淺析果蔬類(lèi)精密播種機(jī)

姜彩宇 肖戟 王新陽(yáng) 張亮 李健

摘要：蔬菜是人們平常生活中不可或缺的副食品，隨著生活水平的不斷提升，人們已經(jīng)從吃飽向吃好轉(zhuǎn)變，對(duì)蔬菜的質(zhì)量要求越來(lái)越高。我國(guó)無(wú)論在蔬菜產(chǎn)量方面還是蔬菜的種植面積均排世界前列，但是蔬菜機(jī)械化種植暫未實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用，傳統(tǒng)的人工栽植方式不僅消耗大量財(cái)力、人力、物力，且種植效率很低，種植質(zhì)量較差。隨著科技的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，精密播種機(jī)的誕生實(shí)現(xiàn)了蔬菜種子播種量精準(zhǔn)，植株株距及播深保持一致、均勻合理的分布在田間，不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)蔬菜種子的生長(zhǎng)建立了最優(yōu)環(huán)境，可大批節(jié)約蔬菜種子，大量減輕了人工間苗的勞動(dòng)量，而且確保了植株成長(zhǎng)后高質(zhì)、高產(chǎn)，所以實(shí)現(xiàn)果蔬類(lèi)精密播種機(jī)械的普及是替換傳統(tǒng)人工種植模式，實(shí)現(xiàn)蔬菜種植業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、規(guī)模化高速發(fā)展的必然趨勢(shì)，新時(shí)代的農(nóng)業(yè)對(duì)蔬菜精密播種機(jī)械的欲求越發(fā)急切。本文通過(guò)對(duì)蔬菜播種機(jī)國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析及近年來(lái)的蔬菜播種機(jī)的主要形式、發(fā)展前景及存在的問(wèn)題進(jìn)行了綜述分析，為果蔬類(lèi)精密播種機(jī)的進(jìn)一步研制提供了參考。

關(guān)鍵詞：蔬菜播種機(jī);精密;現(xiàn)狀;發(fā)展

引言

隨著社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，人們的生活水平也在穩(wěn)步提升，對(duì)食品的要求更高質(zhì)更綠色。蔬菜作為一種不可或缺的副食品越來(lái)越被人們重視，我國(guó)是世界上的蔬菜種植、銷(xiāo)售大國(guó)，根據(jù)《2016中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，我國(guó)無(wú)論是蔬菜種植面積、產(chǎn)量、出口均從2006[CD1]2015年實(shí)現(xiàn)了高速的增長(zhǎng)。由此可見(jiàn)蔬菜產(chǎn)業(yè)勢(shì)能巨大。然而截止目前，人工或者半機(jī)械化播種仍然是我國(guó)蔬菜的主要種植方式，蔬菜播種的總體機(jī)械化水平僅僅大約20%，此數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)的糧食作物。然而國(guó)外有些發(fā)達(dá)國(guó)家在蔬菜種植管理等方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、產(chǎn)業(yè)化、智能化及數(shù)字化，我國(guó)應(yīng)著力發(fā)展蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化，逐步實(shí)現(xiàn)減少與發(fā)達(dá)國(guó)家在蔬菜種植管理等方面的距離，進(jìn)一步適應(yīng)我國(guó)不斷發(fā)展壯大的蔬菜種植產(chǎn)業(yè)。

播種機(jī)是蔬菜種植過(guò)程中關(guān)鍵作業(yè)工具，依據(jù)我國(guó)蔬菜的種植農(nóng)藝，務(wù)必依照較短的農(nóng)時(shí)，將種子播到土壤中，使蔬菜種子在優(yōu)越的環(huán)境中孕育生長(zhǎng)。影響植株出苗率最主要的原因就是播種質(zhì)量的好壞，從而影響后期蔬菜的產(chǎn)量。由于精密播種機(jī)可以實(shí)現(xiàn)蔬菜種子播種量精準(zhǔn)，植株株距及播深保持一致、均勻合理的分布在田間，不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)蔬菜種子的生長(zhǎng)建立了最優(yōu)環(huán)境，而且可大批節(jié)約蔬菜種子，所以新時(shí)期的農(nóng)業(yè)對(duì)精密播種機(jī)械的渴求愈加迫切。果菜類(lèi)蔬菜主要有甜瓜、番茄、黃瓜、辣椒等。葉菜類(lèi)蔬菜主要有白蘿卜、紅蘿卜、菠菜、芹菜、胡蘿卜、甜菜、洋蔥、生菜、白菜、小白菜、娃娃菜等。由于蔬菜的種子擁有眾多形狀且有的不太規(guī)則，而且種子多是小粒重量輕、體積小、播量少且播深嚴(yán)格，所以導(dǎo)致了其播種難度系數(shù)大，市場(chǎng)上系列產(chǎn)品不多，并且大部分基本都存在播種精度不夠、可靠性及穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

1蔬菜播種機(jī)國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析

1.1國(guó)外蔬菜種植機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r分析

美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)60、70年代就實(shí)現(xiàn)了蔬菜播種的機(jī)械化，近年來(lái)更是在蔬菜播種裝備領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化方面高速發(fā)展。特別是法國(guó)與日本，蔬菜種子的發(fā)芽率及成活率高，已被其他國(guó)家紛紛引進(jìn)種植，其配套的精密播種機(jī)械可實(shí)現(xiàn)株距、行距均勻整齊劃一，出苗后生長(zhǎng)狀況一致，最大程度的方便了后期的田間管理和收獲，蔬菜不僅高質(zhì)而且高產(chǎn)。國(guó)外蔬菜播種機(jī)械主要以機(jī)械式及氣力式為主，歐洲各國(guó)早期主要為機(jī)械式播種，此種播種機(jī)械優(yōu)點(diǎn)主要是性能可靠、耗能低、通用性高等，代表機(jī)型為德國(guó)的CG-6型、法國(guó)的MONOAIR型等。氣力式播種機(jī)是在機(jī)械式基礎(chǔ)上研制而成的，優(yōu)點(diǎn)主要是精度高，可高速作業(yè)等，代表機(jī)型為日本的TVS-4型、法國(guó)滿(mǎn)勝的8行MS-2007型等。然而在小型手推式蔬菜播種機(jī)領(lǐng)域，日本和韓國(guó)處在領(lǐng)先地位，該機(jī)型具有播種精度高、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外的蔬菜播種設(shè)備雖然具有耗能低、性能可靠、播種速度快、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)蔬菜種子要求嚴(yán)格，整機(jī)及相關(guān)零配件售價(jià)高，無(wú)法解決國(guó)內(nèi)的蔬菜種植的區(qū)域性及農(nóng)藝多樣性的問(wèn)題，相關(guān)售后服務(wù)與零配件無(wú)法實(shí)現(xiàn)及時(shí)提供與供給，導(dǎo)致了近年來(lái)沒(méi)有在我國(guó)進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用。

1.2我國(guó)蔬菜種植機(jī)械的現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，我國(guó)在蔬菜種植方面仍是主要以人工為主，但隨著蔬菜種植業(yè)的發(fā)展壯大及人們對(duì)蔬菜高質(zhì)綠色的需求，已經(jīng)開(kāi)始從糧食作物種植機(jī)械化向蔬菜類(lèi)種植機(jī)械化方向轉(zhuǎn)變。雖然已經(jīng)取得較大進(jìn)步，但是目前的機(jī)械化水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)的需求，市場(chǎng)上暫存的蔬菜播種機(jī)基本都存在制造生產(chǎn)質(zhì)量差，各生產(chǎn)商加工標(biāo)準(zhǔn)不一，機(jī)器故障率較高，穩(wěn)定性及可靠性較差，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)精量播種，也是大面積推廣應(yīng)用的主要缺陷。正是基于以上原因，我國(guó)有些生產(chǎn)單位已經(jīng)開(kāi)始著手逐步提高蔬菜播種機(jī)的質(zhì)量及自動(dòng)化、智能化程度，例如上海康博公司生產(chǎn)的2BS-JT10型精密蔬菜播種機(jī)，該機(jī)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，具有性能可靠、種苗成活率高等優(yōu)點(diǎn)，而且可實(shí)現(xiàn)播深的調(diào)整及株距的調(diào)節(jié)，但該機(jī)存在播種寬度小、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。黑龍江德沃公司生產(chǎn)的2SQS-8X型氣力式蔬菜播種機(jī)適用性較強(qiáng)，可對(duì)眾多品種小粒徑蔬菜種子進(jìn)行播種，該機(jī)可靠性、穩(wěn)定性較高，并且能根據(jù)蔬菜種植農(nóng)藝的不同進(jìn)行株距及行距的調(diào)整。但該機(jī)存在耗能大、智能化水平低、受機(jī)器振動(dòng)影響大等缺點(diǎn)。

2目前國(guó)內(nèi)外果蔬類(lèi)播種機(jī)主要形式

2.1機(jī)械式

機(jī)械式播種機(jī)是最早研制應(yīng)用的，截止目前用戶(hù)群體最多，依據(jù)排種器的樣式不一形成了圓盤(pán)式、槽輪式、指夾式、窩眼輪式和勺式等主要幾種播種形式，普遍具有的優(yōu)點(diǎn)包括：造價(jià)低、易操作、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、播種精度較佳和通用性較強(qiáng)等。播種過(guò)程中，通過(guò)行走輪帶動(dòng)排種輪做自傳運(yùn)動(dòng)，然后由種子自重、種子間碰撞力及相互間強(qiáng)制擠壓力帶動(dòng)種子，通過(guò)排列均勻的排種管落入事先由開(kāi)溝器開(kāi)好的溝槽內(nèi)，完成排種工作。機(jī)械式播種機(jī)缺點(diǎn)主要有不僅對(duì)種子形狀規(guī)則及尺寸要求嚴(yán)格，而且排種過(guò)程中種子損傷率略高，成活率較低。

2.2氣力式

氣力式播種機(jī)是在機(jī)械式基礎(chǔ)上研制而成的，工作原理是通過(guò)風(fēng)機(jī)不斷高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)力，在封閉嚴(yán)密的氣室內(nèi)形成了負(fù)壓亦或正壓的環(huán)境，種子通過(guò)持續(xù)的風(fēng)力跟隨播種機(jī)排種盤(pán)一并旋轉(zhuǎn)，當(dāng)種子旋轉(zhuǎn)出氣室，就不再受到氣壓的控制，會(huì)憑借自重或在刮種板作用下落入事先由開(kāi)溝器開(kāi)好的溝槽內(nèi)，完成排種工作。雖然氣力式播種機(jī)精度高，對(duì)種子適應(yīng)性較強(qiáng)，種子破損率低，可高速作業(yè)，但是其造價(jià)高，穩(wěn)定性較差，對(duì)制造生產(chǎn)工藝及氣壓控制相對(duì)嚴(yán)格。

隨著高新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)與發(fā)展，在機(jī)械式和氣力式播種機(jī)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外各研發(fā)學(xué)者對(duì)蔬菜的播種技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)的摸索與創(chuàng)新，提出了多種新的播種原理。

2.3靜電播種式

日本最先提出通過(guò)靜電進(jìn)行蔬菜播種的技術(shù)，此技術(shù)打破了常規(guī)的播種方法，其原理是事先對(duì)種子進(jìn)行處置，通過(guò)磁粉包裹菜種，操控電磁鐵中線(xiàn)圈持續(xù)的進(jìn)行通電放電，通過(guò)磁力的產(chǎn)生及消失，實(shí)現(xiàn)吸種及排種的目的。

2.4新型流體播種式

英國(guó)提出了一種可以播種蔬菜的新型流體播種技術(shù)。其原理是利用水和種子混合，再添加定比的肥料、保水劑、相關(guān)農(nóng)藥以及其他激素等，以致種子可以懸浮于溶液中，在排放懸浮液的時(shí)候，通過(guò)粘結(jié)力和懸浮力帶動(dòng)種子進(jìn)行播種作業(yè)，該技術(shù)解決了小粒蔬菜種子難掌控，排種作業(yè)時(shí)運(yùn)動(dòng)路徑相對(duì)雜亂的難題。并且，溶液中的養(yǎng)料、水分等物質(zhì)為種子創(chuàng)造了優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境，確保了秧苗成長(zhǎng)后高質(zhì)高產(chǎn)。

2.5種子帶播種式

發(fā)源于日本的種子帶播種技術(shù)，目前在部分發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較廣，其原理是利用編織機(jī)編織種子帶，并在編織機(jī)編織工作中通過(guò)排種器讓蔬菜種子按照設(shè)定的株距均勻的落在編織帶上，將編織帶打包成捆，通過(guò)專(zhuān)用的播種機(jī)在田間開(kāi)溝、平鋪，該播種技術(shù)大幅提高了播種的均勻性及種子的出苗率。

隨著研發(fā)者不斷的創(chuàng)新，新型播種技術(shù)的誕生為小粒蔬菜種子精量播種創(chuàng)造了更多更佳的選擇，雖然新型播種技術(shù)提高了蔬菜播種的穩(wěn)定性，大幅降低了種子損傷率，但是也增加了工作量和成本，對(duì)相關(guān)技術(shù)要求較高。

3果蔬類(lèi)精密播種機(jī)市場(chǎng)前景

隨著農(nóng)村土地不斷的流轉(zhuǎn)，新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的實(shí)施、新時(shí)代農(nóng)村的建設(shè)以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的持續(xù)發(fā)展，種植模式已經(jīng)開(kāi)始從一家一戶(hù)小規(guī)模轉(zhuǎn)向集約化、規(guī)模化;農(nóng)村主要?jiǎng)趧?dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致勞動(dòng)力極其缺乏，造成人工價(jià)格水漲船高，用工成本大幅增加;隨著人們對(duì)蔬菜更高質(zhì)綠色的需求，部分種植大戶(hù)已經(jīng)瞄準(zhǔn)蔬菜的廣闊發(fā)展前景，例如山東、內(nèi)蒙古、河北等地，蔬菜種植規(guī)模不斷增加。鑒于以上問(wèn)題分析現(xiàn)急需發(fā)展配套的蔬菜精密播種機(jī)械，解決制約多年來(lái)蔬菜行業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。蔬菜采用人工種植效率非常低下，以66.67hm2地蘿卜種植為例，每667m2地蘿卜播種大約需要1.5人工，人工費(fèi)按照180元/d計(jì)算，種植 66.67hm2地則需要花費(fèi)27萬(wàn)元，但是如果改用蔬菜播種機(jī)種植則生產(chǎn)成本只需人工種植的?1/4左右，并且無(wú)論是在種植精度、后期產(chǎn)量及品質(zhì)等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工。

分析可知，市場(chǎng)上對(duì)于蔬菜播種機(jī)的需求極其迫切，尤其是在規(guī)模化種植區(qū)域。并且伴隨著用工成本的持續(xù)上漲，蔬菜種植產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化前景的連續(xù)發(fā)展，相信果蔬類(lèi)精密播種機(jī)不斷創(chuàng)新及發(fā)展必將不斷升溫，市場(chǎng)前景也會(huì)愈加廣闊。

4我國(guó)果蔬類(lèi)精密播種機(jī)存在的問(wèn)題

4.1蔬菜機(jī)械化播種發(fā)展較晚、不完善

我國(guó)在研發(fā)蔬菜機(jī)械化播種方面起步晚，而且由于小粒蔬菜種子播種技術(shù)要求較高，目前我國(guó)主要以引進(jìn)消化吸收為主，缺乏自主創(chuàng)新，研發(fā)能力不足。當(dāng)前完全由我國(guó)自主研制的蔬菜播種機(jī)較少，絕大多數(shù)蔬菜精密播種機(jī)是通過(guò)學(xué)習(xí)和借鑒研制完成的。

4.2產(chǎn)品質(zhì)量及功能問(wèn)題

由于國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)播種機(jī)械制造加工廠品質(zhì)參差不齊，而且產(chǎn)品用料及制造加工工藝與國(guó)外相比也比較落后，市場(chǎng)上銷(xiāo)售的小粒種子精密播種機(jī)大多數(shù)都具有可靠性及穩(wěn)定性低、故障率較高、功能少及自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。

4.3產(chǎn)品雜亂，機(jī)型不一

大部分制造生產(chǎn)廠家自己?jiǎn)为?dú)設(shè)定相關(guān)型號(hào)及系列，各產(chǎn)品所用的關(guān)鍵零部件各不相同，從而形成了各播種機(jī)間零部件無(wú)法完成互換的局面，通用性差也為農(nóng)戶(hù)的使用和維修帶來(lái)諸多不便。

4.4機(jī)器工作效率低

目前小粒蔬菜種子精密播種機(jī)為實(shí)現(xiàn)漏播率、重播率及損傷率低、確保植株質(zhì)量等目的，普遍將機(jī)器行進(jìn)速度調(diào)低;造成蔬菜播種機(jī)工作效率低的另一個(gè)原因是播種行數(shù)較少。

5總結(jié)

我國(guó)在研發(fā)果蔬類(lèi)精密播種機(jī)械方面較國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，無(wú)論是創(chuàng)新能力還是研發(fā)水平都落后于其他國(guó)家，而且由于小粒蔬菜種子播種的技術(shù)要求嚴(yán)格，所以我國(guó)在果蔬類(lèi)播種機(jī)械研制方面尚存在許多不足之處，通過(guò)與玉米、水稻等主要糧食作物生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程對(duì)比分析，可以看出我國(guó)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程亦是路漫漫其修遠(yuǎn)兮。這需要以創(chuàng)新為動(dòng)力源，各科研單位，專(zhuān)家學(xué)者以及生產(chǎn)廠家多方面多角度形成合力，有序推進(jìn)，通過(guò)集成創(chuàng)新和協(xié)同創(chuàng)新相結(jié)合、蔬菜種植農(nóng)藝與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合、自主創(chuàng)新與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合及社會(huì)化服務(wù)與自主購(gòu)機(jī)相結(jié)合，研制出適合我國(guó)果蔬種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展的精密播種機(jī)械裝置。

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