北方旱地果園綠肥播種機現狀及展望

陳云生，楊 旺，趙勁飛，蘭海鵬，廖結安

(塔里木大學 機械電氣化工程學院/現代農業工程重點實驗室，843300，新疆阿拉爾）

我國綠肥播種面積在1970 年代曾達到過133.33萬hm2，其中北方旱地綠肥種植量占比最大。北方旱地晝夜溫差大，年降雨量少，鹽堿化程度高，土壤肥效流失嚴重[1]，但其由于日照時間長、晝夜溫差大，故果園水果果實品質普遍較高，林果業發達。果園綠肥種植作物的種子大多顆粒較小、形狀不規則，播種困難。本文列出了各類播種機播種種類及特點、國內外綠肥播種機研究現狀，總結了各類播種機的特點以及使用播種機時遇到的困難，對未來綠肥精量播種機的發展方向提出看法，為北方果園各類播種機或相關關鍵部件的研究提供參考依據。

1 常規播種裝備

1.1 撒播機

撒播機主要用于播種面積大、對種子長勢要求不高、播種均勻度沒什么要求地區的播種。撒播機分為單項作業撒播機、復合作業撒播機，單項作業撒播機有小麥撒播機、離心式肥料撒播機、風送式撒播機等。撒播機可用于大規模種植綠肥，其發芽率不能得到很好保證，但是根據其撒播原理可以對多種綠肥種子進行混合，繼而為精量綠肥混合播種機的設計提供參考依據。

1.2 條播機

條播機主要用于播種小麥，能夠完成開溝、播種以及覆土工序。播種機工作時只能夠把控行距變化，株距不易控制，其組成機構主要是機架、動力傳輸機構、前進機構、種箱、排種器、覆土裝置、開溝器及深度調節裝置。

1.3 穴播機

我國穴播機主要用來播種棉花、大豆等種子顆粒較大作物，其作業時主要依靠成穴器實現種子單粒擺放或播種。現在應用較多的穴播機種類為氣力式穴播機、窩眼式穴播機、水平圓盤式穴播機，但是對于油菜、苜蓿等小顆粒種子的播種均勻性及播種量難以控制，并且其播幅較寬，用于果園綠肥播種時需要對其幅寬進行改進設計。

2 國內外研究現狀

2.1 國內研究現狀

河北保定農慧播農機商貿有限公司研發出PD-4 型電動四行精密播種機（見圖1），可播油菜、娃娃菜等小顆粒種子，以電機為動力，工作時采用氣力式播種[2]，精確度高，播深穩定。該機最大不足為面向大棚，故而效率有待提高；且果園需要使用專門的果園拖拉機，對于果園綠肥播種該機難以提供充足動力，無法達到預期播種效果。

圖1 PD-4 型精密播種機

現代農裝科技股份有限公司針對北方旱地鹽堿化問題專門設計出一款牧草精量播種機，該播種機型號為2BMC-9（見圖2），功率為11.76～18.375 kW，專門針對退耕還草、防風固沙、發展草業而設計。該機吸收國外苜蓿播種機排種器優點，同時種箱配有可變窩眼和槽輪排種器，不僅可播綠肥，還可播小麥、大豆；不足之處在于成本較高，價格昂貴，果園種植以盈利為目的，向果園農戶推廣的難度較大。

圖2 2BMC-9 型播種機

綠肥種子與小麥種子同屬于小顆粒種子，但尺寸更小，且大小不夠均勻，對用于小麥種子的排種器進行改進研究可大幅度降低綠肥播種機設計難度[3]。將如圖3 所示的排種器配置于果園綠肥播種機，進行果園綠肥播種的預期效果好，可以用于在北方果園種植燕麥綠肥。

圖3 差速充種溝式排種器

2.2 國外研究現狀

在法國巴黎舉行的SIMA 展會上，馬斯奇奧蓋斯帕多CHRONO 高速精量播種機，獲得年度機器之星。該機器可用于多類型小顆粒種子精量播種，其高速前進的同時能達到精量播種目的，進行綠肥播種時，速度快，精確度高，播輻大，對于小范圍綠肥精量播種機的研制尤為重要；其缺點是果園有其固定幅寬，果樹寬度較窄，目前不適合我國的果園綠肥種植。

美國ALMACO 氣動式小區精量播種機針對綠肥種子顆粒小、難以精確到單株播種問題而專門設計，該類型播種機在小區域綠肥單株播種方面極有優勢。其為了試驗小區的精確單株播種，專門采用真空回收裝置將多余種子回收用來保證播種精度，其配套的seed pro360 播種軟件可自由設置相關參數。該類型播種機適用于果園播種，但其所采用的氣動式播種原理對動力要求高。

德國所研制的豪獅氣吸式精量播種機（見圖4），主要用于大規模播種，在旱地開荒種植綠肥用以肥地養地時有巨大優勢。該播種機成本被嚴格控制，根據對中國果園果樹種植情況的調研，需要其行距可調、播幅一致，但是由于該機寬度太大，北方旱地果園果樹間距過于狹窄，在進行綠肥播種時掉頭、轉向等操作難度太大，且設備零件更換不易，減小播寬、增加效率是小顆粒綠肥種子播種下一步研究的主要方向。

圖4 豪獅氣吸式精量播種機

3 建議

（1）研發新型控制系統。精量播種機控制系統包含操作系統及播種系統兩部分，操作系統用于播行控制、行走速度控制，播種系統控制下種速度、播種深度，這些對于精量播種有巨大發展前景[4]。

（2）研發自動加種補種裝置。類似于空中飛機加油對接，在地頭放置種子聚集裝置，對即將播完種子的機器進行對接加種，減少人力，難點在于對接裝置的成本壓縮及對接過程的完整性設計。

（3）設計多功能精量播種裝置。單一播種裝置已經不太能夠滿足農民需求，但現多功能播種裝置在更換種子種類后容易發生漏播、重播、種子損傷嚴重等問題，因此設計研發能適應多種類種子的多功能精量播種機是未來一種大趨勢[4]，能更好滿足農民需求。

（4）研發自動檢測系統。根據檢測出的土壤條件，向操作者提供合理的播行、播深、播速等建議，未來這種人性化的設計能夠給予操作者更好的幫助，檢測裝置與播種機聯合對于未來全自動無人播種機的研制也更有幫助。

4 結語

國內播種機械領域發展起步較晚，與國外相比雖仍有差距，但由于我國對農業種植制度的重視和對農業機械領域扶持力度越來越大，播種機械方面仍舊取得了長足進步，已經從剛開始的引進、模仿、制造加工等進一步發展到引進、模仿、創新、加工試驗等，新型適應性強的農業機械部件甚至整體都已經完全可以自主研發制造，果園綠肥播種機也在不斷更新。全世界都在提倡綠色可持續性發展，對綠肥播種方面進行探究具有重大意義，播種機械也要向著一體化、智能化方向發展，根據地域或者種植環境開展針對性設計，以適應現代化發展新模式。