北方旱地果园绿肥播种机现状及展望

陈云生，杨 旺，赵劲飞，兰海鹏，廖结安

(塔里木大学 机械电气化工程学院/现代农业工程重点实验室，843300，新疆阿拉尔）

我国绿肥播种面积在1970 年代曾达到过133.33万hm2，其中北方旱地绿肥种植量占比最大。北方旱地昼夜温差大，年降雨量少，盐碱化程度高，土壤肥效流失严重[1]，但其由于日照时间长、昼夜温差大，故果园水果果实品质普遍较高，林果业发达。果园绿肥种植作物的种子大多颗粒较小、形状不规则，播种困难。本文列出了各类播种机播种种类及特点、国内外绿肥播种机研究现状，总结了各类播种机的特点以及使用播种机时遇到的困难，对未来绿肥精量播种机的发展方向提出看法，为北方果园各类播种机或相关关键部件的研究提供参考依据。

1 常规播种装备

1.1 撒播机

撒播机主要用于播种面积大、对种子长势要求不高、播种均匀度没什么要求地区的播种。撒播机分为单项作业撒播机、复合作业撒播机，单项作业撒播机有小麦撒播机、离心式肥料撒播机、风送式撒播机等。撒播机可用于大规模种植绿肥，其发芽率不能得到很好保证，但是根据其撒播原理可以对多种绿肥种子进行混合，继而为精量绿肥混合播种机的设计提供参考依据。

1.2 条播机

条播机主要用于播种小麦，能够完成开沟、播种以及覆土工序。播种机工作时只能够把控行距变化，株距不易控制，其组成机构主要是机架、动力传输机构、前进机构、种箱、排种器、覆土装置、开沟器及深度调节装置。

1.3 穴播机

我国穴播机主要用来播种棉花、大豆等种子颗粒较大作物，其作业时主要依靠成穴器实现种子单粒摆放或播种。现在应用较多的穴播机种类为气力式穴播机、窝眼式穴播机、水平圆盘式穴播机，但是对于油菜、苜蓿等小颗粒种子的播种均匀性及播种量难以控制，并且其播幅较宽，用于果园绿肥播种时需要对其幅宽进行改进设计。

2 国内外研究现状

2.1 国内研究现状

河北保定农慧播农机商贸有限公司研发出PD-4 型电动四行精密播种机（见图1），可播油菜、娃娃菜等小颗粒种子，以电机为动力，工作时采用气力式播种[2]，精确度高，播深稳定。该机最大不足为面向大棚，故而效率有待提高；且果园需要使用专门的果园拖拉机，对于果园绿肥播种该机难以提供充足动力，无法达到预期播种效果。

图1 PD-4 型精密播种机

现代农装科技股份有限公司针对北方旱地盐碱化问题专门设计出一款牧草精量播种机，该播种机型号为2BMC-9（见图2），功率为11.76～18.375 kW，专门针对退耕还草、防风固沙、发展草业而设计。该机吸收国外苜蓿播种机排种器优点，同时种箱配有可变窝眼和槽轮排种器，不仅可播绿肥，还可播小麦、大豆；不足之处在于成本较高，价格昂贵，果园种植以盈利为目的，向果园农户推广的难度较大。

图2 2BMC-9 型播种机

绿肥种子与小麦种子同属于小颗粒种子，但尺寸更小，且大小不够均匀，对用于小麦种子的排种器进行改进研究可大幅度降低绿肥播种机设计难度[3]。将如图3 所示的排种器配置于果园绿肥播种机，进行果园绿肥播种的预期效果好，可以用于在北方果园种植燕麦绿肥。

图3 差速充种沟式排种器

2.2 国外研究现状

在法国巴黎举行的SIMA 展会上，马斯奇奥盖斯帕多CHRONO 高速精量播种机，获得年度机器之星。该机器可用于多类型小颗粒种子精量播种，其高速前进的同时能达到精量播种目的，进行绿肥播种时，速度快，精确度高，播辐大，对于小范围绿肥精量播种机的研制尤为重要；其缺点是果园有其固定幅宽，果树宽度较窄，目前不适合我国的果园绿肥种植。

美国ALMACO 气动式小区精量播种机针对绿肥种子颗粒小、难以精确到单株播种问题而专门设计，该类型播种机在小区域绿肥单株播种方面极有优势。其为了试验小区的精确单株播种，专门采用真空回收装置将多余种子回收用来保证播种精度，其配套的seed pro360 播种软件可自由设置相关参数。该类型播种机适用于果园播种，但其所采用的气动式播种原理对动力要求高。

德国所研制的豪狮气吸式精量播种机（见图4），主要用于大规模播种，在旱地开荒种植绿肥用以肥地养地时有巨大优势。该播种机成本被严格控制，根据对中国果园果树种植情况的调研，需要其行距可调、播幅一致，但是由于该机宽度太大，北方旱地果园果树间距过于狭窄，在进行绿肥播种时掉头、转向等操作难度太大，且设备零件更换不易，减小播宽、增加效率是小颗粒绿肥种子播种下一步研究的主要方向。

图4 豪狮气吸式精量播种机

3 建议

（1）研发新型控制系统。精量播种机控制系统包含操作系统及播种系统两部分，操作系统用于播行控制、行走速度控制，播种系统控制下种速度、播种深度，这些对于精量播种有巨大发展前景[4]。

（2）研发自动加种补种装置。类似于空中飞机加油对接，在地头放置种子聚集装置，对即将播完种子的机器进行对接加种，减少人力，难点在于对接装置的成本压缩及对接过程的完整性设计。

（3）设计多功能精量播种装置。单一播种装置已经不太能够满足农民需求，但现多功能播种装置在更换种子种类后容易发生漏播、重播、种子损伤严重等问题，因此设计研发能适应多种类种子的多功能精量播种机是未来一种大趋势[4]，能更好满足农民需求。

（4）研发自动检测系统。根据检测出的土壤条件，向操作者提供合理的播行、播深、播速等建议，未来这种人性化的设计能够给予操作者更好的帮助，检测装置与播种机联合对于未来全自动无人播种机的研制也更有帮助。

4 结语

国内播种机械领域发展起步较晚，与国外相比虽仍有差距，但由于我国对农业种植制度的重视和对农业机械领域扶持力度越来越大，播种机械方面仍旧取得了长足进步，已经从刚开始的引进、模仿、制造加工等进一步发展到引进、模仿、创新、加工试验等，新型适应性强的农业机械部件甚至整体都已经完全可以自主研发制造，果园绿肥播种机也在不断更新。全世界都在提倡绿色可持续性发展，对绿肥播种方面进行探究具有重大意义，播种机械也要向着一体化、智能化方向发展，根据地域或者种植环境开展针对性设计，以适应现代化发展新模式。