不同型式播種機田間作業質量對比試驗研究

摘要：

播種機作業質量及效率對作物出苗情況及產量有較大影響。針對不同播種機結構特點，試驗驗證傳統勺輪式播種機與指夾式、氣吸式高性能播種機作業質量和效率差異，對我國大豆玉米播種機應用現狀和趨勢進行分析。結果表明：勺輪式播種機適宜在6 km/h以下播種作業，指夾式、氣吸式播種機適宜作業速度可達7～9 km/h；在播種速度高于6 km/h條件下，指夾式、氣吸式播種機的株距合格指數、播種均勻性變異系數等作業質量指標優于勺輪式播種機。隨著大功率拖拉機的普及、播種速度的提高、播種機行數的增加，勺輪式整體仿形播種機的劣勢顯現，應加快提升播種作業質量，逐步推進播種機升級換代。

關鍵詞：大豆玉米；高性能播種機；播種質量；出苗率；勺輪式；指夾式；氣吸式

中圖分類號：S223.2

文獻標識碼：A

文章編號：2095-5553 （2025） 03-0001-05

收稿日期：2024年9月28日 "修回日期： 2024年11月17日*

基金項目：國家重點研發計劃（2023YFD2000505）

第一作者：劉小偉，男，1974年生，江西樟樹人，工程師；研究方向為農業機械化。E-mail： liuxiaowei@agri.gov.cn

通訊作者：劉恒新，男，1964年生，陜西咸陽人，研究員；研究方向為農業機械化。E-mail： lhengxin@agri.gov.cn

Comparative experimental research on the field operation quality of different types of seeders

Liu Xiaowei， Ma Shucen， Cheng Xiaolei， Wang Chao， Xu Zhenxing， Liu Hengxin

（China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing， 100122， China）

Abstract：

The quality and efficiency of seeder have great influence on the emergence and yield of crops. According to the structural characteristics of different seeders， the difference of working quality and efficiency between traditional spoon-wheel seeder and finger-clip and air-suction high-performance seeder was verified， the application status and trends of soybean and corn seeders in China were analyzed. The results showed that the spoon-wheel seeder was suitable for sowing below 6 km/h， and the suitable working speed of finger-clip and air-suction seeder was 7-9 km/h， the qualified index of plant spacing and variation coefficient of seeding uniformity of finger-clip and air-suction seeder are better than spoon-wheel seeder. With the popularization of high-horsepower tractors， the increase in sowing speed， and the addition of rows on seeders， the disadvantages of the overall profiling seeders with spoon wheels have emerged. It is necessary to accelerate the improvement of sowing operation quality and gradually promote the upgrading of seeders.

Keywords：

soybeans and corn; high-performance seeder; sowing quality; emergence rate; spoon-wheel; finger-clip; air-suction

0 引言

高質量播種作業，實現苗齊、苗勻、苗壯，保證基本苗密度，降低個體間生長差異，是穩產高產的基礎［1］。機械化播種主要有條播、穴播和精播等方式，采用相應的播種機實現。2022年全國農業機械化統計年報顯示，全國大豆機播率為88.41%，玉米機播率為90.02%。大豆條播、穴播和精播并存，以精播為主；玉米機播有穴播、精播等方式，以精播為主［2］。精量播種采用單粒（精密）播種機作業，每穴僅有一粒種子，可通過調整行距、株距、播深等方式實現一臺播種機兼用于大豆、玉米播種，并在保證播種密度前提下實現株距均勻和播深一致［3-5］。

為提高播種機的性能，國內外學者開展了大量研究，Yazgi等［6］通過優選開溝器提高開溝播種效果，Kocher等［7］通過調整排種盤型孔直徑、結構優化排種器結構，尚增強等［8］通過分析充種過程中種子所受曳力的變化規律調整排種盤參數組合等。目前，歐美發達國家主要采用氣力式排種器播種作業，我國研究起步較晚，受各種因素限制，氣吸式等精量播種機具仍處于普及過程［9］。

本文闡述播種機的結構特點，通過不同地區核測數據分析不同排種器播種機作業質量和效率差異，在實地調研基礎上開展增產潛力分析，力求逐步推進播種機升級換代，加快提升播種作業質量。

1 播種機結構特點

單粒（精密）播種機一般由開溝機構、排種機構、仿形機構、鎮壓機構等關鍵結構組成［10］。

開溝機構影響入土性能。開溝應深淺穩定一致，不出現秸稈擁堵，針對不同前茬作物和土壤類型，有不同型式開溝器，一般東北地區采用圓盤式開溝器（圖1（a）），黃淮海地區采用鑿鏟式開溝器（圖1（b））［11， 12］。

排種機構影響株距均勻性。播后應株距一致，分布均勻。株距過大，造成漏播、空穴，缺苗斷壟，基本苗不夠；株距過小，有的一穴兩粒或多粒，需要人工間苗，如果間苗不及時，過密植株競爭資源，大幅降低產量甚至不成穗［13］。排種機構主要有機械式和氣力式兩種，機械式分為勺輪式、指夾式等，氣力式分為氣吸式、氣吹式、吸吹結合式等，大豆玉米播種作業主要應用氣吸式。大豆玉米單粒（精密）播種機常見的勺輪式、指夾式和氣吸式3種排種器，如圖2所示，各有特點，也有特定的適宜條件［14］。勺輪式排種器采用凹型種勺兜種，具有結構簡單、造價低廉等優點，在傳統中小型播種機上應用廣泛，作業速度一般為4～6 km/h，速度過高時，田間作業機具振動大，勺輪充種時間變短，容易充不上種子造成空穴漏播情況［15］；指夾式排種器采用指夾夾持充種、攜種，降低了因速度升高導致的充種不及時產生漏充和機械振動加劇導致運送過程種子掉落情況的發生概率，具有作業精度高，可靠性強等特點，作業速度一般6～8 km/h，但強制夾持容易造成種子破損影響出苗，對大豆等圓粒種子適應性不強；氣吸式排種器采用負壓氣流充種、攜種，具有播種精度高、對種子外形尺寸適應性強、作業速度高等優點，廣泛應用于大中型精量播種機，作業速度一般8～10 km/h及以上［16］。

仿形機構影響深度均勻性。播后種子應深度一致，出苗整齊。播種過淺種子吸不上水，播種過深種子頂不破土，有的地塊因為播種深度不達標造成種子不發芽，缺苗斷壟；播種深淺不一致的地塊，即使出苗，也會形成大小苗，降低產量［17， 18］。仿形機構有單體仿形和整體仿形，單體仿形是指每個播種單體可獨立仿形，整體仿形是指一個播種機只有一個仿形機構。單體獨立同步仿形機構（圖3）可根據播種機開溝器位置同步仿形，確定開溝深度，從而根據不同地形位置精準的控制播種深度。整體仿形機構適用兩行及以下播種機，在3行以上播種機中采用整體仿形播種深度一致性與單體仿形效果相比差異明顯。

鎮壓機構影響種子著床效果和出苗情況。播后種子應與土壤結合緊密，有利于種子吸收水分，發芽出苗。播種時，鎮壓力不夠，種子與土壤不接觸，或者接觸不緊密，吸不上水造成種子不發芽，缺苗斷壟。單體V型鎮壓器（圖4）能夠直接作用于播種帶，鎮壓力可調，鎮壓效果較好；單體輪式鎮壓器接地面積比單體V型鎮壓器大，受兩側未開溝土壤和秸稈影響，鎮壓效果有限；整體鎮壓器接地面積非常大，受地面平整度影響較大，鎮壓效果較V型鎮壓器差［19］。

高性能播種機采用指夾式或氣吸式排種器，采用單體獨立同步仿形機構和單體V型鎮壓器，具有作業效率高、質量好的特點，近幾年在部分規模化經營主體中開始應用，是今后推廣應用的主要技術和裝備［20］。

2 不同排種器播種機作業質量和效率差異

調研中，對傳統勺輪式播種機和指夾式、氣吸式高性能播種機作業性能進行對比分析。

從東北地區黑龍江省撫遠市團結村核測來看（表1），氣吸式播種機作業質量優于指夾式，指夾式優于勺輪式。根據當地栽培條件，該地塊大豆按照400005株/hm2播種，現場實測勺輪式播種機出苗數為373305株/hm2，出苗率為93.33%；氣吸式播種機出苗數為391605株/hm2，出苗率為97.90%。玉米按照90000株/hm2播種，現場實測勺輪式播種機出苗數為64605株/hm2，出苗率為71.78%；指夾式播種機出苗數為78600株/hm2，出苗率為87.33%；氣吸式播種機出苗數為83295株/hm2，出苗率為92.55%。出苗率不僅與播種作業質量相關，與土壤墑情、種子發芽率等指標也密切相關，雖然不能得出“保苗率低的原因是播種作業質量差”的結論，但從數據偏差可以一定程度上反映作業質量變化趨勢。根據當地農藝要求，黑龍江省撫遠市團結村地塊玉米按照理論株距20 cm進行播種作業，現場實測勺輪式播種機株距合格率為80%，指夾式、氣吸式播種機株距合格率均為100%，勺輪式播種機株距變異系數（又稱離散系數，反映數據的離散程度，變異系數越大，數據越分散）為40.41%，最大株距46 cm，最小株距11 cm；指夾式播種機株距變異系數為18.56%，最大株距26 cm，最小株距10 cm；氣吸式播種機株距變異系數為17.56%，最大株距25 cm，最小株距13 cm，從數據可反映指夾式、氣吸式比勺輪式播種機播種后株距更均勻，有利于苗齊苗壯。

從黑龍江省哈爾濱市雙城區路邊隨機選取地塊實地測試看（表2），合作社采用12行氣吸式精量播種機播種，2行（每行實測20株）株距變異系數為17.12%和24.56%；農戶采用機械式排種器播種機，2行（每行實測20株）株距變異系數為26.36%和37.19%；合作社播種質量優于農戶。

從黃淮海地區核測來看（表3），勺輪式播種機隨著作業速度增大，作業質量明顯降低；氣吸式播種機在較高作業速度下仍可保持較好作業質量。在山東省濰坊市坊子區馬司一村，調研組現場核測不同作業速度不同型式播種機作業質量。勺輪式播種機在3種不同速度下，平均出苗率為79.17%，平均株距合格率為84.58%，平均苗高一致性系數為85.40%，隨著速度的增大，各項作業質量參數明顯降低，在9 km/h左右速度作業時，出苗率降低至73.5%，株距合格率降低至77.5%；指夾式播種機在3種不同速度下，平均出苗率為87.67%，平均株距合格率為92.08%，平均苗高一致性系數為90.97%；氣吸式播種機在3種不同速度下，平均出苗率為90.33%，平均株距合格率為93.33%，平均苗高一致性系數為91.2%，隨著速度的增大，各項作業質量參數變化不明顯，即使達到9 km/h左右速度作業時，出苗率仍達到92.4%，株距合格率仍達到95%。

陜西省興平市南位鎮陳王村玉米種植地塊（表4）按照83250株/hm2播種，現場實測勺輪式播種機作業效果，出苗數為69450株/hm2，出苗率為83.42%；“5335”（75000株/hm2密度，30 cm深松，3層深施肥，深松、條帶旋耕、施肥、播種、鎮壓5連作）指夾式播種機作業效果，出苗數為75495株/hm2，出苗率為90.68%；此外，勺輪式播種機和“5335”指夾式播種機株距合格率均為100%，但“5335”指夾式播種機株距變異系數更優。

山東省桓臺市大豆玉米帶狀復合種植地塊實測5m內共有47株玉米，平均株距10.6cm，符合農藝要求；在玉米種植試驗地塊，9 km/h作業速度下，勺輪式株距合格率為78.6%，氣力式株距合格率為95.2%。

從推廣鑒定檢測數據來看，氣吸式播種機檢測時作業速度高于指夾式，指夾式高于勺輪式。從52個推廣鑒定檢驗報告數據反映出，勺輪式播種機檢測作業速度一般在5km/h以下，最低4.2km/h，最高4.3km/h；指夾式播種機檢測作業速度在7km/h左右，最低6.1km/h，最高7.8km/h；氣吸式播種機檢測作業速度在9 km/h左右，最低8.2 km/h，最高10.8 km/h。

綜上所述，勺輪式播種機適宜在6 km/h以下播種作業，指夾式、氣吸式播種機適宜作業速度可達7～9 km/h，在播種速度高于6 km/h條件下，指夾式、氣吸式播種機的株距合格指數、播種均勻性變異系數等作業質量指標一般優于勺輪式，出苗率有比較顯著的差距。

3 應用和趨勢分析

我國大豆玉米主產區過去以小四輪拖拉機帶播種機作業為主，2行勺輪式播種機大范圍應用。隨著大功率拖拉機的普及、播種速度的提高、播種機行數的增加，勺輪式整體仿形播種機的劣勢顯現，需要推動大豆玉米播種機向適宜高速作業的指夾式、氣吸式以及單體獨立同步仿形方向發展。

目前，我國大豆玉米播種作業，指夾式、氣吸式等高性能播種機作業面積占比不足10%，黃淮海地區部分縣甚至找不出1臺氣吸式播種機。

從河北省調研反饋看，玉米播種機以4行為主，約占50%，配套動力主要為36.75～58.80kW，一般在快1檔或慢3檔作業，作業速度在6～7km/h，部分機手以58.80kW以上拖拉機作為配套動力，作業速度達到8km/h，甚至達到10km/h；3行播種機配套動力主要為22.05～36.75kW，作業速度約為7km/h。可以看出，當前播種機作業速度普遍超過了傳統勺輪式播種機的適宜作業速度。

從黑龍江省調研反饋看，該區域地勢平坦、人均耕地多、規模化程度高，機械化發展優勢明顯，已率先開始播種機升級換代。北大荒集團有關農場和規模化經營主體普遍采用大壟密植技術，配套18行大型精量播種機，播種6大壟，每壟播種3行大豆或2行玉米，作業速度一般9～10km/h，單機每天作業面積超過60hm2，一個播種季可作業666.67hm2以上，以國外品牌為主；部分新型經營主體購置應用中型高性能播種機，行數在4～10行，以牽引式免耕高性能播種機為主，排種器為指夾式或氣吸式，均配置平行四連桿單體獨立同步仿形裝置和V型鎮壓裝置，作業速度可達到8km/h。地方上小農戶傳統勺輪式播種機仍有較大占比，主要為農戶自家使用，一般經營面積在6.67hm2以下。以齊齊哈爾市為例，2023年春耕生產播種機投入使用13.20萬臺，其中，勺輪式播種機10.52萬臺，占春耕生產投入使用播種機總數的79.7%，指夾式播種機2.48萬臺，占18.8%，氣力式播種機1949臺，占1.5%。

因此，加快提升播種作業質量，應逐步推進播種機升級換代。戶均種植規模較大的地區，可不再支持4行及以上整體仿形播種機購置應用，引導該類機具有序退出市場。戶均種植規模較大的地區，應加強對使用勺輪式播種作業的機手培訓指導，限制作業速度，控制在6 km/h以內，并強化鼓勵使用高性能播種機。通過農機購置與應用補貼、整縣大面積單產提升項目、農業社會化服務項目等政策引導鼓勵農業經營主體購置和使用指夾式播種機、氣吸式播種機，保障作業效率和播種質量雙提升，實現苗齊、苗勻、苗壯，持續有效發揮增產潛力。

4 結論

針對不同播種機結構特點，試驗驗證傳統勺輪式播種機和指夾式、氣吸式高性能播種機作業質量和效率差異，對我國大豆玉米播種機應用現狀和趨勢進行分析。

1） 通過對比不同速度下勺輪式、指夾式和氣吸式3種播種機的作業質量和效率發現，勺輪式播種機在6 km/h以下播種作業效果較好，指夾式、氣吸式高性能播種機適宜作業速度可達7～9 km/h。

2） 在播種速度高于6 km/h條件下，通過對比勺輪式、指夾式和氣吸式3種播種機的作業質量發現，指夾式、氣吸式播種機的株距合格指數、播種均勻性變異系數等作業質量指標優于勺輪式播種機。

3） 隨著大功率拖拉機的普及、播種速度的提高、播種機行數的增加，勺輪式整體仿形播種機的劣勢顯現，需要推動大豆玉米播種機向適宜高速作業的指夾式、氣吸式以及單體獨立同步仿形方向發展，加快提升播種作業質量，逐步推進播種機升級換代。

參 考 文 獻

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