游兆延，吳惠昌，彭寶良，高學(xué)梅，胡志超，張玉嵐

?

機收水稻留茬地紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機設(shè)計

游兆延，吳惠昌※，彭寶良，高學(xué)梅，胡志超，張玉嵐

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京 210014）

為解決機收水稻地留茬對紫云英機械化播種的影響，針對目前紫云英開溝、播種環(huán)節(jié)獨立作業(yè)時存在的作業(yè)質(zhì)量不高、生產(chǎn)效率低等問題，該文研制了適用于機收水稻留茬地的紫云英開溝撒播機。設(shè)計了撒播高度可調(diào)裝置，根據(jù)田間稻茬留量情況將撒播部件升降至適當(dāng)位置；研制了紫云英專用排種輪和定量勻播裝置，實現(xiàn)精量播種的同時提高撒播均勻性；采用雙圓盤式開溝組件，確定圓盤直徑為900 mm，測得平均開溝深度為22.3 cm，平均開溝寬度為31.2 cm，田間試驗測定開溝寬度、深度變異系數(shù)均小于6%，滿足紫云英種子生長期間的排水要求。通過多因素試驗和回歸分析，得出機具前進速度、排種輪轉(zhuǎn)速、勻種圓柱直徑等因素對撒播效果有顯著影響，方差分析可知影響紫云英出苗率和播種均勻性變異系數(shù)的主次因素均為：排種輪轉(zhuǎn)速>勻種圓柱直徑>機具前進速度；影響排種量一致性變異系數(shù)的主次因素依次為：勻種圓柱直徑>機具前進速度>排種輪轉(zhuǎn)速；確定影響紫云英開溝撒播機撒播質(zhì)量的因素最佳參數(shù)組合為：機具前進速度4.6 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速44 r/min，勻種圓柱直徑6 mm。通過田間試驗驗證，最優(yōu)參數(shù)組合條件下紫云英出苗率為95.87%，排種量一致性變異系數(shù)12.7%，播種均勻性變異系數(shù)8.07%，與模型預(yù)測優(yōu)化結(jié)果的相對誤差均小于3%，驗證了所建模型與優(yōu)化參數(shù)的合理性；與已有紫云英播種方式相比，本文所設(shè)計的雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機作業(yè)效率可達1 hm2/h，優(yōu)于人工撒播作業(yè)效率0.1～0.125 hm2/h、手搖撒播作業(yè)效率0.2～0.3 hm2/h和機動噴播作業(yè)效率0.5～0.8 hm2/h，低于無人機飛播作業(yè)效率3～4 hm2/h，在撒播質(zhì)量和組配方式上也明顯優(yōu)于其他播種方式，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

農(nóng)業(yè)機械；設(shè)計；優(yōu)化；紫云英；開溝撒播機；水稻留茬地

0 引 言

紫云英又名草子、紅花草、翹搖等，是一種重要的綠肥作物，其固氮能力強，利用效率高，具有減少化肥投入、提升土壤肥力、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點[1-6]。開溝、播種環(huán)節(jié)是紫云英生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，不同播期和播種質(zhì)量很大程度上決定了紫云英的產(chǎn)量[7]，開溝作業(yè)能使紫云英在排水不良的低濕田或保肥保水性差的砂性土壤中生長良好。紫云英常作為稻田綠肥來種植[8-9]，但機收水稻后有的地塊最大留茬高度超過600 mm，存在留茬高、秸稈量大、秸稈易堵塞工作部件等情況，給紫云英機械化生產(chǎn)帶來難度，另外，目前紫云英播種、開溝環(huán)節(jié)往往獨立作業(yè)，作業(yè)過程中種子利用率低、撒播均勻性差、生產(chǎn)效率不高，急需實現(xiàn)機械化聯(lián)合作業(yè)。

國外紫云英種植規(guī)模較小，但適用于紫云英種植的生產(chǎn)裝備已開始向自動化方向發(fā)展。紫云英播種環(huán)節(jié)典型機具有：羅馬尼亞Moreni公司研制出一款果園紫云英播種施肥機，可一次完成淺旋、播種、施肥、鎮(zhèn)壓等作業(yè)環(huán)節(jié)，英國Simba Horsch公司生產(chǎn)的雙排種器同步播種機可一次性播種紫云英和其他作物種子，這些機型智能化程度高，但基本不設(shè)計開溝功能。國內(nèi)紫云英播種主要有人工撒播、手搖撒播、電動噴播、無人機飛播等方式[10-12]，采用以上播種方式播種綠肥種子時，紫云英種子利用率、發(fā)芽率、播種均勻性等關(guān)鍵指標(biāo)不能滿足生產(chǎn)要求。紫云英開溝機具主要有鏵式犁、單圓盤、雙圓盤、旋耕開溝等類型[13-18]，典型機具有德國Dondi公司研制的單圓盤開溝機，作業(yè)時實現(xiàn)了開溝深度可控，美國Maxim公司研發(fā)的鏈條驅(qū)動的小型耐用多功能開溝機，工作部件可以方便更換，江蘇金稈農(nóng)業(yè)裝備有限公司研發(fā)的1KJ-35型雙圓盤開溝機等。這些機型保證了開溝溝型的完整，但在溝型控制、溝邊墊條清理、土壤受開溝機作用后的運動機理等方面缺少進一步研究[19]。

針對機收后水稻留茬地的紫云英生產(chǎn)機械化問題，本文研制了紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機，在結(jié)構(gòu)方式上進行設(shè)計與改進，將開溝與播種2個環(huán)節(jié)整合在一次作業(yè)之中，大大提高了作業(yè)效率，并通過優(yōu)化試驗確定影響紫云英開溝撒播機作業(yè)質(zhì)量的因素最佳參數(shù)組合，為機收水稻留茬地紫云英播種作業(yè)提供了新的方法。

1 紫云英種植農(nóng)藝要求及開溝撒播組合作業(yè)機設(shè)計

1.1 種植農(nóng)藝要求

紫云英為豆科草本植物，主根較肥大，入土400～500 mm，側(cè)根入土較淺，根瘤豐富，多分枝，小葉倒卵形或橢圓形，總狀花序，呈傘形，花萼鐘狀，花冠蝶形，紫紅色或橙黃色[20-22]。紫云英莢果線狀長圓形，種子腎形，栗褐色，紫云英種植示意圖如圖1所示，其種植農(nóng)藝要求如下：播種量為22.5～30 kg/hm2，千粒質(zhì)量3～3.5 g，播種間距35 mm，開溝間距4 000～6 000 mm，開溝深度200～250 mm，溝寬300 mm左右。

1.紫云英 2.排水溝

1.2 雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機設(shè)計

1.2.1 總體結(jié)構(gòu)

紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機總體結(jié)構(gòu)與各部件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，主要由撒播部件、撒播高度調(diào)整裝置、拖拉機和開溝部件組成。撒播部件主要由種箱、排種器、勻播機構(gòu)、調(diào)速電機等組成，開溝部件主要由連接架、雙圓盤開溝組件、犁式溝型整理組件、擋土罩等構(gòu)成。工作時，排種器、種箱、勻播機構(gòu)均固定在撒播高度調(diào)整裝置上，撒播高度調(diào)整裝置安裝在行走動力機構(gòu)前端，拖拉機后端三點懸掛與開溝部件固定連接。

1.2.2 工作原理

紫云英開溝播種組合作業(yè)時，根據(jù)田間稻茬秸稈留量情況，先將撒播部件由撒播調(diào)整裝置升降至適當(dāng)位置，使撒播部件底部高于秸稈。撒播部件包括1組排種器和對應(yīng)的勻播機構(gòu)，排種器內(nèi)置排種輪，各排種輪同軸固定，并由調(diào)速電機同步驅(qū)動，轉(zhuǎn)動時排種器內(nèi)紫云英種子逐漸落入排種輪上的排種穴，并從排種穴落下進入勻播機構(gòu)。勻播機構(gòu)為傾斜向下設(shè)置的條板狀結(jié)構(gòu)，其兩邊邊緣部位設(shè)有凸起的槽邊，中部設(shè)有多個圓柱擋柱，可將紫云英種子均勻撒播到地表上。雙圓盤開溝組件由2個尺寸相同的銑拋盤左右對稱安裝組成，工作時可根據(jù)需要由液壓缸將其抬起或放下。另外，后置犁式溝型整理組件可進一步對所開溝型進行清理和修整，達到理想的開溝效果。

1.撒播部件 2.撒播高度調(diào)整裝置 3.拖拉機 4.開溝部件1.Sowing components 2. Sowing height adjustment device 3.Tractor 4.Ditching componentsa. 總體結(jié)構(gòu)a. Overall structure1.種箱 2.排種器 3.勻播機構(gòu) 4.驅(qū)動軸 5.調(diào)速電機 6.氣彈簧1.Seed box 2.Seed-metering device 3.Evenly-sowed device 4.Drive shaft 5.Speed control motor 6.Gas springb.撒播部件b. Sowing components1.連接架 2.雙圓盤開溝組件 3.犁式溝型整理組件 4.擋土罩1.Connecting frame 2.Double-disc ditching components 3.Plough type ditch arrangement components 4. Soil retaining coverc. 開溝部件c. Ditching components

1.2.3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

2 主要工作部件設(shè)計

2.1 撒播高度調(diào)整裝置

撒播高度調(diào)整裝置（圖3所示）主要由安裝座、滑輪、支撐輪、液壓缸、升降槽鋼等組成。液壓缸底部固定在安裝座上，液壓缸的伸出活塞桿上連接有支撐軸，支撐軸上設(shè)有滑輪，滑輪限位在導(dǎo)向槽內(nèi)，升降槽鋼兩側(cè)設(shè)有支撐輪，撒播部件通過連接管固定在液壓缸伸出部分上。根據(jù)田間稻茬留量（按稻茬高度600 mm計算）、撒播部件初始最低位置200 mm以及撒播部件裝滿種子后（按最大裝種量150 kg計算）由液壓缸驅(qū)動所需負載等情況綜合考慮，設(shè)計液壓缸行程400 mm，工作壓力10 MPa，缸徑40 mm，活塞桿徑30 mm。

1.滑輪 2.升降槽鋼 3.焊接短方管 4.支撐輪 5.液壓缸 6.固定底座 7.掛接耳 8.連接管 9.導(dǎo)向槽 10.加強板 11.支撐軸

2.2 撒播部件

2.2.1 排種器

2.2.2 定量勻播組件

定量勻播組件如圖5所示，主要由播種調(diào)速組件和勻播機構(gòu)組成，播種調(diào)速組件包括調(diào)速控制器（圖5a）和直流電機（圖5b），調(diào)速控制器依靠拖拉機行走速度設(shè)定紫云英單位播種量，實時輸出直流調(diào)速電機轉(zhuǎn)換控制信號，實現(xiàn)定量播種。對設(shè)計的排種輪播種量進行場地排種試驗，當(dāng)排種輪轉(zhuǎn)速為44～52 r/min轉(zhuǎn)速時，排種輪每圈空隙每分鐘落入料盒的排種質(zhì)量為40～48 g，滿足紫云英每公頃22.5～30 kg的播種量需求[23]。勻播機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖5c所示，由在落種槽中上下2行錯位配置7個水平等間距勻種圓柱構(gòu)成，勻播機構(gòu)參數(shù)設(shè)計如下：落料槽上下2條邊長度分別為1=60 mm、2=200 mm，落料槽的最長邊3=600 mm，上下2行勻種圓柱間的高度差4=150 mm，5為相鄰2個勻種圓柱間的空隙距離，隨勻種圓柱直徑的變化而變化。

1.孔穴 2.加強筋 3.排種輪孔

1.Aperture 2.Reinforcing rib 3.Hole of seed-metering wheel

圖4 紫云英專用排種輪

Fig.4 Special seed-metering wheel for

a. 調(diào)速控制器b. 直流電機c. 勻播機構(gòu) a. Speed regulation regulatorb. DC motorc. Evenly-sowed mechanism

為反映勻種圓柱間的的間隙距離對排種效果的影響，應(yīng)用EDEM軟件構(gòu)建勻播機構(gòu)排種仿真模型，如圖 6所示。鑒于紫云英種子的撒播過程不涉及紫云英種子間的黏結(jié)作用，因此本研究選擇Hertz-Mindlin (no slip) 接觸模型作為紫云英種子顆粒與紫云英種子顆粒、紫云英種子顆粒與勻播機構(gòu)之間的接觸模型，并確定紫云英種子顆粒和勻播機構(gòu)的相關(guān)材料和接觸力學(xué)參數(shù)，如表2所示。

表2 材料間接觸模型的參數(shù)設(shè)置

目前還沒有紫云英種子撒播機構(gòu)作業(yè)的評價標(biāo)準(zhǔn)，參考小麥等其他作物種子撒播效果評價方法，本文以紫云英種子顆粒的橫向均勻度變異系數(shù)作為勻播機構(gòu)的橫向均布效果的參量[23-25]，在EDEM中模擬更換不同直徑的勻種圓柱來改變勻種圓柱間的距離，仿真觀察種子從排種輪落下后經(jīng)勻種圓柱碰撞后的分布規(guī)律，仿真結(jié)果表明：當(dāng)勻種圓柱間的距離過小時，會發(fā)生堵種現(xiàn)象，而當(dāng)圓柱間的距離過大時，又會出現(xiàn)種子分布明顯不均現(xiàn)象。經(jīng)多次仿真模擬和橫向均勻度變異系數(shù)公式計算可知[25]，當(dāng)勻種圓柱直徑在3.2～6.8 mm，紫云英種子顆粒的橫向均勻度變異系數(shù)范圍為8.3～10.1%，勻播機構(gòu)具有較好的排種效果。

圖6 勻播機構(gòu)仿真工作模型

2.3 開溝部件

開溝部件主體結(jié)構(gòu)采用雙圓盤型開溝組件[14]，如圖7所示。圖7a為投影的雙圓盤聚點位置，圖7b為雙圓盤開溝作業(yè)示意圖。

a.雙圓盤聚點投影位置a. Projection position of double-disc gathering pointb.雙圓盤開溝作業(yè)示意圖b. Schematic diagram of double-disc ditching operation

圖7 雙圓盤開溝組件

Fig.7 Double-disk ditching components

圓盤夾角較小時，開出的溝寬較小，工作阻力也較小，常用的角為9°～16°，聚點的高度等于最大開溝深度為宜，一般55°～75°。根據(jù)圖1中紫云英種植的田間開溝要求及試驗地稻田土壤黏性情況，設(shè)計開溝組件的圓盤直徑900 mm，刀盤轉(zhuǎn)速228 r/min，刀盤旋刀數(shù)左右各10片，經(jīng)測量，在保證開溝機可靠工作狀態(tài)下，雙圓盤開溝機開溝深度范圍可達200～400 mm，深底寬120～140 mm，溝寬280～400 mm，滿足紫云英生長過程的排水要求。

3 室內(nèi)試驗與結(jié)果分析

為初步評價撒播部件的排種分布均勻性和撒種量準(zhǔn)確性，對雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機撒播部件作業(yè)性能進行室內(nèi)試驗。

3.1 試驗方法

室內(nèi)撒播性能試驗在農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所白馬基地的機具存放車間進行，如圖8所示。試驗材料為青弋江1號，紫云英種子千粒質(zhì)量為3.5 g，試驗方法為：在廠房地面上標(biāo)定長9.5 m，寬4 m的區(qū)域，按11×18矩陣擺放接種盒（24 cm × 16.5 cm × 6 cm）198個，將撒播部件裝滿紫云英種子并固定在車間叉車上。

a. 接種盒布置b. 撒播試驗 a. Layout of seeds receiving boxesb. Sowing test

針對撒播部件撒播質(zhì)量和撒播可靠性要求，以單位面積排種量誤差和播種均勻性變異系數(shù)為評價指標(biāo)。根據(jù)前期排種試驗可知，滿足紫云英22.5～30 kg/hm2播種量需求時的排種輪轉(zhuǎn)速范圍為44～52 r/min，EDEM仿真分析結(jié)果表明，勻播機構(gòu)具有較好排種效果時，勻種圓柱直徑范圍為3.2～6.8 mm，機具前進速度參考小麥、大豆等撒播機的一般作業(yè)速度設(shè)置為4～8 km/h[25-26]。鑒于上述工作基礎(chǔ)，將室內(nèi)撒播試驗工作參數(shù)設(shè)置如下：機具前進速度4 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速44 r/min，勻種圓柱直徑3.2 mm，由于機收后水稻地塊留茬高度最高超過600 mm，試驗時將撒播高度調(diào)整為700 mm，試驗過程中撒播作業(yè)往返共計10個行程，行程結(jié)束后分別記下各物料盒內(nèi)最終的種子質(zhì)量，試驗重復(fù)3次取平均值，試驗指標(biāo)計算公式為

式中為單位面積排種量誤差，%；為試驗區(qū)域內(nèi)的排種總質(zhì)量，g；為試驗區(qū)域面積，m2；為理論目標(biāo)排種量，g/m2。

3.2 室內(nèi)試驗結(jié)果與分析

室內(nèi)撒播性能試驗結(jié)果如表3所示，經(jīng)計算，3次試驗中單位面積排種量最大誤差為4.9%，最小誤差為3.87%，播種均勻性變異系數(shù)最大為7.59%，3次試驗的單位面積排種量誤差和播種均勻性變異系數(shù)平均值分別為4.36%和7.28%，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對播種質(zhì)量的要求[27]。

表3 室內(nèi)撒播性能試驗結(jié)果

4 田間試驗與結(jié)果分析

4.1 試驗條件

在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，紫云英開溝撒播田間試驗于2017年10月在鎮(zhèn)江丹陽機收水稻留茬地進行，試驗地水稻留茬高度約為200～400 mm，按水稻草谷比1.09來計算[28]，秸稈量約為10 650 kg/hm2，土壤類型為沙壤土，土壤含水率由TZS型土壤水分測定儀測得為29.5%，容重1.26～1.32 g/cm3，土壤堅實度采用TYD-2型土壤硬度計測量，在深度5、10、15和20 cm處峰值分別為134、210、330和597 N/cm2，試驗材料為青弋江1號，紫云英種子千粒質(zhì)量為3.3～3.5 g，配套動力為東方紅LX-804型拖拉機。

4.2 試驗方法

試驗時將田塊分為3個小區(qū)，每個試驗小區(qū)長為23 m，寬10 m，每次行程機具按圖9b中箭頭方向所示依次進行播種作業(yè)，每次行程共播10行，其中5次播種的同時帶開溝，剩下5次只進行播種作業(yè)，試驗后用30 cm寬度線框在每個播行內(nèi)框出測區(qū)，剩余2個小區(qū)依次進行相同試驗。

為反映開溝作業(yè)效果，試驗后隨機在一個小區(qū)的行程內(nèi)連續(xù)選取50個點測量開溝深度與寬度，記錄并統(tǒng)計測量結(jié)果。

為考察紫云英開溝撒播機的播種作業(yè)質(zhì)量，參考GB/T 9478-2005《谷物條播機試驗方法》、GB 8080-2010《綠肥種子》及實際播種情況[29]，選擇出苗率、排種量一致性變異系數(shù)及播種均勻性變異系數(shù)為播種性能評價指標(biāo)。

圖9 田間試驗及小區(qū)設(shè)置與作業(yè)路徑

出苗率是種子破土出苗數(shù)和種子總數(shù)的百分比，試驗播種15 d后每個播行隨機選取5個測區(qū)，共測5個播行，計算方法如式（5）所示。

式中R為出苗率，%；1為測區(qū)內(nèi)出苗種子數(shù)量，粒；為測區(qū)內(nèi)撒播種子總數(shù)量，粒。

排種量一致性變異系數(shù)是指開溝播種組合作業(yè)機在播種相同長度行程內(nèi)，各播行內(nèi)播種量分布差異程度。試驗后，每個播行隨機選取5個測區(qū)測量其播種量，5個測區(qū)平均值作為該行播種量，共測5個播行，計算公式如式（6）～式（8）所示，計算結(jié)果取5個播行平均值。

播種均勻性變異系數(shù)是指開溝播種組合作業(yè)機在同一播行相同播種距離內(nèi)播種量的分布均勻程度。試驗后每個播行內(nèi)隨機選取5個測區(qū)，共測5個播行，計算方法參考式（2）～式（4）。

試驗時，以紫云英出苗率R、各行排種量一致性變異系數(shù)S、播種均勻性變異系數(shù)U作為響應(yīng)值，對機具前進速度、排種輪轉(zhuǎn)速、勻種圓柱直徑等因素開展試驗研究，機具前進速度通過東方紅LX-804拖拉機的一體機無極變速檔位調(diào)節(jié)，排種輪轉(zhuǎn)速通過控制器的輸出電壓調(diào)節(jié)，勻種圓柱間距通過更換不同直徑的勻種圓柱獲取。根據(jù)前期排種試驗可知，滿足紫云英22.5～30 kg/hm2播種量需求時的排種輪轉(zhuǎn)速范圍為44～52 r/min，EDEM仿真分析結(jié)果表明，勻播機構(gòu)具有較好的排種效果時，勻種圓柱直徑范圍為3.2～6.8 mm，機具前進速度參考小麥、大豆等撒播機一般作業(yè)速度設(shè)為4～8 km/h[25]，田間試驗確定各因素范圍如下：機具作業(yè)速度4～8 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速44～52 r/min，勻種圓柱直徑3.2～6.8 mm，設(shè)計3因素2次回歸試驗方案[30-32]，對影響出苗率、各行排種量一致性變異系數(shù)、播種均勻性變異系數(shù)的主要參數(shù)進行優(yōu)化。試驗因素及水平設(shè)計見表4。

表4 試驗因素和水平

4.3 田間試驗結(jié)果與分析

4.3.1 開溝效果

田間作業(yè)開溝效果如圖11。由圖11a、圖11b可知，開溝深度最大值與最小值相差1.2 cm，開溝寬度最大與最小值之間相差1.7 cm，開溝部件所開溝深在22 cm上下浮動，溝寬在30 cm上下浮動，平均開溝深度為22.3 cm，平均開溝寬度為31.2 cm。開溝寬度和開溝深度變異系數(shù)均小于6%，說明溝深和溝寬穩(wěn)定，溝型滿足紫云英種子生長期間的排水要求[33]。

圖11 開溝效果試驗結(jié)果

4.3.2 撒播試驗結(jié)果與分析

撒播試驗結(jié)果如表5所示。

表5 紫云英開溝撒播機田間試驗結(jié)果

分析表5可知，機具前進速度對出苗率影響不顯著，勻種圓柱直徑和排種輪轉(zhuǎn)速對出苗率影響顯著，隨著勻種圓柱直徑的增大，出苗率先升高后下降，在勻種圓柱直徑5 mm時，出苗率最高為97%，在勻種圓柱直徑3.2 mm時，出苗率最低為88.7%。隨著排種輪轉(zhuǎn)速的增大，出苗率總體呈下降趨勢，在排種輪轉(zhuǎn)速44 r/min時，出苗率最高為97%，在排種輪轉(zhuǎn)速52 r/min時，出苗率最低為88.7%。原因分析：出苗率主要取決于種子的生長環(huán)境和種子質(zhì)量，與機具前進速度關(guān)系不大。勻種圓柱直徑剛開始增加時，避免了勻種圓柱間的空隙距離過大時造成的種子重播問題，出苗率有所升高；隨著圓柱直徑進一步增加，勻種圓柱間的空隙距離過小，種子與勻種圓柱間多次碰撞產(chǎn)生了傷種，造成出苗率下降。排種輪轉(zhuǎn)速增加時，從排種輪落下的紫云英種子與勻種圓柱的撞擊力會隨之增加，造成傷種率升高，出苗率下降。

機具前進速度、勻種圓柱直徑和排種輪轉(zhuǎn)速對排種量一致性變異系數(shù)影響顯著。隨著機具前進速度的增大，排種量一致性變異系數(shù)顯著增大，在機具前進速度4 km/h時，排種量一致性變異系數(shù)最小為9.2%，在機具前進速度8 km/h時，排種量一致性變異系數(shù)最大為16.5%。隨著勻種圓柱直徑的增大，排種量一致性變異系數(shù)顯著下降，在勻種圓柱直徑3.2 mm時，排種量一致性變異系數(shù)最大為16.5%，在勻種圓柱直徑6.8 mm時，排種量一致性變異系數(shù)最小為9.2%。隨著排種輪轉(zhuǎn)速的增大，排種量一致性變異系數(shù)顯著下降，在排種輪轉(zhuǎn)速44 r/min時，排種量一致性變異系數(shù)最大為16.5%，在排種輪轉(zhuǎn)速52 r/min時，排種量一致性變異系數(shù)最小為9.2%。原因分析：當(dāng)機具前進速度增加時，紫云英種子落到地里的分布就越稀疏，為保證單位面積內(nèi)種子播量，需要經(jīng)常調(diào)整播種量，導(dǎo)致排種量一致性變異系數(shù)顯著下降。勻種圓柱直徑增加時，勻種圓柱間的空隙距離變小，種子在勻播機構(gòu)內(nèi)會經(jīng)過更多次的碰撞來完成勻種過程，排種量一致性變異系數(shù)變小，避免了種子直接落入播行，或還沒有充分完成勻種過程便落到播行。排種輪轉(zhuǎn)速增大時，種子落下的慣性作用力也會變大，種子和勻種圓柱碰撞后的運動區(qū)域也會更大，經(jīng)勻播機構(gòu)后種子分散得比較開，避免種子落入地表后產(chǎn)生重播、堆積現(xiàn)象，排種量一致性變異系數(shù)變小。

機具前進速度、勻種圓柱直徑和排種輪轉(zhuǎn)速對播種均勻性變異系數(shù)影響顯著。隨著機具前進速度的增大，播種均勻性變異系數(shù)先減小再增大，在機具前進速度6 km/h時，播種均勻性變異系數(shù)最小為7.3%，在機具前進速度8 km/h時，播種均勻性變異系數(shù)最大為16.3%。隨著勻種圓柱直徑的增大，播種均勻性變異系數(shù)先減小再增大，在勻種圓柱直徑3.2 mm時，播種均勻性變異系數(shù)最大為16.3%，在勻種圓柱直徑5 mm時，播種均勻性變異系數(shù)最小為7.3%。隨著排種輪轉(zhuǎn)速的增大，播種均勻性變異系數(shù)顯著增加，在排種輪轉(zhuǎn)速44 r/min時，播種均勻性變異系數(shù)最小為7.3%，在排種輪轉(zhuǎn)速52 r/min時，播種均勻性變異系數(shù)最大為16.3%。原因分析：機具前進速度較低時，單位行程內(nèi)種子撒播過密，會有多個種子落入單粒種子播種區(qū)域的現(xiàn)象發(fā)生，造成播種均勻性變異系數(shù)較大，隨著機具前進速度的增大，種子與種子的撒播間隙趨向均勻，播種均勻性變異系數(shù)開始減小，而當(dāng)機具前進速度進一步增大時，種子經(jīng)勻播機構(gòu)后落入到播行后有一種明顯的滾動趨勢，播種均勻性變異系數(shù)又會增大。勻種圓柱直徑剛開始增加時，勻種圓柱間的空隙距離變小，種子在勻播機構(gòu)內(nèi)經(jīng)過更多次數(shù)碰撞后完成勻種過程，勻種過程較充分，播種均勻性變異系數(shù)變小，隨著勻種圓柱直徑進一步增加，在某些圓柱間隙處發(fā)生堵種現(xiàn)象，播種均勻性變異系數(shù)又會變大。排種輪轉(zhuǎn)速增大時，單位時間內(nèi)勻播機構(gòu)需完成的勻種量也會變大，勻種效率有所降低，同時，排種輪轉(zhuǎn)速增大后，種子從排種器落下的加速度會變大，受到的慣性力也會更大，對種子經(jīng)勻播機構(gòu)的概率分布影響較大，播種均勻性變異系數(shù)也會變大。

4.3.3 回歸分析

運用Design-Expert 數(shù)據(jù)分析軟件，對撒播試驗結(jié)果進行回歸分析，各因素對出苗率R、排種量一致性變異系數(shù)S、播種均勻性變異系數(shù)U的顯著性分析結(jié)果如表 6所示。

表6 撒播性能的顯著性分析

根據(jù)數(shù)據(jù)分析軟件得到的擬合系數(shù)，去除其中的不顯著項后，得到響應(yīng)值與自變量的二元多項式回歸模型。R、S、U對應(yīng)的回歸方程分別為式（10）、式（11）和式（12）。

5 參數(shù)優(yōu)化與驗證

5.1 影響播種質(zhì)量因素的參數(shù)優(yōu)化

本文按照紫云英出苗率最高、各行排種量一致性變異系數(shù)最低和播種均勻性變異系數(shù)最低的綠肥播種要求為優(yōu)化目標(biāo)，開展紫云英開溝撒播機各參數(shù)優(yōu)化研究。運用Design-expert數(shù)據(jù)分析軟件對建立的3個指標(biāo)的全因子二次回歸模型最優(yōu)化求解，約束條件為：

1）目標(biāo)函數(shù)：maxR；minS；minU；

2）變量區(qū)間：4≤1≤8；44≤2≤52；3.2≤3≤6.8。

優(yōu)化后得到紫云英開溝撒播機播種作業(yè)最佳參數(shù)組合為：機具前進速度為4.61 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速為44 r/min，勻種圓柱直徑6.07 mm。此時模型預(yù)測的紫云英出苗率為96.27%，排種量一致性變異系數(shù)12.35%、播種均勻性變異系數(shù)8.25%。

5.2 驗證試驗

根據(jù)優(yōu)化所得影響紫云英播種開溝一體機播種質(zhì)量因素的最佳參數(shù)組合（考慮試驗可行性，試驗時將最佳參數(shù)條件修正為4.6 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速為44 r/min，勻種圓柱直徑6 mm），以紫云英出苗率、排種量一致性變異系數(shù)、播種均勻性變異系數(shù)為試驗指標(biāo)，2017年11月在鎮(zhèn)江丹陽另一塊水稻留茬地進行3次重復(fù)驗證試驗，驗證試驗結(jié)果表明：紫云英出苗率為95.87%，排種量一致性變異系數(shù)12.7%，播種均勻性變異系數(shù)8.07%，與模型預(yù)測的優(yōu)化結(jié)果相對誤差均小于3%，優(yōu)化后的紫云英開溝撒播一體機作業(yè)指標(biāo)滿足作業(yè)要求。

5.3 作業(yè)性能比較

紫云英播種方式主要有人工撒播、手搖撒播、電動噴播和無人機飛播，為比較開溝撒播機作業(yè)優(yōu)勢，2018年9月4日至5日，課題組在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所白馬基地進行多款紫云英播種裝備播種試驗，將研制的紫云英開溝撒播機與已有紫云英播種方式作業(yè)性能進行對比，以機具作業(yè)效率、組配方式、播種均勻性變異系數(shù)為評價指標(biāo)，各種播種方式下對比試驗結(jié)果如表7所示。分析表7可知，開溝撒播機作業(yè)效率可達1 hm2/h，作業(yè)效率優(yōu)于人工撒播作業(yè)效率0.1～0.125 hm2/h、手搖撒播作業(yè)效率0.2～0.3 hm2/h和機動噴播作業(yè)效率0.5～0.8 hm2/h，低于無人機飛播作業(yè)效率3～4 hm2/h，開溝撒播機播種均勻性變異系數(shù)為8%～9%，優(yōu)于人工撒播播種均勻性變異系數(shù)22%～23%，手搖撒播播種均勻性變異系數(shù)為18%～20%，機動噴播播種均勻性變異系數(shù)為15～21%和無人機飛播播種均勻性變異系數(shù)9%～15%。另外，開溝撒播機為播種開溝聯(lián)合作業(yè)，組配方式上也明顯優(yōu)于其他播種方式，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

表7 紫云英不同播種方式性能對比

6 結(jié) 論

1）本文研制了適用于機收水稻留茬地作業(yè)的紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機，實現(xiàn)精量播種的同時提高了撒播均勻性，將播種與開溝2項工序整合在一次作業(yè)之中，提高作業(yè)效率的同時降低了勞動強度，僅播種環(huán)節(jié)，生產(chǎn)效率可達1 hm2/h，是人工撒播的8～10倍，手搖撒播的4～5倍，機動噴播機的2～3倍。

2）影響開溝撒播機撒播質(zhì)量的主要因素是機具前進速度、排種輪轉(zhuǎn)速、勻種圓柱直徑。通過3因素2次回歸試驗可得，各因素對于出苗率與播種均勻性變異系數(shù)影響強弱次序為：排種輪轉(zhuǎn)速、勻種圓柱直徑、機具前進速度。各試驗因素對于排種量一致性變異系數(shù)的影響從大到小依次為：勻種圓柱直徑、機具前進速度、排種輪轉(zhuǎn)速。

3）由回歸分析得到影響紫云英開溝撒播一體機撒播質(zhì)量因素的最佳參數(shù)組合為：機具前進速度為4.6 km/h，排種輪轉(zhuǎn)速為44 r/min，勻種圓柱直徑6 mm。在保持驗證試驗因素值與優(yōu)化值基本一致的情況下進行試驗，試驗結(jié)果可知：紫云英出苗率為95.87%，排種量一致性變異系數(shù)12.7%，播種均勻性變異系數(shù)8.07%，與模型預(yù)測優(yōu)化結(jié)果的相對誤差均小于3%。

該技術(shù)可為山黧豆、箭筈豌豆、油菜、肥田蘿卜等多種綠肥種子的復(fù)式機械化生產(chǎn)作業(yè)提供借鑒，有效提高作業(yè)效率，節(jié)約經(jīng)濟成本，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

[1] 周國朋，謝志堅，曹衛(wèi)東，等. 稻草高茬-紫云英聯(lián)合還田改善土壤肥力提高作物產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(23)：157－163.Zhou Guopeng, Xie Zhijian, Cao Weidong, et al. Co-incorporation of high rice stubble and Chinese milk vetch improving soil fertility and yield of rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(23): 157－163. (in Chinese with English abstract)

[2] 謝志堅，周春火，賀亞琴，等. 21世紀(jì)我國稻區(qū)種植紫云英的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 草業(yè)學(xué)報，2018，27(8)：185－196.Xie Zhijian, Zhou Chunhuo, He Yaqin, et al. A review ofin paddy fields in south China since 2000s[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2018, 27(8): 185－196. (in Chinese with English abstract)

[3] 劉金泉，李明，胡云，等. 高粱綠肥種植密度對設(shè)施黃瓜根系生長相關(guān)因子的影響[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018，49(5)：323－329.Liu Jinquan, Li Ming, Hu Yun, et al. Effect of planting density of sorghum as green manure on root growth factors of facilities cucumber[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(5)：323－329. (in Chinese with English abstract)

[4] 孫華軍. 綠肥科學(xué)種植技術(shù)探討[J]. 農(nóng)技服務(wù)，2016，33(2)：106.Sun Huajun. Discussion on scientific planting technology of green manure[J]. Agricultural Technology Service, 2016, 33(2): 106. (in Chinese with English abstract)

[5] 李子雙，廉曉娟，王薇，等. 我國綠肥的研究進展[J].草業(yè)科學(xué)，2013，30(7)：1135－1140.Li Zishuang, Lian Xiaojuan, Wang Wei, et al. Research progress of green manure in China[J]. Pratacultural Science, 2013, 30(7)：1135－1140. (in Chinese with English abstract)

[6] 曹衛(wèi)東，包興國，徐昌旭，等. 中國綠肥科研60年回顧與未來展望[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2017，23(6)：1450－1461.Cao Weidong, Bao Xingguo, Xu Changxu, et al. Reviews and prospects on science and technology of green manure in China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2017, 23(6): 1450－1461. (in Chinese with English abstract)

[7] 潘福霞，李小坤，魯劍巍，等. 不同播期對紫云英生長及物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響[J].土壤，2012，44(1)：67－72.Pan Fuxia, Li Xiaokun, Lu jianwei, et al. Effects of sowing date on Chinese milk vetch growth and nutrient accumulation[J]. Soils, 2012，44(1): 67－72. (in Chinese with English abstract)

[8] 蘭延，黃國勤，楊濱娟，等. 稻田綠肥輪作提高土壤養(yǎng)分增加有機碳庫[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(13)：146－152.Lan Yan, Huang Guoqin, Yang Binjuan, et al. Effect of green manure rotation on soil fertility and organic carbon pool[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(13): 146－152. (in Chinese with English abstract)

[9] Xie Zhijian, Tu Shuxin, Shah Farooq, et al. Substitution of fertilizer-N by green manure improves the sustainability of yield in double-rice cropping system in south China[J]. Field Crops Research, 2016, 188(1): 142－149.

[10] 劉曄. SL-PBJ型水力草種噴播機的研制[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2004，35(2)：187－188.Liu Ye. Development of SL-PBJ type hydraulic grass sow spraying machine [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2004, 35(2): 187－188. (in Chinese with English abstract)

[11] Li Jiyu, Lan Yubin, Zhou Zhiyan, et al. Design and test of operation parameters for rice air broadcasting by unmanned aerial vehicle[J]. International Agricultural and Biological Engineering, 2016, 9(5): 24－32.

[12] 宋燦燦，周志艷，姜銳，等. 氣力式無人機水稻撒播裝置的設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(6)：80－88. Song Cancan, Zhou Zhiyan, Jiang Rui, et al. Design and parameter optimization of pneumatic rice sowing device for unmanned aerial vehicle[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(6): 80－88. (in Chinese with English abstract)

[13] 張青松，廖慶喜，汲文峰，等. 油菜直播機開溝犁體曲面優(yōu)化與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2015，46(1)：53－59.Zhang Qingsong, Liao Qingxi, Ji Wenfeng, et al. Surface optimization and experiment on ditch plow of direct rapesowsower[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(1): 53－59. (in Chinese with English abstract)

[14] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊（上）[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[15] 莊健，賈洪雷，馬云海，等. 具有滑刀式缺口的圓盤開溝器設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，44(S1)：83－88.Zhuang Jian, Jia Honglei, Ma Yunhai, et al. Design and experiment of sliding-knife-typedisc opener[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2013, 44(S1): 83－88. (in Chinese with English abstract)

[16] 龔萬濤. 開溝施肥播種聯(lián)合作業(yè)機的設(shè)計與試驗研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012.Gong Wantao. Design and Experimental Research on the Ditching and Fertilization Seeding Combine Machine[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2012.

[17] 顧耀權(quán)，賈洪雷，郭慧，等.滑刀式開溝器設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，44(2)：38－42.Gu Yaoquan, Jia Honglei, Guo Hui, et al. Design and experiment of slidingknife furrow opener[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2013, 44(2): 38－42. (in Chinese with English abstract)

[18] 秦寬，丁為民，方志超，等. 稻麥聯(lián)合收獲開溝埋草一體機播種系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2017，48(5)：54－62.Qin Kuan, Ding Weimin, Fang Zhichao, et al. Design and experiment of sowing system for harvest ditch and stalk-disposing machine[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(5): 54－62. (in Chinese with English abstract)

[19] 方會敏，姬長英，F(xiàn)arman A C，等.基于離散元法的旋耕過程土壤運動行為分析[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2016，47(3)：22－28.Fang Huimin, Ji Changying, Farman A C, et al. Analysis of soil dynamic behavior during rotary tillage based on distinct element method[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(3): 22－28. (in Chinese with English abstract)

[20] 林多胡，顧榮申. 中國紫云英[M]. 福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[21] 吳金發(fā)，陳思雯. 中國紫云英栽培學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[22] 焦彬，顧榮申，張學(xué)上. 中國綠肥[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

[23] 秦自果，劉威，李小坤，等.播種量對紫云英種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，54(20)：4960－4962. Qin Ziguo, Liu Wei, Li Xiaokun, et al. Effect of seeding rate on seed yield and its components of Chinese milk vetch[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2015, 54(20): 4960－4962. (in Chinese with English abstract)

[24] 王國強，郝萬軍，王繼新. 離散單元法及其在EDEM上的實踐[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[25] 祝清震，武廣偉，陳立平，等. 小麥寬苗帶撒播器彈籽板結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(1)：1－11. Zhu Qingzhen, Wu Guangwei, Chen Liping, et al. Structural design and optimization of seed separated plate of wheat wide-boundary sowing device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(1)：1－11. (in Chinese with English abstract)

[26] 賈洪雷，陳玉龍，趙佳樂，等.氣吸機械復(fù)合式大豆精密排種器設(shè)計與試驗[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018，49(4)：75－86.Jia Honglei, Chen Yulong, Zhao Jiale, et al. Design and experiment of pneumatic-mechanical combined precision metering device for soybean [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(4): 75－86. (in Chinese with English abstract)

[27] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. 谷物條播機試驗方法：GB/T 9478-2005 [S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005-10.

[28] 王曉玉，薛帥，謝光輝. 大田作物秸稈量評估中秸稈系數(shù)取值研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，17(1)：1－8.Wang Xiaoyu, Xue Shuai, Xie Guanghui. Value-taking for residue factor as a parameter to assess the field residue of field crops[J]. Journal of China Agricultural University, 2012, 17(1): 1－8. (in Chinese with English abstract)

[29] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. 綠肥種子：GB 8080-2010 [S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011-01.

[30] 秦寬，丁為民，方志超，等.收獲開溝埋草一體機雙圓盤開溝機構(gòu)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(18)：27－35.Qin Kuan, Ding Weimin, Fang Zhichao, et al. Design and parameter optimization of double disk opener mechanism for harvest ditch and stalk-disposing machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(18): 27－35. (in Chinese with English abstract)

[31] Qin Kuan, Ding Weimin, Fiaz Ahmad, et al. Design and experimental validation of sliding knife notch-type disc opener for a no-till combine harvester cum seed drill[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2018, 11(4): 96－103.

[32] 田立權(quán)，王金武，唐漢，等.螺旋槽式水稻穴直播排種器設(shè)計與性能試驗[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2016，47(5)：46－52.Tian Liquan, Wang Jinwu, Tang Han, et al. Design and performance experiment of helix grooved rice sowing device [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(5): 46－52. (in Chinese with English abstract)

[33] 曹衛(wèi)東，徐昌旭.中國主要農(nóng)區(qū)綠肥作物生產(chǎn)與利用技術(shù)規(guī)程[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

Design of double disc ditching and sowing combined working machine offor machine-harvested rice stubble field

You Zhaoyan, Wu Huichang※, Peng Baoliang, Gao Xuemei, Hu Zhichao, Zhang Yulan

(,,210014,)

, also known as Chinese milk vetch, Zi yunying and so on, is one of the main winter green manure crops in paddy fields of central and southern China, it has the advantages of reducing fertilizer input, improving soil fertility, increasing crop yield and quality, and protecting ecological environment, and has strong nitrogen fixation ability and high utilization efficiency. In recent years, the production machinery ofhas been developed and applied rapidlyin terms of capacity and utilization efficiency, but its development still lags behind. Ditching and sowing are important links in the production of. The yield ofis largely determined by the quality of sowing, and ditching operation can makegrow well in low-humid field with poor drainage or sandy soil with poor fertilizer and water retention.is often used as green manure in paddy field, but high stubble retention, large amount of straw, insufficient in sowing height of existing other sowing equipments, working parts easily clogged, etc., bring difficulties for mechanized production of. In order to solve the influence of machine-harvested rice stubble on mechanized production of, aiming at the problems of low quality and low production efficiency in independent ditching and sowing links at present, aditching and sowing machine which suitable for machine-harvested rice stubble field was developed. A height adjustable sowing device was designed, by which the sowing components could be lifted to a proper position according to the residual straw situation in the field. The special seed-metering wheel and quantitative evenly-sowed device forwere developed to achieve precision sowing and improve the sowing uniformity. The structure and working parameters of the double-disk ditching components were determined. The variation coefficients of ditching width and depth determined by field experiments were less than 6%, which met the drainage requirements ofgrowth process. The multiple factor experiments and regression analysis of the test data were carried out by Design-expert software, the results showed that forward speed of machine, rotation speed of seed-metering wheel, seed-uniforming cylinder diameter significantly affected the sowing performance, the results of variance analysis showed that the rotation speed of seed-metering wheel had the greatest influence on the emergence rate and coefficient of variation of sowing uniformity, while the forward speed of machine had the least influence on the emergence rate and coefficient of variation of seed-metering quantity consistency, regarding the coefficient of variation of sowing uniformity, the most influential factor was seed-uniforming cylinder diameter, and the minimum impact factor was the rotation speed of seed-metering wheel, the optimal factor parameters combination which affected the sowing quality ofditching and sowing machine was as follows: forward speed of machine was 4.6 km/h, rotation speed of seed-metering wheel was 44 r/min, seed-uniforming cylinder diameter was 6 mm. Verified by field experiments, theemergence rate was 95.87%, quantity consistency was 12.7%, coefficient of variation of sowing uniformity was 8.07% in the condition of optimal parameter combination, the relative error was below 3% compared with optimal values predicted by the model. Compared with the existing sowing methods of, working efficiency of the designed ditching and sowing machine was 1 hm2/h, which was superior to the artificial sowding working efficiency of 0.1 to 0.125 hm2/h, the hand-shaking working efficiency of 0.2 to 0.3 hm2/h and the motorized sowing working efficiency of 0.5 to 0.8 hm2/h, and was lower than the UAV sowing working efficiency of 3 to 4 hm2/h. In addition, the coefficient of variation of sowing uniformity and the combination type of ditching and sowing machine were also significantly superior to that of other methods. Theditching and sowing machine developed in the paper integrated ditching and sowing links in one operation, the working efficiency was greatly improved, the research provided a new method forditching and sowing machine for machine-harvested rice stubble field.

agricultural machinery;design; optimization;; ditching and sowing machine; rice stubble field

2018-10-08

2019-01-14

國家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系水田綠肥機械化崗位（CARS-22-G-21）；中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程-農(nóng)產(chǎn)品分級與貯藏團隊

游兆延，主要從事農(nóng)業(yè)機械化工程研究。Email：17366350354@163.com

吳惠昌，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與農(nóng)機裝備智能化的研究。Email：huichangwu@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.06.003

S223.2+4

A

1002-6819(2019)-06-0018-11

游兆延，吳惠昌，彭寶良，高學(xué)梅，胡志超，張玉嵐. 機收水稻留茬地紫云英雙圓盤開溝撒播組合作業(yè)機設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(6)：18－28. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.06.003 http://www.tcsae.org

You Zhaoyan, Wu Huichang, Peng Baoliang, Gao Xuemei, Hu Zhichao, Zhang Yulan. Design ofdouble disc ditching and sowing combined working machine offor machine-harvested rice stubble field[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(6): 18－28. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.06.003 http://www.tcsae.org