種子清選機研究現(xiàn)狀與發(fā)展思考

許才花

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院 佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

隨著國家對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的重視程度逐漸增加，對種子發(fā)展提出了“種子工程”發(fā)展目標(biāo)，主要內(nèi)容包括種質(zhì)資源的收集和利用，并加快新品種的選育和引進，發(fā)展完善的種子清選、加工和包衣技術(shù)[1-4]。種子清選作為“種子工程”的主要發(fā)展內(nèi)容之一，是將收獲后的糧食或者種子內(nèi)部多余的雜質(zhì)，如秸稈殘茬、石子、草籽、受損種子及不符合種植要求的種子進行清除，目前主要依靠種子清選機進行種子清選與分級，保證清選后的種子符合播種要求[5]，為作物后續(xù)生長及產(chǎn)量提供良好的基礎(chǔ)條件。

目前，市面上農(nóng)用種子清選機主要包括風(fēng)篩式種子清選機、比重式種子清選機、窩眼式清選機和復(fù)式清選機，可以根據(jù)不同的種子類型及要求選擇合適的種子清選機類型[6-7]。我國種子清選機基本能夠滿足對種子清選的要求，但是相比于美國、丹麥等國家，國產(chǎn)種子清選機在作業(yè)質(zhì)量和工作可靠性等方面還存在一定的差距，應(yīng)該進一步提升我國農(nóng)用種子清選機的自主創(chuàng)新能力，提高清選效率與工作可靠性[8]，促進我國種業(yè)的進一步發(fā)展。

1 種子清選機主要類型及工作原理

1.1 主要類型

目前，市面上農(nóng)用種子清選機主要包括風(fēng)篩式種子清選機、比重式種子清選機、窩眼式清選機和復(fù)式清選機。

1)風(fēng)篩式種子清選機。主要是根據(jù)谷物不同外形、尺寸及漂浮速度，利用空氣動力學(xué)特征進行谷物風(fēng)選。

(2)比重式種子清選機。基于種子與雜質(zhì)之間的比重不同進行谷物與雜質(zhì)的分離。

(3)窩眼式清選機。窩眼筒清選機是通過物料長度的差異進行分選的設(shè)備，當(dāng)物料寬度及厚度相近而長度有差異時，用篩選設(shè)備很難進行分離，而用窩眼筒清選機則較為理想。例如，可以去除小麥種子中的燕麥及蕎子，也可以去除水稻種子中的糙米。

(4)復(fù)式清選機。是將以上三種清選機的工作原理綜合，可以實現(xiàn)較高的清選率，一般分為農(nóng)用種子的預(yù)清選、基本清選與精篩三個階段。在預(yù)清選階段，可以將較大的雜質(zhì)，如秸稈殘茬、石子等清除；在基本清選過程中，主要是清除尺寸較小的草籽、比重較輕的雜質(zhì)；精篩主要是將清選完成的種子進行分級處理，將外形尺寸和破損的種子進行篩分。

1.2 工作原理

農(nóng)用種子清選過程主要包括參數(shù)設(shè)置、種子篩分、振動清選和工況復(fù)位。隨著農(nóng)業(yè)機械自動化和智能化發(fā)展，目前農(nóng)用種子清選機基本可以實現(xiàn)自動控制，在種子進行清選工作前，首先根據(jù)種子類型、供料速度、振動參數(shù)及風(fēng)機風(fēng)速進行參數(shù)設(shè)置；然后進行人工送料，將種子批量放入喂料系統(tǒng)，并通過電磁振動裝置將種子向清選系統(tǒng)均勻供料，種子在清選系統(tǒng)完成種子清選；最后種子進入篩分系統(tǒng)，將已經(jīng)清選結(jié)束后的種子進行級別篩分。完成種子清選機篩分工作后，應(yīng)將參數(shù)設(shè)置復(fù)位，關(guān)閉機器后，檢查種子清選機內(nèi)部篩板中是否有種子或者其他雜質(zhì)殘留，對種子清選機進行檢查與清理。控制系統(tǒng)主要以STM32為控制器，完成種子清選機內(nèi)部各個傳感器之間的信息采集、處理與轉(zhuǎn)換，及時將種子清選情況轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號顯示，用戶根據(jù)實際情況進行不同系統(tǒng)的參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)種子高效清選。

2 國內(nèi)外種子清選機發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外種子清選機發(fā)展現(xiàn)狀

歐美國家種子清選機的研發(fā)已經(jīng)十分成熟，在現(xiàn)有清選技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，目前推廣根據(jù)種子極化帶電特性進行種子清選與雜質(zhì)分離技術(shù)，基于高壓靜電下種子與雜質(zhì)之間帶電量的不同，完成種子與雜質(zhì)之間的高效分離與清選。另外，研制了種子色選機，基于色選原理，根據(jù)種子與雜質(zhì)表面光澤度的不同，完成種子清選，但是價格高昂，目前尚未完成大面積的推廣與應(yīng)用。

國外種子清選機的主要發(fā)展特點為清選效率高、種子清選效果好，工作可靠性較高，目前，以丹麥、美國、德國、意大利等國家在此方面發(fā)展較為先進。國外種子清選機研發(fā)知名企業(yè)包括CIMBRIA公司，在國際市場中占據(jù)較大的市場份額，另外還有德國PETKUS公司和美國WESTRUP公司等知名企業(yè)。目前應(yīng)用較為廣泛的種子清選類型及主要特點如表1所示。

表1 國外種子清選機類型及結(jié)構(gòu)特點

2.2 國內(nèi)種子清選機發(fā)展現(xiàn)狀

我國對種子清選機的研究始于20世紀70年代，自主研發(fā)的種子清選機類型主要以小型機械為主，在不同種子類型之間通用性較差，工作性能不穩(wěn)定。另一方面，我國機械加工制造能力水平有限，導(dǎo)致種子清選機配套設(shè)備較多，工序復(fù)雜，不能很好地滿足種子清選發(fā)展要求。目前，我國種子清選機主要類型與發(fā)展特點如表2所示。

表2 國內(nèi)典型種子清選機類型及結(jié)構(gòu)特點

3 國內(nèi)種子清選機發(fā)展存在的問題

3.1 缺乏大型種子清選設(shè)備

我國種子清選機發(fā)展較晚，目前自主研發(fā)的種子清選機主要類型為中小型。隨著我國農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展，對農(nóng)業(yè)機械大型化要求日益提高，各種農(nóng)業(yè)機械大型化發(fā)展是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢和發(fā)展要求。目前，我國大型種子清選機主要依賴進口，價格昂貴，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

3.2 專用機型較少，設(shè)備形式單一

種子類型繁雜，品種較多，目前我國種子清選機多為通用機型，對于特定的種子清選設(shè)備較少，種子與清選機之間的匹配性較差，進而導(dǎo)致作業(yè)質(zhì)量較差。國內(nèi)主要種子清選設(shè)備核心部件結(jié)構(gòu)形勢較為單一，無法根據(jù)不同的作業(yè)要求選出合適的核心部件，限制了我國種子清選機工作效率的提升。

3.3 自主創(chuàng)新能力較低

我國農(nóng)業(yè)機械普遍自主創(chuàng)新能力不足，研發(fā)經(jīng)費較少，多為國外仿制設(shè)備，整體無法滿足高質(zhì)量種子的清選要求。另一方面，我國機械加工技術(shù)與工藝水平與國外相比也有較大的差距，導(dǎo)致種子清選機發(fā)展緩慢。

4 種子清選機發(fā)展趨勢

4.1 加強大型種子清選機的研發(fā)

隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大與發(fā)展，未來種子清選設(shè)備也逐漸向大型化發(fā)展，因此，應(yīng)重視大型種子清選設(shè)備的研發(fā)與投入，提高種子清選生產(chǎn)率，滿足我國種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，全面提高農(nóng)業(yè)機械大型化、集約化發(fā)展。

4.2 加強不同種子專用清選設(shè)備的研究

根據(jù)不同種子清選要求，設(shè)計專用種子清選機，加強企業(yè)與高校之間的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合與交流，突破現(xiàn)有種子清選機存在的技術(shù)瓶頸，加大核心部件技術(shù)參數(shù)與材料的研發(fā)和創(chuàng)新，全面提升種子清選機的工作效率。

5 結(jié)論

本研究針對我國種子清選機存在的清選效果差、種子破損率高等問題，系統(tǒng)論述了國內(nèi)外種子清選機的發(fā)展現(xiàn)狀，提出目前我國種子清選機在實際應(yīng)用與發(fā)展中存在的主要問題，指出未來我國種子清選機應(yīng)加強大型種子清選機的研發(fā)，加強企業(yè)與高校之間的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等主要發(fā)展方向與研究重點。研究結(jié)果以期為加快我國種子清選機的發(fā)展提供技術(shù)參考。