里下河小麥小區(qū)播種機(jī)功能創(chuàng)新研究

劉業(yè)宇　壽露露　李東升　高致富　臧淑江　王君嬋　吳旭江

摘要 介紹了里下河小麥小區(qū)播種機(jī)的各部分功能以及實(shí)現(xiàn)方式，并與現(xiàn)有科研單位使用較為普遍的溫特斯泰格、紅興隆小區(qū)播種機(jī)進(jìn)行對比，為廣大科研單位在小區(qū)播種機(jī)的選擇上提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 小麥；小區(qū)播種機(jī)；功能比較

中圖分類號 S223.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）29-0194-03

Research on Function Innovation of Wheat Plot Seeder in Lixia River Compaired a New Lixiahe Plot Seeder for Wheat Breeding

LIU Yeyu，SHOU Lulu，LI Dongsheng，WU Xujiang* et al

（Institute of Agricultural Science of the Lixiahe District in Jiangsu Province， Key Laboratory of Wheat Biology and Genetics and Breeding in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River，Ministry of Agriculture，Yangzhou，Jiangsu 225007）

Abstract The function of each part in the wheat seeder and the realization methods were mainly introduced， and to be compaired with the other plot seeders such as Wintersteiger and Hongxinlong， provide the basis for the scientific research units in the choice of plot seeder.

Key words Wheat；Plot seeder；Function compaired

基金項(xiàng)目 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-3-1-1，CARS-3-2-11）。

作者簡介 劉業(yè)宇（1986—），男，安徽滁州人，研究實(shí)習(xí)員，從事小麥育種專用機(jī)械研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事小麥育種研究。

收稿日期 2017-08-11

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物，從事小麥研究工作的農(nóng)業(yè)科研院所和種子公司眾多。但大多數(shù)單位還是采用傳統(tǒng)的人力手工播種，由于播種工作量大且集中而勞動(dòng)力成本高、臨時(shí)勞動(dòng)人口下降，因此各單位對小區(qū)播種機(jī)的需求十分迫切[1-2]。而目前我國小區(qū)播種機(jī)發(fā)展緩慢，無法適應(yīng)我國育種事業(yè)的要求[3-4]。近幾年來，我國某些科研單位已經(jīng)開始使用小麥小區(qū)播種機(jī)，其中以溫特斯泰格和紅興隆小區(qū)播種機(jī)使用最為普遍[5-7]。溫特斯泰格小區(qū)播種機(jī)為純進(jìn)口機(jī)械，其價(jià)格昂貴，在國內(nèi)只有少數(shù)科研經(jīng)費(fèi)充裕的單位使用；紅興隆小區(qū)播種機(jī)價(jià)格便宜，制作較為簡易，能夠滿足一般試驗(yàn)，但對一些高要求的試驗(yàn)卻無法滿足。

在目前小麥品種審定工作中，小麥品種（系）的適應(yīng)性和產(chǎn)量性狀鑒定必須通過小區(qū)試驗(yàn)來完成，其試驗(yàn)結(jié)果是推薦新品種（系）參加下一階段試驗(yàn)的主要依據(jù)，大量的小區(qū)試驗(yàn)促使了小麥小區(qū)播種機(jī)的發(fā)展。

一個(gè)小區(qū)播種機(jī)的好壞，最終評判的依據(jù)是播種質(zhì)量的高低，其直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，最終會影響到一個(gè)新品種的審定，而播種質(zhì)量主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①播種深淺的控制。根據(jù)不同的土壤質(zhì)地、濕度和平整度，播種的深淺要求也要隨之改變，這就要求播種機(jī)在不同的試驗(yàn)條件下能根據(jù)實(shí)際情況控制播種深淺，從而能夠保證出苗的整齊一致。因此一種優(yōu)秀的播種機(jī)的播種深度控制要具有簡單、準(zhǔn)確、反應(yīng)快速等特點(diǎn)[4]。

②小區(qū)長度控制。根據(jù)不同試驗(yàn)的內(nèi)容，小區(qū)試驗(yàn)長度也不同。這就需要播種機(jī)播種長度能夠適應(yīng)不同的試驗(yàn)需求[8-9]。

③播種起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)穩(wěn)定一致。在規(guī)定的地點(diǎn)開始播種且能在規(guī)定的地點(diǎn)播種結(jié)束，才能保證每個(gè)小區(qū)排列整齊，試驗(yàn)規(guī)范[10-11]。

④單個(gè)小區(qū)內(nèi)每行種子數(shù)量的均勻一致。播種機(jī)一次播種6～10行，每行種子數(shù)量必須基本接近，否則調(diào)查取樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能反映材料的真實(shí)特性，影響對材料的取舍判斷。

了解國內(nèi)外小區(qū)播種機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)以及在小麥小區(qū)播種機(jī)研發(fā)中遇到的問題，對加快我國小區(qū)播種機(jī)的完善和推廣具有重要意義。

1 里下河小區(qū)播種機(jī)簡介

里下河農(nóng)機(jī)公司根據(jù)小麥小區(qū)試驗(yàn)的農(nóng)藝要求及特點(diǎn)，研發(fā)了里下河小區(qū)播種機(jī)（圖1）。經(jīng)過里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場試驗(yàn)表明，該機(jī)完全滿足小麥育種和各項(xiàng)試驗(yàn)的要求，在某些方法上已經(jīng)超越了國內(nèi)和國外的播種機(jī)。其主要參數(shù)如下：轉(zhuǎn)向?yàn)橐簤恨D(zhuǎn)向；動(dòng)力方式為液壓驅(qū)動(dòng)；小區(qū)長度為2.5～15.0 m；播種行數(shù)6～10行；行距20.0～26.6 cm；播種深度0～80 mm。工作流程上，與目前市場上的小麥小區(qū)播種機(jī)基本一致，通過錐體格盤把種子均勻地等分，再由種子分配頭將種子均勻地分配到各個(gè)落種管中，根據(jù)試驗(yàn)要求，把一定量的種子，在一定范圍的小區(qū)內(nèi)完全、均勻地播下去。

2 里下河小區(qū)播種機(jī)主要性能的對比研究

2.1 播種深度控制

以溫特斯泰格、紅興隆為列，開溝圓盤直接鏈接到橫梁上，通過人為感知，操作油缸提升或下降來控制播種深度，精確把握性較差[11]。而里下河小區(qū)播種機(jī)入土深度依靠開溝圓盤和鎮(zhèn)壓輪的水平高低位差進(jìn)行控制，其位差可以在播種前調(diào)節(jié)到需要的深度（圖2）。油缸僅施加給開溝圓盤壓力使其入土。這樣的設(shè)計(jì)拋棄了人為感知的調(diào)節(jié)方式，直接調(diào)整到需求播種深度，更加精準(zhǔn)。另外，里下河小區(qū)播種機(jī)的開溝器系統(tǒng)應(yīng)用了平行四連桿機(jī)構(gòu)，播種深度調(diào)節(jié)完成后，單個(gè)小區(qū)內(nèi)每個(gè)獨(dú)立的平行四連桿機(jī)構(gòu)會根據(jù)地面高低自動(dòng)變形，保證了單個(gè)小區(qū)內(nèi)每行播種深度保持一致，不會出現(xiàn)因整地不平整、土壤松緊不一等帶來的過深難出苗、過淺露籽問題，影響試驗(yàn)質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)可以做到一次播種，每行深度保持一致，在同類產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟。

2.2 小區(qū)長度的調(diào)節(jié)

不同試驗(yàn)要求的小區(qū)長度存在差異。溫特斯泰格和紅興隆小區(qū)播種機(jī)通過大小齒輪組合調(diào)節(jié)小區(qū)長度，得到的小區(qū)長度呈一定的百分比增加或減小。每調(diào)節(jié)1個(gè)級別，增加或減小的長度能夠達(dá)30～100 cm，留下大量的空白，如果需要的小區(qū)長度正好落在空白之間，此規(guī)格的小區(qū)長度就無法調(diào)節(jié)出來，此時(shí)育種家們只能根據(jù)機(jī)械特點(diǎn)來設(shè)計(jì)試驗(yàn)[12]。

里下河小區(qū)播種機(jī)的小區(qū)長度調(diào)節(jié)是通過電腦控制來完成的（圖3）。在顯示屏中輸入所需的小區(qū)長度即可， 簡單快捷，且輸入的長度可以精確到厘米，中間沒有長度空白，育種家可以根據(jù)試驗(yàn)要求任意設(shè)置，最大程度地滿足育種家需求。

2.3 小區(qū)播種起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的確定

溫特斯泰格、紅興隆小區(qū)播種機(jī)的投種方式依靠人工手動(dòng)投種[11]。通過肉眼觀察到達(dá)指定位置，手動(dòng)按壓提升桿的方式來實(shí)現(xiàn)供種。操作者肉眼觀察存在一定誤差，觀察后手動(dòng)按壓也存在速度快慢問題，很難精確控制落種地點(diǎn)。落種過早，小區(qū)種子播到走道上，小區(qū)長度不夠；落種過遲，2個(gè)小區(qū)種子混雜，試驗(yàn)直接報(bào)廢。

里下河小區(qū)播種機(jī)的投種系統(tǒng)依靠一套電路完成。在指定落種地點(diǎn)1個(gè)人樹立1個(gè)標(biāo)桿，當(dāng)播種機(jī)經(jīng)過時(shí)，播種機(jī)上的觸碰開關(guān)觸碰到標(biāo)桿，觸碰開關(guān)控制的吸拉開關(guān)提升儲種筒，儲種筒立刻供種。種子的供應(yīng)點(diǎn)始終保持在設(shè)定的落種位置，不會出現(xiàn)過早或過遲播種導(dǎo)致小區(qū)不整齊甚至試驗(yàn)報(bào)廢的現(xiàn)象。

2.4 小區(qū)內(nèi)每行種子均勻一致

溫特斯泰格、紅興隆小區(qū)播種機(jī)采用的種子分配頭是半坡面斜坡式和工字型。半坡面斜坡式分配頭的種子分配是自由下落和離心相結(jié)合的甩種方式，對分配頭的轉(zhuǎn)速要求高，速度變化要求范圍要小，小麥播種要求在1 200～1 300 r/min，過多或者過少都會造成種子分配不均勻。工字型分配頭分配精度差，每行種子誤差高達(dá)30%，不能滿足育種家對小區(qū)內(nèi)種子均勻分布的需求[10]。

里下河小區(qū)播種機(jī)的種子分配系統(tǒng)工作時(shí)種子分配頭旋轉(zhuǎn)，種子連續(xù)落入分配頭中心（圖4）。立于基座平面上的均勻分布的多個(gè)葉片同時(shí)切割種子流，使種子分配到葉片內(nèi)側(cè)。通過旋轉(zhuǎn)各個(gè)葉片對種子進(jìn)行排列分配，在葉片內(nèi)側(cè)形成一條種子流，葉片均勻分布使得每一個(gè)葉片切割所捕獲的種子流量趨向一致，這是第1次分配。第2次分配時(shí)，每一個(gè)葉片在圓心內(nèi)側(cè)排列的種子流都以隊(duì)列的形式先后甩向各個(gè)落種管，多個(gè)葉片同時(shí)工作，這就保證一批下來的種子被連續(xù)多次甩向每一個(gè)落種管，保證每行連續(xù)獲得數(shù)量一致的種子，小區(qū)內(nèi)種子均勻一致，提高小區(qū)試驗(yàn)質(zhì)量。

2.5 連續(xù)播種系統(tǒng)

連續(xù)播種裝置是里下河小區(qū)播種機(jī)的獨(dú)有裝置（圖5），國內(nèi)外其他小區(qū)播種機(jī)只能播種小區(qū)，沒有連續(xù)播種設(shè)備。育種家選育出新品種（系）時(shí)，由于種子量較少，需要繁殖快速獲得大量種子，人工播種工作量大、小區(qū)播種不連續(xù)。連續(xù)播種裝置可以提供45～225 kg/hm2播種量的無間隙調(diào)節(jié)。該功能解決了新品種（系）繁殖時(shí)無設(shè)備可用的窘境，增加了小區(qū)播種機(jī)的使用范圍。

2.6 液壓四輪驅(qū)動(dòng)

最早使用液壓驅(qū)動(dòng)是價(jià)格非常昂貴的進(jìn)口機(jī)械溫特斯泰格小區(qū)播種機(jī)，其操作簡單，無需專業(yè)人員即可快速學(xué)會使用，但是其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用不方便，多家單位出現(xiàn)同一轉(zhuǎn)向部件損壞現(xiàn)象。紅興隆小區(qū)播種機(jī)仍然使用機(jī)械式底盤，由于很多單位缺少專業(yè)機(jī)械能手，操作難度較高。

里下河小區(qū)播種機(jī)汲取了溫特斯泰格小區(qū)播種機(jī)的長處，選擇了液壓驅(qū)動(dòng)方式，并加以改進(jìn)，使得育種家們操作簡單，使用方便。

2.7 四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是里下河小區(qū)播種機(jī)的一大特色（圖6），在小區(qū)播種機(jī)上使用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)尚屬首次。四輪轉(zhuǎn)向的應(yīng)用大大減少了小區(qū)播種結(jié)束后田頭掉轉(zhuǎn)至下一排小區(qū)的時(shí)間，縮短了地頭轉(zhuǎn)彎半徑。南方小麥種植往往有很多排水溝，這非常不利于小區(qū)播種機(jī)的轉(zhuǎn)彎，以往的小區(qū)播種機(jī)一個(gè)熟練的機(jī)工也要3～5次倒車才能實(shí)現(xiàn)掉頭轉(zhuǎn)向，里下河小區(qū)播種機(jī)熟練之后可以1次行至最佳位置，節(jié)約了大量時(shí)間，縮小了對土地的碾壓，減少了田間預(yù)留掉頭的土地面積。

3 結(jié)語

里下河小麥小區(qū)播種機(jī)根據(jù)小區(qū)試驗(yàn)要求，綜合考量試驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最大限度地滿足了試驗(yàn)需求。同時(shí)它克服了溫特斯泰格和紅興隆等小區(qū)播種機(jī)的缺點(diǎn)，提高了播種質(zhì)量和試驗(yàn)的精準(zhǔn)度。實(shí)現(xiàn)了播種深淺控制簡單快捷，準(zhǔn)確穩(wěn)定；小區(qū)長度調(diào)整全覆蓋，長度調(diào)節(jié)快速；播種起始結(jié)束位置清楚分明，不混雜、不錯(cuò)位；小區(qū)內(nèi)種子分布均勻一致；連續(xù)播種裝置擴(kuò)大小區(qū)播種機(jī)的使用范圍；液壓驅(qū)動(dòng)、四輪轉(zhuǎn)向操作簡單；并且該播種機(jī)售價(jià)較為合理，能夠?yàn)閺V大育種單位接受，這為小麥小區(qū)播種機(jī)的推廣作出了重要貢獻(xiàn)。這些特點(diǎn)大幅度提高了小區(qū)試驗(yàn)的質(zhì)量，為廣大育種家們節(jié)約了時(shí)間和人工成本。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年

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