北方旱地果園綠肥播種機(jī)現(xiàn)狀及展望

陳云生，楊 旺，趙勁飛，蘭海鵬，廖結(jié)安

(塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院/現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，843300，新疆阿拉爾）

我國綠肥播種面積在1970 年代曾達(dá)到過133.33萬hm2，其中北方旱地綠肥種植量占比最大。北方旱地晝夜溫差大，年降雨量少，鹽堿化程度高，土壤肥效流失嚴(yán)重[1]，但其由于日照時間長、晝夜溫差大，故果園水果果實(shí)品質(zhì)普遍較高，林果業(yè)發(fā)達(dá)。果園綠肥種植作物的種子大多顆粒較小、形狀不規(guī)則，播種困難。本文列出了各類播種機(jī)播種種類及特點(diǎn)、國內(nèi)外綠肥播種機(jī)研究現(xiàn)狀，總結(jié)了各類播種機(jī)的特點(diǎn)以及使用播種機(jī)時遇到的困難，對未來綠肥精量播種機(jī)的發(fā)展方向提出看法，為北方果園各類播種機(jī)或相關(guān)關(guān)鍵部件的研究提供參考依據(jù)。

1 常規(guī)播種裝備

1.1 撒播機(jī)

撒播機(jī)主要用于播種面積大、對種子長勢要求不高、播種均勻度沒什么要求地區(qū)的播種。撒播機(jī)分為單項(xiàng)作業(yè)撒播機(jī)、復(fù)合作業(yè)撒播機(jī)，單項(xiàng)作業(yè)撒播機(jī)有小麥撒播機(jī)、離心式肥料撒播機(jī)、風(fēng)送式撒播機(jī)等。撒播機(jī)可用于大規(guī)模種植綠肥，其發(fā)芽率不能得到很好保證，但是根據(jù)其撒播原理可以對多種綠肥種子進(jìn)行混合，繼而為精量綠肥混合播種機(jī)的設(shè)計提供參考依據(jù)。

1.2 條播機(jī)

條播機(jī)主要用于播種小麥，能夠完成開溝、播種以及覆土工序。播種機(jī)工作時只能夠把控行距變化，株距不易控制，其組成機(jī)構(gòu)主要是機(jī)架、動力傳輸機(jī)構(gòu)、前進(jìn)機(jī)構(gòu)、種箱、排種器、覆土裝置、開溝器及深度調(diào)節(jié)裝置。

1.3 穴播機(jī)

我國穴播機(jī)主要用來播種棉花、大豆等種子顆粒較大作物，其作業(yè)時主要依靠成穴器實(shí)現(xiàn)種子單粒擺放或播種?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的穴播機(jī)種類為氣力式穴播機(jī)、窩眼式穴播機(jī)、水平圓盤式穴播機(jī)，但是對于油菜、苜蓿等小顆粒種子的播種均勻性及播種量難以控制，并且其播幅較寬，用于果園綠肥播種時需要對其幅寬進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

河北保定農(nóng)慧播農(nóng)機(jī)商貿(mào)有限公司研發(fā)出PD-4 型電動四行精密播種機(jī)（見圖1），可播油菜、娃娃菜等小顆粒種子，以電機(jī)為動力，工作時采用氣力式播種[2]，精確度高，播深穩(wěn)定。該機(jī)最大不足為面向大棚，故而效率有待提高；且果園需要使用專門的果園拖拉機(jī)，對于果園綠肥播種該機(jī)難以提供充足動力，無法達(dá)到預(yù)期播種效果。

圖1 PD-4 型精密播種機(jī)

現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司針對北方旱地鹽堿化問題專門設(shè)計出一款牧草精量播種機(jī)，該播種機(jī)型號為2BMC-9（見圖2），功率為11.76～18.375 kW，專門針對退耕還草、防風(fēng)固沙、發(fā)展草業(yè)而設(shè)計。該機(jī)吸收國外苜蓿播種機(jī)排種器優(yōu)點(diǎn)，同時種箱配有可變窩眼和槽輪排種器，不僅可播綠肥，還可播小麥、大豆；不足之處在于成本較高，價格昂貴，果園種植以盈利為目的，向果園農(nóng)戶推廣的難度較大。

圖2 2BMC-9 型播種機(jī)

綠肥種子與小麥種子同屬于小顆粒種子，但尺寸更小，且大小不夠均勻，對用于小麥種子的排種器進(jìn)行改進(jìn)研究可大幅度降低綠肥播種機(jī)設(shè)計難度[3]。將如圖3 所示的排種器配置于果園綠肥播種機(jī)，進(jìn)行果園綠肥播種的預(yù)期效果好，可以用于在北方果園種植燕麥綠肥。

圖3 差速充種溝式排種器

2.2 國外研究現(xiàn)狀

在法國巴黎舉行的SIMA 展會上，馬斯奇奧蓋斯帕多CHRONO 高速精量播種機(jī)，獲得年度機(jī)器之星。該機(jī)器可用于多類型小顆粒種子精量播種，其高速前進(jìn)的同時能達(dá)到精量播種目的，進(jìn)行綠肥播種時，速度快，精確度高，播輻大，對于小范圍綠肥精量播種機(jī)的研制尤為重要；其缺點(diǎn)是果園有其固定幅寬，果樹寬度較窄，目前不適合我國的果園綠肥種植。

美國ALMACO 氣動式小區(qū)精量播種機(jī)針對綠肥種子顆粒小、難以精確到單株播種問題而專門設(shè)計，該類型播種機(jī)在小區(qū)域綠肥單株播種方面極有優(yōu)勢。其為了試驗(yàn)小區(qū)的精確單株播種，專門采用真空回收裝置將多余種子回收用來保證播種精度，其配套的seed pro360 播種軟件可自由設(shè)置相關(guān)參數(shù)。該類型播種機(jī)適用于果園播種，但其所采用的氣動式播種原理對動力要求高。

德國所研制的豪獅氣吸式精量播種機(jī)（見圖4），主要用于大規(guī)模播種，在旱地開荒種植綠肥用以肥地養(yǎng)地時有巨大優(yōu)勢。該播種機(jī)成本被嚴(yán)格控制，根據(jù)對中國果園果樹種植情況的調(diào)研，需要其行距可調(diào)、播幅一致，但是由于該機(jī)寬度太大，北方旱地果園果樹間距過于狹窄，在進(jìn)行綠肥播種時掉頭、轉(zhuǎn)向等操作難度太大，且設(shè)備零件更換不易，減小播寬、增加效率是小顆粒綠肥種子播種下一步研究的主要方向。

圖4 豪獅氣吸式精量播種機(jī)

3 建議

（1）研發(fā)新型控制系統(tǒng)。精量播種機(jī)控制系統(tǒng)包含操作系統(tǒng)及播種系統(tǒng)兩部分，操作系統(tǒng)用于播行控制、行走速度控制，播種系統(tǒng)控制下種速度、播種深度，這些對于精量播種有巨大發(fā)展前景[4]。

（2）研發(fā)自動加種補(bǔ)種裝置。類似于空中飛機(jī)加油對接，在地頭放置種子聚集裝置，對即將播完種子的機(jī)器進(jìn)行對接加種，減少人力，難點(diǎn)在于對接裝置的成本壓縮及對接過程的完整性設(shè)計。

（3）設(shè)計多功能精量播種裝置。單一播種裝置已經(jīng)不太能夠滿足農(nóng)民需求，但現(xiàn)多功能播種裝置在更換種子種類后容易發(fā)生漏播、重播、種子損傷嚴(yán)重等問題，因此設(shè)計研發(fā)能適應(yīng)多種類種子的多功能精量播種機(jī)是未來一種大趨勢[4]，能更好滿足農(nóng)民需求。

（4）研發(fā)自動檢測系統(tǒng)。根據(jù)檢測出的土壤條件，向操作者提供合理的播行、播深、播速等建議，未來這種人性化的設(shè)計能夠給予操作者更好的幫助，檢測裝置與播種機(jī)聯(lián)合對于未來全自動無人播種機(jī)的研制也更有幫助。

4 結(jié)語

國內(nèi)播種機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展起步較晚，與國外相比雖仍有差距，但由于我國對農(nóng)業(yè)種植制度的重視和對農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域扶持力度越來越大，播種機(jī)械方面仍舊取得了長足進(jìn)步，已經(jīng)從剛開始的引進(jìn)、模仿、制造加工等進(jìn)一步發(fā)展到引進(jìn)、模仿、創(chuàng)新、加工試驗(yàn)等，新型適應(yīng)性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械部件甚至整體都已經(jīng)完全可以自主研發(fā)制造，果園綠肥播種機(jī)也在不斷更新。全世界都在提倡綠色可持續(xù)性發(fā)展，對綠肥播種方面進(jìn)行探究具有重大意義，播種機(jī)械也要向著一體化、智能化方向發(fā)展，根據(jù)地域或者種植環(huán)境開展針對性設(shè)計，以適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展新模式。