劉昊　趙軍　李維華　薦世春　宋偉田

摘要：與美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家相比，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平較低。在花生的整個(gè)生產(chǎn)過程中，對(duì)于其收獲機(jī)械的研究較多，而對(duì)于其播種機(jī)械的研究還不夠深入，從而拖慢了花生生產(chǎn)的機(jī)械化進(jìn)程。本文對(duì)機(jī)械化播種花生的農(nóng)藝技術(shù)要求進(jìn)行了總結(jié)闡述，并就國內(nèi)現(xiàn)階段花生播種機(jī)械及其關(guān)鍵部件的研究現(xiàn)狀予以總結(jié)，旨在為花生播種機(jī)械的優(yōu)化與改進(jìn)提供基礎(chǔ)，為科研工作者提供科研思路。

關(guān)鍵詞：中國;花生;機(jī)械化播種;播種機(jī)械;研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)： S565.204.2? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0005-06

花生作物種植歷史悠久，在油料和經(jīng)濟(jì)作物中占有很大的比重，普遍種植于世界各地。在油料加工生產(chǎn)行業(yè)，花生作為重要的原材料之一，其地位僅次于大豆，位居第二。中國花生種植區(qū)域逐年增長，現(xiàn)階段達(dá)到550萬hm2，大約占世界花生種植總規(guī)模的1/5，同時(shí)世界花生總產(chǎn)量的近1/3出自我國，我國種植的花生在滿足國內(nèi)需求的同時(shí)還遠(yuǎn)銷海外，為我國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利潤[1]。隨著國家對(duì)于農(nóng)作物種植比例的調(diào)整，對(duì)花生的需求進(jìn)一步增加，其種植效益尤為顯著，成為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的新動(dòng)能。目前適用于花生的機(jī)械有播種機(jī)、收獲機(jī)和剝殼機(jī)等，實(shí)現(xiàn)播種的機(jī)械化生產(chǎn)，不但能夠節(jié)約時(shí)間、節(jié)省人力，還能夠擴(kuò)大效益?；ㄉ漠a(chǎn)量和品質(zhì)受播種機(jī)性能的影響較大，因此對(duì)國內(nèi)花生機(jī)械化播種技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r予以總結(jié)，找出目前花生播種機(jī)械亟需解決的問題，對(duì)于花生播種機(jī)械的改進(jìn)優(yōu)化、提高播種機(jī)具的實(shí)用性具有實(shí)際意義。

1 花生機(jī)械化播種技術(shù)要求

花生在機(jī)械化播種時(shí)，對(duì)于合格率等指標(biāo)均有嚴(yán)格的限定，其中播種過后雙粒率、穴粒合格率應(yīng)該分別達(dá)到75%和95%以上，空穴率不能超過1%[2]?；ㄉ鷻C(jī)械化播種時(shí)，根據(jù)花生種植的先后順序，從以下6個(gè)方面進(jìn)行闡述：（1）土地選擇：應(yīng)選擇地形平坦、土壤肥沃、降雨量適中的地塊進(jìn)行播種（2）播種時(shí)間：花生分為春花生和夏花生，不同種類、不同自然條件、不同栽種模式下，花生的播種時(shí)間也不相同。對(duì)于早熟的花生品種，播種時(shí)天氣溫度應(yīng)該在12～15 ℃之間，晚熟的花生品種則應(yīng)該在15～18 ℃之間。當(dāng)采取地膜覆蓋的栽培模式時(shí)，由于地膜提高了種子周圍的環(huán)境溫度，因此大約可以提前10 d進(jìn)行播種。播種時(shí)間應(yīng)根據(jù)適合花生種子發(fā)芽的溫度來決定，各地因地制宜，靈活選擇。（3）播種深度：應(yīng)根據(jù)土壤含水量、土質(zhì)好壞和氣溫高低靈活決定。播種深度通常在5 cm上下，當(dāng)土地溫度較低、土壤較濕時(shí)可播淺些，但不能低于3 cm;反之則可播深些，但不能超過7 cm。（4）播種密度：用播種機(jī)播種花生時(shí)通常采用穴播模式，單粒穴播與雙粒穴播的播種間距也略有不同。穴距一般在13.5～15.5 cm范圍內(nèi)，當(dāng)土壤肥力較高、墑情較好、選用雙粒穴播時(shí)，應(yīng)選擇較小的播種密度，但穴距不能超過22 cm;反之，播種密度要大，但穴距不能低于10 cm。（5）覆膜方式：①先播種后覆膜：優(yōu)勢(shì)是地表薄膜具有保溫作用，花生出苗時(shí)間較短;劣勢(shì)是需要人工放苗，耗時(shí)耗力且不規(guī)范的操作容易造成閃苗。②先覆膜后播種：當(dāng)土地相對(duì)干旱，而在適播期前又遇到降水的情況時(shí)，可采用此種播種方式達(dá)到保溫、保墑的效果;但由于播種機(jī)械的限制，覆膜打孔技術(shù)應(yīng)用還不成熟，較易造成撕膜竄膜的發(fā)生，同時(shí)花生出苗時(shí)期溫度較低導(dǎo)致花生出苗慢。（6）播種模式：①一壟雙行（覆膜）播種。壟距在75～90 cm范圍內(nèi)，壟面寬為50～60 cm，壟上小行距在25～35 cm之間，壟高8～12 cm，具體參數(shù)應(yīng)根據(jù)播種機(jī)具、土地肥力作相應(yīng)調(diào)整。一壟雙行的播種模式被長江以北的花生產(chǎn)區(qū)廣泛采用，同時(shí)，該模式有匹配的多功能播種機(jī)進(jìn)行聯(lián)合播種，相應(yīng)的收獲技術(shù)已經(jīng)較為完善;②高壟（覆膜）播種。在一壟雙行（覆膜）基礎(chǔ)上，當(dāng)?shù)亟涤炅看髸r(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣邏鸥撸荒艹^ 20 cm。高壟播種被東南沿海降水量大的花生產(chǎn)區(qū)廣泛采用，該模式能夠有效防止花生種子被水淹沒，從而保證了出苗率。該區(qū)域原來以高畦多行種植模式為主，但因?yàn)槟壳安シN機(jī)、收獲機(jī)沒有多行播種與收獲的機(jī)型，所以應(yīng)選用高壟（覆膜）播種;③寬窄（大?。┬衅阶鞑シN。黃河流域以北土地貧瘠的花生產(chǎn)區(qū)常采用此種播種模式，以配套機(jī)械化的播種與收獲機(jī)具[3]。

2 國內(nèi)花生機(jī)械化播種的發(fā)展現(xiàn)狀及典型機(jī)型

在花生生產(chǎn)過程中，播種是最先需要完成的環(huán)節(jié)。由于其適宜播種期較短，提前或拖后于適宜期進(jìn)行播種，都會(huì)降低花生產(chǎn)量與品質(zhì)。因此，抓住最優(yōu)的播種時(shí)間顯得尤為關(guān)鍵?；ㄉシN工序較多，包括起壟、施肥、播種、噴除草劑、覆膜和膜上覆土等多道工序。花生的播種經(jīng)歷了人工播種、半機(jī)械化播種和機(jī)械化播種3個(gè)階段。

從簡式農(nóng)具到多功能聯(lián)合播種機(jī)，我國花生的機(jī)械化播種經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段。近年來，國內(nèi)花生播種機(jī)廠家通過堅(jiān)持不懈的革新，使花生播種機(jī)械在功能上日趨完善。開發(fā)出不同功率、不同型號(hào)、適應(yīng)不同地形作業(yè)的多類型花生播種機(jī)，使花生播種更加精確，出苗率、合格率等均得到保證，較好地滿足了全國不同地域、不同耕作模式下對(duì)于花生播種的農(nóng)藝要求，實(shí)現(xiàn)了從秸稈處理到播種完覆土的一體化播種以及漏肥監(jiān)控、漏種檢測(cè)等智能化播種[4]。

2.1 單行精播機(jī)

圖1為人力單行精播機(jī)，該機(jī)型依靠人力推動(dòng)，只能夠完成播種單項(xiàng)任務(wù)。易于制造，售價(jià)較低，性能穩(wěn)定?？筛鶕?jù)不同的種子類型，靈活選擇合適的排種器進(jìn)行播種。當(dāng)在試驗(yàn)田、梯田、溫室大棚地區(qū)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，由于作業(yè)地域小、地形復(fù)雜等因素，一般選用此種機(jī)型進(jìn)行播種。其外型尺寸（長×寬×高）為 150 cm ×50 cm×150 cm。

2.2 膜下播種機(jī)

圖2為2MB-2/4型花生鋪膜播種機(jī)，該播種機(jī)功能比較完善，一次性可實(shí)現(xiàn)筑壟、施肥、播種、噴藥、鋪膜、膜上筑土帶等工序。該機(jī)型適應(yīng)膜寬、播種深度、播種行數(shù)分別為 80～90 cm、3～5 cm、4行/幅;作業(yè)效率為0.33～0.53 hm2/h;提供15、18、20、25 cm等4種穴距以供選擇;該播種機(jī)最顯著的特點(diǎn)是能夠在膜上建起筑土帶，從而避免了人工去破孔放苗，省時(shí)省力。但該機(jī)具不適合在降雨量大的地區(qū)使用，雨水長時(shí)間沖刷膜上筑土帶易造成土壤板結(jié)，給花生苗自行鉆孔造成困難。

2.3 膜上播種機(jī)

圖3為SGTN-160Z4A2型節(jié)水覆膜旋播機(jī)，與目前市場上普遍存在的先播種后鋪膜式播種機(jī)不同，該播種機(jī)借助鴨嘴式排種器實(shí)現(xiàn)了“膜上打孔”的先鋪膜后播種模式。該機(jī)型配套動(dòng)力需58.8～88.8 kW，膜寬可在80～95 cm之間進(jìn)行調(diào)整，播種深度為3～5 cm，可同時(shí)進(jìn)行4行作業(yè)，作業(yè)行距為23～28 cm，穴距為13～26 cm，耕種效率0.53～0.8 hm2/h。該機(jī)型雖然采取膜上播種避免了人工放苗，但存在排種穩(wěn)定性差、容易撕膜竄膜、對(duì)土壤的耕整及墑情要求高等缺點(diǎn)。

2.4 夏花生免耕播種機(jī)

圖4為全秸稈覆蓋花生免耕播種機(jī)，該設(shè)備可在收獲完小麥的全秸稈地進(jìn)行工作，聯(lián)合完成碎秸、清秸、播種、施肥、播后覆秸等工序，針對(duì)現(xiàn)在市場上免耕播種機(jī)存在的入土部件被秸稈纏繞堵塞、秸稈清理不完全導(dǎo)致露籽等問題，該播種機(jī)進(jìn)行了以下創(chuàng)新：（1）采用反向淺旋裝置來旋耕土地，降低開種溝的阻力;（2）配備有秸稈分流裝置：將一部分秸稈粉碎還田，另一部分拋撒于播過種的土壤表面[5]。

雖然機(jī)械播種能一次完成從起壟到覆膜覆土的全部工作，但是目前花生機(jī)械播種還存在工作效率低、排種不均勻、種子破碎率高等普遍性問題。

3 關(guān)鍵部件研究現(xiàn)狀

3.1 仿形機(jī)構(gòu)

播種機(jī)在作業(yè)時(shí)，土壤本身存在起伏不平的情況，導(dǎo)致播種機(jī)播種深度深淺不一，從而影響花生的質(zhì)量和產(chǎn)量。近年來隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，保護(hù)性耕作模式被廣泛倡導(dǎo)，免耕播種機(jī)得到了快速發(fā)展，但由于免耕播種機(jī)工作在秸稈全覆蓋的土地上，工作環(huán)境惡劣，土地不平整性加劇，播種深度不均勻現(xiàn)象更為常見。為了提高花生的播種質(zhì)量，通常需要在播種機(jī)上加裝仿形機(jī)構(gòu)，使播種機(jī)的土壤工作部件跟隨地形的變化上下擺動(dòng)，從而使開出的種溝深淺均勻。仿形方式分為整機(jī)仿形和單組仿形，與整機(jī)仿形相比，單組仿形能夠?qū)崿F(xiàn)播種機(jī)播種深度一致，因此應(yīng)用較多。

王熙等在原來傳統(tǒng)的仿形機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了電液控制系統(tǒng)進(jìn)行深度控制。對(duì)于土地軟硬以及地形起伏的仿形靈敏度，該機(jī)構(gòu)能夠獨(dú)立設(shè)定和調(diào)試，因而仿形精度較高，提高了所開出種溝深度的控制精度[6]。馬永財(cái)?shù)确謩e采用機(jī)械式和電液自控式2種平行四桿仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行了播深試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果得出機(jī)械式仿形機(jī)構(gòu)存在仿形提前與滯后的問題，而電液自控式能很好地解決此類問題，仿形無提前與滯后現(xiàn)象發(fā)生，滿足精量播種的要求[7]。閆以勛等利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)了雙自由度雙向平行仿形機(jī)構(gòu)，并通過受力分析表明所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度可靠;通過田間試驗(yàn)得出：該雙向仿形機(jī)構(gòu)有效縮短了播種機(jī)構(gòu)的長度，前移了播種機(jī)構(gòu)的重心，提高了機(jī)具工作的田間靈活性[8]。此外，胡軍等[9]和白曉虎等[10]都通過動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析，胡軍等實(shí)現(xiàn)了四連桿仿形機(jī)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化，白曉虎等發(fā)現(xiàn)了仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行前仿形和后仿形時(shí)開溝深度的不同變化規(guī)律，為設(shè)計(jì)制造仿形機(jī)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。

目前一些科研單位開始嘗試將傳感器裝置應(yīng)用于播種深度的檢測(cè)，同時(shí)將測(cè)得的信號(hào)反饋給控制器，由控制器控制液壓機(jī)構(gòu)升降開溝器，從而使開出的種溝深度一致[11]。上述學(xué)者的研究大多是對(duì)仿形機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，但實(shí)際生產(chǎn)中，特別是采用保護(hù)性耕作模式以來，種子觸土接觸的是混有秸稈的免耕種床，對(duì)于仿形機(jī)構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)。

3.2 秸稈拋送裝置

隨著液化天然氣的普及，人們對(duì)于秸稈燃料的需求大大降低，實(shí)現(xiàn)秸稈全部還田已成為我國耕種的新常態(tài)。傳統(tǒng)的播種機(jī)無法實(shí)現(xiàn)在全秸稈覆蓋的田地里作業(yè)，因此對(duì)于秸稈處理裝置和拋送裝置的研究具有重要意義。

為了在較低的功率情況下達(dá)到較高的作業(yè)效率，翟之平等在考慮氣流的條件下，建立了適用于各種葉片傾角的葉片式拋送裝置數(shù)學(xué)模型，能夠較為準(zhǔn)確地顯示拋送裝置的功耗情況。并分析了拋送裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，以得到最小功耗[12]。此外，林德志等采用FLUENT軟件對(duì)拋送裝置進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了氣流速度受葉輪轉(zhuǎn)速、葉片大小的影響規(guī)律：提高葉輪的轉(zhuǎn)速或者增大葉片的直徑，均能提高拋送裝置內(nèi)部的氣流速度，從而更有利于拋送秸稈;葉片數(shù)、葉片傾角分別設(shè)定為4片、后傾10°時(shí)，所測(cè)點(diǎn)氣流速度達(dá)到最大值。兩者分別考慮了葉輪葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于拋送裝置功耗和氣流速度的影響，其影響規(guī)律可為拋送裝置的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論支撐[13]。

拋送功耗的影響因素，不僅僅與葉輪葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，還與要拋送的物料有關(guān)。因此，嚴(yán)偉等采用BOX-Benhnken中心組合試驗(yàn)方法改變物料含水率、葉輪轉(zhuǎn)速、葉片傾角3個(gè)因素，以觀察拋送功率的變化趨勢(shì)。得出葉輪轉(zhuǎn)速影響功耗最為顯著，物料含水率次之，葉片傾角的影響最小;并得出當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速、物料含水率（針對(duì)玉米秸稈）、葉片傾角分別為1 600 r/min、63%、后傾9°時(shí)，消耗的功耗最少。將物料含水率考慮進(jìn)功耗影響因素在一定程度上提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性[14]。

秸稈拋送裝置是由推送攪龍、拋送葉輪和拋送管道組成的一個(gè)整體，除了對(duì)拋送葉輪進(jìn)行分析優(yōu)化外，研究拋送管道、推送攪龍對(duì)于功耗和拋送速度的影響，能夠更為準(zhǔn)確地評(píng)定拋送裝置功耗情況。吳峰等研究了拋送管道截面積、拋送葉輪轉(zhuǎn)速以及喂入量對(duì)于比功耗和拋送速度的影響，運(yùn)用 Box-Benhnken 的中心組合試驗(yàn)方法對(duì)上述3因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出拋送葉輪轉(zhuǎn)速對(duì)比功耗影響最為顯著，拋送管道截面積次之，喂入量影響最小。但該試驗(yàn)對(duì)象僅為水稻秸稈，對(duì)于其他作物秸稈是否適用有待進(jìn)一步驗(yàn)證[15]。

在拋送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，賈洪雷等應(yīng)用動(dòng)力學(xué)原理，根據(jù)拋送裝置中秸稈切段的運(yùn)動(dòng)建立了微分方程，設(shè)計(jì)了具有切碎和拋送雙重功能的曲面直刃圓筒式刀片，并通過改變拋送變量觀察了刀片的切碎效果[16]。張佳喜等應(yīng)用Solidworks軟件對(duì)動(dòng)刀輥進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真（圖5）和動(dòng)平衡檢驗(yàn)，得出該動(dòng)刀輥有很好的動(dòng)平衡穩(wěn)定性;同時(shí)對(duì)甩刀進(jìn)行有限元分析，證明了甩刀強(qiáng)度的可靠性[17]，為拋送裝置的設(shè)計(jì)提供了參考。

此外，拋送管道的尺寸在拋送裝置線速度的影響因素中占有重要的地位。拋送管道出口對(duì)于高度和長度均有要求，若管道高度不夠很容易造成秸稈噴撒不均勻;若管道過短，會(huì)導(dǎo)致秸稈噴撒到播種機(jī)上，反之則容易造成管道的堵塞。吳峰等在拋送葉輪外殼直徑一定的前提下，將原有拋送管道進(jìn)行了改進(jìn)，使得改進(jìn)后的管道動(dòng)壓大于原始管道動(dòng)壓，從而提高了拋送管道的風(fēng)速，更有利于秸稈拋送，由此得出以提升拋送管道風(fēng)速對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化，拋送管道的性能尚有很大的提升空間[15]。翟之平等為了探究影響葉輪強(qiáng)度的因素，運(yùn)用ANSYS軟件分析了葉輪的應(yīng)力應(yīng)變，并利用響應(yīng)曲面法對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[18]。此外，翟之平等對(duì)出料管內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析，并通過總結(jié)的規(guī)律建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;通過改變料管截面形狀、彎管段形狀以及出料直管段高度來觀察物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)比得出出料管界面形狀合理化順序?yàn)椋簣A形最合理，方形次之，矩形最差。2段圓弧結(jié)合的彎管上壁與1段圓弧相比對(duì)物料輸送更有利[19]。

葉片式拋送機(jī)構(gòu)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、維修方便、工作性能可靠、制造成本低廉等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但工作過程中存在拋撒不均勻、拋送堵塞、拋送距離過短、拋送功耗過高等問題，針對(duì)這些問題，學(xué)者們優(yōu)化了拋送機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新。但拋送機(jī)構(gòu)作為一個(gè)整體，如何衡量結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工作參數(shù)設(shè)定，達(dá)到拋送距離、拋送功耗等評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合提升有待進(jìn)一步研究。

3.3 排種器

排種器的精度在很大程度上影響了播種的質(zhì)量，只有選用性能優(yōu)越且可靠的排種器，播種機(jī)械才能夠更好地達(dá)到農(nóng)藝技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。根據(jù)工作原理的不同，排種器可以分為機(jī)械式和氣力式2種類型：根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，機(jī)械式排種器又可分為勺輪式、錐盤式、內(nèi)充式、窩眼輪式、水平圓盤式等;氣力式排種器則根據(jù)工作原理不同，又可分為氣吹式、氣壓式和氣吸式3種形式[20]。其中氣吸式排種器和內(nèi)充式排種器是目前市場上選用最多的2種排種器。

3.3.1 氣吸式排種器 氣吸式排種器的特點(diǎn)是能夠適應(yīng)不同尺寸種型、對(duì)種子保護(hù)性好，但其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得制造相對(duì)困難，因而售價(jià)偏高。氣吸式排種器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)同樣也有很多的類別，如龐昌樂等研發(fā)了氣吸式雙層滾筒水稻播種器（圖6），試驗(yàn)證明該排種器有效地解決了工作過程中堵塞吸孔的問題[21];梁素鈺等研發(fā)了新型組合吸孔式小麥精密排種器，提高了小麥精播的質(zhì)量;邱兵等設(shè)計(jì)了氣吸振動(dòng)式水稻秧盤精播機(jī)，為方便吸種排種，利用電磁式激振機(jī)構(gòu)振動(dòng)種子，從而使種子始終處于活躍狀態(tài)[22-23];龐振強(qiáng)等針對(duì)雙層滾筒式水稻氣吸排種器，通過試驗(yàn)分析得出了其最優(yōu)工作參數(shù)[24]。陳立東等研制了一種充種室種面調(diào)節(jié)裝置，通過該裝置來調(diào)節(jié)進(jìn)入充種室的種子數(shù)量，并能改善充種室種子群狀態(tài)，提高了排種速度[25]。

氣吸式排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致其性能受到的影響因素相對(duì)較多，主要包括氣吸室的真空度、吸種孔的大小、形狀及排列方式、投種點(diǎn)高度、作業(yè)速度、排種盤轉(zhuǎn)動(dòng)線速度等方面的影響。吸種效果是權(quán)衡氣吸式排種器的重要指標(biāo)之一，陳進(jìn)等利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)排種器內(nèi)部空氣流場進(jìn)行了仿真，并通過試驗(yàn)探究了吸孔大小、形狀（圖7）以及吸孔導(dǎo)程對(duì)油菜籽吸種效果的影響程度，得出與直孔和沉孔相比，錐形孔的吸附性能更好;隨吸孔半徑的增大，其吸種能力逐漸增強(qiáng);吸孔導(dǎo)程對(duì)于排種器吸種能力的影響較小，只是起到調(diào)節(jié)內(nèi)部氣流的作用[26]。鐘陸明等為了研究氣吸式排種器播種時(shí)種距分布的影響因素，通過改變壓室壓力、投種點(diǎn)高度、取種盤轉(zhuǎn)速，測(cè)得不同情況下對(duì)應(yīng)的株距合格率;通過正交方差分析得出：播種玉米種子時(shí)，投種點(diǎn)的高度對(duì)株距合格率產(chǎn)生的影響最大，取種盤的轉(zhuǎn)速次之，負(fù)壓式壓力影響最小，并采用綜合加權(quán)分析法得出3因素的最優(yōu)組合[27]。呂小蓮等分別改變吸種孔線速度、吸種負(fù)壓2個(gè)工作參數(shù)，來觀察排種器的合格指數(shù)、重播指數(shù)、空穴指數(shù)的變化規(guī)律。得出在所選試驗(yàn)范圍內(nèi)，在吸種負(fù)壓確定的情況下，增大吸種孔的線速度發(fā)現(xiàn)空穴率隨之增加，重播率降低;當(dāng)吸種孔線速不變時(shí)，增大吸種負(fù)壓發(fā)現(xiàn)合格率和重播率隨之增加，空穴率有所降低[28]。

在結(jié)構(gòu)改進(jìn)創(chuàng)新方面，張?zhí)鹛鸬柔槍?duì)排種器空穴率過高的問題，分別在排種圓盤上增設(shè)了傾斜撥片和尾風(fēng)管：傾斜撥片能夠引導(dǎo)種子向排種圓盤內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，這樣種子經(jīng)過吸種孔的概率相應(yīng)增大，更容易被吸附;尾風(fēng)管的作用是吹送隔離槽區(qū)的花生種子，能夠?qū)⒏綦x區(qū)種衣粘連的花生種子分隔開，更有利于排種[29]。那曉雁等利用JPS-12排種器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)，檢測(cè)2BQ 系列播種機(jī)的排種器對(duì)于播種玉米種子的合格率，并用種子合格率的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，預(yù)測(cè)效果較為理想;與回歸分析預(yù)測(cè)相比，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒎N子的種類與大小也考慮在內(nèi)，考慮的影響因素更為全面，為后續(xù)的研究提供了參考[30]。

通過以上研究可以看出，國內(nèi)對(duì)于排種器性能的研究對(duì)象大部分限于小麥、玉米、水稻等中小顆粒種子的研究，對(duì)于花生等大顆粒種子的精量化排種器研究尚未深入;此外，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹分類等統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法對(duì)排種器性能進(jìn)行預(yù)測(cè)有待進(jìn)一步探討。

3.3.2 內(nèi)充式排種器 內(nèi)充式花生排種器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，方便操作;但排種速度慢因而不能夠滿足高速作業(yè)的需要，對(duì)種子保護(hù)性差，且只能播種大小均勻的種子，隨著種子大小差距的增大，播種的均勻性和精確度均會(huì)降低。楊玉國等針對(duì)該種排種器對(duì)種子保護(hù)性差的缺點(diǎn)，分析了種子在充種、清種、護(hù)種、排種整個(gè)流程中種子摩擦損傷的原因，提出了一種斜槽底軸向柱面復(fù)式型孔結(jié)構(gòu)，理論分析證明增加斜槽底會(huì)增加排種器的護(hù)種角，對(duì)種子具有更好的保護(hù)作用，但在護(hù)種角的計(jì)算過程中，對(duì)數(shù)學(xué)公式進(jìn)行了簡化，導(dǎo)致計(jì)算不夠精確;同時(shí)該復(fù)式型孔設(shè)計(jì)有“溝形”結(jié)構(gòu)，能夠有效減輕種子與排種器外殼的摩擦損傷，但復(fù)式型孔結(jié)構(gòu)的改變對(duì)于充種的影響沒有進(jìn)行考慮。此外，針對(duì)播種寬度較小的問題，將擋板結(jié)構(gòu)安裝于護(hù)種扳上，使得排種器的可排種寬度比原來提高了21.4%[31]。張翔等針對(duì)內(nèi)充式花生排種器充種過程中流動(dòng)性變差出現(xiàn)的卡滯現(xiàn)象，在充種區(qū)域內(nèi)側(cè)端面增設(shè)充種突起，使殼體壁不再與種子平滑接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中種子隨突起做徑向跳動(dòng)，從而增強(qiáng)了種子在排種過程中的流動(dòng)性;同時(shí)針對(duì)普通護(hù)種扳易于傷種的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種入口漸收式柔性防傷種護(hù)種板，用厚度變化的橡膠型隔種板取代原來的護(hù)種扳前端，有效地降低了種子的破碎率[32]。宋井玲等設(shè)計(jì)了一種固定凸輪活銷機(jī)構(gòu)，在充種、清種、護(hù)種、排種過程中，能夠根據(jù)實(shí)際需要靈活地改變型孔的深度，能夠很好地適應(yīng)不同尺寸、不同種類的種子;同時(shí)在型孔輪直徑大小一定的條件下，通過增加型孔數(shù)提高了播種速度。由于直徑大小一定情況下，為保證型孔輪有一定的強(qiáng)度，型孔數(shù)有一定的限制，因此播種速度的提升范圍有一定的限制[33]。

除了對(duì)內(nèi)充式花生排種器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化革新外，對(duì)于排種器最優(yōu)參數(shù)的研究同樣重要。李鹍鵬等選取排種器的投種高度、型孔尺寸、作業(yè)速度作為試驗(yàn)因素，選取株距合格率、重播率、漏播率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了株距合格率、重播率的回歸方程，分析等值線圖得到株距合格率受投放高度和作業(yè)速度的影響較大，作業(yè)速度的增加會(huì)降低充種成功率，加重型孔壁與種子的碰撞，增大了種子的破碎率。但該研究只是對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)受各因素的影響做了定性的分析，對(duì)于各因素之間如何搭配能夠達(dá)到綜合最優(yōu)效果并未提到[34]。陳騰等為了得到內(nèi)充式花生排種器的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，基于 EDEM 軟件研究了不同轉(zhuǎn)速下種子的排量大小規(guī)律以及種子的清種區(qū)域隨轉(zhuǎn)速的變化情況[35]。楊紅光等通過改變護(hù)種板起始角大小、排種輪轉(zhuǎn)速、復(fù)式型孔充種孔長度對(duì)種子的破碎率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出破碎率受護(hù)種板起始角影響最大，排種輪轉(zhuǎn)速次之，受復(fù)式型孔充種孔長度影響最小;此外通過Matlab軟件得出使破碎率最小的參數(shù)組合[36]。

3.3.3 圓盤碟式排種器 在花生播種的實(shí)際應(yīng)用中，由于花生不同于小麥、水稻等小顆粒種型，現(xiàn)存排種器無法很好地適應(yīng)花生種粒大，種粒之間差距大的問題，導(dǎo)致花生播種的破碎率、漏播率偏高。楊然兵等設(shè)計(jì)了一種傾斜圓盤碟式排種器，分析了分種碟轉(zhuǎn)速、半徑大小以及傾斜角度對(duì)花生播種的合格率、空穴率、破碎率等的影響，通過回歸方程建立了該排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)與其性能之間的關(guān)系，通過Matlab求解計(jì)算出組合最優(yōu)參數(shù)[37]。

上述學(xué)者對(duì)2種排種器進(jìn)行了工作參數(shù)優(yōu)化，并通過分析影響種子破碎率等的原因進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。隨著研究的繼續(xù)深入，由于氣吸式排種器對(duì)種子適應(yīng)性好、損傷性小等特點(diǎn)，將逐步代替內(nèi)充式排種器成為首選。但由于氣吸式排種器的結(jié)構(gòu)相對(duì)較多，造價(jià)偏高，使得氣吸式排種器的研究大多停留在實(shí)驗(yàn)室層面，在市場上所占比例相對(duì)較小。而對(duì)于排種器性能的研究，大部分集中在中小顆粒種子;對(duì)于花生等大尺寸種子的研究較少，應(yīng)借鑒融合小尺寸種子排種器的研究思路，加快開發(fā)。

4 現(xiàn)存問題與發(fā)展對(duì)策

4.1 現(xiàn)存問題

（1）與美國等發(fā)達(dá)國家“農(nóng)機(jī)先行，農(nóng)藝輔助農(nóng)機(jī)”的發(fā)展模式相比，我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，有些問題農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)互相否定，導(dǎo)致農(nóng)藝要求與農(nóng)機(jī)工作參數(shù)匹配不佳，導(dǎo)致花生播種機(jī)械發(fā)展緩慢。

（2）國內(nèi)對(duì)多功能花生播種機(jī)研究較晚，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)少，花生播種機(jī)械沒有行業(yè)規(guī)范，缺乏標(biāo)準(zhǔn)，大多生產(chǎn)廠家自立型號(hào)、自成系列，導(dǎo)致大部分型號(hào)的播種機(jī)只能夠適應(yīng)某一區(qū)域的生產(chǎn)條件，通用性差。

（3）我國花生播種機(jī)尚處于傳統(tǒng)播種機(jī)械階段，人工智能的研發(fā)與使用較少。

（4）現(xiàn)階段我國花生播種機(jī)的工作效率不高，并且覆膜打孔技術(shù)不夠成熟，易造成撕膜、竄膜。

4.2 發(fā)展對(duì)策

（1）提前制定播種機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備研發(fā)。加大對(duì)播種設(shè)備研發(fā)的財(cái)政支持，鼓勵(lì)更多的高校和科研院所進(jìn)行播種機(jī)械的開發(fā)[38]。

（2）通過研究花生、水稻等不同種子的播種機(jī)，高壟、免耕等不同耕作模式的播種機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫，為播種機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）為排種裝置、限深裝置配備電控單元、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，來增加播種精度、實(shí)現(xiàn)漏種報(bào)警、播種深度均勻等功能，從而實(shí)現(xiàn)播種機(jī)械的現(xiàn)代智能化研發(fā)。

（4）在達(dá)到機(jī)械化播種技術(shù)要求的前提下，采取提高工作速度和播種幅寬的辦法來提高播種的效率。加大對(duì)覆膜打孔技術(shù)的研究，加強(qiáng)鴨嘴式排種器的改進(jìn)創(chuàng)新。

（5）對(duì)播種機(jī)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，縮小機(jī)器長度，從而增強(qiáng)其田間工作的靈活性。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段我國播種機(jī)的研發(fā)已經(jīng)取得較大進(jìn)展。但由于花生種粒尺寸不均勻、精量化播種要求高、我國地域遼闊導(dǎo)致花生播種的氣候條件差異等因素，加大了花生播種機(jī)的研究難度，此外雖然對(duì)于播種機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，但應(yīng)用于實(shí)際的案例較少。為此應(yīng)堅(jiān)持學(xué)科交叉研究，加強(qiáng)自主創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化，為實(shí)現(xiàn)智能化、通用型播種機(jī)的研制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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