植農(nóng)藝要求。播種后經(jīng)過鎮(zhèn)壓輪壓緊的土壤表面，形成了2條淺溝，可以起到充積雨水的作用，為青苗破土創(chuàng)造良好條件。

4 結(jié)論

薄膜覆蓋谷物精量播種機，性能較穩(wěn)定，應(yīng)用范圍較廣，適用于廣大丘陵地帶谷物播種，可實現(xiàn)機械化薄膜覆蓋，使谷物保墑效果更好，實現(xiàn)精少量播種，省去傳統(tǒng)間苗環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率；壟上鋪膜，膜側(cè)播種，不僅具有集雨保墑，充分利用自然降水的特點，還具有抑制雜草生長的優(yōu)點，增產(chǎn)增收效果顯著。