花生小区播种机械应用现状及发展对策

李 玲，焦 俊，秦家辉，张亚博，郝建军，3

（1.承德市农业技术推广站，河北 承德 0670001；2.保定天威线材制造有限公司，河北 保定 071000；3.河北农业大学 机电工程学院，河北 保定 071001；4.河北省智慧农业装备技术创新中心，河北 保定 071001）

中国是花生种植大国，庞大的人口基数使我国对花生的需求量和产出量始终位列全球第一。小区育种试验是研发和培育优良花生品种的重要方法，能够直观反映各品系花生种子在不同环境中的生长状况，是花生产业可持续性发展的重要途径之一[1，2]。

小区育种过程中，播种环节的效果优劣对育种试验质量的好坏起着至关重要作用。近年来，随着我国小区育种试验的规模化发展，亟需精准高效的花生小区播种机械，但我国花生小区播种机械发展较慢，现有花生小区播种机多为传统玉米、大豆播种机的改造机型[3]。由于育种试验地块小、场地多，且相邻小区间需设置间隔道以防止不同品种间的相互影响，传统播种机械不能很好地满足小区播种需求。另外，小区播种品种众多，使用同一播种机械播种，容易出现一个小区播种结束后，无法将播种机内剩余种子全部清除的情况，致使播种下一小区时容易出现混种现象，严重影响育种试验的准确性、高效性，会给我国花生育种产业的高质量发展带来不利影响[4]。

在农业从业人员紧缺、人工成本骤增的背景下，精准、高效的机械化播种是实现规范化、规模化、标准化花生育种试验的重要途径。花生小区播种机械化发展对于培育优良花生品种、保障试验准确性、促进农业生产良性循环、提升育种行业国际竞争力等方面，已发挥了重要作用，并面临进一步快速发展的良好机遇和广阔前景。

1 我国花生小区播种机械研究现状

20 世纪70 年代，国内小区育种试验主要依靠人力播种，生产效率低、作业成本高，且漏播现象严重，难以满足小区育种试验的均匀性、高效性等要求[5]。20 世纪90 年代，国内开始大量引进先进的小区播种机械，但进口小区播种机不能很好地适应我国小区育种试验要求，为此，我国技术人员开始以进口小区播种机为基础进行了深入研究，通过不断摸索和创新，研发出很多更加精准、精量、高效的排种播种机械。2014年牛青[6]研制了一款牵引式多功能花生小区精量播种机（图1），由拖拉机提供动力，可一次性完成灭茬、施肥、开沟、播种、覆土、镇压等工序，满足小区育种试验对播种质量的要求。2016 年邓莹[7]等研制了一种手扶式小区精量播种机（图2），由电机驱动铲式穴播排种器工作，通过成穴铲与鸭嘴拨块的协调运转完成排种、打穴和投种等动作，利用调速手把控制整机行进速度，实现了花生、玉米等作物的小区精量播种。2020 年中机美诺公司研制了一款气吸式小区精量播种机（图3），采用圆盘式开沟机构一次性完成破茬、开沟、施肥、覆土、镇压等作业，通过调节气阀负压值实现小麦、油菜、玉米、花生等不同粒径种子的精准播种。2020 年刘龙[8]等人研制了一种电驱式花生小区播种机（图4），整机安装多个排种器，每个排种器可以播种不同类型的种子，利用双输送链条配合种盒开闭机构实现自动供种，有效避免因频繁调节排种器参数造成的作业效率低下、操作步骤冗杂等问题。

图1 多功能花生精量播种机Fig.1 Multifunctional peanut precision seeder

图2 手扶式小区精量播种机Fig.2 Handheld plot precision seeder

图3 中机美诺小区精量播种机Fig.3 Precision plot seeding of MENOBLE

图4 电驱式花生小区播种机Fig.4 Electric drive peanut plot seeder

2 花生小区精量播种机械存在的问题

与传统用种量大的花生双粒穴播相比，单粒精播更有利于节约种子资源、促进种子吸收养分，是当前花生小区育种试验的主要种植模式[9]。目前，花生小区单粒精量播种机主要为玉米、棉花、大豆等播种机的改装机型，大多适用于播种如四粒红、小白沙等体型较小的花生种子，对于华一罗汉、大白沙等体型较大的中粒、大粒花生种子，单粒精播效果不佳，不能很好地满足花生小区育种试验的农艺要求。目前，花生小区播种机械存在的主要问题有以下几个方面。

2.1 适用性与通用性较差

小区育种针对众多品种花生进行试验，花生种子外形不规则，且不同品种花生尺寸差异较大，现有花生小区精量播种机械在播种不同品种花生时，存在因排种器内携种机构与种子粒径不适配，导致粒距合格率降低的现象。

2.2 单粒精播性能较差

目前，花生小区精量播种机械的设计与优化主要体现在调整工作参数、添加辅助播种装置等方面，在设计排种器关键结构时缺少有关种子参数的研究，而依据经验进行设计不能科学分析花生种子在排种器中的运动过程，严重影响花生单粒播种时的粒距合格率，漏播率、重播率以及破损率较高。

2.3 数字化、智能化水平较低

自适应导航、远程控制、视觉识别、多传感器融合、无人驾驶、电控检测系统等高新技术与花生小区播种作业融合度不够。

2.4 清种净种率与换种作业效率较低

小区播种结束后无法保证将播种机内剩余种子全部清除，导致二次作业时出现混种，严重影响试验的准确性。复杂的换种过程是造成小区播种作业效率较低的主要因素。

3 花生小区播种机械发展对策

随着我国育种试验产业规模的逐年扩，高新技术与农业机械的日渐融合，研究发展花生小区播种机械对提高育种生产效率、节约种子资源等意义重大。针对花生小区播种机械存在的问题，可采取措施以下几种措施改善。

（1）针对花生小区育种试验场地小、数量多、品种繁、易混杂等特点，开展基于农机农艺融合的规范化传统播种机械改造，建设标准化育种试验场地，加快花生小区育种试验专用、适用播种机械研发、示范与推广。

（2）加强花生小区播种机械排种装置的单粒携种、精量排种和高效清种等技术的研究，使播种机械具有更好的播种性能和作业效率。

（3）开展自适应导航、远程控制、视觉识别、多传感器融合、无人驾驶等新技术在花生小区播种机的应用研究，提升装备的数字化、智能化水平。

（4）加强基于卷积神经网络、单片机、PID 算法等在花生小区播种机械中的应用，采用高精度传感设备弥补试验误差，增强花生小区播种机械的精确性和高效性。

另外，还应在以下几方面做好工作：①加快研发推广集灭茬、施肥、开沟、播种、检测、覆土、镇压等功能于一体的多功能花生小区播种机械；②加大国外小区播种先进技术及装备的引进力度；③加强政策引导，进一步发挥财政补贴资金作用，加强科技成果转化及从业人员技能培训，扶持发展规模经营主体。

4 结语

小区播种机械作为有效提高试验质量和作业效率的重要工具，其发展具有重要意义。针对我国花生小区播种机械存在的不足，加强花生单粒精量播种技术创新研究和装备的研发、推广与应用，研制播种性能好、作业效率高、适应能力强、换种便捷、清种高效的花生小区单粒精量播种机械，为现代花生育种的规模化、产业化及可持续发展提供有力的技术支撑，对推进我国花生产业高质量发展具有重要的意义。