王創(chuàng)云，趙麗，鄧妍，郭虹霞，王晉，王陸軍，張麗光，王美霞，李永平，李海燕

（1山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，太原030031；2山西騰達種業(yè)有限公司，太原030031；3山西省農業(yè)科學院現(xiàn)代農業(yè)研究中心，太原030031）

玉米覆膜精播多功能一體化播種機的設計與研究

王創(chuàng)云1,2，趙麗1,2，鄧妍1,2，郭虹霞1,2，王晉1,2，王陸軍1,2，張麗光1,2，王美霞1,2，李永平3，李海燕1,2

（1山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，太原030031；2山西騰達種業(yè)有限公司，太原030031；3山西省農業(yè)科學院現(xiàn)代農業(yè)研究中心，太原030031）

為了解決春玉米種植時種子浪費嚴重、地膜燒苗、施肥落后等技術難題，研制了玉米覆膜精播多功能一體化播種機，并對玉米覆膜精播多功能一體化播種機整機構造、工作原理以及關鍵部件進行研究，提供了玉米精密播種機械的主要技術參數(shù)，并在試驗田進行了播種田間性能測試試驗，以2FBJD-2（機械式播種）為對照。結果表明：該機整體結構合理，播種性能優(yōu)，播種速度快；平均播種深度為3.52 cm，沒有過深或曬種現(xiàn)象，與對照相比，比對照深0.20 cm，差異顯著；株距合格率為93.80%，重播率9.20%，漏播率2.60%，播種均勻性較好；覆膜質量高，破損率基本為0；施肥的穩(wěn)定性和各行一致性效果較好；出苗率高達95.60%，較對照91.80%高3.80%。收獲后測產表明，該機械播種的田間地塊平均產量達12934.50 kg/hm2，較對照產量11473.40 kg/hm2高12.70%。該機能夠一次性完成平地、覆膜、施肥、打孔、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，降低勞動強度，提高工作效率，節(jié)約成本，基本能夠滿足玉米農藝要求。

玉米；一體化播種機；覆膜機構；施肥機構；產量

0 引言

近年來，隨著人口的增加和社會經濟的發(fā)展，玉米作為中國主要的糧食作物，用途越來越廣泛，對玉米的需求量也逐年遞增，為此，玉米高產高效提上了日程[1-3]。要提高玉米糧食產量，增加玉米糧食單產，光靠人力是遠遠不夠的，這就需要大力發(fā)展農業(yè)機械[4-6]。播種機是農業(yè)機械的重要組成部分，播種機播種質量的好壞直接影響到玉米產量以及投入的成本，因此研制高質量的玉米精密播種機是現(xiàn)代農業(yè)的迫切需求[7-9]。中國從20世紀70年代就開始了精播機的研究，雖取得一定成效，但實際應用的較少[10]，主要是精播機類型單一，不能滿足田間農業(yè)生產要求。進入21世紀以來，國內先后研制出了多種精密播種機械[11]。例如沈陽市通用長青機械廠生產的ZBQ-M3型免耕施肥氣吸精密播種機，該機主要適用于東北地區(qū)的播種作業(yè)；黑龍江農科院1990年研制了2XJB-4型小區(qū)精密播種機，由于技術原因，該機沒有大面積推廣；吉林工業(yè)大學研制了氣力輪式排種器，該排種器可用于大豆的高速小株距播種要求[12]；河北農哈哈集團研制的2BYQF-4玉米氣吸播種機，該機適應性廣，播種株距、行距、深度、播種量均能根據(jù)播種要求進行調節(jié)，但是只適用于小區(qū)作業(yè)[13-14]。盡管中國大部分地區(qū)玉米種植早已實現(xiàn)播種機械化，但目前的播種機作業(yè)質量還不能滿足高產高效的要求[15-17]。諸如：種子種入地里后，由于開膜器開的孔為一條縫，覆膜會自動閉合，導致種子發(fā)芽后不能頂出覆膜，造成死苗；播種數(shù)一般為1～2粒，特別是遇到小粒玉米品種，下種的數(shù)量是2～4粒，種子浪費嚴重，后期管理需要人工間苗，費工費時，勞動強度大；此外，中國還面臨施肥技術落后、肥料利用率低等缺點[18-20]，這些都是亟待解決的農機農藝相配套的問題。為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，筆者對玉米覆膜精播多功能一體化播種機整機構造、工作原理和關鍵部件進行研究，實現(xiàn)了平地、覆膜、施肥、打孔、播種、覆土、鎮(zhèn)壓同步進行，以期為實現(xiàn)人力減少、投入成本降低、工作效率提高、滿足玉米生產農藝要求做出貢獻。

1 整機構造原理及主要技術參數(shù)

1.1 整機構造

玉米覆膜精播多功能一體化播種機結構簡圖如圖1所示，主要包括機架、耙地板、壓地輥、開溝器、覆膜機構、播種機構、施肥機構、覆土器；機架上設置滾輪、耙地板、壓地輥、開溝器、覆膜機構、播種機構、施肥機構；覆膜機構包括地膜支撐輥和展膜輥；播種機構包括種子箱、吸種器、播種器；施肥機構包括肥料箱、施肥調節(jié)裝置和肥料輸送管。

1.2 工作原理

整機通過牽引拉桿與拖拉機的后懸掛傳動連接，隨著拖拉機的行走，滾輪通過傳動機構帶動施肥機構將肥料輸送在開溝器開出的壟溝內，然后通過壓地，將已施肥的溝槽覆蓋并輥平；塑料地膜從地膜支撐輥上放下，經過展膜輥平鋪在下方的地表面，同時通過覆土器將地膜旁邊的土覆蓋到地膜邊，將地膜用土壓住；與此同時，點種器的開膜器將地膜穿開一個十字形裂縫，同時點種器出種口張開隨開膜器進入土中，種子就播入土中，種子播入土中后，通過壓輥碾壓后，完成了播種。

1.3 主要技術參數(shù)

結構形式：全懸掛；配套動力：≥80 kW；工作行數(shù)：2行；工作株距：33 cm；工作行距：36～60 cm可調；地膜寬度：適應60～80 cm幅寬的地膜；作業(yè)速度：3～5 km/h。

2 關鍵部件構造與設計

2.1 覆膜機構

由圖2可知，覆膜機構包括玉米播種機機架、覆膜支架，覆膜支架固定在玉米播種機機架上，玉米播種機機架鉸接安裝有可折疊支架，可折疊支架由根槽鋼組成，其中1根槽鋼上安裝有2根平行的槽鋼，2根平行的槽鋼上分別焊接有起垅盤支架、壓膜輪支架，起垅盤支架上安裝有起垅盤，壓膜輪支架上安裝有壓膜輪。覆膜時將可折疊支架打開，進行壓膜—垅土；不需要覆膜時將可折疊支架折疊，壓膜輪和垅土盤被折疊后，就不會垅土，從而避免墑情變化。

圖1 玉米覆膜精播多功能一體化播種機結構簡圖

2.2 施肥機構

由圖3可知，施肥機構包括機架、肥料箱、施肥調節(jié)裝置和肥料輸送管；肥料箱的底部設置施肥調節(jié)裝置和振動電機，施肥調節(jié)裝置的下方設置肥料輸送管，肥料輸送管緊靠開溝器；施肥調節(jié)裝置包括手動調節(jié)轉軸，轉軸上設置3個下料槽，各下料槽出料口的口徑不同，用于調節(jié)下料量的多少，下料槽出料口的下方設置肥料輸送管。施肥量大時，旋轉手動調節(jié)轉軸，將出料口口徑大的下料槽調整在肥料輸送管的位置，使出料口與肥料輸送管相通，大流量的肥料從出料口進入肥料輸送管；施肥量小時，旋轉手動調節(jié)轉軸，將出料口口徑小的下料槽調整在與肥料輸送管的位置，使出料口與肥料輸送管相通，小流量的肥料從出料口進入肥料輸送管。

圖2 覆膜機構結構簡圖

2.3 播種機構

由圖4可知，播種機構包括種子箱、吸種器、播種器。播種器包括旋轉盤、固定盤；固定盤固定在播種機的機架上，旋轉盤與固定盤通過軸承和軸連接，旋轉盤的邊壁上通過螺釘?shù)染嚯x安裝一周取種器；旋轉盤的邊壁上設置與種子盒大小匹配的開口，固定盤通過軸承固定于軸上，旋轉盤安裝在軸上，固定盤上設有種子入口；所述取種器由種子盒、取種勺組成，種子盒上設置種子通口，種子通口為長方形的，種子通口的下方設置取種勺，取種勺出口對準點種器種子入口。

圖3 施肥機構結構簡圖

圖4 玉米播種機構結構簡圖

3 材料與方法

3.1 試驗設計

試驗于2013—2014年在山西省農業(yè)科學院東陽試驗基地進行玉米播種機田間性能測試，該地區(qū)屬典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫9.7℃，多年平均降水量440.7 mm，≥10℃活動積溫3675℃，年平均日照時數(shù)2662 h，無霜期平均158天，土壤為黃粘土。試驗地勢平坦。試驗地長30 m，寬35.2 m，2年均于4月下旬進行播種。試驗品種‘晉單86號’。

3.2 觀測指標

3.2.1 播種深度播種機在田間播種后，進行播種深度的測量，看其是否符合播種要求，播種深度是否均勻，有沒有過深或曬種現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2.2 播種均勻性主要看是否有重播和漏播現(xiàn)象出現(xiàn)，株距之間距離是否均勻一致，因為種子播種越均勻，單株的營養(yǎng)面積、通風、透光等生長條件也就越均勻，這對促進單株玉米健壯生長非常重要。

3.2.3 出苗率播種10天后，記錄出苗率。

3.2.4 產量測定玉米產量采用取樣測產和實收測產相結合，選取小區(qū)內具有代表性的植株20株，采用常規(guī)法測定穗部性狀，包括穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗、百粒重。

3.3 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計分析應用Excel和DPS軟件完成。

4 結果與分析

4.1 不同播種方式對播種質量的影響

玉米播種時，播種質量的好壞是影響玉米增產的關鍵因素之一。該機在2013—2014年進行了4次春季播種性能試驗，并以2FBJD-2（機械式播種）為對照進行了對比（表1）。從表1可以看出：不同播種方式對玉米的播種質量有很大影響。玉米覆膜精播一體化播種機播種速度較快；平均播種深度為3.52 cm，沒有過深或曬種現(xiàn)象，與對照相比，比對照深0.02 cm；播種株距合格率為93.80%，較對照高3.60%；重播率、漏播率低于對照，播種均勻性較好；覆膜質量高，基本無破損；施肥的穩(wěn)定性和各行一致性效果較好；出苗率高，達95.60%，基本能夠滿足玉米生產要求。

4.2 不同播種方式對玉米產量及產量構成指標的影響

不同播種方式對玉米產量影響很大。由表2可知，覆膜精播一體化播種機播種的田間地塊，除穗長和行粒數(shù)低于對照，穗行數(shù)、穗粗、百粒重、產量均高于對照。穗行數(shù)為15.73行，較對照多0.13行；穗粗4.73 cm，較對照4.72 cm粗0.01 cm；百粒重40.27 g，較對照38.35g高1.92g；產量較高，平均產量達12934.50kg/hm2，較對照產量11473.40 kg/hm2高12.70%，增產效果顯著。

5 結論

（1）該機結構緊湊、設計合理、穩(wěn)定性強、方便實用，能一次性完成平地、覆膜、施肥、打孔、播種、覆土、鎮(zhèn)壓一體化作業(yè)。

（2）該機能夠滿足玉米生產播種要求，單粒精量播種率達到98%；出苗整齊，保苗率超過90%；節(jié)本顯著。連續(xù)2年試驗結果表明：該機平均播種深度3.52 cm，沒有過深或曬種現(xiàn)象；播種均勻性較好，株距合格率93.80%，重播率9.20%，漏播率2.60%；覆膜質量高，基本無破損；施肥的穩(wěn)定性和各行一致性效果較好；收獲后測產表明，使用該機具播種的田間地塊平均產量達12934.50 kg/hm2，較對照產量11473.40 kg/hm2高12.70%，增產效果顯著。

（3）該機實用性較強，一次性完成多道工序，有效地提高了農業(yè)生產力水平，降低了農民的勞動強度，增加了農民經濟收入，較普通播種機每畝節(jié)種1.0 kg，產生了良好的經濟效益和社會效益。

6 討論

本玉米覆膜精播多功能一體化播種機解決了種子浪費嚴重、地膜燒苗、施肥落后等技術難題。但是由于筆者水平、加工條件等的限制，還存在許多不足之處。

（1）玉米精密播種可減少間苗帶來的勞動強度，節(jié)約種子。但是精密播種后必須提高種子的出苗率，才能保證玉米產量。此外鋪膜可延長冷涼地區(qū)無霜期，保墑、除草，增加產量。本研究玉米覆膜精播多功能一體化播種機通過對關鍵部件的設計，精播率達98%，出苗率≥90%，節(jié)省種子15 kg/hm2，經濟效益顯著。

表1 2013—2014年玉米覆膜精播一體化播種機田間性能試驗比較

表2 不同播種方式對玉米產量及產量構成指標的影響

（2）玉米覆膜播種機研究近年一直在不斷進步，筆者新研究了精密播種機構與可開十字形裂縫的開膜器，與傳統(tǒng)鋪膜播種相比，在保證精密播種的基礎上出苗率提高約4個百分點。

（3）試驗過程中，由于機具制造差異、機手人為因素、每個地塊地勢以及測試時間等因素的影響，因此測試數(shù)值僅反映了當時測試時的真實值。

（4）播種機具地域適應性特別明顯，不同的土壤特性對機具的適應性有很大的影響，本項目研究機具要求在耕整后的土壤上作業(yè)，控制地表秸稈及較大土塊的數(shù)量，種子大小均勻。如果地表平整度不夠、種子大小差異明顯、作業(yè)速度過快等都會影響播種精度；加工能力以及材料的選取會影響機具的可靠性及使用壽命。隨著科技的發(fā)展，加工能力及材料的改善，機具整體性能更高，制造成本更低，應用范圍更廣。種子的質量是精密播種的關鍵因素，如果種子發(fā)芽率低，精密播種的意義就不大，因而，亟待強化種子生產經營企業(yè)、種子管理部門、技術監(jiān)督等部門的密切合作，從種子的純度、凈度、發(fā)芽率、均勻度、水分含量等嚴格把關，為精密播種提供高質量、高標準的配套服務。

（5）本項目機具從設計、制造、試驗等方面不斷改進完善，經歷了較長周期，取得了階段性成果。未來還需通過農藝農機和現(xiàn)代科學技術的有機結合，進一步提高玉米膜上打孔精密播種技術的研究水平。

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Design and Evaluation of Corn Multifunctional and Integrated Seeder

Wang Chuangyun1,2,Zhao Li1,2,Deng Yan1,2,Guo Hongxia1,2,Wang Jin1,2,Wang Lujun1,2,

Zhang Liguang1,2,Wang Meixia1,2,Li Yongping3,Li Haiyan1,2
(1Institute of Crop Science,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan 030031,Shanxi,China;2Shanxi Tengda Seed Company,Ltd.,Taiyuan 030031,Shanxi,China;3Modern Agricultural Research Center,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan 030031,Shanxi,China)

In order to solve the problems of seeds waste,film burning seedlings,technological backwardness of fertilizing and so on during planting spring corn,a corn multifunctional and integrated seeder was designed. Structural parameters were provided through analyzing overall structure,working principles and critical parts of this machine,and field performance tests were also carried out in comparing with 2FBJD-2(another mechanical sowing machine).The results showed that the structure of this machine was more reasonable than that of 2FBJD-2.Its quality and speed of sowing were also better than 2FBJD-2.The average seeding depth of this machine was 3.52 cm without too deep or too shallow phenomenon.It was 0.20 cm deeper than the control group and the difference was significant.The qualified rate of seedlings space was 93.80%,reseeding rate was 9.20%and miss-seeding rate was 2.60%.So the seeding uniformity was better than that of the control group. This machine had high mulching quality and the damage rate was almost 0.The stability of fertilization anduniformity of rows were better than that of the control group.The germination rate in the field which was seeded by the corn multifunctional and integrated machine was 95.60%,3.80%higher than that of the control group, whose germination rate was 91.80%.In addition,the harvest test showed that the yield of the field seeded by this machine was higher and the average yield was 12934.50 kg/hm2,which increased by 12.70%in comparing with that of the control group(11473.40 kg/hm2).In conclusion,this multifunctional and integrated seeder could conduct land leveling,film mulching,fertilizing,punching,seeding,soil covering and earth compacting at the same time.This machine could reduce the labor intensity,increase working efficiency and saving cost.It can basically meet the agronomic requirements of maize.

Corn;Multifunctional and Integrated Seeder;Film of the Seeder;Fertilization of the Seeder;Yield

S223.24

A論文編號：cjas15060024

國家科技部中小企業(yè)技術創(chuàng)新基金項目“玉米抗旱、增產、節(jié)本精播栽培技術開發(fā)”(13C26211400711)；農業(yè)部2015年度公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項“黃土高原小麥玉米油菜田間節(jié)水節(jié)肥節(jié)藥綜合技術方案”(201503124)。

王創(chuàng)云，男，1976年出生，山西萬榮人，副研究員，碩士，主要從事作物栽培學與生理學研究。通信地址：030031山西省太原市小店區(qū)龍城大街81號山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，Tel：0351-2792327，E-mail：wrwcy@139.com。

趙麗，女，1980年出生，內蒙古烏蘭察布人，助理研究員，碩士，主要從事作物高產栽培與生理生態(tài)學研究。通信地址：030031山西省太原市小店區(qū)龍城大街81號山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，Tel：0351-2727448，E-mail：wslyx1234@163.com。

2015-06-29，

2015-08-05。