山東省大蒜播種機械性能測定及發展探討

摘要：近年來，缺乏適合中國大蒜主產區的大蒜生產裝備是制約中國大蒜生產的主要因素。為推進我國大蒜機械化進程，了解大蒜播種機械性能現狀，對我國大蒜第一主產區山東省典型的大蒜播種機械進行性能測定。結果表明：正芽率平均為90.0%；大蒜正芽播種機、平芽播種機平均播深合格率為91.6%、92.0%；大蒜正芽播種機、平芽播種機平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。懸掛式播種機的作業速度要高于自走式播種機，但作業性能要低于自走式播種機，配備旋耕裝置可以提高懸掛式正芽播種機的作業效果；手扶式的大蒜平芽播種機作業效果高于懸掛式大蒜平芽播種機。未來應進一步提高正芽播種機的正芽率與作業速度，提高正芽播種機的與平芽播種機的作業性能，在適宜地區配套應用平芽播種機。

關鍵詞：山東省；大蒜播種機；平芽；性能測定

中圖分類號：S223.2； S633.4； F324.2" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 08?0325?05

Determination and development of mechanical properties of garlic sowing"in Shandong Province

Li Kunpeng1， Wang Dongwei2， Xu Wenyi1， Zhu Yuehao1， Chang Xueliang2， Shi Zhongtao1

（1. Shandong Agricultural Machinery Technology Extension Station， Jinan， 250100， China；"2. Qingdao Agricultural University， Qingdao， 266000， China）

Abstract： In recent years， the lack of garlic production equipment suitable for China's main garlic production areas is the main factor restricting China's garlic production. In order to promote the mechanization of garlic in China and understand the mechanical properties of garlic sowing in China， the performance of typical garlic sowing machinery in Shandong Province， the first main production area of garlic in China， was determined. The results showed that the average positive bud rate was 90.0%. The average sowing depth qualified rate of garlic positive bud seeder and flat bud seeder were 91.6% and 92.0%. The average reseeding rate of normal bud seeder and flat bud seeder was 5.3% and 5.5%， and the average hole rate was 1.0% and 3.2%. The operation speed of the hanging type seeder is higher than that of the self?propelled type seeder， but the operation performance is lower than that of the self?propelled type seeder. The operation effect of hand?supported garlic planter is higher than that of hanging garlic planter. In the future， the positive germination rate and operation speed of positive germination seeder should be further improved， and the operation performance of positive germination seeder and flat germination seeder should be improved， and flat germination seeder should be used in suitable areas.

Keywords： Shandong Province; garlic bud seeder; garlic flat bud seeder; performance measurement

0 引言

我國是世界上主要的大蒜出口國，大蒜逐漸成為我國最具有競爭優勢的蔬菜品種之一。2023年，我國大蒜種植面積為504 khm2，其中山東、河南和江蘇三大主產區的大蒜種植面積分別為190 khm2、134 khm2和80 khm2，占全國大蒜總種植面積的80.2%。近年來大蒜生產環節的人工費用受到農村勞動力結構變化[1]、生產效率低等因素的影響，占到生產總成本的50%～60%，使得大蒜種植綜合效益降低，種植風險逐漸增大。研究表明，大蒜全程機械化作業投入產出比是人工作業的1.944倍，土地產出率是人工作業的1.5倍，在播種與收獲環節的勞動效率是人工作業的50倍[2]。但我國大蒜的生產方式落后，機械化生產水平低，長期制約著我國大蒜產業化發展和經濟效益的提高[3]，近年來，缺乏適合中國大蒜主產區的大蒜生產裝備是制約中國大蒜生產的主要因素[4]。

20世紀80年代初，農業機械化在農業轉型中起到關鍵作用，發達國家開始了農業機械的研究[5]。直到21世紀初，國內學者才認識到農業機械是提高農業勞動生產率的關鍵因素，并持續將農業機械化作為促進農作物生產效率與實現農業現代化的關鍵路徑[6]。目前，經過我國科研人員的不懈努力，主要農作物已經基本實現全程機械化[7]。

大蒜生產機械中的種植機械、鋪膜機械和收獲機械，需按照大蒜生產的農藝要求專門設計制造。其中大蒜鋪膜機已有成熟機型，在大蒜主產區均已普遍使用。而種植機械和收獲機械的研發與推廣長期受到大蒜種植模式以及農藝標準的差異制約[2]。本文對大蒜第一主產區的山東省大蒜播種機械的典型機型進行性能測定，探討大蒜播種機械化突破瓶頸，達到提高我國大蒜產業競爭力的目的。

1 山東省大蒜生產現狀

1.1 山東省大蒜的種植模式

目前山東省是我國大蒜的第一主產區，多采用輪作制度，一般情況下在每年9月中下旬種植，種植方式以平作為主，部分地區有與玉米、棉花和蔬菜等間作套種的種植習慣。大蒜種植行距不等，平均在18 cm，株距一般為16～20 cm，植株高度在60～70 cm，出薹后高度在50～60 cm，大蒜生長深度在4～5 cm土層以內。蒜薹收獲時間在次年5月中下旬兩三天內，生蒜收獲時間一般在次年6月上旬前后一周內收完，產量一般在15 000～19 500 kg/hm2，蒜薹產量一般在4 500 kg/hm2。金鄉、商河、臨清、蘭陵等采用大蒜正芽種植習慣，部分地區采用平芽種植。雖然大蒜平芽播種對大蒜產量和商品率有一定影響，但其作業效率較正芽播種機有很大提高，作業成本較低。

1.2 山東省大蒜播種機的典型機型

目前，山東省大蒜正芽播種機主要代表機型有：2BSZZ-7A型履帶自走式大蒜播種機、2BSXZ-13A型懸掛式大蒜播種機、2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機、2BSXZ-7型懸掛式大蒜旋耕精量播種機、2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機，如表1所示。

大蒜平芽播種機主要代表機型有：2BSXB-6型懸掛式大蒜播種機、2BSXB-10A型懸掛式大蒜播種機、2BSZB-5型手扶自走式大蒜播種機、2BSZB-6型手扶自走式大蒜播種機，如表2所示。

2 大蒜播種機作業性能測定方法及評價

為保證試驗的科學性與真實性，本文采用的標準及試驗方法依據DG/T 166—2019《大蒜播種機》農業機械推廣鑒定大綱要求。

2.1 評價方法

采用選點試驗的方法進行評價。根據所選播種機的適用范圍，選擇具有代表性的區域逐一進行性能試驗。

2.2 評價內容

包括空穴率、重播率、正芽率、播種深度合格率等作業性能。其中空穴率是指種距大于1.5倍理論種距的穴數和總測定穴數之比，用百分數表示。正芽率是指蒜種鱗芽朝上（≥45°）的數量與測定總數量之比，用百分數表示。重播率是指種距小于0.5倍理論種距的穴數和總測定穴數之比，用百分數表示。

2.3 作業性能試驗

1） 試驗條件。根據當地農藝要求選擇及預處理試驗用種子。測定種子尺寸、鱗芽長度，種子原始破損率、百粒質量取3組樣品進行測定，測定結果取平均值。原始破損率測定時，每個樣品質量約500 g。

測區長度應不小于30 m，兩端預備區不小于10 m，寬度滿足機具往返1個行程作業要求。對試驗地狀況進行調查，記錄試驗地大小、耕作方式、土壤質地和土壤含水率等，選取5個點測定土壤含水率，取平均值。試驗樣機的技術狀態應符合要求，駕駛員的操作技術應熟練。

2） 試驗方法。種子破損率：從各個排種器排出的種子中取出3份種子樣品，每個樣品質量約500 g，選出其中破碎損傷的種子稱其質量，稱量精度不低于0.1 g，計算破碎損傷種子質量占樣本總質量的百分比，取平均值，再減去試驗前測定的種子原始破損率。空穴率：試驗進行一個行程，測定行數不少于6行，6行及以下全測，大于6行的機型選擇機具左、中、右各兩行進行測定，每行連續測定種距數10個，共測3個測區。種子覆土后，扒開土層，測量實際種距，確定空穴數，計算如式（1）所示。

[ki=mF×100%] （1）

式中：ki——空穴率；

m——空穴數；

F——總測定穴數。

重播率：在測定空穴率時同時記錄蒜種重播的數量，計算如式（2）所示。

[B=nF×100%] （2）

式中：B——重播率；

n——重播數。

正芽率（配置正芽裝置機型測量）：在測定空穴率的同時記錄蒜種正芽的數量，計算如式（3）所示。

[zi=yN×100%] （3）

式中：zi——正芽率；

y——蒜種正芽的個數；

N——測定蒜種總個數。

播種深度合格率：播種覆土后，扒開土層，測蒜種底部到覆土表面的距離。每行均分測5點，計算合格播種深度（以當地農業要求深度值為h，h±1.0 cm為合格播種深度）的點數占測定點數的百分比。試驗樣機的技術狀態應符合要求，駕駛員的操作技術應熟練。

3） 測定指標要求。根據鑒定大綱要求，正芽播種及與平芽播種機測量指標的類型一致，但要求略有不同，如表3所示。

3 大蒜播種機作業性能測定結果與分析

3.1 大蒜播種機性能測定結果

2022年9月中旬分別對2BSZZ-7A型履帶式大蒜播種機、2BSXZ-13A型大蒜正芽播種機、2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機等具有代表性的正芽播種機進行了性能測定，試驗地點為適宜正芽播種的地塊，測定結果如表4所示。

同一時間段，分別對2BSXB-6型大蒜播種機、2BSXB-10A型大蒜播種機、2BSZB-5型大蒜播種機、2BSZB-6型手扶自走式大蒜播種機等具有代表性的平芽播種機進行了性能測定，試驗地為適宜平芽播種的地塊，結果如表5所示。

3.2 結果分析

3.2.1 正芽率

經測驗2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機正芽率最高，達到94.0%，2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機正芽率最低，為82.2%。五種大蒜正芽播種機正芽率平均為90.0%。

可見，無論是履帶自走式大蒜播種機、手扶輪式大蒜播種機，還是懸掛式大蒜播種機，正芽裝置性能比較穩定，雖然調正原理不同，但都可較好地完成大蒜鱗芽調正工作，正芽率符合有關標準和規范要求。2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機正芽率較低，主要原因是下栽時其采用開溝、覆土方式，有些蒜種下落時呈正芽狀態，覆土后呈平擺狀態，沒有達到正芽要求。

3.2.2 播深合格率

大蒜正芽播種機、平芽播種機平均播深合格率為91.6%、92.0%，平芽播種機略高。2BSXZ-8C型懸掛式精播大蒜播種機播種深度合格率較低，僅為90.0%，主要原因是其未采用鴨嘴式栽植器，而是利用開溝、覆土裝置調節播種深度，旋耕后的地塊開溝后易有浮土回流，地表平整度不好時播深穩定性也較差。與大蒜正芽播種機類似，懸掛式播種機型由于配套拖拉機痕處理問題在一定程度上影響了播種效果，特別是播種深度穩定性。而手扶自走式機型由于地輪壓平壓實作用，播種深度合格率較高。

3.2.3 重播率和空穴率

大蒜正芽播種機、平芽播種機平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。正芽播種機中，2BSZZ-5型自走式大蒜精量播種機和2BSXZ-7型大蒜旋耕精量播種機空穴率和重播率較低，主要原因是其采用鏈勺式取種和清種裝置，取種勺仿形好、轉向可靠，單粒取種穩定性較好，不容易出現空穴和重播現象。帶有旋耕裝置，或者地輪發揮壓平壓實作用的機型，播種時地表平整度較好，性能表現較好。其他類型播種機由于履帶或配套拖拉機壓痕處理問題在一定程度上影響了播種效果。

大蒜平芽播種機中，不同類型機型均采用鏈勺式取種裝置，空穴情況差別不大，但由于作業速度較高，空穴率明顯大于正芽播種機。手扶自走式大蒜播種機的重播率明顯低于懸掛式大蒜播種機，主要是因為采用了不同品種的蒜種，受到其外形尺寸和均勻性影響。開溝、覆土技術比較成熟，裝置比較簡單，鏈勺式取種裝置穩定可靠，不同類型的大蒜平芽播種機各項性能指標雖均符合有關標準和規范要求，但整體效果還有待提升。

4 大蒜播種機發展探討

4.1 進一步提高正芽播種機正芽率

大蒜種植農藝要求高，必須瓣芽朝上，而且蒜背朝向最好一致。但是大蒜品種繁多，物理性狀差異大，特別是雜交蒜，同一頭蒜的不同蒜瓣長寬厚尺寸差別很大，如果不精選種子，大蒜播種機在充種、輸送、投種和覆土過程中很難保持直立，而且重種、漏種現象明顯增多，導致種植機械作業質量明顯降低。當前大蒜正芽播種機的作業效果較人工種植還有差距，需進一步提升正芽播種機的正芽率。未來應以農機與農藝有機融合為基礎，以播種機械試驗選型和生產模式提煉總結為主，加快大蒜播種機械的推廣應用步伐。同時進一步提高機具的作業性能，研究大蒜播種機的共性技術與關鍵技術，不斷進行系統集成、創新和優化設計。

4.2 提高正芽播種機作業速度

由性能測定結果可知，影響正芽播種機作業效果的主要因素有地表平整度和播種方式。當前大蒜正芽播種機多采用鏈勺式排種裝置，鴨嘴式直立栽植裝置，從充種到栽插進程長、耗時多、作業速度較低（約0.5 km/h）、作業效率不高。今后大蒜正芽播種應該以配有旋耕裝置的懸掛式播種機為研究方向，在鏈勺取種與清種并配備鴨嘴式栽植器的基礎上進一步優化結構，提升作業速度。

4.3 提高大蒜播種機適用性

大蒜生產環節多，種植地塊相對分散，規模小，長期以來依靠人蓄力進行作業，農民種植隨意性大，導致種植模式混雜，有些地方平畦種植，畦寬規格多，且行距不統一，有的僅差別1～2 cm，而現有播種機械由于結構限制，行距均不可調節，導致播種機型號繁多，機具適應性變差。未來性能提升的重點在快速充種、單粒投種，以此實現高速自動化種植作業；提高正芽裝置的精準度，提升正芽率，提高機具的作業效率和質量；進一步研究行距可調式正芽播種裝置，提高機具的適用性，研制符合山東省大蒜主產區要求的高端多功能大蒜正芽播種機械，促進山東省大蒜產業的發展。

4.4 適宜地區配套應用平芽播種機

大蒜平芽播種機與正芽播種機相比，在大蒜生產和產量上沒有太多優勢，以加工型蒜頭生產為主，最大特點是大蒜平芽播種機械作業速度較高，生產制造成本較低，售價便宜，機械化播種成本較低，可在適宜地區配套應用。

5 結論

1） 目前山東省已經突破機械化正芽播種的難題，有多種類型的正芽播種機械生產銷售。參與性能試驗的大蒜播種機械正芽率平均為90.0%；大蒜正芽播種機、平芽播種機平均播深合格率為91.6%、92.0%；大蒜正芽播種機、平芽播種機平均重播率為5.3%、5.5%，平均空穴率為1.0%、3.2%。典型機械裝備作業性能均符合有關生產作業要求。

2） 旋耕裝置、鏈勺式取種和清種裝置、鴨嘴式栽植裝置為大蒜播種機械關鍵裝置，合理配置應用可提升播種機械作業效果。

3） 大蒜播種機械適用性需進一步提升。加快研發行距可調式大蒜播種機械，以適應多種種植模式。進一步提高正芽播種機械作業效率、降低作業成本。

4） 采用大蒜播種機械作業，應以收定播，根據大蒜類型、種植模式和土壤特點，并結合當地經濟條件等綜合考慮，作業前創造良好作業條件，保證土壤細碎、疏松、較干燥，并選擇適宜的播種作業機械。

參 考 文 獻

[ 1 ] 馬玉婷， 高強， 楊旭丹. 農村勞動力老齡化與農業產業結構升級： 理論機制與實證檢驗[J]. 華中農業大學學報（社會科學版）， 2023（2）： 69-79.

Ma Yuting， Gao Qiang， Yang Xudan. Aging of rural labor force and the upgrading of agricultural industrial structure： Theoretical mechanism and empirical test [J]. Journal of Huazhong Agricultural University （Social Sciences Edition）， 2023（2）： 69-79.

[ 2 ] 喬立娟， 郭佳晧， 趙幫宏， 等. 山東省大蒜全程機械化生產效率評價及推進策略研究[J]. 中國瓜菜， 2022， 35（7）： 110-115.

Qiao Lijuan， Guo Jiahao， Zhao Banghong， et al. Efficiency evaluation and promotion strategy of whole mechanized operation in garlic producing in Shandong Province [J]. China Cucurbits and Vegetables， 2022， 35（7）： 110-115.

[ 3 ] 魏宏玲， 王小瑜， 陳進熹， 等. 中國大蒜機械化生產現狀與發展思路探討[J]. 中國農機化學報， 2022， 43（4）： 175-182.

Wei Hongling， Wang Xiaoyu， Chen Jinxi， et al. Discussion on the present situation and development of mechanized garlic production in China [J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2022， 43（4）： 175-182.

[ 4 ] 張香萍， 李勝利. 河南省大蒜產業現狀及“十四五”高質量發展建議[J]. 中國瓜菜， 2021， 34（5）： 132-135.

Zhang Xiangping， Li Shengli. Current situation of garlic industry in Henan Province and suggestions of its high quality development during the “14th Five?Year Plan” period [J]. China Cucurbits and Vegetables， 2021， 34（5）： 132-135.

[ 5 ] Nagasaki Y， Nonaka M， Kawashima H， et al. Studies on machinery and facilities for various vegetable production [J]. Bulletin of the National Agricultural Research Center for Western Region （Japan）， 2005， 4： 129-171.

[ 6 ] 謝冬梅， 汪希成， 伍駿騫. 農業機械化水平對中國糧食生產技術效率的空間溢出效應研究——基于農機跨區作業視角[J]. 中國農機化學報， 2023， 44（3）： 223-231.

Xie Dongmei， Wang Xicheng， Wu Junqian. Research on the spatial spillover effect of the level of agricultural mechanization on the technical efficiency of grain production in China： Based on the perspective of agricultural machinery cross?regional operation [J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2023， 44（3）： 223-231.

[ 7 ] 王祎娜， 沐森林， 顧峰偉， 等. 國內外農機化技術發展現狀與對策建議[J]. 中國農機化學報， 2019， 40（3）： 227-230.

Wang Yina， Mu Senlin， Gu Fengwei， et al. Current situation and suggestions for the development of agricultural mechanization technology at home and abroad [J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2019， 40（3）： 227-230.