胡 童，齊新丹，李 驊，梅占艦

隨著生活水平的提升，人們對飲食提出了更加綠色健康的要求。蔬菜是日常飲食中必不可少的食物之一，能為人體提供必需的維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，并且具有防癌、瘦身、美膚等多種功效。我國是蔬菜生產(chǎn)大國，據(jù)《2016中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，我國蔬菜種植面積從2006年的1664萬 hm2增長到2015年的2200萬hm2，產(chǎn)量從2006年的53953.05萬t增長到2015年的78526.10萬t，出口量從2006年的568萬t增長到2015年的832.62萬t，蔬菜播種面積占農(nóng)作物總播種面積的百分比從2006年的10.94%增長到2015年的13.22%。由此可見蔬菜生產(chǎn)在農(nóng)作物生產(chǎn)中占有重要地位，具有較好的發(fā)展前景。

目前，我國蔬菜種植方式以人工或半機(jī)械化播種為主，此種方式耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力且播種效率低，蔬菜綜合機(jī)械化水平僅約為20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于糧食作物［1］。而發(fā)達(dá)國家在蔬菜生產(chǎn)管理方面已達(dá)到機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化的先進(jìn)水平，有些生產(chǎn)環(huán)節(jié)已經(jīng)高度自動化和智能化，人工參與僅僅作為對機(jī)械化操作的一種補(bǔ)充［2］。為縮小與發(fā)達(dá)國家在蔬菜生產(chǎn)方面的差距，同時為適應(yīng)蔬菜種植業(yè)發(fā)展需求，蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化已成為一種必然趨勢。

播種機(jī)的使用可以大大提高播種效率、減輕播種勞動強(qiáng)度、減少人工勞動成本、節(jié)省大量的種子、便于作物的管理和收獲以及增加作物產(chǎn)量。播種機(jī)的研發(fā)與使用促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但是目前我國播種機(jī)的工作效率及精度都還有待提高。本文分析了蔬菜播種機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了國內(nèi)外蔬菜播種機(jī)的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步發(fā)展播種機(jī)提供參考。

1 蔬菜播種機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 葉菜類蔬菜播種機(jī)

1.1.1 葉菜類蔬菜播種方式 葉菜類蔬菜品種眾多，主要有小白菜、菠菜、莧菜、芹菜、甘藍(lán)、洋蔥、大蒜等。葉菜是人們不可缺少的生活物質(zhì)，播種面積占全國蔬菜種植面積的1／3以上。葉菜播種方式多為條播，條播即將種子按行播在苗床上，按照農(nóng)藝要求保持合理行距。種子在每行中的播種深度基本一致，而且分布較均勻。此種方式易于作物的后期管理及收獲，而且便于實(shí)施機(jī)械操作，因而是一種使用廣泛的播種方式。

1.1.2 現(xiàn)在主要機(jī)型及特點(diǎn) 國外葉菜類播種機(jī)以大型寬幅為主，具有播種精度高、通用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。法國MONOSEM研發(fā)的NG Plus氣吸式播種機(jī)使用多種可靠材料及先進(jìn)的制造工藝，極大提高了播種機(jī)的精度及使用壽命。德國AMAZONE生產(chǎn)的ED系列精量播種機(jī)工作寬度最大可達(dá)12 m，并帶有液壓可折疊支架，實(shí)現(xiàn)了快速高效的精密播種。德國LEMKEN公司生產(chǎn)的Saphir系列機(jī)械式精量播種機(jī)可一次性完成苗床播前整地及播種工作，根據(jù)不同種子可進(jìn)行無極調(diào)節(jié)播種深度，并配有電腦控制終端。

國內(nèi)葉菜類播種機(jī)起步較晚，播種精度及效率都存在不足。上海康博公司生產(chǎn)的2BS－JT10型精密蔬菜播種機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，該機(jī)可通過改變開溝器的位置進(jìn)行播深的調(diào)整，更換不同傳動齒輪可對株距進(jìn)行調(diào)節(jié)，整機(jī)依靠汽油發(fā)動機(jī)提供動力。但該機(jī)自動化程度較低，播寬較窄。黑龍江德沃公司生產(chǎn)的2BQS－8X型氣力式蔬菜播種機(jī)可播多種小粒徑蔬菜種子，該機(jī)可根據(jù)農(nóng)藝要求進(jìn)行株距及行距的調(diào)整。但該種裝備能耗大、受機(jī)器振動影響大以及智能化程度低。

1.2 根莖類蔬菜播種機(jī)

1.2.1 根莖類蔬菜播種方式 根莖類蔬菜主要包括蘿卜、胡蘿卜、馬鈴薯、牛蒡、香椿、萵苣、竹筍等，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。該類蔬菜播種方式多為穴播，穴播即在播行上按照適宜的株距進(jìn)行播種，每穴中播有一定數(shù)量的種子。采用精密播種機(jī)進(jìn)行穴播，可使種子具有合理的播種深度和間距，并減少間苗和定苗作業(yè)。

1.2.2 現(xiàn)在主要機(jī)型及特點(diǎn) 國外代表機(jī)型有韓國播蘭特JPH－6型胡蘿卜精量播種機(jī)，該機(jī)可一次性完成起壟及播種作業(yè)，行距及株距可根據(jù)農(nóng)藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。德國GRIMME公司生產(chǎn)的GL410四行馬鈴薯播種機(jī)具有所需動力小、可實(shí)現(xiàn)高速播種、播種質(zhì)量好等特點(diǎn)。

國內(nèi)代表機(jī)型有河南豪豐機(jī)械制造有限公司研發(fā)的2HBJ－4型胡蘿卜精量播種機(jī)，該機(jī)可將播種及前期準(zhǔn)備工作一次完成，提高了播種效率。但是存在重播及漏播現(xiàn)象，后期需要人工間苗。黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院研發(fā)的2CMF－4型牽引式馬鈴薯播種機(jī)通過仿形裝置可對播種深度進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，但是存在著傷種及播量不穩(wěn)定的缺陷。

1.3 果菜類蔬菜播種機(jī)

1.3.1 果菜類蔬菜播種方式 果菜類蔬菜主要包括黃瓜、甜瓜、南瓜、番茄、辣椒、豌豆、毛豆等，播種方式多為育苗移栽。育苗移栽具有成苗速度快、幼苗長勢均勻、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸及節(jié)省種子等優(yōu)點(diǎn)［3］。穴盤育苗是常見的育苗移栽方式，播種時將種子播在含有基質(zhì)的穴盤中，使每穴保持一粒種子。

1.3.2 現(xiàn)在主要機(jī)型及特點(diǎn) 國外穴盤育苗播種機(jī)正朝著高效、智能化的方向不斷完善。美國Blackmore研發(fā)的Cylinder精密播種機(jī)可直接通過改變吸種口而實(shí)現(xiàn)不同種子及不同規(guī)格穴盤的播種，播種效率極高。意大利MOSA生產(chǎn)的M－DSL1200型精密穴盤育苗播種機(jī)操作簡便、播種質(zhì)量可靠。

國內(nèi)穴盤育苗播種機(jī)種類眾多，播種效率及質(zhì)量在不斷提升。南京農(nóng)機(jī)化研究所研制的2BQ－D型氣吸式精密播種機(jī)可實(shí)現(xiàn)不同作物的播種，實(shí)現(xiàn)一穴一粒的精密播種，播種效率高。臺州賽得林機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SDL－1700型針式精密播種機(jī)通過更換穴孔、吸管及導(dǎo)管可實(shí)現(xiàn)不同穴盤規(guī)格及種子的播種，播種性能穩(wěn)定。

2 蔬菜播種機(jī)研究進(jìn)展

蔬菜播種機(jī)是按照農(nóng)藝要求定量地將種子播在苗床上，使種子具有適宜的深度和間距，便于作物充分吸收陽光及養(yǎng)分且能降低種內(nèi)競爭。播種機(jī)的核心部件是排種器，排種器的性能決定了播種機(jī)的播種精度。按照排種器的排種原理可將播種機(jī)主要分為機(jī)械式播種機(jī)和氣力式播種機(jī)。

2.1 機(jī)械式播種機(jī)

機(jī)械式播種機(jī)主要有水平圓盤式、傾斜圓盤式、外槽輪式、窩眼輪式、型孔輪式、垂直轉(zhuǎn)勺式、指夾式和帶式等30余種［4］，具有結(jié)構(gòu)較簡單、便于制造、操作方便、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在市場中占有一定比例。機(jī)械式播種機(jī)利用排種器的型孔將種子從種箱內(nèi)分離出來，容易發(fā)生型孔堵塞而出現(xiàn)漏播的現(xiàn)象，故對種子外形和尺寸要求較為嚴(yán)格，而且不適于催芽后的作物播種。在作業(yè)速度上此種播種機(jī)受到較大限制，通常不具有通用性。

自20世紀(jì)40年代以來，歐美等發(fā)達(dá)國家已開始對播種機(jī)進(jìn)行研究，起步階段主要對玉米、小麥、甜菜等進(jìn)行機(jī)械式排種技術(shù)研究［5］。 Jafari J F 等［6］研究了槽輪式條播機(jī)的運(yùn)行特性，并發(fā)現(xiàn)種子流的脈動對排種均勻性的影響較大，隨著運(yùn)行速度的提升不均勻現(xiàn)象更為明顯。提出用復(fù)合式螺旋裝置來提高排種均勻性，并且基于種子的特性建立了一個設(shè)計(jì)復(fù)合式螺旋裝置的方程，但是并沒有考慮螺桿的一致性。Maleki M R等［7］設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式螺旋裝置來提高機(jī)械式播種機(jī)的排種均勻性，并研究了螺旋裝置的螺槽深度、寬度、螺桿外徑和角速度對排種效果的影響。通過試驗(yàn)得出了最佳組合參數(shù)，并通過均勻系數(shù)來檢測種子的分布，解決了種子流脈動產(chǎn)生的不均勻現(xiàn)象。Anantachar M等［8］針對由回歸分析法建立的關(guān)于播種速度、種子間距及種子損傷率模型存在的缺點(diǎn)，提出利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對傾斜盤式排種器的排種性能參數(shù)進(jìn)行預(yù)測，采用遺傳算法作為單目標(biāo)約束優(yōu)化問題，確定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型比統(tǒng)計(jì)模型更好地預(yù)測種子計(jì)量裝置的性能參數(shù)。Grewal R S等［9］研究了六行傾斜圓盤洋蔥播種機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和不同槽孔數(shù)量情況下的排種性能，并以重播率、漏播率及排種合格率為指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了檢測，通過田間試驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)具的可行性。

我國對精量排種技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代初，早期主要對機(jī)械式精量播種機(jī)進(jìn)行研究。國內(nèi)學(xué)者通過引進(jìn)、借鑒國外播種機(jī)，設(shè)計(jì)出了一些機(jī)械式精量播種機(jī)。但是由于受到國內(nèi)自然條件和社會條件的影響，播種機(jī)的研發(fā)還不夠完善，尤其是對于蔬菜類小粒徑作物的播種機(jī)研發(fā)仍處于起步階段。大量的學(xué)者對機(jī)械式精量播種機(jī)做了研究，如1972年錦州市郊區(qū)農(nóng)機(jī)所研制出的2BS－6型蔬菜播種機(jī)，該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等特點(diǎn)，但是種子的破損率較高、排種精度不高。張宇文［10］研制出采用機(jī)械式多功能精密排種器的播種機(jī)，設(shè)計(jì)了一種推種齒來克服窩孔堵塞的問題，并可實(shí)現(xiàn)不同粒徑種子的精量播種，達(dá)到一機(jī)多用的目的。劉宏新等［11］研究了作業(yè)參數(shù)對立式圓盤排種器性能的影響，通過試驗(yàn)得出了合格指數(shù)、漏播指數(shù)和變異系數(shù)與作業(yè)速度、株距及種盤直徑之間的回歸模型，試驗(yàn)表明株距對于排種性能的影響最顯著。袁文勝等［12］設(shè)計(jì)出一種采用異形孔窩眼輪式排種器的蔬菜播種機(jī)，通過正交試驗(yàn)分析了型孔分布方式、直徑以及轉(zhuǎn)速對排種質(zhì)量的影響，并對最優(yōu)參數(shù)組合下的播種情況進(jìn)行檢測，播種合格率、重播率和漏播率都較理想。胡靖明等［13］設(shè)計(jì)了一種地膜油菜穴播機(jī)，采用異形窩孔輪排種器來降低窩孔的堵塞，并通過田間試驗(yàn)證明了該機(jī)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 氣力式播種機(jī)

氣力式播種機(jī)通常由動力輸出軸或者液壓系統(tǒng)帶動風(fēng)機(jī)工作，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的真空吸力或者壓力可對種子進(jìn)行控制，使種子完成預(yù)期運(yùn)動。按照氣力式播種機(jī)排種器的工作原理可分為氣吸式、氣壓式和氣吹式。由于依靠氣流對種子進(jìn)行控制，該種播種機(jī)具有對種子損傷較小，且具有通用性強(qiáng)、播種精度高、對種子外形尺寸要求不嚴(yán)格及適合高速作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)作物播種中得到了廣泛使用。

自20世紀(jì)50年代以來國外學(xué)者就致力于氣力式播種機(jī)的研究，并且取得了大量成果。Kim等研制出一種可對水果、蔬菜及根莖類大粒徑作物種子的自動真空吸嘴播種機(jī)，研究得出吸嘴直徑及氣壓值對高速播種具有較大影響。Karayel D等［14］為確定氣力式播種機(jī)在播種不同作物時的最佳真空壓力，根據(jù)黃瓜、甜菜、洋蔥等作物種子的千粒重、球型度、投影面積以及密度建立精密播種機(jī)負(fù)氣壓最優(yōu)數(shù)學(xué)模型，得出了不同作物的最佳氣壓值，并且以合格率、重播率和漏播率為指標(biāo)進(jìn)行了排種質(zhì)量檢測。Singh R C等［15］研究了排種盤轉(zhuǎn)速、真空度及型孔形狀對播種機(jī)排種間距、種子變異系數(shù)、重播率、漏播率及合格率的影響，對排種盤轉(zhuǎn)速和真空度構(gòu)成的回歸方程進(jìn)一步迭代優(yōu)化，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了與迭代結(jié)果的相似性。Yazgi A等［16］運(yùn)用響應(yīng)面法對播種機(jī)的排種一致性進(jìn)行優(yōu)化并確定了氣室真空度和型孔直徑的最優(yōu)值，但并沒有最終確定排種盤轉(zhuǎn)速的最優(yōu)值，并發(fā)現(xiàn)型孔直徑對排種一致性影響最大。Gaikwad B B等［17］設(shè)計(jì)了一種低成本的氣力式穴盤播種機(jī)，該機(jī)由當(dāng)?shù)夭牧虾同F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)成，介紹了播種機(jī)的基本組成，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性，并且通過改變吸嘴尺寸和氣壓值可以實(shí)現(xiàn)不同作物的播種。Yazgi A等［18］研究了真空盤上吸孔數(shù)量對排種一致性的影響，以合格率、重播率和漏播率為指標(biāo)，通過種子帶和計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)來檢測種子間距及排種器性能，最后通過試驗(yàn)得出了最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)及最合理的吸孔數(shù)。Abdolahzare Z等［19］為確定影響播種機(jī)性能的最重要運(yùn)行參數(shù)和種子物理性質(zhì)之間的關(guān)系，采用GP算法建立了回歸模型，通過GP算法得到的回歸模型與常規(guī)回歸模型相比有更高的決定系數(shù)。

我國對氣力式播種機(jī)的研究始于20世紀(jì)70年代末，大量的學(xué)者對氣力式播種機(jī)的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。1979年李林推導(dǎo)出垂直圓盤氣吸式排種器的氣室真空度計(jì)算式，并通過試驗(yàn)分析了氣室真空度的影響因素。廖慶喜等［20］以排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)、漏播指數(shù)及種子破碎率為指標(biāo)，對排種盤轉(zhuǎn)速、種子帶速度、氣壓值進(jìn)行了單因素和正交試驗(yàn)，最后得出了實(shí)現(xiàn)播種機(jī)最佳性能的最優(yōu)參數(shù)組合。Zhan Z等［21］采用mean shift算法和高速攝像系統(tǒng)來分析種子的運(yùn)動，經(jīng)過分析種子的下落軌跡，得知正壓差和排種角對種子的均勻性影響最大。通過改變氣力滾筒式排種器的工作參數(shù)來優(yōu)化排種均勻性，利用CFD軟件對油菜種子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行仿真，并且通過試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值分析的可靠性。陳學(xué)庚等［22］通過對帶式導(dǎo)種裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論研究，確定了帶式導(dǎo)種裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以株距合格率、重播率和漏播率為指標(biāo)對投種高度、取種盤轉(zhuǎn)速和負(fù)壓室壓力進(jìn)行研究，通過試驗(yàn)得出影響排種質(zhì)量的主次因素排列順序?yàn)橥斗N點(diǎn)高度、取種盤轉(zhuǎn)速、負(fù)壓室壓力，并得出最優(yōu)組合參數(shù)。叢錦玲等［23］設(shè)計(jì)了一種油菜小麥兼用型氣力式播種機(jī)，通過更換排種盤可以實(shí)現(xiàn)兩種作物的精量播種，大大提高了機(jī)具的利用率。通過在小麥排種盤中增加導(dǎo)種條，增加了種子的流動性，使得排種精度得到提高。通過試驗(yàn)研究了排種盤轉(zhuǎn)速、吸種區(qū)負(fù)壓及投種區(qū)正壓對排種性能的影響，并且得到排種的最佳組合。王曉東等［24］分析了垂直圓盤氣吸式播種機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理，對種子在運(yùn)動中的情況進(jìn)行受力分析及運(yùn)動學(xué)分析，得出種子在氣流中的作用力與吸孔面積及種子和吸種孔距離之間的關(guān)系。

國內(nèi)外蔬菜播種機(jī)正從早期結(jié)構(gòu)單一的機(jī)械式朝著高速、通用化、集成化方向不斷發(fā)展。國外的播種機(jī)已經(jīng)日益成熟，并不斷追求高速大型化，但國外的大型播種機(jī)并不適合我國國情，不能直接應(yīng)用。我國現(xiàn)階段的研究大都著重于理論的探討，整體還處于播種機(jī)發(fā)展的初步階段。播種機(jī)性能的優(yōu)劣對播種有巨大的影響，因此對其性能檢測在播種機(jī)的研制中占有重要地位。

2.3 播種機(jī)排種性能檢測技術(shù)的應(yīng)用研究

播種機(jī)的排種質(zhì)量主要取決于排種器的性能，而排種性能指標(biāo)和種子破碎率是決定排種器性能的重要指標(biāo)［25］。國內(nèi)外學(xué)者在排種器性能檢測方面做了大量研究，主要形成了帆布帶檢測法、光電檢測、高速攝像及機(jī)器視覺檢測法等。

帆布帶檢測法雖然可以直觀地反映種子分布情況，但由于受到帶長的限制，無法收集大量的數(shù)據(jù)，而且需要花費(fèi)人工進(jìn)行測量、存在種子容易滑落及彈跳對檢測造成誤差的弊端，逐漸被其它方法取代。Panning J W等［26］用光電檢測法對排種器的排種均勻性進(jìn)行了室內(nèi)與田間試驗(yàn)，根據(jù)所得到的結(jié)果，該系統(tǒng)的種子間距測量值比理論值大15 mm左右。另外對于直徑小于3 mm的種子檢測效果較差。Alchanatis V等［27］為檢測播種機(jī)性能，研發(fā)了一種高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，種子的著落點(diǎn)和間距可通過影像采集卡和線性掃描攝影機(jī)在線傳輸?shù)诫娔X，種子的分布參數(shù)可在線進(jìn)行計(jì)算和顯示。將光學(xué)系統(tǒng)與帆布帶檢測結(jié)果進(jìn)行對比，兩者檢測結(jié)果相近。Karayel D等［28］用高速攝像系統(tǒng)在室內(nèi)對排種均勻性及種子下落的速度進(jìn)行檢測，并且和帆布帶檢測法檢測的結(jié)果進(jìn)行對比，在試驗(yàn)中高速攝像系統(tǒng)取得了良好的效果，捕捉到了所有種子的圖像。但是檢測過程中的圖像處理仍然需要投入大量的勞動力，在進(jìn)一步的研究中，圖像處理必須自動化以發(fā)揮高速攝像法的優(yōu)勢。

國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對播種機(jī)性能的檢測也做了研究，廖慶喜等［29］將高速攝影技術(shù)運(yùn)用到播種機(jī)排種性能的檢測中，并將高速攝影和光電技術(shù)檢測的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，彌補(bǔ)了光電傳感器對于種子破碎而引起的檢測誤差。劉洪強(qiáng)等［30］設(shè)計(jì)了一種以89C51型單片機(jī)為核心控制部件的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，采用的傳感器可實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)檢測，通過對傳感器檢測和人工檢測結(jié)果的對比顯示，該無盲區(qū)傳感器可準(zhǔn)確地進(jìn)行排種性能檢測。陳進(jìn)等［31］運(yùn)用高速攝像技術(shù)進(jìn)行排種性能檢測，通過對獲得圖像的處理提出根據(jù)種子質(zhì)心位置和面積進(jìn)行檢測，與人工檢測結(jié)果較接近。黃東巖等［32］研發(fā)了以單片機(jī)STC89C52為核心的檢測系統(tǒng)，采用聚偏二氟乙烯壓電薄膜傳感器直接將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而直接計(jì)算出排種性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

2.4 仿真技術(shù)在播種機(jī)中的應(yīng)用研究

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，仿真軟件逐漸成熟并具有低成本、速度快及操作方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用到眾多領(lǐng)域。國內(nèi)眾多學(xué)者使用仿真軟件對播種機(jī)進(jìn)行了研究，夏俊芳等［33］基于ADAMS對種子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行仿真和優(yōu)化，建立了補(bǔ)種機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型。廖慶喜等［34］基于ANSYS／CFX對排種器氣室進(jìn)行仿真，對3種不同氣室進(jìn)行仿真并通過臺架試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真的可靠性。Zhan Z等［21］通過改變氣力滾筒式排種器的工作參數(shù)來優(yōu)化排種的均勻性，利用CFD軟件對油菜種子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行仿真，并且通過試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值分析的可靠性。王福林等［35］使用EDEM對種子的充種、護(hù)種、清種及排種運(yùn)動過程進(jìn)行了仿真，所得的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果高度相似。石林榕等［36］使用EDEM對水平圓盤式精量排種器進(jìn)行仿真分析，得到了最佳排種性能參數(shù)，通過與田間試驗(yàn)結(jié)果的對比，兩者排種性能指標(biāo)的誤差小于5%，充分說明了仿真結(jié)果的可行性。史嵩等［37］使用EDEM軟件對4種不同型孔結(jié)構(gòu)排種盤的種子運(yùn)動進(jìn)行仿真，并分析了不同排種盤在不同轉(zhuǎn)速情況下的種子運(yùn)動狀態(tài)，通過對比分析得出性能最優(yōu)的排種盤。劉月琴等［38］用離散元軟件對不同工作參數(shù)下種子運(yùn)動情況進(jìn)行分析，得出吸種效果最好的工作參數(shù)范圍，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真分析的合理性。雷小龍等［39］用EDEM－CFD耦合對氣送式集排器輸種管結(jié)構(gòu)對種子運(yùn)動及氣流場產(chǎn)生的影響進(jìn)行仿真分析，并結(jié)合臺架試驗(yàn)得出了輸種管的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3 總結(jié)與展望

由以上的分析可以看出，我國在蔬菜播種機(jī)的研究中已取得一定進(jìn)展，對大粒徑種子的播種機(jī)研究已經(jīng)日益成熟，但對小粒徑種子的播種機(jī)研究還處于起步階段，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大發(fā)展空間。未來的研究中以下幾點(diǎn)將成為蔬菜播種機(jī)的發(fā)展趨勢：

（1）隨著科技的發(fā)展，新型材料逐漸備受喜愛。將新型材料應(yīng)用到播種機(jī)的研制中，將使播種機(jī)的使用壽命得到極大程度的提高，同時會降低整機(jī)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸，提高作業(yè)速度及播種精度。

（2）加強(qiáng)對蔬菜種子物理特性的研究。不同蔬菜種子的千粒重、球形度、密度、恢復(fù)系數(shù)及摩擦系數(shù)可能存在較大差異，對種子物理特性的研究可為播種機(jī)的研發(fā)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)提供理論參考。

（3）發(fā)展通用型、智能化及信息化的高速播種機(jī)。國內(nèi)使用的多為單一型且沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的播種機(jī)，由于播種季節(jié)的限制極大地降低了播種機(jī)的使用效率，發(fā)展通用型播種機(jī)可以解決播種機(jī)的閑置問題。國外研究人員已將智能化和信息化技術(shù)應(yīng)用到播種機(jī)的研發(fā)中，為實(shí)現(xiàn)更加高效、精密的播種提供了可靠的技術(shù)，同時便于播種機(jī)的管理、維護(hù)及信息共享。

（4）提高自主創(chuàng)新能力，降低生產(chǎn)成本。目前從國外引進(jìn)的精量播種機(jī)播種效果良好，但是價(jià)格過于昂貴，而且機(jī)具尺寸不適合我國特殊地形的播種。提高自主創(chuàng)新能力，發(fā)展適合我國國情的蔬菜播種機(jī)將成為一種必然趨勢。

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