武漢地區小粒徑蔬菜直播機具研究現狀及進展

杜錚 萬勇 舒虹杰 張俊峰 郭翔

設施蔬菜機械化

武漢地區小粒徑蔬菜直播機具研究現狀及進展

杜錚 萬勇 舒虹杰 張俊峰 郭翔

導讀：隨著蔬菜種植規模的不斷擴大，實現蔬菜播種的機械化勢在必行。研究和推廣適合武漢的、融合農藝的蔬菜播種機，對于推進武漢蔬菜生產全程機械化發展進程具有積極作用。為此，介紹了武漢近幾年引進國內外蔬菜播種機的現狀以及消化、吸收和再創新蔬菜直播機具的研究進展。根據適應性試驗情況，針對引進機具整機結構笨重和排種器更換困難，進行輕簡化和模塊化設計，自主研制的系列蔬菜播種機械農藝適應強、使用經濟性高，能滿足武漢市不同蔬菜播種要求，有效減輕農民的勞動強度、節約生產成本、改善生產條件，促進農民增產增收。

特約欄目主持：萬勇

高級工程師，武漢市農科院農業機械化科學研究所副所長，負責科研、科技管理工作。長期在農業科技推廣一線從事新產品開發和高新技術的引進、改進工作。參與“7萬畝建設”相關技術規范的起草與制定；主持、完成 《七萬畝設施蔬菜技術集成示范推廣》（農機部分）；長期從事“溫室內環境智能控制系統”、“現代設施條件下水肥耦合與配方施放技術”的研究；致力于小型設施蔬菜機具開發，擁有專利5項。

武漢市2012年全市蔬菜種植面積16.31萬hm2，蔬菜總產量661.62萬t。2013年，全市新建4 669 hm2設施蔬菜基地，主要種植薯尖、大白菜、結球甘藍、菠菜等葉菜類蔬菜，年生產能力達5億kg，日可供應1 370 t蔬菜。截至2015年，全市蔬菜總產量742.30萬t，產值221.45億元，占農業總產值比重達35.7%，穩居農業第一大支柱產業地位。2015年全市蔬菜播種面積17.407萬hm2，綜合考慮武漢市蔬菜生產機械化水平約在25%，高于同期全國蔬菜生產機械化水平[1]。但是，仍有大部分農戶使用傳統撒種方式，生產效率低，后期間苗、種子等生產成本高，增加了保障蔬菜供應數量和質量安全、穩定蔬菜價格的難度。因此，要提高土地產出率、勞動生產率以及提升蔬菜產品質量，推進蔬菜播種機械化成為必然選擇。

1 蔬菜機械化播種方式

武漢地區蔬菜播種主要包括撒播、條播、穴播和精量直播。撒播即采用人工或機械方式將種子均勻撒于苗床上。穴播又叫點播，條播和穴播技術的核心是確保單位長度或單位面積內播種量的一致性。其排種原理以槽輪式、釘輪式、離心式、氣流式等為主，屬于傳統播種技術。精量直播技術優于條播和穴播技術，對播種要求更為嚴格，具有省種、后期無需間苗等優點，是機械播種的發展方向。

1.1 撒播

蔬菜撒播機械結構簡單，通過旋轉葉輪產生的離心力將種子撒出。撒播是一種較粗放的直播方式，用種量較大，密度難以控制，后期管理不方便，產量難以保證。在武漢本地，種植菠菜、小白菜、蘿卜等蔬菜往往采用這種方式。而生菜、油麥菜等外形不規則的蔬菜品種先撒播，然后再移栽定苗。對于苜蓿、油菜等一次種植面積大的種子，較多采用機械化撒播的方式，具體方法為將種子與肥料、細砂、炒熟的種子等填充材料混合之后進行人工或機械撒播。中國農業科學院草原研究所研制的撒播式播種機，種箱中的種子由排種器先落在一個球面上，再均勻地撒播在苗床上，可用于苜蓿等牧草種子的撒播[2，3]。這種方法種子浪費較嚴重，出苗后往往需要間苗、補苗。

1.2 條播

條播即將種子均勻地播成一條，行與行之間保持一定距離均勻播種。條播的作物有一定的行間距，通風和受光均勻，且便于行間松土施肥。條播用種量少于撒播，但單行作物密度相對較大。

具體生產過程中，武漢地區谷物、玉米、花生和馬鈴薯[4]等糧食作物多采用此方式播種。谷物條播機經多年發展已相對成熟，主要采用外槽輪式和摩擦盤式等類型的排種器。目前，市面上適用于小粒徑種子的條播機多是在谷物條播機的基礎上改進的[5]。

1.3 穴播

穴播，即按照規定的株距、行距進行播種，每穴內播有多粒種子，是一種比較精確的播種方式。穴播具有條播的優點，用種量較條播相對少些，且穴播由于邊際效應的作用，由穴邊緣向穴中心呈由大到小的有序狀態分布，便于分級選苗，比較適合油菜及一些小粒徑的蔬菜品種的播種[6]。

1.4 精播

精播即在規定的株距和行距要求下將每穴所播粒數控制到1粒，是一種更為精確的播種方式。精播可在保證出苗率的同時，將種子用量控制在最小，使田間植株分布均勻、合理密植，甚至不需間苗。

精量直播排種器有機械式和氣力式2種。機械式包括垂直圓盤式、垂直窩眼式、錐盤式、水平圓盤式、傾斜圓盤式、帶夾式等。機械式精量排種器播種小粒徑種子時型孔過小則易造成堵塞和破損，型孔過大難以實現精播的要求。當前的研究重點主要是解決小粒徑種子容易造成的型孔堵塞和種子破損兩大技術難題[7]。氣力式排種器包括氣吸式、氣壓式、氣吹式等。氣吸式利用負壓吸種，完成種子與種群的分離、輸種，在投種區切斷負壓，依靠種子的自身質量或刮種裝置對種子的作用完成投種過程 。

1.5 小結

目前市場上成熟的小粒徑蔬菜播種機，對機械式排種器種子受力與運動規律的研究已經比較成熟，以合格指數、漏播指數、重播指數、破碎率等指標量化排種器排種效果的評價體系趨于完善。對小粒徑種子氣力式排種技術的研究還有待加強。通過檢測手段的升級，高速攝像、數值模擬和計算機仿真分析等技術的應用，研究氣力式排種器氣流場與排種器、種子的氣固耦合機理，明確氣流場與排種器結構的相互影響成為可能。機具在設計過程中，考察種子受載、變形及其破損過程和種子的運動規律，以及對氣力充種、清種與種子運動情況等進行觀察，利于設計出更有效、更輕簡化的機具。

2 國內外先進小型蔬菜播種機械

為了突破蔬菜直播播種環節機械化的瓶頸，填補技術空白，武漢市農機科研、推廣部門引進了韓國生產的2BS-JT10型精密蔬菜播種機、日本生產的SYV-M500W矢崎電動蔬菜播種機以及國產的DB-S05德易播汽油蔬菜播種機進行適應性試驗，取得了較好效果。

2.1 2BS-JT10璟田汽油蔬菜播種機（圖1）

圖1 璟田2BS-JT10

圖2 矢崎SYV-M500W

該系列蔬菜播種機由上?？挡崢I有限公司從韓國引進，以汽油機為動力，適合直播蔬菜品種。該機型采用窩眼輪方式排種，適用范圍廣，小白菜、娃娃菜、玉米、黃豆種子都可播種。在播種過程中可按農藝需求調整好株行距，將播種、覆土、壓土一次性完成。整機動力2.94 kW，最大同時可播10行，最小株距2.5 cm，播種深度最大 70 mm，工作幅寬830 mm。采用機械播種能保持行距、株距、深度基本一致，作物長勢整齊。

2.2 SYV-M500W矢崎電動蔬菜播種機（圖2）

該系列蔬菜播種機采用電力驅動，作業輕松。低位排種的設計使得落種更穩定，有利于提高播種精度。采用前輪驅動，便于排種器安裝和更換。行距固定為40 mm或者為40 mm的整數倍，最大工作效率約10 005 m2/h。該機型采用一體式排種盒結構，更換排種器較為麻煩。

2.3 DB-S05德易播汽油蔬菜播種機（圖3）

該系列播種機由德易播機械發展有限公司設計制造，以汽油機為動力，適合直播蔬菜品種。播種行數5行，行距8～15 cm可調，工作幅寬600 mm。播種輪采用特殊材質制作而成，其特點是防靜電不粘連種子，使種子順利落種，且不易破碎。該機型增加有離合裝置，使得前進時播種，后退時不播種，最大程度減少種子的消耗。

圖3 德易播汽油蔬菜播種機

3 武漢地區小型蔬菜播種機械研發現狀

2013年，武漢市啟動了“七萬畝”設施蔬菜建設項目，成功引進國內外設施內小型機具10余套。在市委、市政府的高度重視下，武漢市農機鑒定推廣站、武漢市農業科學院農業機械化研究所等農機推廣科研單位積極作為，多次舉辦蔬菜生產全程機械化演示培訓、現場推介會，大力推廣先進適用的蔬菜生產機械。其中，武漢市農業科學院農業機械化研究所依托市財政局、市農委項目資金，設計研發了手推式小粒徑蔬菜播種機、懸掛式蔬菜播種機和電動自走式小粒徑蔬菜穴播機，申請專利2項（專利號：201410564369.5；201420613857.6）。在2013年、2014年武漢市農業博覽會上，該系列產品因其適用性強，受到廣泛關注。武漢市農業機械化科學研究所科研人員還不定期開展設施大棚內機具推廣演示活動：從2014年起，武漢市農業機械化科學研究所在黃陂錦繡雨臺合作社、黃陂石橋村、武漢市蔬菜科學研究所展示中心、新洲神龍和東西湖吉農、江夏武鋼源通蔬菜基地、江夏元井山蔬菜專業合作社等地進行設施大棚內機械化播種示范推廣工作，著力推動設施內小型機具的普及。此外，華中農業大學工學院聯合武漢黃鶴拖拉機制造有限公司對原有油菜精量聯合直播機進行了改進設計，推出黃鶴小粒種子播種機。

3.1 2BSR-2人工雙行蔬菜播種機（圖4）

該機型體積小，質量小，適合在大棚設施內作業。人力推動播種，開溝、播種、覆土、陣壓一次完成，適合中、小面積作業。整機重量輕，可在壟上播種，操作簡便、轉彎靈巧。小粒種子密集性種植效果最佳，使用高強度復合材料制作播種輪磨損小，落種率89%以上。

圖4 2BSR-2人工雙行蔬菜播種機

該機型采用窩眼輪排種方式，可以根據種子大小自由組裝，拆卸增加、減少行數（組數），更換播種輪可播不同類型的種子，適合蘿卜、甘藍、白菜、小白菜、娃娃菜、菜心、油菜等小粒徑種子。行距8～15 cm，生產效率2.5 km/h，667～1 334 m2/h。

3.2 2BSX-2懸掛式蔬菜播種機（圖5）

圖5 2BSX-2懸掛式蔬菜播種機

該機型適合在露天地塊上，以拖拉機或者微耕機等為動力牽引工作。整個機器由動力、安裝平臺和若干個播種機模塊組成。用戶在使用時，可根據動力源的動力、寬度、行距選擇行數自由組合，播種機模塊整體安裝在平臺上，拆卸方便。同時還設計有地面仿形機構，使得每個播種模塊可根據土地高低不平自動調節。通過更換播種輪，可進行小粒徑種子播種。整機配套不同型號的齒輪，方便調節株距，播種深度可在0～30 mm內自由調節。播種速度快，整機作業速度5 km/h，即2 001～2 668 m2/h，播種準確率在80%以上。

3.3 2BSD-10電動小粒徑蔬菜播種機（圖6）

該機型整機尺寸?。▽?.2 m、長1.4 m），工作效率高，同時整機采用電池作為動力，環保安全，無污染，適合在設施大棚內進行快速高效的作業。整機安裝有10個排種器，可以根據種植行距要求在1～10行間進行調整，行距最小8 cm，播種深度可在0～30 mm。開溝、落種、覆土、陣壓一步完成，可以條播，也可以點播。播種過程中，勞動強度小，作業效率較高，整機作業速度3.5 km/h，1 334～2 001 m2/h，播種準確率在86%以上。

3.4 2BFQW-6型氣吸式精密播種機（圖7）

該機型由華中農業大學研制，武漢黃鶴拖拉機制造有限公司生產，外形尺寸2.3 m×1.6 m×1.1 m，整機配套動力6.3 kW柴油機，工作行數6行，行距10～25 cm可調，主要用于露天地塊油菜播種，經過簡單改裝后也可用于小粒徑類球形種子的播種，播種效率2 001～5 336 m2/h。該機型采用氣吸式排種器，播種精度高，轉彎半徑小，適合小地塊操作。

圖6 2BSD-10電動小粒徑蔬菜播種機

圖7 黃鶴2BFQW-6型氣吸式精密播種機

4 總結

與國外播種機相比，我國播種機結構落后，新技術含量低，外觀質量差；整機結構顯得笨重，調節不便，作業速度慢，液壓技術和電子監控技術應用很少，新材料和新工藝還沒得到廣泛應用，普遍存在著產品內在質量不高、外觀質量粗糙和可靠性差等問題。國外播種機制造成本高，遠遠超出中國農民的購買能力，不適合大量進口推廣。因此，國內播種機的生產企業應該吸取國外的先進技術和經驗，提高自己的技術水平和工藝水平，設計和制造出適合中國國情的高性能播種機，盡快縮小我國農業與西方發達國家的差距，這對于保證城市周邊地區蔬菜種植、推動農業科技進步、穩定城市蔬菜供應，具有極其重要的作用。

[1]宋承琦，張麗華.武漢市蔬菜生產全程機械化現狀及發展建議[J].湖北農機化，2016（6）：34-36.

[2]馮愛蓮，初爾莊，劉玉玲．播種機械排種器型式及應用范圍探討[J]．農村牧區機械化，2005，64（3）：38-39.

[3]韓耀紅，侯履謙．小顆粒作物播種機的研究設計[J]．論壇，2002（5）：7-8.

[4]杜錚，萬勇，舒虹杰.湖北地區馬鈴薯播種機主要部件設計[J].湖北農業科學，2012（15）：3 345-3 348.

[5]孫松林，羅錫文．油菜生產機械化裝備和配套技術研究探討[C]//農業工程學會2009年學術年會論文集，2009.

[6]張廣．長江中下游地區冬油菜“穴播法”育苗的特點及其技術[C]//實施科技興農戰略促進農村經濟發展學術交流論文集，2004.

[7]侯凱生，黃富妹，邴建國．幾種常見精密排種器的一般性能及選用[J]．現代農業化，1995（6）：30-31.

武漢市農委武漢市財政局專項資金（武農文[2016] 132號）、武漢市農科院創新項目（CX201721、CX201721）

杜錚，武漢市農業科學院農業機械化研究所，430345

萬勇，舒虹杰，張俊峰，郭翔，武漢市農業科學院農業機械化研究所

2017-03-14