劉昊　趙軍　李維華　薦世春　宋偉田

摘要：與美國、日本、歐洲等發(fā)達國家相比，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平較低。在花生的整個生產(chǎn)過程中，對于其收獲機械的研究較多，而對于其播種機械的研究還不夠深入，從而拖慢了花生生產(chǎn)的機械化進程。本文對機械化播種花生的農(nóng)藝技術(shù)要求進行了總結(jié)闡述，并就國內(nèi)現(xiàn)階段花生播種機械及其關(guān)鍵部件的研究現(xiàn)狀予以總結(jié)，旨在為花生播種機械的優(yōu)化與改進提供基礎(chǔ)，為科研工作者提供科研思路。

關(guān)鍵詞：中國;花生;機械化播種;播種機械;研究現(xiàn)狀

中圖分類號： S565.204.2? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）04-0005-06

花生作物種植歷史悠久，在油料和經(jīng)濟作物中占有很大的比重，普遍種植于世界各地。在油料加工生產(chǎn)行業(yè)，花生作為重要的原材料之一，其地位僅次于大豆，位居第二。中國花生種植區(qū)域逐年增長，現(xiàn)階段達到550萬hm2，大約占世界花生種植總規(guī)模的1/5，同時世界花生總產(chǎn)量的近1/3出自我國，我國種植的花生在滿足國內(nèi)需求的同時還遠銷海外，為我國帶來巨大的經(jīng)濟利潤[1]。隨著國家對于農(nóng)作物種植比例的調(diào)整，對花生的需求進一步增加，其種植效益尤為顯著，成為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的新動能。目前適用于花生的機械有播種機、收獲機和剝殼機等，實現(xiàn)播種的機械化生產(chǎn)，不但能夠節(jié)約時間、節(jié)省人力，還能夠擴大效益?；ㄉ漠a(chǎn)量和品質(zhì)受播種機性能的影響較大，因此對國內(nèi)花生機械化播種技術(shù)的發(fā)展狀況予以總結(jié)，找出目前花生播種機械亟需解決的問題，對于花生播種機械的改進優(yōu)化、提高播種機具的實用性具有實際意義。

1 花生機械化播種技術(shù)要求

花生在機械化播種時，對于合格率等指標均有嚴格的限定，其中播種過后雙粒率、穴粒合格率應(yīng)該分別達到75%和95%以上，空穴率不能超過1%[2]?；ㄉ鷻C械化播種時，根據(jù)花生種植的先后順序，從以下6個方面進行闡述：（1）土地選擇：應(yīng)選擇地形平坦、土壤肥沃、降雨量適中的地塊進行播種（2）播種時間：花生分為春花生和夏花生，不同種類、不同自然條件、不同栽種模式下，花生的播種時間也不相同。對于早熟的花生品種，播種時天氣溫度應(yīng)該在12～15 ℃之間，晚熟的花生品種則應(yīng)該在15～18 ℃之間。當采取地膜覆蓋的栽培模式時，由于地膜提高了種子周圍的環(huán)境溫度，因此大約可以提前10 d進行播種。播種時間應(yīng)根據(jù)適合花生種子發(fā)芽的溫度來決定，各地因地制宜，靈活選擇。（3）播種深度：應(yīng)根據(jù)土壤含水量、土質(zhì)好壞和氣溫高低靈活決定。播種深度通常在5 cm上下，當土地溫度較低、土壤較濕時可播淺些，但不能低于3 cm;反之則可播深些，但不能超過7 cm。（4）播種密度：用播種機播種花生時通常采用穴播模式，單粒穴播與雙粒穴播的播種間距也略有不同。穴距一般在13.5～15.5 cm范圍內(nèi)，當土壤肥力較高、墑情較好、選用雙粒穴播時，應(yīng)選擇較小的播種密度，但穴距不能超過22 cm;反之，播種密度要大，但穴距不能低于10 cm。（5）覆膜方式：①先播種后覆膜：優(yōu)勢是地表薄膜具有保溫作用，花生出苗時間較短;劣勢是需要人工放苗，耗時耗力且不規(guī)范的操作容易造成閃苗。②先覆膜后播種：當土地相對干旱，而在適播期前又遇到降水的情況時，可采用此種播種方式達到保溫、保墑的效果;但由于播種機械的限制，覆膜打孔技術(shù)應(yīng)用還不成熟，較易造成撕膜竄膜的發(fā)生，同時花生出苗時期溫度較低導(dǎo)致花生出苗慢。（6）播種模式：①一壟雙行（覆膜）播種。壟距在75～90 cm范圍內(nèi)，壟面寬為50～60 cm，壟上小行距在25～35 cm之間，壟高8～12 cm，具體參數(shù)應(yīng)根據(jù)播種機具、土地肥力作相應(yīng)調(diào)整。一壟雙行的播種模式被長江以北的花生產(chǎn)區(qū)廣泛采用，同時，該模式有匹配的多功能播種機進行聯(lián)合播種，相應(yīng)的收獲技術(shù)已經(jīng)較為完善;②高壟（覆膜）播種。在一壟雙行（覆膜）基礎(chǔ)上，當?shù)亟涤炅看髸r應(yīng)適當?shù)靥岣邏鸥撸荒艹^ 20 cm。高壟播種被東南沿海降水量大的花生產(chǎn)區(qū)廣泛采用，該模式能夠有效防止花生種子被水淹沒，從而保證了出苗率。該區(qū)域原來以高畦多行種植模式為主，但因為目前播種機、收獲機沒有多行播種與收獲的機型，所以應(yīng)選用高壟（覆膜）播種;③寬窄（大?。┬衅阶鞑シN。黃河流域以北土地貧瘠的花生產(chǎn)區(qū)常采用此種播種模式，以配套機械化的播種與收獲機具[3]。

2 國內(nèi)花生機械化播種的發(fā)展現(xiàn)狀及典型機型

在花生生產(chǎn)過程中，播種是最先需要完成的環(huán)節(jié)。由于其適宜播種期較短，提前或拖后于適宜期進行播種，都會降低花生產(chǎn)量與品質(zhì)。因此，抓住最優(yōu)的播種時間顯得尤為關(guān)鍵?；ㄉシN工序較多，包括起壟、施肥、播種、噴除草劑、覆膜和膜上覆土等多道工序?；ㄉ牟シN經(jīng)歷了人工播種、半機械化播種和機械化播種3個階段。

從簡式農(nóng)具到多功能聯(lián)合播種機，我國花生的機械化播種經(jīng)歷了多個發(fā)展階段。近年來，國內(nèi)花生播種機廠家通過堅持不懈的革新，使花生播種機械在功能上日趨完善。開發(fā)出不同功率、不同型號、適應(yīng)不同地形作業(yè)的多類型花生播種機，使花生播種更加精確，出苗率、合格率等均得到保證，較好地滿足了全國不同地域、不同耕作模式下對于花生播種的農(nóng)藝要求，實現(xiàn)了從秸稈處理到播種完覆土的一體化播種以及漏肥監(jiān)控、漏種檢測等智能化播種[4]。

2.1 單行精播機

圖1為人力單行精播機，該機型依靠人力推動，只能夠完成播種單項任務(wù)。易于制造，售價較低，性能穩(wěn)定。可根據(jù)不同的種子類型，靈活選擇合適的排種器進行播種。當在試驗田、梯田、溫室大棚地區(qū)進行作業(yè)時，由于作業(yè)地域小、地形復(fù)雜等因素，一般選用此種機型進行播種。其外型尺寸（長×寬×高）為 150 cm ×50 cm×150 cm。

2.2 膜下播種機

圖2為2MB-2/4型花生鋪膜播種機，該播種機功能比較完善，一次性可實現(xiàn)筑壟、施肥、播種、噴藥、鋪膜、膜上筑土帶等工序。該機型適應(yīng)膜寬、播種深度、播種行數(shù)分別為 80～90 cm、3～5 cm、4行/幅;作業(yè)效率為0.33～0.53 hm2/h;提供15、18、20、25 cm等4種穴距以供選擇;該播種機最顯著的特點是能夠在膜上建起筑土帶，從而避免了人工去破孔放苗，省時省力。但該機具不適合在降雨量大的地區(qū)使用，雨水長時間沖刷膜上筑土帶易造成土壤板結(jié)，給花生苗自行鉆孔造成困難。

2.3 膜上播種機

圖3為SGTN-160Z4A2型節(jié)水覆膜旋播機，與目前市場上普遍存在的先播種后鋪膜式播種機不同，該播種機借助鴨嘴式排種器實現(xiàn)了“膜上打孔”的先鋪膜后播種模式。該機型配套動力需58.8～88.8 kW，膜寬可在80～95 cm之間進行調(diào)整，播種深度為3～5 cm，可同時進行4行作業(yè)，作業(yè)行距為23～28 cm，穴距為13～26 cm，耕種效率0.53～0.8 hm2/h。該機型雖然采取膜上播種避免了人工放苗，但存在排種穩(wěn)定性差、容易撕膜竄膜、對土壤的耕整及墑情要求高等缺點。

2.4 夏花生免耕播種機

圖4為全秸稈覆蓋花生免耕播種機，該設(shè)備可在收獲完小麥的全秸稈地進行工作，聯(lián)合完成碎秸、清秸、播種、施肥、播后覆秸等工序，針對現(xiàn)在市場上免耕播種機存在的入土部件被秸稈纏繞堵塞、秸稈清理不完全導(dǎo)致露籽等問題，該播種機進行了以下創(chuàng)新：（1）采用反向淺旋裝置來旋耕土地，降低開種溝的阻力;（2）配備有秸稈分流裝置：將一部分秸稈粉碎還田，另一部分拋撒于播過種的土壤表面[5]。

雖然機械播種能一次完成從起壟到覆膜覆土的全部工作，但是目前花生機械播種還存在工作效率低、排種不均勻、種子破碎率高等普遍性問題。

3 關(guān)鍵部件研究現(xiàn)狀

3.1 仿形機構(gòu)

播種機在作業(yè)時，土壤本身存在起伏不平的情況，導(dǎo)致播種機播種深度深淺不一，從而影響花生的質(zhì)量和產(chǎn)量。近年來隨著人們環(huán)保意識的提高，保護性耕作模式被廣泛倡導(dǎo)，免耕播種機得到了快速發(fā)展，但由于免耕播種機工作在秸稈全覆蓋的土地上，工作環(huán)境惡劣，土地不平整性加劇，播種深度不均勻現(xiàn)象更為常見。為了提高花生的播種質(zhì)量，通常需要在播種機上加裝仿形機構(gòu)，使播種機的土壤工作部件跟隨地形的變化上下擺動，從而使開出的種溝深淺均勻。仿形方式分為整機仿形和單組仿形，與整機仿形相比，單組仿形能夠?qū)崿F(xiàn)播種機播種深度一致，因此應(yīng)用較多。

王熙等在原來傳統(tǒng)的仿形機構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了電液控制系統(tǒng)進行深度控制。對于土地軟硬以及地形起伏的仿形靈敏度，該機構(gòu)能夠獨立設(shè)定和調(diào)試，因而仿形精度較高，提高了所開出種溝深度的控制精度[6]。馬永財?shù)确謩e采用機械式和電液自控式2種平行四桿仿形機構(gòu)進行了播深試驗，對比試驗結(jié)果得出機械式仿形機構(gòu)存在仿形提前與滯后的問題，而電液自控式能很好地解決此類問題，仿形無提前與滯后現(xiàn)象發(fā)生，滿足精量播種的要求[7]。閆以勛等利用虛擬樣機技術(shù)，設(shè)計了雙自由度雙向平行仿形機構(gòu)，并通過受力分析表明所設(shè)計的機構(gòu)強度可靠;通過田間試驗得出：該雙向仿形機構(gòu)有效縮短了播種機構(gòu)的長度，前移了播種機構(gòu)的重心，提高了機具工作的田間靈活性[8]。此外，胡軍等[9]和白曉虎等[10]都通過動力學(xué)仿真軟件ADAMS對平行四連桿仿形機構(gòu)進行了運動仿真分析，胡軍等實現(xiàn)了四連桿仿形機構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化，白曉虎等發(fā)現(xiàn)了仿形機構(gòu)進行前仿形和后仿形時開溝深度的不同變化規(guī)律，為設(shè)計制造仿形機構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。

目前一些科研單位開始嘗試將傳感器裝置應(yīng)用于播種深度的檢測，同時將測得的信號反饋給控制器，由控制器控制液壓機構(gòu)升降開溝器，從而使開出的種溝深度一致[11]。上述學(xué)者的研究大多是對仿形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，但實際生產(chǎn)中，特別是采用保護性耕作模式以來，種子觸土接觸的是混有秸稈的免耕種床，對于仿形機構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)。

3.2 秸稈拋送裝置

隨著液化天然氣的普及，人們對于秸稈燃料的需求大大降低，實現(xiàn)秸稈全部還田已成為我國耕種的新常態(tài)。傳統(tǒng)的播種機無法實現(xiàn)在全秸稈覆蓋的田地里作業(yè)，因此對于秸稈處理裝置和拋送裝置的研究具有重要意義。

為了在較低的功率情況下達到較高的作業(yè)效率，翟之平等在考慮氣流的條件下，建立了適用于各種葉片傾角的葉片式拋送裝置數(shù)學(xué)模型，能夠較為準確地顯示拋送裝置的功耗情況。并分析了拋送裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，以得到最小功耗[12]。此外，林德志等采用FLUENT軟件對拋送裝置進行了數(shù)值模擬，得出了氣流速度受葉輪轉(zhuǎn)速、葉片大小的影響規(guī)律：提高葉輪的轉(zhuǎn)速或者增大葉片的直徑，均能提高拋送裝置內(nèi)部的氣流速度，從而更有利于拋送秸稈;葉片數(shù)、葉片傾角分別設(shè)定為4片、后傾10°時，所測點氣流速度達到最大值。兩者分別考慮了葉輪葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)對于拋送裝置功耗和氣流速度的影響，其影響規(guī)律可為拋送裝置的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論支撐[13]。

拋送功耗的影響因素，不僅僅與葉輪葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，還與要拋送的物料有關(guān)。因此，嚴偉等采用BOX-Benhnken中心組合試驗方法改變物料含水率、葉輪轉(zhuǎn)速、葉片傾角3個因素，以觀察拋送功率的變化趨勢。得出葉輪轉(zhuǎn)速影響功耗最為顯著，物料含水率次之，葉片傾角的影響最小;并得出當葉輪轉(zhuǎn)速、物料含水率（針對玉米秸稈）、葉片傾角分別為1 600 r/min、63%、后傾9°時，消耗的功耗最少。將物料含水率考慮進功耗影響因素在一定程度上提高了試驗的準確性[14]。

秸稈拋送裝置是由推送攪龍、拋送葉輪和拋送管道組成的一個整體，除了對拋送葉輪進行分析優(yōu)化外，研究拋送管道、推送攪龍對于功耗和拋送速度的影響，能夠更為準確地評定拋送裝置功耗情況。吳峰等研究了拋送管道截面積、拋送葉輪轉(zhuǎn)速以及喂入量對于比功耗和拋送速度的影響，運用 Box-Benhnken 的中心組合試驗方法對上述3因素進行了試驗研究，得出拋送葉輪轉(zhuǎn)速對比功耗影響最為顯著，拋送管道截面積次之，喂入量影響最小。但該試驗對象僅為水稻秸稈，對于其他作物秸稈是否適用有待進一步驗證[15]。

在拋送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，賈洪雷等應(yīng)用動力學(xué)原理，根據(jù)拋送裝置中秸稈切段的運動建立了微分方程，設(shè)計了具有切碎和拋送雙重功能的曲面直刃圓筒式刀片，并通過改變拋送變量觀察了刀片的切碎效果[16]。張佳喜等應(yīng)用Solidworks軟件對動刀輥進行了運動仿真（圖5）和動平衡檢驗，得出該動刀輥有很好的動平衡穩(wěn)定性;同時對甩刀進行有限元分析，證明了甩刀強度的可靠性[17]，為拋送裝置的設(shè)計提供了參考。

此外，拋送管道的尺寸在拋送裝置線速度的影響因素中占有重要的地位。拋送管道出口對于高度和長度均有要求，若管道高度不夠很容易造成秸稈噴撒不均勻;若管道過短，會導(dǎo)致秸稈噴撒到播種機上，反之則容易造成管道的堵塞。吳峰等在拋送葉輪外殼直徑一定的前提下，將原有拋送管道進行了改進，使得改進后的管道動壓大于原始管道動壓，從而提高了拋送管道的風速，更有利于秸稈拋送，由此得出以提升拋送管道風速對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進行綜合優(yōu)化，拋送管道的性能尚有很大的提升空間[15]。翟之平等為了探究影響葉輪強度的因素，運用ANSYS軟件分析了葉輪的應(yīng)力應(yīng)變，并利用響應(yīng)曲面法對其進行了優(yōu)化設(shè)計[18]。此外，翟之平等對出料管內(nèi)物料運動規(guī)律進行了分析，并通過總結(jié)的規(guī)律建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;通過改變料管截面形狀、彎管段形狀以及出料直管段高度來觀察物料運動規(guī)律，對比得出出料管界面形狀合理化順序為：圓形最合理，方形次之，矩形最差。2段圓弧結(jié)合的彎管上壁與1段圓弧相比對物料輸送更有利[19]。

葉片式拋送機構(gòu)因為結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、工作性能可靠、制造成本低廉等特點而被廣泛應(yīng)用，但工作過程中存在拋撒不均勻、拋送堵塞、拋送距離過短、拋送功耗過高等問題，針對這些問題，學(xué)者們優(yōu)化了拋送機構(gòu)的工作參數(shù)，對其結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新。但拋送機構(gòu)作為一個整體，如何衡量結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工作參數(shù)設(shè)定，達到拋送距離、拋送功耗等評價指標的綜合提升有待進一步研究。

3.3 排種器

排種器的精度在很大程度上影響了播種的質(zhì)量，只有選用性能優(yōu)越且可靠的排種器，播種機械才能夠更好地達到農(nóng)藝技術(shù)要求，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。根據(jù)工作原理的不同，排種器可以分為機械式和氣力式2種類型：根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，機械式排種器又可分為勺輪式、錐盤式、內(nèi)充式、窩眼輪式、水平圓盤式等;氣力式排種器則根據(jù)工作原理不同，又可分為氣吹式、氣壓式和氣吸式3種形式[20]。其中氣吸式排種器和內(nèi)充式排種器是目前市場上選用最多的2種排種器。

3.3.1 氣吸式排種器 氣吸式排種器的特點是能夠適應(yīng)不同尺寸種型、對種子保護性好，但其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得制造相對困難，因而售價偏高。氣吸式排種器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)同樣也有很多的類別，如龐昌樂等研發(fā)了氣吸式雙層滾筒水稻播種器（圖6），試驗證明該排種器有效地解決了工作過程中堵塞吸孔的問題[21];梁素鈺等研發(fā)了新型組合吸孔式小麥精密排種器，提高了小麥精播的質(zhì)量;邱兵等設(shè)計了氣吸振動式水稻秧盤精播機，為方便吸種排種，利用電磁式激振機構(gòu)振動種子，從而使種子始終處于活躍狀態(tài)[22-23];龐振強等針對雙層滾筒式水稻氣吸排種器，通過試驗分析得出了其最優(yōu)工作參數(shù)[24]。陳立東等研制了一種充種室種面調(diào)節(jié)裝置，通過該裝置來調(diào)節(jié)進入充種室的種子數(shù)量，并能改善充種室種子群狀態(tài)，提高了排種速度[25]。

氣吸式排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致其性能受到的影響因素相對較多，主要包括氣吸室的真空度、吸種孔的大小、形狀及排列方式、投種點高度、作業(yè)速度、排種盤轉(zhuǎn)動線速度等方面的影響。吸種效果是權(quán)衡氣吸式排種器的重要指標之一，陳進等利用ANSYS有限元分析軟件對排種器內(nèi)部空氣流場進行了仿真，并通過試驗探究了吸孔大小、形狀（圖7）以及吸孔導(dǎo)程對油菜籽吸種效果的影響程度，得出與直孔和沉孔相比，錐形孔的吸附性能更好;隨吸孔半徑的增大，其吸種能力逐漸增強;吸孔導(dǎo)程對于排種器吸種能力的影響較小，只是起到調(diào)節(jié)內(nèi)部氣流的作用[26]。鐘陸明等為了研究氣吸式排種器播種時種距分布的影響因素，通過改變壓室壓力、投種點高度、取種盤轉(zhuǎn)速，測得不同情況下對應(yīng)的株距合格率;通過正交方差分析得出：播種玉米種子時，投種點的高度對株距合格率產(chǎn)生的影響最大，取種盤的轉(zhuǎn)速次之，負壓式壓力影響最小，并采用綜合加權(quán)分析法得出3因素的最優(yōu)組合[27]。呂小蓮等分別改變吸種孔線速度、吸種負壓2個工作參數(shù)，來觀察排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)、空穴指數(shù)的變化規(guī)律。得出在所選試驗范圍內(nèi)，在吸種負壓確定的情況下，增大吸種孔的線速度發(fā)現(xiàn)空穴率隨之增加，重播率降低;當吸種孔線速不變時，增大吸種負壓發(fā)現(xiàn)合格率和重播率隨之增加，空穴率有所降低[28]。

在結(jié)構(gòu)改進創(chuàng)新方面，張?zhí)鹛鸬柔槍ε欧N器空穴率過高的問題，分別在排種圓盤上增設(shè)了傾斜撥片和尾風管：傾斜撥片能夠引導(dǎo)種子向排種圓盤內(nèi)部運動，這樣種子經(jīng)過吸種孔的概率相應(yīng)增大，更容易被吸附;尾風管的作用是吹送隔離槽區(qū)的花生種子，能夠?qū)⒏綦x區(qū)種衣粘連的花生種子分隔開，更有利于排種[29]。那曉雁等利用JPS-12排種器性能檢測試驗臺，檢測2BQ 系列播種機的排種器對于播種玉米種子的合格率，并用種子合格率的試驗數(shù)據(jù)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，預(yù)測效果較為理想;與回歸分析預(yù)測相比，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒎N子的種類與大小也考慮在內(nèi)，考慮的影響因素更為全面，為后續(xù)的研究提供了參考[30]。

通過以上研究可以看出，國內(nèi)對于排種器性能的研究對象大部分限于小麥、玉米、水稻等中小顆粒種子的研究，對于花生等大顆粒種子的精量化排種器研究尚未深入;此外，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹分類等統(tǒng)計學(xué)習的方法對排種器性能進行預(yù)測有待進一步探討。

3.3.2 內(nèi)充式排種器 內(nèi)充式花生排種器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，方便操作;但排種速度慢因而不能夠滿足高速作業(yè)的需要，對種子保護性差，且只能播種大小均勻的種子，隨著種子大小差距的增大，播種的均勻性和精確度均會降低。楊玉國等針對該種排種器對種子保護性差的缺點，分析了種子在充種、清種、護種、排種整個流程中種子摩擦損傷的原因，提出了一種斜槽底軸向柱面復(fù)式型孔結(jié)構(gòu)，理論分析證明增加斜槽底會增加排種器的護種角，對種子具有更好的保護作用，但在護種角的計算過程中，對數(shù)學(xué)公式進行了簡化，導(dǎo)致計算不夠精確;同時該復(fù)式型孔設(shè)計有“溝形”結(jié)構(gòu)，能夠有效減輕種子與排種器外殼的摩擦損傷，但復(fù)式型孔結(jié)構(gòu)的改變對于充種的影響沒有進行考慮。此外，針對播種寬度較小的問題，將擋板結(jié)構(gòu)安裝于護種扳上，使得排種器的可排種寬度比原來提高了21.4%[31]。張翔等針對內(nèi)充式花生排種器充種過程中流動性變差出現(xiàn)的卡滯現(xiàn)象，在充種區(qū)域內(nèi)側(cè)端面增設(shè)充種突起，使殼體壁不再與種子平滑接觸，轉(zhuǎn)動過程中種子隨突起做徑向跳動，從而增強了種子在排種過程中的流動性;同時針對普通護種扳易于傷種的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種入口漸收式柔性防傷種護種板，用厚度變化的橡膠型隔種板取代原來的護種扳前端，有效地降低了種子的破碎率[32]。宋井玲等設(shè)計了一種固定凸輪活銷機構(gòu)，在充種、清種、護種、排種過程中，能夠根據(jù)實際需要靈活地改變型孔的深度，能夠很好地適應(yīng)不同尺寸、不同種類的種子;同時在型孔輪直徑大小一定的條件下，通過增加型孔數(shù)提高了播種速度。由于直徑大小一定情況下，為保證型孔輪有一定的強度，型孔數(shù)有一定的限制，因此播種速度的提升范圍有一定的限制[33]。

除了對內(nèi)充式花生排種器的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化革新外，對于排種器最優(yōu)參數(shù)的研究同樣重要。李鹍鵬等選取排種器的投種高度、型孔尺寸、作業(yè)速度作為試驗因素，選取株距合格率、重播率、漏播率作為評價指標，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)建立了株距合格率、重播率的回歸方程，分析等值線圖得到株距合格率受投放高度和作業(yè)速度的影響較大，作業(yè)速度的增加會降低充種成功率，加重型孔壁與種子的碰撞，增大了種子的破碎率。但該研究只是對試驗指標受各因素的影響做了定性的分析，對于各因素之間如何搭配能夠達到綜合最優(yōu)效果并未提到[34]。陳騰等為了得到內(nèi)充式花生排種器的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，基于 EDEM 軟件研究了不同轉(zhuǎn)速下種子的排量大小規(guī)律以及種子的清種區(qū)域隨轉(zhuǎn)速的變化情況[35]。楊紅光等通過改變護種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長度對種子的破碎率進行了統(tǒng)計，得出破碎率受護種板起始角影響最大，排種輪轉(zhuǎn)速次之，受復(fù)式型孔充種孔長度影響最小;此外通過Matlab軟件得出使破碎率最小的參數(shù)組合[36]。

3.3.3 圓盤碟式排種器 在花生播種的實際應(yīng)用中，由于花生不同于小麥、水稻等小顆粒種型，現(xiàn)存排種器無法很好地適應(yīng)花生種粒大，種粒之間差距大的問題，導(dǎo)致花生播種的破碎率、漏播率偏高。楊然兵等設(shè)計了一種傾斜圓盤碟式排種器，分析了分種碟轉(zhuǎn)速、半徑大小以及傾斜角度對花生播種的合格率、空穴率、破碎率等的影響，通過回歸方程建立了該排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)與其性能之間的關(guān)系，通過Matlab求解計算出組合最優(yōu)參數(shù)[37]。

上述學(xué)者對2種排種器進行了工作參數(shù)優(yōu)化，并通過分析影響種子破碎率等的原因進行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。隨著研究的繼續(xù)深入，由于氣吸式排種器對種子適應(yīng)性好、損傷性小等特點，將逐步代替內(nèi)充式排種器成為首選。但由于氣吸式排種器的結(jié)構(gòu)相對較多，造價偏高，使得氣吸式排種器的研究大多停留在實驗室層面，在市場上所占比例相對較小。而對于排種器性能的研究，大部分集中在中小顆粒種子;對于花生等大尺寸種子的研究較少，應(yīng)借鑒融合小尺寸種子排種器的研究思路，加快開發(fā)。

4 現(xiàn)存問題與發(fā)展對策

4.1 現(xiàn)存問題

（1）與美國等發(fā)達國家“農(nóng)機先行，農(nóng)藝輔助農(nóng)機”的發(fā)展模式相比，我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，有些問題農(nóng)藝與農(nóng)機互相否定，導(dǎo)致農(nóng)藝要求與農(nóng)機工作參數(shù)匹配不佳，導(dǎo)致花生播種機械發(fā)展緩慢。

（2）國內(nèi)對多功能花生播種機研究較晚，自主知識產(chǎn)權(quán)少，花生播種機械沒有行業(yè)規(guī)范，缺乏標準，大多生產(chǎn)廠家自立型號、自成系列，導(dǎo)致大部分型號的播種機只能夠適應(yīng)某一區(qū)域的生產(chǎn)條件，通用性差。

（3）我國花生播種機尚處于傳統(tǒng)播種機械階段，人工智能的研發(fā)與使用較少。

（4）現(xiàn)階段我國花生播種機的工作效率不高，并且覆膜打孔技術(shù)不夠成熟，易造成撕膜、竄膜。

4.2 發(fā)展對策

（1）提前制定播種機械行業(yè)標準，在標準基礎(chǔ)上進行設(shè)備研發(fā)。加大對播種設(shè)備研發(fā)的財政支持，鼓勵更多的高校和科研院所進行播種機械的開發(fā)[38]。

（2）通過研究花生、水稻等不同種子的播種機，高壟、免耕等不同耕作模式的播種機，建立數(shù)據(jù)庫，為播種機的標準化、通用化發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）為排種裝置、限深裝置配備電控單元、監(jiān)測系統(tǒng)等，來增加播種精度、實現(xiàn)漏種報警、播種深度均勻等功能，從而實現(xiàn)播種機械的現(xiàn)代智能化研發(fā)。

（4）在達到機械化播種技術(shù)要求的前提下，采取提高工作速度和播種幅寬的辦法來提高播種的效率。加大對覆膜打孔技術(shù)的研究，加強鴨嘴式排種器的改進創(chuàng)新。

（5）對播種機的功能結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，縮小機器長度，從而增強其田間工作的靈活性。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段我國播種機的研發(fā)已經(jīng)取得較大進展。但由于花生種粒尺寸不均勻、精量化播種要求高、我國地域遼闊導(dǎo)致花生播種的氣候條件差異等因素，加大了花生播種機的研究難度，此外雖然對于播種機結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究已經(jīng)達到了較高的水平，但應(yīng)用于實際的案例較少。為此應(yīng)堅持學(xué)科交叉研究，加強自主創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化，為實現(xiàn)智能化、通用型播種機的研制打下堅實基礎(chǔ)。

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