播种纸带的选择与性能分析①

秦青青， 张艳丽， 牛国玲， 石统宇， 朱世伟

(佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007)

0 引 言

对于小粒蔬菜农作物的种植，传统的撒播和条播方式不仅增加劳动成本，种植效率低，而且在种植过程中的间苗的工序会浪费大量的时间和成本。而随着我国近年来机械加工技术的发展，已经在精密播种方面取得了很大的进步，我国学者将日本的纸膜覆盖技术[1]引用到种子带编织技术。李秀、王家胜等学者[2]研究了种子带编织技术，该技术是将种子精确地播种在可降解的纸带上，再按照农作物的深度和行距埋在土壤里，从而解决了单粒精密播种的问题[3-5]。梁丽娜[6]的水稻育秧技术，在育秧纸带上刷上一层粘结剂，通过排种装置把水稻播种到涂胶处，再覆上一层木浆纸袋将种子密封，农民只需要把种子带平铺到育秧土上，即可完成水稻的播种，保证了播量精度和定位精度。但是在播种胡萝卜等小粒种子时，并不能有效的控制播种间距和播种量，容易造成种子的漏播、重播，很难确保种子的精密播种。针对上述问题，提出了一种纸带播种技术，在纸带上覆上一层粘结剂，排种器根据播种农艺把种子播种到纸带上，通过播种机的其他装置把纸带播种到土里，不仅够使种子均匀播种，而且还省去了日后间苗工序，从而节约成本，因此选择一种适合播种纸带的材料具有很大的实用价值。

1 播种纸带材料的要求

根据纸带播种技术，种子纸带材料应具有：①要有一定的韧性，便于纸带在播种机上移动时不会增大种子间的株距；②强度好，在纸带上点完胶后具有一定的抗拉强度；③易分解，纸带遇水后快速吸水，使纸带顺利钻出纸面，对种子发芽、出牙没有负面影响。在纸带制作的过程中，粘结剂作为重要的粘结介质，它不能影响影响种子的发芽、生长、遇水即化；常温下易干，保证纸带一定的韧性且价格低廉。

通过对市场上各种粘结剂的调查和查阅相关文献[7-9]，选用“帝制”品牌的糯米胶(主要成分为食用性糯米、水、防腐剂、pH值为7，呈中性)。本品以食用糯米为原料，日本高科技向导结合CTT高粘技术，粘结力强，水溶性好，使用方便，环保无害，可与水任意调配比例，方便试验要求。

2 纸带拉伸试验

2.1 试验过程

本试验采用万能试验机WDT-10D，该设备可显示力-位移曲线图，输出最大力、最大变形位移和实验时间，可做压缩和三点弯曲试验。为了测试每种纸的能够承受的最大拉力，将每种纸折成一定的形状，并使用精度为0.02mm的游标卡尺来测量纸的长宽厚3个参数。纸的两边固定在万能试验台夹具的两端。按下启动按钮进行拉伸实验，在纸拉断的瞬间停止试验，用游标卡尺再次测量纸的长宽厚的3个参数，为计算纸的力学参数做铺垫。图1的(1)-(6)分别是A4纸、抽纸、毛笔练习纸、牛皮纸、食品包装纸、卫生纸的力-位移曲线图。

(1) (2)

2.2 试验分析

弹性模量是反映弹性变形应力和应变的关系的常数，在工程上也作刚度，表示材料对弹性变形的能力。其值越大，使材料发生弹性变形的应力也越大，即在一定应力下，发生弹性变形越小。应力、应变和弹性模量如公式(1)，试验所得纸张的力学参数如表1所示。

表1 各种纸的力学参数

(1)

式中：σ为最大应力，N/m2；F为最大力，N；S为纸张样品拉断的截面积，m2；ε为应变；L0为变形前长度，m；L为变形后长度，m；E为弹性模量，N/m2；

由表1可知，σ卫<σ毛<σA4<σ食<σ牛<σ面，而E卫

3 纸带降解性试验

3.1 试验过程

选用毛笔练习纸、面巾纸、牛皮纸、九寸三红胡萝卜种子、湿度计、花盆、沙土、胶水等作为试验材料。把湿度计的按钮拨到“pH”端，用水浸湿土壤，把湿度计探针要插入土壤三分之二的深度(10cm以上)，经检测，湿度计酸碱度的读数大概是6，符合pH5-8的要求。

按照行距20cm,株距15cm的农艺要求把相同数量的胡萝卜种子分别粘在三种纸上，进行覆土与不覆土两种试验。在第一种不覆土的试验中，在粘上种子的纸上扎上小孔，方便种子从扎孔处长出来，将纸带正放(粘上种子的那一面为正)在花盆里；在第二种覆土实验中，将纸带反放在花盆里，覆上2cm的沙土。浇上适量的水，放置在通风温暖的环境中。

3.2 试验分析

根据农艺要求，发芽温度大概是20-25℃，发芽那几天的温度大概是20-30℃，符合要求，6月15日下午开始种植，到6月20号，种子开始发芽，并与一周后(6月26)、20天后(7月20日)的两种实验结果进行对比。

图2为胡萝卜种子覆土实验。在6.15-6.20期间，面巾纸和毛笔练习纸的成活率皆为40%；说明这两种纸在土壤里随着时间腐烂，并未影响到种子的生长；而牛皮纸随着时间的增加，成活率逐渐减少，这是因为牛皮纸是一种复合型纸，其耐水性好，在土壤里腐烂要比普通纸的时间长，影响到种子的生长。由此可知，面巾纸和毛笔练习纸可作为播种纸带。

图2 胡萝卜种子覆土试验

图3为胡萝卜种子不覆土试验。在6.15-6.20期间，面巾纸比毛笔练习纸的成活率高，但也是呈逐渐减少的状态，这是因为在没有覆土的情况下，种子是没办法吸收土壤里的养分，没有土壤的保护，阳光直接照射在纸上，很大程度上造成了幼芽的死亡，从而降低了成活率；牛皮纸的成活率比其他两种低，尤其在6.28-7.20期间，成活率降至零。由此可知，牛皮纸的材料不符合纸带降解的特性，不能作为播种纸带。

图3 胡萝卜种子不覆土试验

根据胡萝卜种子成活率的状态来看，毛笔练习纸和面巾纸符合纸的降解性实验要求，而根据纸的拉伸实验的结果，σ卫<σ毛<σA4<σ食<σ牛<σ面，而E卫

4 结 论

根据胡萝卜的播种农艺和自身的特性，设计了纸带的播种农艺，对播种纸带和粘结剂进行了研究。用万能试验机将牛皮纸、抽纸和卫生纸等纸进行拉伸实验，再将胡萝卜种子粘在纸上种植在土里进行降解性试验，通过得出的实验数据选择含有木浆纸的抽纸来作为纸带材料，其种子的成活率比其他几种纸的成活率高，能够解决小粒蔬菜精密播种的问题，满足纸带式播种机在农田中的应用。