玉米免耕播种机发展现状及排种器结构特点

张红梅，李顺利，张晨明

（1.河南农业大学机电工程学院，河南郑州 450002；2.淇县农业农村局农业发展服务中心，河南鹤壁 456750）

1 免耕播种机的研究背景和意义

与传统的翻地、压实、播种相比，保护性免耕播种技术能够减少水土流失，减少机器耕作的次数，减少播种工序。对于耕地保护有着重要作用[1]。免耕播种机在播种过程中处于保护性耕作重要的一环。免耕播种机就是应对保护性耕作的性能强、质量好的专用配套机具。区别于传统播种机，免耕播种机具有很多优点，最大的优点是把旋耕机和播种机组合到一起，在小麦秸秆覆盖的情况下，不需要单独的进行翻耕。免耕播种机能够一次性的完成整地和播种，大大节省了播种时间、增强土地熵情、提高播种质量。免耕播种机更能够适应恶劣的作业条件，清除多余的杂草和残茬，有利于固土保墒。免耕播种机渐渐成为了未来趋势。

2 国内外玉米免耕播种机研究现状

2.1 国外玉米免耕播种机研究现状

欧美国家的玉米播种机的作业幅宽一般都比较大、机具重量大，配套动力多为大马力拖拉机，玉米免耕播种机多采用牵引式。美国Kinze3110为6行播种机，配套动力为60 kW，播种行距可在30～38 cm之间调节，6个播种单体采用摩擦轮式驱动，这样可防止作业时地表跟茬堵塞传动系统，采用波纹圆盘进行破茬，采用弹簧结构调节播种单体下压力，防止玉米种子弹起，这种播种机适合在秸秆量较多地块使用。挪威格兰2BQJ-6重载型6行精密播种机，配套动力为90 kW，播种时行距可在35～70 cm之间调节。通过KSignus终端实现对排种量的精确控制。美国1775NT系列气吸式免耕精量播种机，优点在于为了实现精量排种，提高播种均匀性，采用电驱式气吸式排种器，根据拖拉机的前进速度去控制排种器的转速。随着拖拉机机的速度变快，转速也相应的变快，始终使两者达到一定比例。意大利马斯奇奥MT-6精密播种机，播种时可实现45～75 cm行距的调节，垄播平播都可以用，采用V型镇压轮、气吸式精密排种器，可实现排种质量的实时监控。美国MONOSEM免耕播种机，播种行距可在30～70 cm之间调节，可实现单粒精准播种，播种深度、距离、施肥量可以根据播种需要进行调整，采用气吸式排种系统，可调节风量的吸力和刮种器的位置，适合多种种子类型，可通过电子监视器监测播种质量。德国ED系列气力式精量排种机，使用两种仿形方式，一种是V型镇压轮，一种安装在开沟器两侧的仿形轮。前者主要起到仿形轮的作用，后者起到了控制播深的作用。此播种机的投种位置较低，在下落位置有压种轮。两种装置结合，在种子落下的时候，使落种位移变小，最大限度的避免了种子弹跳。国外一些国家玉米免耕播种机多采用多横梁结构，田间通过性很好，而且不容易发生秸秆堵塞问题[2]。

2.2 国内玉米免耕播种机研究现状

我国在玉米免耕播种机的研究中相对欧美国家较晚，近几年通过对国外玉米免耕播种机的结构分析和创新，也取得了很大进步。2BQM-6系列玉米免耕播种机，是我国较早的一台播种机，结构较简单，采用了机械式排种器和双圆盘开沟器。因结构限制，播种机的工作速度较低，适合在小地块使用。雷沃气吸式精密12行播种机，可对各个排种器堵塞和漏播情况进行监测，播种精度较高，播种行距在45～75 cm之间调节，大型农机合作社使用较多。吉林省康达公司2BMZF-4播种机，采用缺口圆盘刀破除跟茬，指夹式精量排种器完成单粒精播，通过KDL6装置监测播种质量，适用于覆盖玉米秸秆地块的免耕作业。德邦大为2605气吸式6行免耕精密播种机，施肥采用缺口圆盘刀开沟，施肥深度可在0～13 cm之间调节，播种开沟器采用双圆盘开沟器，播种行距可在55～70 cm之间调节，采用电子监控进行种子漏播报警。众荣2BM-6气吸式6行免耕精密播种机，采用波纹圆盘刀和渐开线式拨草轮破除跟茬，采用气吸式的精量排种器，播种行距可在58～68 cm之间调节，播深可在0～8 cm之间调节，施肥深度可在0～18 cm之间调节，株距调节范围较大。目前我国小型免耕玉米播种机保有量较多，相比国外的播种机，创新较少，播种机较小。随着土地规模化经营范围越来越大，发展大型玉米免耕播种机对促进玉米产业化发展具有重要意义。

3 排种器的结构特点

在我国使用的免耕播种机中采用机械式排种器较多，气力式较少。在气力式排种器又分为气吹式、气吸式和气压式三种。在机械式排种器分为指夹式、窝眼式、水平圆盘式、倾斜圆盘式、垂直圆盘式等。

3.1 气吸式排种器

种子落入充种区进行充种，风机产生的吸力吸附种子。种子随种盘运动，通过毛刷等清除吸附的多余种子，旨在保证一个吸种孔只保留一个种子。随着种子运动，运动到风力消失的地方，种子落入到排种管，经排种管落到土壤上。特点是对种子的形状要求不是很严格，可以作用于大多数种子。气吸式播种机作业速度较高。通过改变吸孔的直径可以播种不同形状的种子。也可以通过加快播种工作速度，改变吸孔数目和播种传动比来改变株距。缺点是气吸式排种器容易磨损，结构比较复杂。由于种子群运动的不合理性，会出现种子的重播或漏播。目前，我国高速式免耕播种机主要采用气吸式排种器。能过够实现高速，精准播种，对种子损伤小。但是气吸式排种器对气密性要求高，且需要的风量较大，提高气密性可增强气吸式排种器播种质量。

3.2 气压式排种器

种子利用自身重力落入型孔中，种子随着型孔继续旋转，风机产生的压力把种子压在型孔内，当种子运动在清种区时，没有被压力压住的种子通过重力作用落入到充种区。达到清种的目的，被压的种子运动到护种区后落入到土壤上。气压式排种器结构简单紧凑，适合大部分种子播种，种子不易损伤，相对其他类型排种器比，充种性能较好。缺点是由于排种器结构特点，投种高度相对较高，种子脱离原定位置时导致株距的均匀性变差，粒距的合格率变低。因需要产生压力来运输种子，气压式排种器风机所产生的压力比气吸式排种器产生的吸力较小，但是需要对压力控制要精准。压力过小不能清理多余的种子，压力过大会把原本要运输的种子给吹掉不能正常投种。因为型孔的原因，对种子形状大小要求高，在播种时需要挑选出适合的种子来进行播种。

3.3 气吹式排种器

利用带有窝眼的种盘进行充种，种子落入窝眼后继续旋转，旋转到清种区，利用风机产生的气流，对多余的种子进行清种。未被清除的单粒种子继续运动。通过护种区落入土壤。气吹式排种器因其型孔较大，有气流进行辅助，有很好的充种性能，且对种子的形状大小要求不高；采用高速气流清种代替传统的机械清种，更好的降低种子损伤率。气吹式排种器关键部件加工工艺比较复杂；主要依靠气流进行清种，气流方向和大小都需要精准控制，要求较严格。气流过大或过小都有可能引起种子的漏播或重播[3]。气吹式排种器投种高度较高。当运送种子的时候，会使种子跳动，使粒距合格率降低。可通过降低投种高度和运输距离来提高播种质量[4]。

3.4 中央集排式排种器

中央集排式排种器也称为气送式排种器，主要利用的原理是风机产生的气流吹着种子贴着型孔。连接型孔的轴不断转动，卸种轮阻断气流，种子没有了压力，落入到排种管中，经过排种管的运输，落入到土壤上，这种排种方式较有创新性。传统的都是每行都有一个特定的排种器、开沟器和镇压轮。而气送式排种器利用一个多行一体的滚筒进行播种。这种方式结构复杂，体型较，对整个气流系统要求严。

3.5 机械式排种器

3.5.1 指夹式排种器。指夹式排种器作业性能较稳定，是目前应用较广的机械式排种器，最高速度可达到8 km/s。当排种器转动的时候，在充种过程中，凸轮顶着指夹，大多数指夹式排种器配备12个指夹。当转动到凸轮高的部分，指夹打开，进行玉米充种，夹住玉米一直转动，种盘上部有凹凸结构，进行玉米种子振动清种，把指夹夹的多余的种子清选掉，继续转动，把种子投到卸种口，种子落到传送带上，种子随着传送带运输落到土壤中。缺点是结构相对复杂，对种子要求较严格，需要特定适合指夹夹取种子。并且在播种过程中，需要添加特定的润滑剂。在机械式排种器中，指夹式排种器是播量精准的排种器。我国大多数免耕播种机都采用指夹式排种器。播种速度较低是指夹式排种器的主要缺点。所以提高播种速度是研究指夹式排种器的未来方向。

3.5.2 勺轮式排种器。勺轮式排种器运动方式跟指夹式排种器较相似，也是使用较多的排种器，一般配备18～30个排轮勺。种子从种箱落入到充种区时，排种盘转动，种子落入勺轮上的孔上。带着种子向上转动，运动到清种区时，利用种刷清除多余的种子。种子落入存种室，继续旋转，种子落到土壤中。勺轮式排种器的结构比较耐用，长时间使用很少有损坏的。种子适应性较差，根据种子大小需要更换勺轮实现单粒播种。投种频率需要调节勺轮数目。播种速度不高，最高达到5 km/s。速度较高时振动大，会使充种质量和清种质量变差，引起种子漏播。

3.5.3 窝眼轮式排种器。窝眼轮式排种器排种轴转动时，排种器依靠型孔去运输玉米种子。种子的大小决定了型孔的大小，当种子落入型孔较多时，刮种区的毛刷可以去除多余的种子。使型孔内保证只有一粒种子，排种器继续转动，当型孔经过护种板末端时，种子落入到土壤中，播种过程完成。窝眼轮式排种器结构简单，可靠性差；种子均匀性差，种子损伤率高，作业速度比较慢，一般不超过6 km/h，有时会导致重播的情况发生，不能有效进行单粒播种，在播种过程中，会出现堵塞的问题。窝眼式排种器是比较成熟的机械式排种器，对种子形状要求高，均匀性较差。播种机的振动对它的影响较大，降低播种机的振动是提高播种质量的有效途径[5]。

3.5.4 圆盘式排种器。圆盘式排种器的特点是排种盘的孔形决定种子尺寸适用状况，孔距决定株距；作业时，作业速度要求很严格，当速度不按要求播种时，排种器的排种质量变的很差。水平圆盘式结构简易好用、工作稳定，在机器前进速度较低时，工作质量优，所以曾经被广泛使用。圆盘式排种器因结构限制，只有在低速时工作比较稳定，所以对作业速度有比较严格的要求，一般不超过6 km/h，否则排种质量将显著恶化，漏播率大大增加。优化圆盘对提升播种速度有很大帮助。

3.5.5 外槽轮式排种器。外槽轮式排种器特点是适应大部分种子，如麦类、高粱等表面光滑的种子都能适用。地面不平整度、种箱内种子存量和机器前进速度这些影响因素对播种的影响较小。播量方便调节，排种器结构简单，制造工艺不复杂，各行播量一致性较好，但种子在行内分布有脉动现象均匀性差，机器震动对种子均匀性影响大。外槽轮排种器是非常成熟的排种器，但是无法实现精准排种。

4 结语

综上所述，玉米免耕精密播种技术已经成为未来的发展趋势。对耕地的保护具有重要的意义。我国玉米免耕播种机发展要结合我国农业发展情况研制适合自己经营规模的机型。排种器是玉米免耕播种机的核心，新型高速排种器的研制也是免耕播种机的发展方向。通过对国内外玉米免耕播种机的发展和排种器的特点分析，为制造玉米免耕播种机和优化排种器提供了参考。