小麥寬苗帶精量種植模式及配套智能裝備的研究

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 房俊紅 江東博 董高明 黃金源 申晨旭 張新雨 李夢(mèng)涵

1 小麥寬苗帶精種模式的意義

（1）傳統(tǒng)小麥因大肥、大水、大播量造成的群體過(guò)大,受到的光照不充足進(jìn)而導(dǎo)致小麥植株易倒伏、穗粒小等問(wèn)題，寬苗帶精種模式不僅節(jié)約了麥種,還可以促使小麥生長(zhǎng)過(guò)程中所需的資源如光照、水分等得到充分的利用，有利于提升小麥植株的抗寒性、抗逆性。

（2）順應(yīng)了時(shí)代的潮流，我國(guó)一直處于一個(gè)資源短缺的狀態(tài)，小麥寬苗帶精種模式很好地利用了小麥生長(zhǎng)過(guò)程中所需的資源，在為種子生長(zhǎng)創(chuàng)造了最佳的發(fā)育條件的同時(shí)減小了資源的浪費(fèi)。

（3）為了解決目前我國(guó)小麥作物群體與農(nóng)民群體之間的關(guān)系，小麥在播種土壤過(guò)程中其植株的行距、植株間的距離以及所覆蓋土壤的厚度對(duì)于小麥作物生長(zhǎng)的影響很大，寬幅帶精量播種可以讓我國(guó)小麥作物群體生長(zhǎng)整齊，受到營(yíng)養(yǎng)均勻，同時(shí)，要對(duì)小麥進(jìn)行科學(xué)的田間管理，保證我國(guó)小麥作物可以吸收和接受充足的太陽(yáng)光照、水肥等資源，為我國(guó)小麥作物群體創(chuàng)造有利于生長(zhǎng)環(huán)境。

2 小麥寬苗帶精種模式的作用機(jī)理

小麥寬苗帶式精種技術(shù)的本質(zhì)就是擴(kuò)展了行距，增加了播幅，讓傳統(tǒng)條播時(shí)的種子沒(méi)有規(guī)則地?fù)頂D在同一條線上，改變成了使其均勻地分布到具有一定寬幅的播種區(qū)域。其技術(shù)的重點(diǎn)主要是以機(jī)械條播嚴(yán)格控制小麥種子的播出數(shù)量，進(jìn)而將小麥苗的種子帶寬度由傳統(tǒng)3～5厘米擴(kuò)展到7～8厘米，將種子的行距從傳統(tǒng)15厘米擴(kuò)展到30厘米，擺脫了密集條播后所造成的籽粒擁堵、個(gè)人爭(zhēng)肥競(jìng)相排水、根少、苗弱等的缺點(diǎn)，對(duì)在培育前壯苗、合理布局群體、增強(qiáng)光合能力等各個(gè)方面都有比較好的推動(dòng)作用。保證了麥種在田間最合理的分布、播種數(shù)目準(zhǔn)確、株距均勻、播深一致，為種子的健康成長(zhǎng)和發(fā)育提供了最佳環(huán)境，使得個(gè)體健壯成長(zhǎng)，保證了穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，提高了小麥品質(zhì)。寬苗帶采用了精量栽培模式，通過(guò)對(duì)播種數(shù)量的精準(zhǔn)控制，從而使其每一棵植株都有能力獲得充裕的營(yíng)養(yǎng)覆蓋面積與足夠的存活空間，群體較小，群體的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)比較合理［1］，不會(huì)在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)良莠不齊的情況，并且水肥的利用率比較高，有效分子繁殖量較多，單株成穗數(shù)量較多，穗大、粒多、粒飽；其中一些單株含有比較多的次生根，根系發(fā)達(dá)，吸收無(wú)機(jī)蛋白質(zhì)的能力大大增強(qiáng)；改善了植物在群體內(nèi)有效地分離和繁殖的光照環(huán)境，促進(jìn)了植物各種器官的生長(zhǎng)，提高了穗?？偭亢透嗟乃肓？傊?；由于機(jī)械帶來(lái)精準(zhǔn)小麥的種植，在大大減少了種子、水肥等投入基礎(chǔ)上，降低了種子、小麥的成本,也保障了小麥穩(wěn)產(chǎn)、高質(zhì)量生長(zhǎng),具有低耗、高產(chǎn)，提升氮磷的經(jīng)濟(jì)效益，投入產(chǎn)出相對(duì)比較之傳統(tǒng)小麥種植而言具有顯著優(yōu)勢(shì)等特征。

3 小麥寬苗帶精種要點(diǎn)

（1）選擇一批具有較大產(chǎn)業(yè)潛力、分產(chǎn)成穗效益和生長(zhǎng)能力高的品種，且在土地能源水平高，土、肥、水條件良好基礎(chǔ)上，調(diào)控好小麥籽粒品種個(gè)體和群體之間的生長(zhǎng)發(fā)展關(guān)系，使其能夠充分發(fā)揮其個(gè)體的優(yōu)勢(shì)，提高其群體素質(zhì)，確保籽粒穗足而不倒?？梢圆扇》N衣劑進(jìn)行包衣，從而大大提高了種子的出苗效果[2]。

（2）要始終堅(jiān)持采用深耕淺松的農(nóng)作物耕種模式,耕耙配套,防治地下害蟲(chóng)，耕種后要撒辛硫磷細(xì)菌顆粒,杜絕用轉(zhuǎn)盤(pán)代耕,提高了整地的質(zhì)量。深耕要在土壤的適耕期內(nèi)（土壤含水量15%～22%）進(jìn)行。深耕后最好再旋耕1～2遍，并且配合細(xì)耙，耙透、耙實(shí)、耙平，消滅明暗坷垃。忌深耕淺耙或以耙代耕［3］。堅(jiān)持培育肥力，采取有機(jī)與無(wú)機(jī)肥料相結(jié)合的生產(chǎn)技術(shù)方式，重視對(duì)秸稈的還田，增施氮素化肥，氮、磷、鉀均勻施肥，增施小麥微肥，以逐步增強(qiáng)和不斷提升農(nóng)田土壤綜合肥力。打破了小麥犁田的底層，加厚了小麥活土壤的地面，有利于小麥促進(jìn)土壤雨水快速下滲，提高了小麥土壤收集蓄水和吸收納茬水的能力，提高了播種小麥后期土壤抵御干燥和風(fēng)吹雨淋的抵御能力，提高了小麥產(chǎn)量。

（3）本工程要堅(jiān)持適期適量充足耕地的播種，栽培面積在90～120kg/hm,播期在10月2日～9日，不重播，不漏栽，提高了播種的質(zhì)量和用地供應(yīng)，覆土嚴(yán)密且行距一致，播種量準(zhǔn)確，使得籽粒分布均勻，在底部土壤不足時(shí)應(yīng)該做好播種后及時(shí)多次澆水，確保有效的積溫，及籽粒發(fā)根壯苗,及低位分子數(shù)量的順利生長(zhǎng)，起到以晚補(bǔ)早的作用,使其幼苗茁壯生長(zhǎng)。

（4）切實(shí)做好冬前的農(nóng)作物田間生長(zhǎng)環(huán)境管理，尤其是促弱苗，控旺芽，壯苗，澆好開(kāi)花水和灌溉用水及時(shí)并合理地除草,運(yùn)用各種化學(xué)手段和方法，促控相結(jié)合，科學(xué)地除草。小麥挑旗期至開(kāi)花期是小麥需水臨界期，澆好這一水有利于減少小麥花退化、增加穗粒數(shù)。推廣葉面噴肥，小麥灌漿初期用0.2%的磷酸二氫鉀溶液或0.1%尿素溶液噴施葉片2～3次，可以起到防早衰、增粒重、增產(chǎn)的良好效果［4］。

（5）在每一棵小麥的生長(zhǎng)環(huán)境管理中都要進(jìn)行科學(xué)全過(guò)程動(dòng)態(tài)和嚴(yán)格的田間管理，不同的生長(zhǎng)階段小麥需要不同的對(duì)待，針對(duì)其所處的生長(zhǎng)環(huán)境情況給予適量的水肥以及其他的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其生長(zhǎng)必需的食品和物質(zhì)，保證每一個(gè)生長(zhǎng)階段都能夠提供充足的營(yíng)養(yǎng)來(lái)幫助小麥的生長(zhǎng)。對(duì)于小麥苗株在進(jìn)行澆水的時(shí)候也需要高度重視節(jié)水措施的落實(shí)，具體用水量應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)匦←溍缰臧l(fā)育情況而定。

4 小麥寬苗帶精量種植配套智能裝備的研究

（1）配套研制以滾筒氣吸式小麥寬苗帶精量排種器為核心的精量播種機(jī)。借助虛擬樣機(jī)及三維成型技術(shù)來(lái)完成精量排種器的設(shè)計(jì)。運(yùn)用善于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的JPS-12排種器試驗(yàn)臺(tái)對(duì)排種器的直徑大小、孔型、孔徑、氣堂結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究，并對(duì)精量播種機(jī)整機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖1 JPS-12排種器試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖

圖2 JPS-12排種器試驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖、試驗(yàn)臺(tái)綜合控制

（2）研發(fā)一套同時(shí)控制排種和施肥的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使施肥和排種不再受拖拉機(jī)速度的影響。與地輪驅(qū)動(dòng)相比，降低了系統(tǒng)的排種、排肥均勻性變異系數(shù)。畝播量和施肥量可以根據(jù)用戶的需求來(lái)自行設(shè)定，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)播種量和施肥量的精確控制，同時(shí)達(dá)到對(duì)播種機(jī)系統(tǒng)漏播、堵塞、缺種等工作狀況的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

表1 精播作業(yè)性能指標(biāo)

（3）整機(jī)田間試驗(yàn)研究。將多項(xiàng)技術(shù)集成并在試驗(yàn)示范區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)、示范。將設(shè)計(jì)樣機(jī)與目前使用的主流播種機(jī)進(jìn)行田間對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)比分析播種的均勻性和總播種量穩(wěn)定性等。同時(shí)對(duì)比研究在作物節(jié)肥、節(jié)水、高產(chǎn)、高效率等方面的提升效果。

（4）排種裝置基于我國(guó)現(xiàn)有的排種器，采用自己設(shè)計(jì)的引料槽、引料管和均布器等組合方式工作，進(jìn)行高度寬幅的精量播種。在排種器上工作時(shí)，排種器首先實(shí)現(xiàn)了小麥精量的排種，小麥顆粒依次經(jīng)由導(dǎo)種槽、引料管、均布器，小麥顆粒在引料管上落層的過(guò)程中，與引料管壁之間發(fā)生了碰撞，顆粒的分散度完成初次的分布，隨后再逐次落入均布器，從而完成了小麥顆粒的再一次分布，從而實(shí)現(xiàn)了小麥寬幅高精度的播種。在播種基礎(chǔ)上，生產(chǎn)環(huán)境中的澆水及施肥也是根據(jù)規(guī)定的小麥苗距和寬度來(lái)對(duì)其進(jìn)行了精準(zhǔn)而高質(zhì)量的施肥工作，極大地提高了小麥的生產(chǎn)效率，并且可以使得所有小麥的外部環(huán)境都保持一致且為最適宜于小麥生長(zhǎng)的條件，保證了高產(chǎn)、高量。