气力式高速精量排种器研究现状及展望

郭文骐 张文毅 祁兵 袁建宁 王云霞 夏倩倩

摘要：高速作业是当前精量播种技术的发展趋势，气力式精量排种器是实现高速作业的关键技术载体。分析限制气力式排种器作业速度提升的主要因素，提出高速充种技术、稳定清种技术、投种过程种子平稳运动控制技术、排种器平稳驱动技术四项关键技术。综述气力式精量排种器主要类别及特点，梳理国内外气力式排种器研发应用现状，针对提出的四项关键技术分析国内外研究现状，得出稳定充种、有效清种、平稳投种、排种器平稳驱动是有效提升高速作业播种合格率、降低变异系数、保证粒距均匀性的主要技术措施。结合我国的情况分析高速精量播种存在作业速度及效率低、电驱技术及质量监控技术不完善等问题，提出气力式高速精量排种器需要加大自主创新，未来向着高精度、高效率、智能化方向发展。

关键词：精量排种器；气力式；高速作业；播种合格率

中图分类号：S223.2  文献标识码：A  文章编号：2095-5553 （2024） 03-0031-07

Research status and prospects of pneumatic high-speed precision seeder

Guo Wenqi1， 2， Zhang Wenyi2， Qi Bing2， Yuan Jianning1， Wang Yunxia2， Xia Qianqian2

（1. Nanjing Institute of Technology， Nanjing， 211100， China； 2. Nanjing Institute of Agricultural Mechanization，Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， 210014， China）

Abstract：

High speed operation is the development trend of precision seeding technology at present， and the pneumatic precision seeding device is the key technical carrier to realize high speed operation. In response to the problem of limiting the speed increase of pneumatic seed metering devices， high-speed seed filling technology， stable seed cleaning technology， seed smooth motion control technology during the seed feeding process， and seed metering device smooth driving technology have been proposed. This article summarizes the development status of pneumatic seeders both domestically and internationally， analyzes the research status of key technologies at home and abroad， and concludes that stable seed filling， effective seed cleaning， stable seed input， and stable driving of seeders can effectively improve the seeding qualification rate， reduce the coefficient of variation， and ensure the uniformity of grain spacing. Combined with the situation in China， the problems of high-speed precision seeding such as low operating speed and efficiency， imperfection of electric drive technology and quality monitoring technology are analyzed. It is proposed that the pneumatic high-speed precision seed discharger needs to increase its independent innovation， develop towards high precision， high efficiency and intelligent direction in the future.

Keywords：precision seed metering device; pneumatic; high-speed; seeding qualification rate

0 引言

近年來，随着我国种子加工水平快速发展和出苗率的提高，强调“定量、定位”的精量播种技术目前已经广泛应用于玉米、大豆等中耕作物种植，一些性能优越的机型不断涌现并推广应用。研究表明，精量播种质量是影响农作物产量水平最重要的因素之一［1］。美国某公司试验发现，玉米播种单粒率每提高一个百分点，产量将提高156.75 kg/hm2，而每一个空穴则会损失越0.8个果穗（约为0.12 kg），播种质量对产量具有举足轻重的影响［2］。

高速、高密、高效是当前精量播种技术的发展趋势［2］，高速精量播种装备是提高播种质量和农业生产效率的技术保障与物质基础，同时也是国际农业装备产业技术竞争的焦点。排种器作为播种机的“心脏”部件，是高速精量播种技术的核心载体，其中气力式排种器利用气压差充种或高速气流清种，对种子形状适应性好、播种精度高、适应高速作业，是高速精量播种技术的发展方向。限制气力式排种器作业速度提升的关键因素主要有四个方面：一是高速作业充种性能不稳定；二是清种装置高转速易失效、伤种；三是高速作业投种过程易受导种管碰撞、落地弹跳等因素影响，排种器种子流原始均匀度受到严重破坏，导致粒距均匀性显著下降；四是排种器驱动系统不适应高速作业，排种盘与前进速度无法精准匹配进而影响粒距一致性。

本文综述国内外气力式精量排种器主要类别，针对影响气力式排种器高速作业性能的关键因素，重点从气力式精量排种器高速充种技术、稳定清种技术、投种过程种子平稳运动控制技术及电驱控制系统四方面对国内外研究现状进行系统梳理，总结气力式高速精量排种器未来发展趋势并予以展望。

1 气力式精量排种器主要类别

国外学者在20世纪40年代开始研究精量排种器，初期以机械式为主，由于机械式精量排种器存在对种子形状尺寸要求严格以及作业速度不高等问题，20世纪50年代国外学者结合流体力学探究气流与种子的相互作用以及种子在机械结构中状态，创制多种形式气力式精量排种器。目前欧美等发达国家精量播种机大部分均采用气力式排种器，气力式精量排种器主要有三类，分别为气吸式、气压式和气吹式。

气吸式高速精量排种器通过负压气室在排种盘型孔两侧形成气压差，利用气压差将种子吸附在型孔上，通过清种装置清掉多余吸附种子保证单粒性，最终通过阻气装置消除气压差，种子凭借自身重力落下。气吸式排种器对种子形状尺寸适应性强、通用性好、作业速度高。近年来国内外将GPS、电驱排种、智能控制、精确投种等技术与气吸式排种器结合，进一步提高了气吸式排种器作业速度。当前国外气吸式排种器研究以企业为主，相关先进技术已经形成了产品。

国内气吸式排种器近年来发展迅速，已有部分企业开始生产相关产品，但技术水平与国外仍有较大差距。山东农机院研制的驱导辅助充种气吸式高速精量排种器。黑龙江省农业机械工程科学研究院在垂直凸圆型孔圆盘气吸式精量排种器基础上，优化研制了2BJQ系列气吸式精量播种机。山东农业大学研制的气吸式免耕施肥播种机，该机可实现单粒精播，减少种子用量，提高播种精度，重播指数、漏播指数明显低于同类型播种机，可实现高速播种［3］。

气压式高速精量排种器是近年来逐渐兴起的一种新型排种器，此类排种器气室与种子室共用一个腔室，利用正压气流把种子压附在排种盘上，具有作业速度高、株距均匀性好的特点。瑞典Temp气压式高速精量播种机，采用独立驱动电机，根据机具前进速度调控排种器驱动电机转速以调节播种粒距，结合区段控制、播深一致性调控、播种质量云监控和ISOBUS等功能，作业速度可达20～22 km/h，合格率达98%。史嵩［4］研发了气压组合孔式精量排种器，取消种子搅拌装置，具有结构简单工作稳定的特点。祁兵［5］设计了一种中央集排气送式精量排种器，利用气流进行扰种，正压滚筒充种，能够实现一器多行作业，充种性能优越适合高速作业。

气吹式高速精量排种器主要通过种子自身重力充种，依靠气流吹掉多余的种子，最后通过型孔存种和封闭空间携种完成投种［6］，气吹式排种器所需气流压力更低，无需严格密闭，使用寿命更长。德国Aeromat气吹排种器利用窝眼式排种轮囊入种子，当充种孔转到清种区时，由风机提供给气嘴高压气流，将型孔里多余的种子吹掉，只有一粒种子被压在型孔底部最终依靠自重排入种沟。我国在引进Becker排种器后开始全面了解气吹式排种器。中国农业大学对气吹式排种器进行理论研究与分析，在参数优化后应用在精量播种机上，田间试验合格率可以达到97.28%，田间播种稳定可靠。

综上，目前国内外气力式精量排种器的绝大部分为气吸式，技术相对成熟，作业性能稳定，应用比较广泛，但气吸式排种器气密性要求较高，对气室密封圈耐磨性要求高。气吹式排种器种植适应性较好［7］，但高速作业适应性相对较差，目前相关应用机型不多。气压式排种器具有密封性要求低、充种性能好的优点，有利于实现气流高速投种，能够适应高速作业，但需要在投种环节额外增加压种机构，防止气流加速投种让種子在地面发生弹跳。总的来说，目前气吸式排种器是主流，应用最为广泛，气吹式应用较少，气压式排种器因更为适应高速作业，符合未来高速精量的发展趋势，近年来发展较快。

2 气力式排种器高速充种技术

在充种过程分析及相关模型的构建方面，现有研究主要关注排种器结构参数、工作参数、种子特性、工作环境等因素对充种性能的影响。如李林［8］在忽略种子摩擦力、外部干扰等因素的理想状态下建立了充种所需真空度的数学模型，并提出可靠性系数对模型进行修正。他还通过试验建立了吸孔直径与种子平均宽度的数学模型，并确定了吸孔线速度不宜高于0.344 m/s，这些研究成果被我国学者广泛应用在气力式精量排种器的研究中［9， 10］。以上结论在zmerzi等［11］的研究中得到了验证，他们利用流体力学理论对气吸式排种器的充种过程、投种过程进行了力学描述，通过棉花、玉米排种试验得出吸孔线速度不能超过0.34 m/s，在建立充种过程数学模型时，他们假设充种瞬间种子所处流场的气流速度与种子悬浮速度相等，因此应用该模型时必须得到充种孔附近的气流速度分布。

Guarella等［12］对气吸针式育苗播种装置的充种距离进行了研究，建立了充种距离与气流速度、真空度、型孔直径、种子尺寸的数学模型，分析发现最大充种距离在气室真空度为0～20 kPa时随真空度增大而急剧增大，超过20 kPa后随真空度增大变化不明显。赵湛等［13］在对气吸滚筒式排种器充种过程的动力学分析中也得到了类似的结论，此外他们还通过CFD仿真和插值计算建立了最大充种距离与滚筒转速的数学模型。祁兵［5］也对充种距离进行了研究，认为充种孔对种子的吸附力主要为绕流阻力，建立了绕流阻力与充种距离的数学模型，发现充种距离的微小变化都会引起绕流阻力的大幅波动，并在此基础上描述了“架空”现象引起断条漏播的原因。

近年来，有大量研究发现种子群体状态对充种性能具有显著影响［14］，如Dylan等在对气吸式檀香排种器的试验中，发现在一定范围内排种盘转速越高充种性能越好的反常现象，观察分析后认为，转速的升高提高了种子群体的流动性，其对充种性能的积极作用大于因转速升高而造成的充种时间的浪费。陈进等［15］通过对种子群体状态的流态化，有效提高了播种精度。李耀明等［16］利用Matlab编程对振动盘中的种子群体状态进行了分析，通过膨胀系数分析了种子群体离散程度与种子层厚度、振动强度的关系。

陈进等［17， 18］对气吸振动盘式播种装置中的种子群体状态进行了离散元模分析，并通过试验建立了性能指标与频率、振幅、真空度等参数的数学模型，阐述了各因素的主次顺序。赵湛［19］也对气吸振动式排种器进行了理论与试验研究，基于离散元软球接触模型分析了油菜种子在激振器下的运动状态，并对负压差、滚筒转速、振动频率等因素进行了试验。史嵩等［20］利用组合型孔的方式对种群进行扰动。祁兵［5］提出新的扰种式气流结构，如图1所示，利用气流对种子群产生扰动，形成充种阻力较小的种子群体状态，气流由充种区下方进入，使充种区处于膨松状态，种子流动性好，充种性能可靠。

综上所述，种群状态对气力式排种器充种性能有显著影响，通过扰动机构可以改善种子群体状态，提高充种性能，但由于没有量化种子群体状态对充种性能的影响机理，合理的种子群体状态的特征尚不明确。现有气力式精量排种理论主要针对排种器结构、工作参数以及种子特性等因素对排种器性能的影响，对种子群体状态对充种性能的影响机理研究较少，且大多停留在试验研究和定性描述阶段。

3 气力式排种器稳定清种技术

排种器在充种时型孔往往会吸附多粒种子造成重播现象，为实现精量排种，需要清种装置将多余种子去除，原理是通过毛刷、刮种板、气流等方式打破多粒吸附种子之间的平衡状态，通过挤压、碰撞改变种子和型孔的接触面积，进而使处于吸附劣势的种子因吸力不足落回充种区域。

现有气力式精量排种器一般采用杠杆式、刮板式、毛刷式等清种装置，主要用于排种部件为垂直圆盘的气力式精量排种器，丁力等［21］通过种子和型孔的面积占比关系，建立清种时的数学模型，发现重吸主要是吸附过程中种子姿态变化导致的，为了保证清种回落的种子落到充种区域，计算得出清种机构的安装位置，对锯齿数和清种曲线的分析，结合仿真设计气吸式曲线锯齿形清种机构。李玉环等［22］提出一种双侧清种结构的方法，由上侧清种结构对种子进行挤压碰撞清除一部分的种子，挤压到下侧的种子由下侧清种结构进一步清种。对清种过程进行数学建模，确定上下侧清种刀的关键参数，结果表明采用双侧清种，排种器合格率普遍提高5个百分点以上。对于排种部件为滚筒的气力式精量排种器，清种装置与滚筒径向接触，祁兵等［23］通过对周向清种过程进行分析，设计了用于滚筒式排种器的清种装置，分析影响清种的主要因素，确定了最优的清种距离，可以有效降低排种器工作的重播指数。刘云强等［24］针对滚筒式排种器非球形蔬菜种子多粒吸附的情况，设计了一种蔬菜育苗播种机上的清种装置，通过吹走吸力不够的种子达到清种效果。

综上所述，清种装置的设计以清种过程中，种子、排种盘和清种机构的相互关系建立数学模型，确定清种机构的结构参数，并对清种过程进行正交试验探究最佳工作参数组合，改善种子在清种过程的运动，以适应高速作业要求，保证排种器作业质量。

4 投种过程种子平稳运动控制技术

投种过程种子的运动变异是影响高速作业粒距均匀性的关键因素。为解决投种时种子弹跳的问题，现有技术主要通过设置具有特殊曲线的导种管，保证种子落入种床时的速度与播种机前进速度部分抵消，从而减小种子的弹跳［25］。该投种方法普遍应用于现有精量播种机，随着精量播种机作业速度的提高，单纯依靠提高排种器精度已难以保证种子在土壤中的粒距一致性，投种过程中如何保持种子的精确控制正成为精量播种技术迫切需要突破的瓶颈问题。

在投种方法研究方面，国内外学者重点对导种管投种过程中种子运移规律、能量损失等方面进行了研究，大多以种子能量损伤最小化为目标，对导种曲线、投射角度、材料特性等方面展开研究。有国外研究学者指出在种子输送系统中如果没有合适的导种管，种子在种床中的纵向分布会恶化。大量研究表明导种管配置合适与否直接影响田间株距分布的均匀性［2628］。國内在投种方法方面研究较少，近年来随着作业速度不断提高，投种环节失控导致高精度排种器的田间粒距一致性差的问题越来越凸显。近年来我国学者在导种管方面相继开展了导种参数优化方法和利用高速摄像技术相关方面的研究［29， 30］，探讨了导种管精量播种机接导种管后田间植株分布变化规律的研究以及降低投种高度等方面的研究工作［31］，均取得了一定效果。

按照投种装置的工作原理，现有投种方法主要可分为导种管式投种与全程受控式投种，其中导种管式投种目前的主要应用方式，全程受控式投种方法为近年来出现的新型投种方法，具有适应速度高、粒距一致性好等显著优点，正逐渐成为未来的发展方向。随着作业速度的提升，导种管投种方法高速作业易出现碰撞、弹跳进而影响粒距一致性，已经无法满足精量播种高速、高密、高效的发展方向，国内外对投种方法的研究重点正在向全程受控式投种转变。美国Precision Planting公司针对玉米精量播种机的精确投种研制出一套名为Speed Tube的输送带式种子投送装置，该装置能完成从排种盘投种区捕获种子并将种子抛送至输送带上，种子被运送至输送带底部后向后投出，保证种子落地平稳性。John Deere公司研发John Deere 2015系列播种单体，通过毛刷带式让种子输送的方向与机具前进方向相反，实现零速投种。Amazone公司和Vaderstad公司研发了气压式压种单体，避免种子弹跳。马斯奇奥公司研发负压充种正压气流送种，在导种管内加入正压气流加速种子的运动，使种子快速落地，准确定位。

新疆农垦科学院陈学庚院士针对免耕播种机双圆盘式开沟器投种点高，种子播入土壤中粒距变异系数大等问题，设计开发了一种带式导种装置［32］。刘全威［33］研发了一种拨指同步带式种子精确投送机构，研究了排种器与输送机构的各个相关结构及工作参数相互匹配关系，试验结果表明，该机构能够实现种子从排种器排出到落入种沟全过程运动控制，避免碰种子碰撞造成的粒距偏差。王云霞等［34］根据集中排种和气送导种原理，对气流辅助投种装置投种角度、压种方式等进行了优化，设计了一种中央集排气送式玉米精量排种器，采用正压气流输送式导种方式，气力滚筒式排种器可实现一器多行排种，排种装置通过直接固定于机架实现与仿形机构的分离，排种器振动小，播种均匀性好且对高速作业有较好的适应性。山东理工大学团队设计了一种气动式小麦精准投种装置［35］，该装置根据引射器原理设计而成，在高速气流的冲击作用下将种子从加速管中高速推入土壤，完成小麦高速精准投种作业，播种均匀性好。

综上所述，被动导种的输种方式具有安装方便，对粒距均匀性适中的特点，研究重点主要放在对优化导种管的结构和曲线参数设计上，目前国内和国外的研究均已趋向成熟，相应的技术已运用在播种机上。主动导种结构复杂，播种精度高，适应高速作业，国内目前研究还处于试验研究阶段，国外发达国家已经实现机械式和气力式主动导种装置在播种机上的应用。

5 排种器平稳驱动技术

排种器的驱动方式常见的是地轮带动链条驱动，优点是价格便宜，安装精度要求低。但由于链条存在磨损会导致跳齿，影响播种均匀性，面对该问题Yang等［36］研发了电驱控制技术，通过输入目标株距，电机的转速会与传感器检测到地轮转速进行匹配，从而保证播种的均匀性。丁友强等［37］针对地轮打滑影响播种质量的问题，设计了基于GPS测速的电驱式播种机的控制系统，可以根据GPS测出的速度实时调节电机的转速。为了验证系统的性能，在相同速度、株距、试验条件下与编码器测速进行对比发现GPS测速方式优于编码器，该电驱系统更适合高速作业。在电驱高速精量播种方面，我国农机企业和科研机构进行了积极探索。潍柴雷沃联合中国农业大学研发了12、18行玉米、大豆电驱式精量播种机，德邦大为联合山东农机院研发了6行电驱式玉米单粒精量播种机，黑龙江德沃公司联合新疆农垦科学院研发了12、18行玉米、大豆电驱气力式精量播种机。

在排种传动方面国外先进的精量播种机正逐步采用电机驱动的方式取代传统的地轮驱动，如美国约翰迪爾排种电驱系统，配合地力信息图，实现了变量播种、变量施肥等智能化处方作业。美国Precision Planting公司电驱排种器采用Ddrive电驱系统，将排种盘扰动充种与主动投种技术相结合，研发出大豆高速精确排送系统，使其整机在16 km/h的作业速度下粒距变异系数由25%降低至15%，作业质量大幅提升。意大利Maschio的Chrono型播种机，每个排种器都配备有独立的驱动电机，根据机具前进速度调控排种器驱动电机转速以调节播种粒距，具有区段控制、播深一致性调控、播种质量云监控和ISOBUS等功能。

Amazone的Cirrus播种机采用测速雷达获取播种机前进速度，基于该速度调控气力集排式排种器转速以调节播量，作业速度最高达20 km/h，各行排量一致性变异系数低于3%。

综上所述，我国虽对驱动电机、测速传感器等核心零部件有所研究，但在功能先进性、使用可靠性等方面与国外产品仍有较大差距。因此补齐气力式高速精量排种、电驱式高速精量播种等核心技术短板，集成研发可靠性高、可控性强、性价比高、适宜我国主要粮油作物规模化与适度规模生产需求的电驱式高速精量播种机势在必行。

6 气力式精量排种器发展趋势与展望

随着我国农业规模化生产的发展，规模化经营主体对单产水平高度关注的同时，越来越重视精量播种机的作业效率，农业生产对精量播种技术提出了更高的要求，即在保证播种质量的前提下，尽可能提高作业效率。目前国外气力式精量排种器作业速度普遍在10 km/h以上，由于技术水平和工作原理的限制，目前我国精量排种器仅适于6 km/h以下的低速作业，如何进一步提高我国精量排种器作业速度已成为精量播种领域的研究热点。

欧美发达国家播种装备始终将精量排种器研发作为核心放在首位，通过技术革新驱动整机装备更新换代的发展模式已经形成。国外发达国家气力式排种器为在实现高速充种、稳定清种情况下，逐步融入种子精确投送、智能监控等技术，电驱排种施肥逐渐成为整机标配，大幅提高了精量播种作业速度，并通过融合卫星定位、专家智能决策、处方图精准作业等技术，实现种肥变量施用。国内部分科研院所及企业虽然针对气力式精量排种器开展大量研究，部分高端精量播种机基本实现国产化，但高速精量排种器技术尚不成熟，少量国内产品因核心技术缺失，性能方面与国外存在差距，排种低功率电驱等技术仍停留在试验阶段，虽然普遍配备了播种质量监控装置，但大部分只具备实现种子计数与断条报警功能，在气力式高速精量排种器技术方面与国外具有较大的差距。

总的来说，国内外气力式精量排种器技术将继续朝着效率高、精度高、适应性广、可靠性强、智能化程度高的方向发展。未来我国需要进一步提高自主创新能力，加强高校、科研机构与龙头企业联合攻关，重点从气力式高速充种、高速作业低损伤稳定清种、投种过程种子平稳运动控制、电驱平稳驱动控制等方面开展技术创新，同时加大高性能风机、高精度专用驱动电机、高精度测速传感器、耐磨密封材料等配套的零部件和关键材料研究，推动拖拉机液压系统性能，为气力式精量排种器打造良好的应用环境和基础，进而促进国内气力式高速精量排种器技术的不断迭代升级。

参 考 文 献

［1］ 刘欣. 玉米精量播种机械化技术研究［J］. 农业科技与装备， 2013（1）： 66-67.

［2］ 李玉环， 杨丽， 张东兴， 等. 豆类作物一器双行气吸式高速精量排种器设计与试验［J］. 农业机械学报， 2019， 50（7）： 61-73.Li Yuhuan， Yang Li， Zhang Dongxing， et al. Design and experiment of pneumatic precision seed-metering device with single seed-metering plate for double-row ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2019， 50（7）： 61-73.

［3］陈学庚， 钟陆明. 气吸式排种器带式导种装置的设计与试验［J］. 农业工程学报， 2012， 28（22）： 8-15.Chen Xuegeng， Lu Zhongming. Design and test on belt-type seed delivery of air-suction metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（22）： 8-15.

［4］史嵩. 气压组合孔式玉米精量排种器设计与试验研究［D］. 北京： 中国农业大学， 2015.Shi Song. Design and experimental research of the pneumatic maize precision seed-metering device with combined holes ［D］. Beijing： China Agricultural University， 2015.

［5］ 祁兵. 中央集排气送式精量排种器设计与试验研究［D］. 北京： 中国农业大学， 2014.Qi Bing. Design and experiment of a centralized pneumatic metering device ［D］. Beijing： China Agricultural University， 2014.

［6］李杞超. 舀勺式小粒径蔬菜种子精量排种器机理分析与试验研究［D］. 哈尔滨： 东北农业大学， 2020.Li Qichao. Mechanism analysis and experimental study on scoop type precision seed metering device for small size vegetable seeds ［D］. Harbin： Northeast Agricultural University， 2020.

［7］刘佳， 崔涛， 张东兴， 等. 玉米种子分级处理对气力式精量排种器播种效果的影响［J］. 农业工程学报， 2010， 26（9）： 109-113.Liu Jia， Cui Tao， Zhang Dongxing， et al. Effects of maize seed grading on sowing quality by pneumatic precision seed-metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2010， 26（9）： 109-113.

［8］李林. 气吸式排种器理论及试验的初步研究［J］. 农业机械学报， 1979， 10（3）： 56-63.Li Lin. A preliminary study on the theory and experimentation of the suction-type metering device for precision drill ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 1979， 10（3）： 56-63.

［9］趙满全， 胡永文， 刘月琴. 免耕播种机气吸式排种装置振动特性的测试与分析（英文）［J］. 农业工程学报， 2012， 28（S2）： 78-83.Zhao Manquan， Hu Yongwen， Liu Yueqin， et al. Measurement and analysis on vibration characteristics of pneumatic seed metering device of no-till seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（S2）： 78-83.

［10］丛锦玲. 油菜小麦兼用型气力式精量排种系统及其机理研究［D］. 武汉： 华中农业大学， 2014.Cong Jinling. Study on seeding system and mechanism of pneumatic precision metering device for wheat & rapeseed ［D］. Wuhan： Huazhong Agricultural University， 2014.

［11］?nal ⅰ， Degi·rmenci·oglu A， Yazgi A. An evaluation of seed spacing accuracy of a vacuum type precision metering unit based on theoretical consider ations and experiments ［J］. Turkish Journal of Agriculture and Forestry， 2012， 36（2）： 133-144.

［12］ Guarella P， Pellerano A， Pascuzzi S. Experimental and theoretical performance of a vacuum seeder nozzle for vegetable seeds ［J］. Journal of Agricultural Engineering Research， 1996， 64（1）： 29-36.

［13］赵湛， 李耀明， 陈进， 等. 气吸滚筒式排种器吸种过程的动力学分析［J］. 农业工程学报， 2011， 27（7）： 112-116.Zhao Zhan， Li Yaoming， Chen Jin， et al. Dynamic analysis of seeds pick-up process for vacuum-cylinder seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2011， 27（7）： 112-116.

［14］杨明金， 邱兵， 杨玲， 等. 振动气吸式精密穴播机的排种性能［J］. 农业工程学报， 2010， 26（9）： 139-143.Yang Mingjin， Qiu Bing， Yang Ling， et al. Metering performance of the vibrational vacuum precision tray seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2010， 26（9）： 139-143.

［15］陈进， 李建华， 李耀明， 等. 气吸振动盘式精密播种机吸种高度控制与加种装置［J］. 农业机械学报， 2013， 44（S1）： 67-71.Chen Jin， Li Jianhua， Li Yaoming， et al. Analysis of suction height and seed-adding device for suction-vibration precision seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2013， 44（S1）： 67-71.

［16］李耀明， 赵湛， 陈进， 等. 气吸振动式排种器种盘内种群运动的离散元分析［J］. 农业机械学报， 2009（3）： 56-59.Li Yaoming， Zhao Zhan， Chen Jin， et al. Discrete element method simulation of seeds motion in vibrated bed of precision vacuum seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2009（3）： 56-59.

［17］陈进， 周韩， 赵湛， 等. 基于 EDEM的振动种盘中水稻种群运动规律研究［J］. 农业机械学报， 2011， 42（10）：79-83.Chen Jin， Zhou Han， Zhao Zhan， et al. Analysis of rice seeds motion on vibrating plate using EDEM［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2011， 42（10）： 79-83.

［18］陳进， 龚智强， 李耀明， 等. 超级稻穴盘育苗精密播种装置研究［J］. 农业机械学报， 2015， 44（1）： 73-78.Chen Jin， Gong Zhiqiang， Li Yaoming， et al. Experimental study on nursing seedlings of super ｒice precision seeder device ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2015， 44（1）： 73-78.

［19］赵湛. 气吸振动式精密排种器理论及试验研究［D］. 镇江： 江苏大学， 2009.

［20］史嵩， 张东兴， 杨丽， 等. 气压组合孔式玉米精量排种器设计与试验［J］. 农业工程学报， 2014， 30（5）： 10-18.Shi Song， Zhang Dongxing， Yang Li， et al. Design and experiment of pneumatic maize precision seed-metering device with combined holes ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2014， 30（5）： 10-18.

［21］丁力， 杨丽， 张东兴， 等. 气吸式玉米排种器清种机构参数化设计与试验［J］. 农业机械学报， 2019， 50（9）： 47-56.Ding Li， Yang Li， Zhang Dongxing， et al. Parametric design and test of seed cleaning mechanism of air-suction maize seed-metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2019， 50（9）： 47-56.

［22］李玉环， 杨丽， 张东兴， 等. 气吸式玉米精量排种器双侧清种装置设计与试验［J］. 农业机械学报， 2021， 52（7）： 29-39.Li Yuhuan， Yang Li， Zhang Dongxing， et al. Design and test of double-side cleaning mechanism for air-suction maize seed-metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2021， 52（7）： 29-39.

［23］祁兵， 张东兴， 刘全威， 等. 集排式精量排种器清种装置设计与性能试验［J］. 农业工程学报， 2015， 31（1）： 20-27.Qi Bing， Zhang Dongxing， Liu Quanwei， et al. Design and experiment of cleaning performance in a centralized pneumatic metering device for maize ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2015， 31（1）： 20-27.

［24］刘云强， 刘立晶， 赵郑斌， 等. 蔬菜育苗播种机清种装置设计与试验［J］. 农业机械学报， 2018， 49（S1）： 83-91.Liu Yunqiang， Liu Lijing， Zhao Zhengbin， et al. Design and experiment on plant seedling device for vegetable seedling seeder ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2018， 49（S1）： 83-91.

［25］劉芳， 杜瑞成. 内置式双位投种穴播器［J］. 农业机械学报， 2011（8）： 35-40.Liu Fang， Du Ruicheng. Embedded double-position throwing seeds dibbler ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2011（8）： 35-40.

［26］Nogtikov A A， Sazonov S N. Determination of the parameters of the seed-duct for coulters distributing seed in the soil ［J］. Tekhnika Selskom Khozyaistve， 1995（3）： 29-31.

［27］Benjaphragairat J， Sakurai H， Ito N. Design and control of metering system and furrow openers for garlic planter ［J］. International Agricultural Engineering Journal， 2010， 19（2）： 39-47.

［28］Correia T. P. da S， Silva P. R. A， Sousa S. F. G， et al. Deposition and mechanical damage to sorghum seeds using a test bench of continuous flow feeder mechanism ［J］. Energia na Agricultura， 2014， 29（1）： 22-26.

［29］丁钟凯. 2BZJ-10型播种机设计及导种管结构参数研究［D］. 哈尔滨： 东北农业大学， 2013.Ding Zhongkai. The study on the design of the 2BZJ-10 seeder and the structural parameter of the grain conductor ［D］. Harbin： Northeast Agricultural University， 2013.

［30］刘宏新， 王福林. 立式圆盘排种器工作过程的高速影像分析［J］. 农业机械学报， 2008（4）： 60-64， 46.Liu Hongxin， Wang Fulin. Study on high-speed image of working principle of vertical plate seed-metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2008（4）： 60-64， 46.

［31］Gierz L， Keska W. Simulation and laboratory tests of transport of rape grain in the drill seed tube ［J］. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering， 2012， 57（2）： 73-78.

［32］陈学庚， 钟陆明. 气吸式排种器带式导种装置的设计与试验［J］. 农业工程学报， 2012， 28（22）： 8-15.Chen Xuegeng， Zhong Luming. Design and test on belt-type seed delivery of air-suction metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（22）： 8-15.

［33］刘全威. 高速播种机种子精准投送机构设计与试验研究［D］. 北京： 中国农业大学， 2017.Liu Quanwei. Design and experiment of seed precise delivery mechanism for high-speed planter ［D］. Beijing： China Agricultural University， 2014.

［34］王云霞， 张文毅， 严伟， 等. 气流辅助高速投种精量播种机压种装置设计与试验［J］. 农业机械学报， 2020， 51（10）： 69-76.Wang Yunxia， Zhang Wenyi， Yan Wei， et al. Design and experiment of seed pressing device for precision seeder based on air flow assisted seed delivery ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2020， 51（10）： 69-76.

［35］陈玉龙， 韩杰， 兰玉彬， 等. 精密排种器组合式导种管设计与试验［J］. 农业工程学报， 2022， 38（24）： 14-24.Chen Yulong， Han Jie， Lan Yubin， et al. Design and experiment of the combined seed guiding tube for precision metering device ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2022， 38（24）： 14-24.

［36］Yang L， He X T， Cui T， et al. Development of mechatronic driving system for seed meters equipped on conventional precision corn planter ［J］. International Journal of Agricultural ＆ Biological Engineering， 2015， 8（4）： 1-9.

［37］丁友强， 杨丽， 张东兴， 等. 基于GPS测速的电驱式玉米精量播种机控制系统［J］. 农业机械学报， 2018， 49（8）： 42-49.Ding Youqiang， Yang Li， Zhang Dongxing， et al. Control system of motor-driving maize precision planter based on GPS speed measurement ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2018， 49（8）： 42-49.

基金項目：江苏省自然科学基金项目（BK20211021）；重庆市与中国农业科学院战略合作项目；江苏省现代农机装备与技术示范推广项目（NJ2022-01）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（22）5005）

第一作者：郭文骐，男，1997年生，江苏南京人，硕士研究生；研究方向为气力式精量播种。E-mail： gwq970630@163.com

通讯作者：祁兵，男，1986年生，山东嘉祥人，博士，副研究员；研究方向为精量播种技术。E-mail： qb0823521@163.com