山東省大蒜播種機(jī)械性能測定及發(fā)展探討

摘要：近年來，缺乏適合中國大蒜主產(chǎn)區(qū)的大蒜生產(chǎn)裝備是制約中國大蒜生產(chǎn)的主要因素。為推進(jìn)我國大蒜機(jī)械化進(jìn)程，了解大蒜播種機(jī)械性能現(xiàn)狀，對我國大蒜第一主產(chǎn)區(qū)山東省典型的大蒜播種機(jī)械進(jìn)行性能測定。結(jié)果表明：正芽率平均為90.0%；大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均播深合格率為91.6%、92.0%；大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。懸掛式播種機(jī)的作業(yè)速度要高于自走式播種機(jī)，但作業(yè)性能要低于自走式播種機(jī)，配備旋耕裝置可以提高懸掛式正芽播種機(jī)的作業(yè)效果；手扶式的大蒜平芽播種機(jī)作業(yè)效果高于懸掛式大蒜平芽播種機(jī)。未來應(yīng)進(jìn)一步提高正芽播種機(jī)的正芽率與作業(yè)速度，提高正芽播種機(jī)的與平芽播種機(jī)的作業(yè)性能，在適宜地區(qū)配套應(yīng)用平芽播種機(jī)。

關(guān)鍵詞：山東?。淮笏獠シN機(jī)；平芽；性能測定

中圖分類號：S223.2； S633.4； F324.2" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 08?0325?05

Determination and development of mechanical properties of garlic sowing"in Shandong Province

Li Kunpeng1， Wang Dongwei2， Xu Wenyi1， Zhu Yuehao1， Chang Xueliang2， Shi Zhongtao1

（1. Shandong Agricultural Machinery Technology Extension Station， Jinan， 250100， China；"2. Qingdao Agricultural University， Qingdao， 266000， China）

Abstract： In recent years， the lack of garlic production equipment suitable for China's main garlic production areas is the main factor restricting China's garlic production. In order to promote the mechanization of garlic in China and understand the mechanical properties of garlic sowing in China， the performance of typical garlic sowing machinery in Shandong Province， the first main production area of garlic in China， was determined. The results showed that the average positive bud rate was 90.0%. The average sowing depth qualified rate of garlic positive bud seeder and flat bud seeder were 91.6% and 92.0%. The average reseeding rate of normal bud seeder and flat bud seeder was 5.3% and 5.5%， and the average hole rate was 1.0% and 3.2%. The operation speed of the hanging type seeder is higher than that of the self?propelled type seeder， but the operation performance is lower than that of the self?propelled type seeder. The operation effect of hand?supported garlic planter is higher than that of hanging garlic planter. In the future， the positive germination rate and operation speed of positive germination seeder should be further improved， and the operation performance of positive germination seeder and flat germination seeder should be improved， and flat germination seeder should be used in suitable areas.

Keywords： Shandong Province; garlic bud seeder; garlic flat bud seeder; performance measurement

0 引言

我國是世界上主要的大蒜出口國，大蒜逐漸成為我國最具有競爭優(yōu)勢的蔬菜品種之一。2023年，我國大蒜種植面積為504 khm2，其中山東、河南和江蘇三大主產(chǎn)區(qū)的大蒜種植面積分別為190 khm2、134 khm2和80 khm2，占全國大蒜總種植面積的80.2%。近年來大蒜生產(chǎn)環(huán)節(jié)的人工費(fèi)用受到農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)變化[1]、生產(chǎn)效率低等因素的影響，占到生產(chǎn)總成本的50%～60%，使得大蒜種植綜合效益降低，種植風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大。研究表明，大蒜全程機(jī)械化作業(yè)投入產(chǎn)出比是人工作業(yè)的1.944倍，土地產(chǎn)出率是人工作業(yè)的1.5倍，在播種與收獲環(huán)節(jié)的勞動效率是人工作業(yè)的50倍[2]。但我國大蒜的生產(chǎn)方式落后，機(jī)械化生產(chǎn)水平低，長期制約著我國大蒜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高[3]，近年來，缺乏適合中國大蒜主產(chǎn)區(qū)的大蒜生產(chǎn)裝備是制約中國大蒜生產(chǎn)的主要因素[4]。

20世紀(jì)80年代初，農(nóng)業(yè)機(jī)械化在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型中起到關(guān)鍵作用，發(fā)達(dá)國家開始了農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究[5]。直到21世紀(jì)初，國內(nèi)學(xué)者才認(rèn)識到農(nóng)業(yè)機(jī)械是提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率的關(guān)鍵因素，并持續(xù)將農(nóng)業(yè)機(jī)械化作為促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn)效率與實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵路徑[6]。目前，經(jīng)過我國科研人員的不懈努力，主要農(nóng)作物已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化[7]。

大蒜生產(chǎn)機(jī)械中的種植機(jī)械、鋪膜機(jī)械和收獲機(jī)械，需按照大蒜生產(chǎn)的農(nóng)藝要求專門設(shè)計(jì)制造。其中大蒜鋪膜機(jī)已有成熟機(jī)型，在大蒜主產(chǎn)區(qū)均已普遍使用。而種植機(jī)械和收獲機(jī)械的研發(fā)與推廣長期受到大蒜種植模式以及農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)的差異制約[2]。本文對大蒜第一主產(chǎn)區(qū)的山東省大蒜播種機(jī)械的典型機(jī)型進(jìn)行性能測定，探討大蒜播種機(jī)械化突破瓶頸，達(dá)到提高我國大蒜產(chǎn)業(yè)競爭力的目的。

1 山東省大蒜生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 山東省大蒜的種植模式

目前山東省是我國大蒜的第一主產(chǎn)區(qū)，多采用輪作制度，一般情況下在每年9月中下旬種植，種植方式以平作為主，部分地區(qū)有與玉米、棉花和蔬菜等間作套種的種植習(xí)慣。大蒜種植行距不等，平均在18 cm，株距一般為16～20 cm，植株高度在60～70 cm，出薹后高度在50～60 cm，大蒜生長深度在4～5 cm土層以內(nèi)。蒜薹收獲時(shí)間在次年5月中下旬兩三天內(nèi)，生蒜收獲時(shí)間一般在次年6月上旬前后一周內(nèi)收完，產(chǎn)量一般在15 000～19 500 kg/hm2，蒜薹產(chǎn)量一般在4 500 kg/hm2。金鄉(xiāng)、商河、臨清、蘭陵等采用大蒜正芽種植習(xí)慣，部分地區(qū)采用平芽種植。雖然大蒜平芽播種對大蒜產(chǎn)量和商品率有一定影響，但其作業(yè)效率較正芽播種機(jī)有很大提高，作業(yè)成本較低。

1.2 山東省大蒜播種機(jī)的典型機(jī)型

目前，山東省大蒜正芽播種機(jī)主要代表機(jī)型有：2BSZZ-7A型履帶自走式大蒜播種機(jī)、2BSXZ-13A型懸掛式大蒜播種機(jī)、2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機(jī)、2BSXZ-7型懸掛式大蒜旋耕精量播種機(jī)、2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機(jī)，如表1所示。

大蒜平芽播種機(jī)主要代表機(jī)型有：2BSXB-6型懸掛式大蒜播種機(jī)、2BSXB-10A型懸掛式大蒜播種機(jī)、2BSZB-5型手扶自走式大蒜播種機(jī)、2BSZB-6型手扶自走式大蒜播種機(jī)，如表2所示。

2 大蒜播種機(jī)作業(yè)性能測定方法及評價(jià)

為保證試驗(yàn)的科學(xué)性與真實(shí)性，本文采用的標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法依據(jù)DG/T 166—2019《大蒜播種機(jī)》農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定大綱要求。

2.1 評價(jià)方法

采用選點(diǎn)試驗(yàn)的方法進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)所選播種機(jī)的適用范圍，選擇具有代表性的區(qū)域逐一進(jìn)行性能試驗(yàn)。

2.2 評價(jià)內(nèi)容

包括空穴率、重播率、正芽率、播種深度合格率等作業(yè)性能。其中空穴率是指種距大于1.5倍理論種距的穴數(shù)和總測定穴數(shù)之比，用百分?jǐn)?shù)表示。正芽率是指蒜種鱗芽朝上（≥45°）的數(shù)量與測定總數(shù)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。重播率是指種距小于0.5倍理論種距的穴數(shù)和總測定穴數(shù)之比，用百分?jǐn)?shù)表示。

2.3 作業(yè)性能試驗(yàn)

1） 試驗(yàn)條件。根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求選擇及預(yù)處理試驗(yàn)用種子。測定種子尺寸、鱗芽長度，種子原始破損率、百粒質(zhì)量取3組樣品進(jìn)行測定，測定結(jié)果取平均值。原始破損率測定時(shí)，每個(gè)樣品質(zhì)量約500 g。

測區(qū)長度應(yīng)不小于30 m，兩端預(yù)備區(qū)不小于10 m，寬度滿足機(jī)具往返1個(gè)行程作業(yè)要求。對試驗(yàn)地狀況進(jìn)行調(diào)查，記錄試驗(yàn)地大小、耕作方式、土壤質(zhì)地和土壤含水率等，選取5個(gè)點(diǎn)測定土壤含水率，取平均值。試驗(yàn)樣機(jī)的技術(shù)狀態(tài)應(yīng)符合要求，駕駛員的操作技術(shù)應(yīng)熟練。

2） 試驗(yàn)方法。種子破損率：從各個(gè)排種器排出的種子中取出3份種子樣品，每個(gè)樣品質(zhì)量約500 g，選出其中破碎損傷的種子稱其質(zhì)量，稱量精度不低于0.1 g，計(jì)算破碎損傷種子質(zhì)量占樣本總質(zhì)量的百分比，取平均值，再減去試驗(yàn)前測定的種子原始破損率?？昭剩涸囼?yàn)進(jìn)行一個(gè)行程，測定行數(shù)不少于6行，6行及以下全測，大于6行的機(jī)型選擇機(jī)具左、中、右各兩行進(jìn)行測定，每行連續(xù)測定種距數(shù)10個(gè)，共測3個(gè)測區(qū)。種子覆土后，扒開土層，測量實(shí)際種距，確定空穴數(shù)，計(jì)算如式（1）所示。

[ki=mF×100%] （1）

式中：ki——空穴率；

m——空穴數(shù)；

F——總測定穴數(shù)。

重播率：在測定空穴率時(shí)同時(shí)記錄蒜種重播的數(shù)量，計(jì)算如式（2）所示。

[B=nF×100%] （2）

式中：B——重播率；

n——重播數(shù)。

正芽率（配置正芽裝置機(jī)型測量）：在測定空穴率的同時(shí)記錄蒜種正芽的數(shù)量，計(jì)算如式（3）所示。

[zi=yN×100%] （3）

式中：zi——正芽率；

y——蒜種正芽的個(gè)數(shù)；

N——測定蒜種總個(gè)數(shù)。

播種深度合格率：播種覆土后，扒開土層，測蒜種底部到覆土表面的距離。每行均分測5點(diǎn)，計(jì)算合格播種深度（以當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)要求深度值為h，h±1.0 cm為合格播種深度）的點(diǎn)數(shù)占測定點(diǎn)數(shù)的百分比。試驗(yàn)樣機(jī)的技術(shù)狀態(tài)應(yīng)符合要求，駕駛員的操作技術(shù)應(yīng)熟練。

3） 測定指標(biāo)要求。根據(jù)鑒定大綱要求，正芽播種及與平芽播種機(jī)測量指標(biāo)的類型一致，但要求略有不同，如表3所示。

3 大蒜播種機(jī)作業(yè)性能測定結(jié)果與分析

3.1 大蒜播種機(jī)性能測定結(jié)果

2022年9月中旬分別對2BSZZ-7A型履帶式大蒜播種機(jī)、2BSXZ-13A型大蒜正芽播種機(jī)、2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機(jī)等具有代表性的正芽播種機(jī)進(jìn)行了性能測定，試驗(yàn)地點(diǎn)為適宜正芽播種的地塊，測定結(jié)果如表4所示。

同一時(shí)間段，分別對2BSXB-6型大蒜播種機(jī)、2BSXB-10A型大蒜播種機(jī)、2BSZB-5型大蒜播種機(jī)、2BSZB-6型手扶自走式大蒜播種機(jī)等具有代表性的平芽播種機(jī)進(jìn)行了性能測定，試驗(yàn)地為適宜平芽播種的地塊，結(jié)果如表5所示。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 正芽率

經(jīng)測驗(yàn)2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機(jī)正芽率最高，達(dá)到94.0%，2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機(jī)正芽率最低，為82.2%。五種大蒜正芽播種機(jī)正芽率平均為90.0%。

可見，無論是履帶自走式大蒜播種機(jī)、手扶輪式大蒜播種機(jī)，還是懸掛式大蒜播種機(jī)，正芽裝置性能比較穩(wěn)定，雖然調(diào)正原理不同，但都可較好地完成大蒜鱗芽調(diào)正工作，正芽率符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機(jī)正芽率較低，主要原因是下栽時(shí)其采用開溝、覆土方式，有些蒜種下落時(shí)呈正芽狀態(tài)，覆土后呈平擺狀態(tài)，沒有達(dá)到正芽要求。

3.2.2 播深合格率

大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均播深合格率為91.6%、92.0%，平芽播種機(jī)略高。2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機(jī)播種深度合格率較低，僅為90.0%，主要原因是其未采用鴨嘴式栽植器，而是利用開溝、覆土裝置調(diào)節(jié)播種深度，旋耕后的地塊開溝后易有浮土回流，地表平整度不好時(shí)播深穩(wěn)定性也較差。與大蒜正芽播種機(jī)類似，懸掛式播種機(jī)型由于配套拖拉機(jī)痕處理問題在一定程度上影響了播種效果，特別是播種深度穩(wěn)定性。而手扶自走式機(jī)型由于地輪壓平壓實(shí)作用，播種深度合格率較高。

3.2.3 重播率和空穴率

大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。正芽播種機(jī)中，2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機(jī)和2BSXZ-7型大蒜旋耕精量播種機(jī)空穴率和重播率較低，主要原因是其采用鏈勺式取種和清種裝置，取種勺仿形好、轉(zhuǎn)向可靠，單粒取種穩(wěn)定性較好，不容易出現(xiàn)空穴和重播現(xiàn)象。帶有旋耕裝置，或者地輪發(fā)揮壓平壓實(shí)作用的機(jī)型，播種時(shí)地表平整度較好，性能表現(xiàn)較好。其他類型播種機(jī)由于履帶或配套拖拉機(jī)壓痕處理問題在一定程度上影響了播種效果。

大蒜平芽播種機(jī)中，不同類型機(jī)型均采用鏈勺式取種裝置，空穴情況差別不大，但由于作業(yè)速度較高，空穴率明顯大于正芽播種機(jī)。手扶自走式大蒜播種機(jī)的重播率明顯低于懸掛式大蒜播種機(jī)，主要是因?yàn)椴捎昧瞬煌贩N的蒜種，受到其外形尺寸和均勻性影響。開溝、覆土技術(shù)比較成熟，裝置比較簡單，鏈勺式取種裝置穩(wěn)定可靠，不同類型的大蒜平芽播種機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)雖均符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，但整體效果還有待提升。

4 大蒜播種機(jī)發(fā)展探討

4.1 進(jìn)一步提高正芽播種機(jī)正芽率

大蒜種植農(nóng)藝要求高，必須瓣芽朝上，而且蒜背朝向最好一致。但是大蒜品種繁多，物理性狀差異大，特別是雜交蒜，同一頭蒜的不同蒜瓣長寬厚尺寸差別很大，如果不精選種子，大蒜播種機(jī)在充種、輸送、投種和覆土過程中很難保持直立，而且重種、漏種現(xiàn)象明顯增多，導(dǎo)致種植機(jī)械作業(yè)質(zhì)量明顯降低。當(dāng)前大蒜正芽播種機(jī)的作業(yè)效果較人工種植還有差距，需進(jìn)一步提升正芽播種機(jī)的正芽率。未來應(yīng)以農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝有機(jī)融合為基礎(chǔ)，以播種機(jī)械試驗(yàn)選型和生產(chǎn)模式提煉總結(jié)為主，加快大蒜播種機(jī)械的推廣應(yīng)用步伐。同時(shí)進(jìn)一步提高機(jī)具的作業(yè)性能，研究大蒜播種機(jī)的共性技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)，不斷進(jìn)行系統(tǒng)集成、創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.2 提高正芽播種機(jī)作業(yè)速度

由性能測定結(jié)果可知，影響正芽播種機(jī)作業(yè)效果的主要因素有地表平整度和播種方式。當(dāng)前大蒜正芽播種機(jī)多采用鏈勺式排種裝置，鴨嘴式直立栽植裝置，從充種到栽插進(jìn)程長、耗時(shí)多、作業(yè)速度較低（約0.5 km/h）、作業(yè)效率不高。今后大蒜正芽播種應(yīng)該以配有旋耕裝置的懸掛式播種機(jī)為研究方向，在鏈勺取種與清種并配備鴨嘴式栽植器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提升作業(yè)速度。

4.3 提高大蒜播種機(jī)適用性

大蒜生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，種植地塊相對分散，規(guī)模小，長期以來依靠人蓄力進(jìn)行作業(yè)，農(nóng)民種植隨意性大，導(dǎo)致種植模式混雜，有些地方平畦種植，畦寬規(guī)格多，且行距不統(tǒng)一，有的僅差別1～2 cm，而現(xiàn)有播種機(jī)械由于結(jié)構(gòu)限制，行距均不可調(diào)節(jié)，導(dǎo)致播種機(jī)型號繁多，機(jī)具適應(yīng)性變差。未來性能提升的重點(diǎn)在快速充種、單粒投種，以此實(shí)現(xiàn)高速自動化種植作業(yè)；提高正芽裝置的精準(zhǔn)度，提升正芽率，提高機(jī)具的作業(yè)效率和質(zhì)量；進(jìn)一步研究行距可調(diào)式正芽播種裝置，提高機(jī)具的適用性，研制符合山東省大蒜主產(chǎn)區(qū)要求的高端多功能大蒜正芽播種機(jī)械，促進(jìn)山東省大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.4 適宜地區(qū)配套應(yīng)用平芽播種機(jī)

大蒜平芽播種機(jī)與正芽播種機(jī)相比，在大蒜生產(chǎn)和產(chǎn)量上沒有太多優(yōu)勢，以加工型蒜頭生產(chǎn)為主，最大特點(diǎn)是大蒜平芽播種機(jī)械作業(yè)速度較高，生產(chǎn)制造成本較低，售價(jià)便宜，機(jī)械化播種成本較低，可在適宜地區(qū)配套應(yīng)用。

5 結(jié)論

1） 目前山東省已經(jīng)突破機(jī)械化正芽播種的難題，有多種類型的正芽播種機(jī)械生產(chǎn)銷售。參與性能試驗(yàn)的大蒜播種機(jī)械正芽率平均為90.0%；大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均播深合格率為91.6%、92.0%；大蒜正芽播種機(jī)、平芽播種機(jī)平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。典型機(jī)械裝備作業(yè)性能均符合有關(guān)生產(chǎn)作業(yè)要求。

2） 旋耕裝置、鏈勺式取種和清種裝置、鴨嘴式栽植裝置為大蒜播種機(jī)械關(guān)鍵裝置，合理配置應(yīng)用可提升播種機(jī)械作業(yè)效果。

3） 大蒜播種機(jī)械適用性需進(jìn)一步提升。加快研發(fā)行距可調(diào)式大蒜播種機(jī)械，以適應(yīng)多種種植模式。進(jìn)一步提高正芽播種機(jī)械作業(yè)效率、降低作業(yè)成本。

4） 采用大蒜播種機(jī)械作業(yè)，應(yīng)以收定播，根據(jù)大蒜類型、種植模式和土壤特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件等綜合考慮，作業(yè)前創(chuàng)造良好作業(yè)條件，保證土壤細(xì)碎、疏松、較干燥，并選擇適宜的播種作業(yè)機(jī)械。

參 考 文 獻(xiàn)

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