丘陵地區(qū)電驅(qū)高效精量播種機(jī)械化技術(shù)探究

摘要：對各類播種機(jī)進(jìn)行研究梳理，結(jié)合丘陵地區(qū)的特殊需求和當(dāng)前機(jī)械化播種面臨的問題，將播種機(jī)械電力驅(qū)動技術(shù)、精量氣吸式播種技術(shù)、智能調(diào)控系統(tǒng)相互融合，采用防振減漏氣吸式精量排種裝置、單體輕量緊湊化設(shè)計(jì)、傳感技術(shù)及數(shù)字化技術(shù)等措施，開發(fā)出丘陵地區(qū)電驅(qū)高效精量播種機(jī)，為丘陵地區(qū)播種機(jī)械化作業(yè)提供一種適用機(jī)具。

關(guān)鍵詞：電驅(qū)； 氣吸式播種機(jī)； 丘陵區(qū)； 高效精量； 機(jī)械化

中圖分類號：S232.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）04-0056-02

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵。丘陵地區(qū)地形復(fù)雜，實(shí)施機(jī)械化播種面臨作業(yè)效率低、適用機(jī)具少等問題和挑戰(zhàn)。播種質(zhì)量直接影響作物產(chǎn)量。研究梳理現(xiàn)有各類播種機(jī)，結(jié)合丘陵地區(qū)實(shí)際需求，通過技術(shù)創(chuàng)新來提升播種效率和質(zhì)量，從而提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 丘陵地區(qū)播種機(jī)械化面臨的問題

1.1 地形復(fù)雜多變

丘陵地區(qū)地形起伏大、地勢復(fù)雜，對播種機(jī)的設(shè)計(jì)和操作均帶來很大挑戰(zhàn)。播種機(jī)需要具備更高的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，以應(yīng)對不同的地形和坡度。

1.2 土壤條件差異大

丘陵地區(qū)的土壤類型、濕度、質(zhì)地等條件存在較大差異，這對播種機(jī)的播種深度和播種效果均有一定影響。播種機(jī)應(yīng)具備根據(jù)不同的土壤條件進(jìn)行調(diào)整的能力，以提高播機(jī)具的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

1.3 作業(yè)效率低

丘壑地形限制了播種機(jī)作業(yè)效率。山區(qū)作業(yè)空間狹窄、交通不便，致使生產(chǎn)效率進(jìn)一步降低。

1.4 大型機(jī)械適應(yīng)性差

丘陵地區(qū)地形起伏，大型機(jī)械通過性不佳，易發(fā)生部件與地面接觸導(dǎo)致機(jī)械損傷的情況，影響設(shè)備使用壽命。

1.5 播種精度不穩(wěn)定

丘陵地區(qū)地形復(fù)雜，播種機(jī)在作業(yè)時受到風(fēng)力、土壤濕度等多種因素影響，導(dǎo)致播種精度難以保證，影響作物的生長和產(chǎn)量。

為解決上述問題，丘陵地區(qū)播種機(jī)的設(shè)計(jì)和制造需要充分考慮地形、土壤、作業(yè)效率、機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)等因素，以提高播種機(jī)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。將智能、高效的播種技術(shù)與感知測控等新興技術(shù)進(jìn)行融合，可有效提高丘陵地區(qū)的播種作業(yè)效率和質(zhì)量。

2 常見播種機(jī)類型及適用環(huán)境

2.1 勺輪式精量播種機(jī)

勺輪式精量播種機(jī)的播種方式能夠確保每穴只有1粒種子，從而實(shí)現(xiàn)精量播種。該機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，適用于大規(guī)模、連片的玉米種植區(qū)。

2.2 指夾式精量播種機(jī)

指夾式精量播種機(jī)主要由指夾器、顛簸器、排送帶、外殼等組成。該機(jī)型播種精度較高，高速條件下作業(yè)性能穩(wěn)定，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通用性差，適用于平原地區(qū)的常規(guī)播種。

2.3 氣吸式精量播種機(jī)

氣吸式精量播種機(jī)利用高速氣流將種子吸附在播種器的吸嘴上，并在適當(dāng)?shù)奈恢冕尫欧N子，從而實(shí)現(xiàn)精量播種。該機(jī)型適用于多種地形和土壤條件。

2.4 氣吹式精量播種機(jī)

氣吹式精量播種機(jī)利用高速氣流將種子吹入土壤，能夠快速、準(zhǔn)確地將種子播入土壤。該機(jī)型適用于比較干旱或沙質(zhì)土壤地區(qū)。

以上4種精量播種機(jī)各具優(yōu)勢，但勺輪式、指夾式和氣吹式播種機(jī)因地形和土壤限制，不適用于丘陵地區(qū)。市場上流行的玉米播種機(jī)多采用指夾式或氣吸式排種器，受地輪打滑影響，播種均勻性有限[1]。氣吸式精量播種機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，適合在丘陵地區(qū)使用，是未來的發(fā)展趨勢。結(jié)合電力驅(qū)動技術(shù)、氣吸式技術(shù)和智能管控系統(tǒng)對播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以提升播種機(jī)在丘陵地區(qū)的高效性和適用性。

3 電驅(qū)高效精量播種機(jī)的技術(shù)與原理

3.1 技術(shù)組成

電驅(qū)高效精量播種技術(shù)涵蓋驅(qū)動、種子計(jì)量、控制和執(zhí)行4個環(huán)節(jié)。其中，電力驅(qū)動提供穩(wěn)定動力[2]，計(jì)量裝置確保種子數(shù)量精確，控制系統(tǒng)根據(jù)多因素來調(diào)整播種參數(shù)，執(zhí)行裝置負(fù)責(zé)精準(zhǔn)播種，共同提升播種作業(yè)的效率和質(zhì)量。

3.1.1 電力驅(qū)動技術(shù) 電力驅(qū)動相比機(jī)械驅(qū)動，可以提供更強(qiáng)的動力和更快的作業(yè)速度，迅速響應(yīng)操作指令，保持作業(yè)穩(wěn)定性。

3.1.2 氣吸式播種技術(shù) 利用氣吸式裝置和精確控制系統(tǒng)控制播種深度和間距，確保種子均勻分布，減少種子浪費(fèi)，促進(jìn)作物均衡生長。

3.1.3 傳感監(jiān)測技術(shù) 配備傳感器可實(shí)時監(jiān)測種子的流量和速度。傳感器能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苷{(diào)控系統(tǒng)中，供控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和調(diào)整。

3.1.4 智能調(diào)控系統(tǒng) 搭載智能調(diào)控系統(tǒng)，利用雷達(dá)監(jiān)測地表和土壤條件，以自動調(diào)整播種策略，可確保在多變的環(huán)境下提升播種效率，維持播種質(zhì)量。

3.1.5 自適應(yīng)株距和變量播種數(shù)字化技術(shù) 播種時，導(dǎo)航基站通過無線信號與拖拉機(jī)通信，并利用衛(wèi)星差分技術(shù)獲得高精度定位。電驅(qū)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化處理，以實(shí)現(xiàn)株距和播種量的自動調(diào)整，有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢

3.2.1 適應(yīng)性強(qiáng) 電驅(qū)高效精量播種機(jī)適用于多種作物和土壤條件。對各部件進(jìn)行輕簡化和緊湊設(shè)計(jì)，減少非關(guān)鍵部件與地面的接觸面積，以滿足丘陵地區(qū)播種作業(yè)的特殊需求。

3.2.2 播種精度高 電驅(qū)高效精量播種機(jī)搭載精準(zhǔn)種子計(jì)量裝置，按預(yù)設(shè)數(shù)量確保每穴1粒種子，且在田間均勻分布。播種過程中持續(xù)監(jiān)測種子流量和質(zhì)量，遇不穩(wěn)定或不合格流量，即時調(diào)整速度，以保證播種精確穩(wěn)定。

3.2.3 作業(yè)高效連續(xù) 電驅(qū)高效精量播種機(jī)作業(yè)持續(xù)時間長，可在一定時間內(nèi)完成大量的播種任務(wù)。電力驅(qū)動使播種機(jī)在作業(yè)過程中不需要頻繁更換零部件或進(jìn)行維修，提高了播種效率和連續(xù)性。

3.2.4 人力投入少 傳統(tǒng)的播種方式需要投入大量人力，而電驅(qū)高效精量播種機(jī)只需少量的操作人員即可完成作業(yè)，既降低了生產(chǎn)成本，又提高了播種的效率和準(zhǔn)確性。

3.2.5 操作維護(hù)簡便 電力驅(qū)動使播種機(jī)的操作更加簡便，降低了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度。其結(jié)構(gòu)緊湊，易于維護(hù)和保養(yǎng)，可以提高設(shè)備的使用壽命。

綜上所述，電驅(qū)高效精量播種機(jī)通過電力驅(qū)動、精確播種技術(shù)、智能調(diào)控系統(tǒng)及數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了丘陵地區(qū)播種環(huán)節(jié)的連續(xù)作業(yè)能力，減少了人力投入，有效提高了播種效率。沈卓群等[3]自主設(shè)計(jì)的免耕播種機(jī)使作物產(chǎn)量提升了4.3%，凸顯了電驅(qū)動播種機(jī)在提高播種質(zhì)量和作物產(chǎn)量方面的優(yōu)勢。電驅(qū)高效精量播種機(jī)在丘陵地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用，為推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升和資源優(yōu)化配置作出了重要貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

電驅(qū)動高效精量播種機(jī)通過精細(xì)調(diào)控來提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置；通過精確控制系統(tǒng)來確保播種間距誤差最小化，提升免耕播種效果；集成電力驅(qū)動、氣吸式播種、智能控制3 種先進(jìn)技術(shù)可精確控制播種深度、間距和密度，保證種子均勻分布，提高播種效率和準(zhǔn)確性；減少化肥和農(nóng)藥使用，減輕環(huán)境污染，推動農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。電驅(qū)動播種機(jī)的研制與應(yīng)用可以促進(jìn)丘陵地區(qū)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，對于實(shí)現(xiàn)丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣振晗，王鈺旭，魏逸飛，等.電驅(qū)式玉米高速作業(yè)播種機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2024（3）：24-30+57.

[2] 程衛(wèi)東，張國海，阮培英，等.國內(nèi)玉米（大豆）精密播種機(jī)排種器電驅(qū)應(yīng)用分析[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2017（8）：13-16.

[3] 沈卓群，孫繼東，董向輝，等.電驅(qū)排種施肥免耕播種機(jī)保護(hù)性耕作效果試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2024（3）：161-166.