玉米免耕播種機發展現狀及排種器結構特點

張紅梅，李順利，張晨明

（1.河南農業大學機電工程學院，河南鄭州 450002；2.淇縣農業農村局農業發展服務中心，河南鶴壁 456750）

1 免耕播種機的研究背景和意義

與傳統的翻地、壓實、播種相比，保護性免耕播種技術能夠減少水土流失，減少機器耕作的次數，減少播種工序。對于耕地保護有著重要作用[1]。免耕播種機在播種過程中處于保護性耕作重要的一環。免耕播種機就是應對保護性耕作的性能強、質量好的專用配套機具。區別于傳統播種機，免耕播種機具有很多優點，最大的優點是把旋耕機和播種機組合到一起，在小麥秸稈覆蓋的情況下，不需要單獨的進行翻耕。免耕播種機能夠一次性的完成整地和播種，大大節省了播種時間、增強土地熵情、提高播種質量。免耕播種機更能夠適應惡劣的作業條件，清除多余的雜草和殘茬，有利于固土保墑。免耕播種機漸漸成為了未來趨勢。

2 國內外玉米免耕播種機研究現狀

2.1 國外玉米免耕播種機研究現狀

歐美國家的玉米播種機的作業幅寬一般都比較大、機具重量大，配套動力多為大馬力拖拉機，玉米免耕播種機多采用牽引式。美國Kinze3110為6行播種機，配套動力為60 kW，播種行距可在30～38 cm之間調節，6個播種單體采用摩擦輪式驅動，這樣可防止作業時地表跟茬堵塞傳動系統，采用波紋圓盤進行破茬，采用彈簧結構調節播種單體下壓力，防止玉米種子彈起，這種播種機適合在秸稈量較多地塊使用。挪威格蘭2BQJ-6重載型6行精密播種機，配套動力為90 kW，播種時行距可在35～70 cm之間調節。通過KSignus終端實現對排種量的精確控制。美國1775NT系列氣吸式免耕精量播種機，優點在于為了實現精量排種，提高播種均勻性，采用電驅式氣吸式排種器，根據拖拉機的前進速度去控制排種器的轉速。隨著拖拉機機的速度變快，轉速也相應的變快，始終使兩者達到一定比例。意大利馬斯奇奧MT-6精密播種機，播種時可實現45～75 cm行距的調節，壟播平播都可以用，采用V型鎮壓輪、氣吸式精密排種器，可實現排種質量的實時監控。美國MONOSEM免耕播種機，播種行距可在30～70 cm之間調節，可實現單粒精準播種，播種深度、距離、施肥量可以根據播種需要進行調整，采用氣吸式排種系統，可調節風量的吸力和刮種器的位置，適合多種種子類型，可通過電子監視器監測播種質量。德國ED系列氣力式精量排種機，使用兩種仿形方式，一種是V型鎮壓輪，一種安裝在開溝器兩側的仿形輪。前者主要起到仿形輪的作用，后者起到了控制播深的作用。此播種機的投種位置較低，在下落位置有壓種輪。兩種裝置結合，在種子落下的時候，使落種位移變小，最大限度的避免了種子彈跳。國外一些國家玉米免耕播種機多采用多橫梁結構，田間通過性很好，而且不容易發生秸稈堵塞問題[2]。

2.2 國內玉米免耕播種機研究現狀

我國在玉米免耕播種機的研究中相對歐美國家較晚，近幾年通過對國外玉米免耕播種機的結構分析和創新，也取得了很大進步。2BQM-6系列玉米免耕播種機，是我國較早的一臺播種機，結構較簡單，采用了機械式排種器和雙圓盤開溝器。因結構限制，播種機的工作速度較低，適合在小地塊使用。雷沃氣吸式精密12行播種機，可對各個排種器堵塞和漏播情況進行監測，播種精度較高，播種行距在45～75 cm之間調節，大型農機合作社使用較多。吉林省康達公司2BMZF-4播種機，采用缺口圓盤刀破除跟茬，指夾式精量排種器完成單粒精播，通過KDL6裝置監測播種質量，適用于覆蓋玉米秸稈地塊的免耕作業。德邦大為2605氣吸式6行免耕精密播種機，施肥采用缺口圓盤刀開溝，施肥深度可在0～13 cm之間調節，播種開溝器采用雙圓盤開溝器，播種行距可在55～70 cm之間調節，采用電子監控進行種子漏播報警。眾榮2BM-6氣吸式6行免耕精密播種機，采用波紋圓盤刀和漸開線式撥草輪破除跟茬，采用氣吸式的精量排種器，播種行距可在58～68 cm之間調節，播深可在0～8 cm之間調節，施肥深度可在0～18 cm之間調節，株距調節范圍較大。目前我國小型免耕玉米播種機保有量較多，相比國外的播種機，創新較少，播種機較小。隨著土地規模化經營范圍越來越大，發展大型玉米免耕播種機對促進玉米產業化發展具有重要意義。

3 排種器的結構特點

在我國使用的免耕播種機中采用機械式排種器較多，氣力式較少。在氣力式排種器又分為氣吹式、氣吸式和氣壓式三種。在機械式排種器分為指夾式、窩眼式、水平圓盤式、傾斜圓盤式、垂直圓盤式等。

3.1 氣吸式排種器

種子落入充種區進行充種，風機產生的吸力吸附種子。種子隨種盤運動，通過毛刷等清除吸附的多余種子，旨在保證一個吸種孔只保留一個種子。隨著種子運動，運動到風力消失的地方，種子落入到排種管，經排種管落到土壤上。特點是對種子的形狀要求不是很嚴格，可以作用于大多數種子。氣吸式播種機作業速度較高。通過改變吸孔的直徑可以播種不同形狀的種子。也可以通過加快播種工作速度，改變吸孔數目和播種傳動比來改變株距。缺點是氣吸式排種器容易磨損，結構比較復雜。由于種子群運動的不合理性，會出現種子的重播或漏播。目前，我國高速式免耕播種機主要采用氣吸式排種器。能過夠實現高速，精準播種，對種子損傷小。但是氣吸式排種器對氣密性要求高，且需要的風量較大，提高氣密性可增強氣吸式排種器播種質量。

3.2 氣壓式排種器

種子利用自身重力落入型孔中，種子隨著型孔繼續旋轉，風機產生的壓力把種子壓在型孔內，當種子運動在清種區時，沒有被壓力壓住的種子通過重力作用落入到充種區。達到清種的目的，被壓的種子運動到護種區后落入到土壤上。氣壓式排種器結構簡單緊湊，適合大部分種子播種，種子不易損傷，相對其他類型排種器比，充種性能較好。缺點是由于排種器結構特點，投種高度相對較高，種子脫離原定位置時導致株距的均勻性變差，粒距的合格率變低。因需要產生壓力來運輸種子，氣壓式排種器風機所產生的壓力比氣吸式排種器產生的吸力較小，但是需要對壓力控制要精準。壓力過小不能清理多余的種子，壓力過大會把原本要運輸的種子給吹掉不能正常投種。因為型孔的原因，對種子形狀大小要求高，在播種時需要挑選出適合的種子來進行播種。

3.3 氣吹式排種器

利用帶有窩眼的種盤進行充種，種子落入窩眼后繼續旋轉，旋轉到清種區，利用風機產生的氣流，對多余的種子進行清種。未被清除的單粒種子繼續運動。通過護種區落入土壤。氣吹式排種器因其型孔較大，有氣流進行輔助，有很好的充種性能，且對種子的形狀大小要求不高；采用高速氣流清種代替傳統的機械清種，更好的降低種子損傷率。氣吹式排種器關鍵部件加工工藝比較復雜；主要依靠氣流進行清種，氣流方向和大小都需要精準控制，要求較嚴格。氣流過大或過小都有可能引起種子的漏播或重播[3]。氣吹式排種器投種高度較高。當運送種子的時候，會使種子跳動，使粒距合格率降低。可通過降低投種高度和運輸距離來提高播種質量[4]。

3.4 中央集排式排種器

中央集排式排種器也稱為氣送式排種器，主要利用的原理是風機產生的氣流吹著種子貼著型孔。連接型孔的軸不斷轉動，卸種輪阻斷氣流，種子沒有了壓力，落入到排種管中，經過排種管的運輸，落入到土壤上，這種排種方式較有創新性。傳統的都是每行都有一個特定的排種器、開溝器和鎮壓輪。而氣送式排種器利用一個多行一體的滾筒進行播種。這種方式結構復雜，體型較，對整個氣流系統要求嚴。

3.5 機械式排種器

3.5.1 指夾式排種器。指夾式排種器作業性能較穩定，是目前應用較廣的機械式排種器，最高速度可達到8 km/s。當排種器轉動的時候，在充種過程中，凸輪頂著指夾，大多數指夾式排種器配備12個指夾。當轉動到凸輪高的部分，指夾打開，進行玉米充種，夾住玉米一直轉動，種盤上部有凹凸結構，進行玉米種子振動清種，把指夾夾的多余的種子清選掉，繼續轉動，把種子投到卸種口，種子落到傳送帶上，種子隨著傳送帶運輸落到土壤中。缺點是結構相對復雜，對種子要求較嚴格，需要特定適合指夾夾取種子。并且在播種過程中，需要添加特定的潤滑劑。在機械式排種器中，指夾式排種器是播量精準的排種器。我國大多數免耕播種機都采用指夾式排種器。播種速度較低是指夾式排種器的主要缺點。所以提高播種速度是研究指夾式排種器的未來方向。

3.5.2 勺輪式排種器。勺輪式排種器運動方式跟指夾式排種器較相似，也是使用較多的排種器，一般配備18～30個排輪勺。種子從種箱落入到充種區時，排種盤轉動，種子落入勺輪上的孔上。帶著種子向上轉動，運動到清種區時，利用種刷清除多余的種子。種子落入存種室，繼續旋轉，種子落到土壤中。勺輪式排種器的結構比較耐用，長時間使用很少有損壞的。種子適應性較差，根據種子大小需要更換勺輪實現單粒播種。投種頻率需要調節勺輪數目。播種速度不高，最高達到5 km/s。速度較高時振動大，會使充種質量和清種質量變差，引起種子漏播。

3.5.3 窩眼輪式排種器。窩眼輪式排種器排種軸轉動時，排種器依靠型孔去運輸玉米種子。種子的大小決定了型孔的大小，當種子落入型孔較多時，刮種區的毛刷可以去除多余的種子。使型孔內保證只有一粒種子，排種器繼續轉動，當型孔經過護種板末端時，種子落入到土壤中，播種過程完成。窩眼輪式排種器結構簡單，可靠性差；種子均勻性差，種子損傷率高，作業速度比較慢，一般不超過6 km/h，有時會導致重播的情況發生，不能有效進行單粒播種，在播種過程中，會出現堵塞的問題。窩眼式排種器是比較成熟的機械式排種器，對種子形狀要求高，均勻性較差。播種機的振動對它的影響較大，降低播種機的振動是提高播種質量的有效途徑[5]。

3.5.4 圓盤式排種器。圓盤式排種器的特點是排種盤的孔形決定種子尺寸適用狀況，孔距決定株距；作業時，作業速度要求很嚴格，當速度不按要求播種時，排種器的排種質量變的很差。水平圓盤式結構簡易好用、工作穩定，在機器前進速度較低時，工作質量優，所以曾經被廣泛使用。圓盤式排種器因結構限制，只有在低速時工作比較穩定，所以對作業速度有比較嚴格的要求，一般不超過6 km/h，否則排種質量將顯著惡化，漏播率大大增加。優化圓盤對提升播種速度有很大幫助。

3.5.5 外槽輪式排種器。外槽輪式排種器特點是適應大部分種子，如麥類、高粱等表面光滑的種子都能適用。地面不平整度、種箱內種子存量和機器前進速度這些影響因素對播種的影響較小。播量方便調節，排種器結構簡單，制造工藝不復雜，各行播量一致性較好，但種子在行內分布有脈動現象均勻性差，機器震動對種子均勻性影響大。外槽輪排種器是非常成熟的排種器，但是無法實現精準排種。

4 結語

綜上所述，玉米免耕精密播種技術已經成為未來的發展趨勢。對耕地的保護具有重要的意義。我國玉米免耕播種機發展要結合我國農業發展情況研制適合自己經營規模的機型。排種器是玉米免耕播種機的核心，新型高速排種器的研制也是免耕播種機的發展方向。通過對國內外玉米免耕播種機的發展和排種器的特點分析，為制造玉米免耕播種機和優化排種器提供了參考。