摘要： 播種是油菜生產過程的關鍵環(huán)節(jié)，實現機械化播種對油菜生產節(jié)本增效具有重要意義，并且目前國內油菜機播率較低，油菜播種裝備是農機領域的短板弱項，系統梳理我國油菜播種關鍵技術及裝備對于提升油菜機械化水平有重要參考價值，因此，對國內油菜種植區(qū)域及規(guī)模、播種方式及機械化現狀進行了詳細概述，重點闡述了國內外油菜精量排種、主動防堵、智能檢測與調控、物料運動數值模擬等關鍵技術研究動態(tài)及不足，分析對比了中國與歐美等國家在油菜機械化播種裝備的研究進展與差異，并在系統總結和分析我國油菜種植特點和裝備發(fā)展趨勢的基礎上，提煉出了我國油菜機械化播種存在問題和技術難點，且對油菜機械化播種解決方案、開展核心技術攻關、智能化水平提升、裝備可靠性和推廣提高進行展望，這可為油菜機械化播種技術進一步發(fā)展與研究提供借鑒。

關鍵詞：油菜；播種；排種器；離散元；進展

中圖分類號： S223.2文獻標志碼：A文獻標識碼

DOI：10.13880/j.cnki.65-1174/n.2024.21.023

文章編號：1007-7383（2025）01-0045-10

Research progress on key technologies and equipment of precision seeding for rapeseed

ZHANG" Tao，REN" Guiying^*，DAI" Cong，TANG" Xinglong，LI" Lei

（Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China）

Abstract：" Sowing is a key link in the process of rape production，and mechanized sowing is of great significance to save cost and increase efficiency in rape production.At present，the mechanical sowing rate of rape in China is low，and the sowing equipment of rape is a weak point in the field of agricultural machinery.Systematically sorting out the key technologies and equipment of rape sowing in China has important reference value for improving the mechanization level of rape.In this paper，the planting area and scale，sowing methods and mechanization status of domestic rapeseed were summarized in detail，focusing on the research trends and shortcomings of key technologies such as precision seed placement，active blocking prevention，intelligent detection and control，and material movement numerical simulation at home and abroad，and the research progress and differences of mechanized sowing equipment for rapeseed in China，Europe and America were analyzed and compared.On the basis of systematic summary and analysis of China′s rapeseed planting characteristics and equipment development trend，the existing problems and technical difficulties in China′s rapeseed mechanized sowing were extracted，and the solutions for rapeseed mechanized sowing，core technology research，intelligent level improvement，equipment reliability and promotion were prospected.The study can also provide a strong reference for the development and research of mechanized rapeseed sowing technology in China.

Key words： Rapeseed;Seeding;Seed-metering device;Discrete element;Progress.

油菜是世界范圍內主要油料作物之一，也是食用油脂的重要來源。2022年我國生產植物油約1051.5萬t，而全年消費量為3425萬t，自給率僅為30.7%，供需缺口嚴峻^［1］。近年來，我國相繼出臺了一系列“提高油料自給率”、“統籌油菜綜合性扶持措施”、“推行稻油輪作，大力開發(fā)利用冬閑田種植油菜，強化農業(yè)科技和裝備支撐”等提升油菜產能政策。提高機械化技術及裝備水平是支撐油菜產業(yè)發(fā)展的關鍵路徑之一。播種機械化是油菜全程機械化生產的重要環(huán)節(jié)。我國長江流域冬油菜占總產90%以上，稻油輪作模式是該區(qū)域的主要輪作模式之一，但在該模式下茬口矛盾突出、土壤黏重板結、田塊分散等問題，嚴重阻礙了機械播種技術及裝備的發(fā)展，2021年機播率僅為38.81%，不能滿足我國油菜產業(yè)產能提升的戰(zhàn)略要求^［2］。

目前，油菜播種方式主要包括人工撒播、機械分段耕整播種、機械耕播集成、飛播、機械移栽等，而加拿大、澳大利亞以及歐盟等發(fā)達國家已利用現代化機械實現了油菜耕整、施肥、播種一體化作業(yè)，但大型機械受限于整機尺寸、農機農藝不匹配、價格昂貴等因素，無法滿足我國特殊地形、土壤、種植制度下油菜機械化播種要求。國內油菜機械化播種技術研究雖起步晚但發(fā)展快，自主研發(fā)了多款機械式、氣吸式、復合式油菜播種機，尤其在精量排種、復合作業(yè)、漏播檢測、智能控制等關鍵技術方面不斷突破，但受技術成熟度不高、加工裝配工藝落后等影響，目前研發(fā)的油菜播種機仍存在傷種率高、排種精度低、可靠性差等問題。

綜上認為，繼續(xù)深入研究播深穩(wěn)定、播種均勻、成活率高的油菜精量播種技術及裝備是支撐油菜產業(yè)高質高效發(fā)展的重要舉措。因此，

本文針對國內油菜分布規(guī)模、種植措施及機械化現狀進行概述，并結合文獻資料對國內外油菜播種關鍵技術及裝備進行重點闡述，系統梳理現階段油菜機械化播種環(huán)節(jié)面臨問題，在此基礎上提出我國油菜精量播種發(fā)展的建議，以期為研究者了解油菜播種裝備發(fā)展現狀及未來的研究方向提供參考。

1 油菜產業(yè)現狀

1.1 油菜分布及規(guī)模

據國際糧油組織統計顯示，全球油菜產業(yè)主要分布在加拿大、印度、中國、澳大利亞、俄羅斯、烏克蘭、美國等國家，油菜籽總產量占全球92%。近年來，我國油菜種植面積已超過650萬hm2，產量約占全球18%，居世界第三^［3］。受種植面積、供需關系等影響，全球油菜總產量呈現波動性增長趨勢，尤其在2022年增速達到了12.8%。

由于油菜是喜涼作物，對熱量和土壤要求不高，我國油菜種植范圍廣，長江、黃淮流域為主要產區(qū)。四川油菜播種面積和總產量均居全國之首，2022年總產量達到了317萬t，其次為湖北、湖南、安徽、貴州、江西、云南、重慶、江蘇、河南等地^［4］。近年來我國油菜總產量相對較為平穩(wěn)，2011～2022年油菜總產量分布范圍為1 300～1 600萬t，總產量呈現波動增加。

1.2 油菜種植措施及機械化程度

受氣候條件影響，以播期為界定分為春、冬油菜。全球層面，加拿大、澳大利亞以春油菜為主，作業(yè)面積大，以直播為主，基本實現全程機械化；歐洲國家以冬油菜為主，種植規(guī)模為中等，機械化水平也基本達到100%；印度主要以冬油菜為主，地塊面積較小，機播、人工撒播等方式并存，整體機械化程度較低。中國油菜以六盤山和太岳山為界限，其中六盤山以東、延河以南和太岳山以東為冬油菜產區(qū)，種植總面積和總產量均占全國90%以上，一般生育期為當年9月至次年5月，主要分布在四川、湖北、湖南等地，種植制度為一年多熟制；六盤山以西、延河以北和太岳山以西為春油菜產區(qū)，一般生育期為4—9月，主要分布在甘肅、青海、內蒙古、新疆等區(qū)域，種植制度為一年一熟制。目前，我國油菜綜合機械化率總體為60%，其中耕整地率接近85%，機播率接近38%，機收率為44%，北方整體機械化水平高，南方由于地塊零散、土壤黏重、栽培措施多樣等因素影響，機械化水平整體較低^［2］。因此，油菜機播技術和裝備水平落后已成為制約我國油菜產業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

2 油菜精量直播關鍵技術進展

2.1 精量排種技術

排種器是油菜精量播種的核心部件，直接影響播種作業(yè)質量和發(fā)芽效果。排種器按工作原理分為機械式、氣力式2種，其中機械式排種器是指運動部件驅動進行圓周或往復運動，通過機械作用力將物料有序、定量排出，可實現穴播、條播，但在充種、清種過程中極易損傷種子，且通用性差，具有代表性的機械式排種器有槽輪式、指夾式、圓盤式、窩眼輪式、型孔輪式等?？蒲腥藛T對機械式排種器作業(yè)性能和種子排種機理做了大量基礎研究，廖慶喜等^［5］研制的一器多行離心式油菜排種器，能夠有效提高排種效率；李沐桐等^［6］提出的離心錐盤推送式充種，很好解決了高速作業(yè)時穩(wěn)定性差的問題；姚露等^［7］開發(fā)的轉盤式油菜精量排種器，采用了螺旋定量供種+旋轉盤均勻分種的基本原理，減少了種子運移路程；祁俊濤等^［8］設計了一款新型氣送離心式排種器，主要用于油菜飛播。在槽輪式、窩眼式、圓盤式排種器方面，國內科研人員探究了外槽輪工作長度、槽孔傾角、充填高度、轉速、動定盤間隙、推種器彈簧壓力、渦輪孔直徑、孔數、窩眼長度等與排種均勻性、排種損傷率的關系^［9-10］。

氣力式排種器是指通過風機產生氣流，將種子通過吸附或者吹送方式按照設定軌跡運動，完成精量播種，具有通用性強、機械損傷小、排種均勻性強、高速作業(yè)等優(yōu)點，按照排種原理可分為氣送式、氣壓式、正負氣壓組合式等，能實現精量播種。國外從20世紀50年代開始探索氣力式精量排種器，歐美等發(fā)達國家的技術先進，如ProMAX40（美國約翰迪爾公司）、CASE IH（德國阿瑪松）、AcromatⅡ（意大利馬斯奇奧公司），以上機具結構復雜、龐大，適合規(guī)?；筇锊シN作業(yè)。

國內的相關研究起步較晚，近年來高校、科研院所、企業(yè)在此方面進行了大量研究。

油菜氣吸式排種的關鍵技術包括氣流方式、氣流壓力、風機與排種盤轉速、清種方式等。廖慶喜團隊^［11］為解決油菜高速作業(yè)時易傷種、均勻性低等問題，設計了正負氣壓組合式、氣送式、氣吸式等一系列油菜精量排種器，并分析了發(fā)動機、前進速度等振動信號與排種合格指數的關系，氣流速度、種子速度、混種部件結構對總壓力損失、種子逆流、排量一致性的影響，以及排種盤型孔數量、結構對排種性能的作用機理，得到了正負氣壓組合式油菜排種器最優(yōu)工作壓力和供種轉速，為油菜氣力式排種器提供了大量參考依據。楊松等^［12］為了掌握2BFQ-6型氣力式油菜排種器作業(yè)性能，分析了風機轉速、排種盤轉速、正壓泄氣孔直徑等對排種效果的影響主次序，并得到了該排種系統的排種量方程、排種率參數組合圖、排種量一致性方程，為該類型機具參數匹配提供了依據。為了降低清種和護種環(huán)節(jié)易剪切傷種，李兆東等^［13］采用氣流清種和氣壓護種組合方式，并探究了壓差、排種滾筒轉速與排種穩(wěn)定性、種子損傷率之間的關系。

綜上認為：氣力式排種器是實現油菜精量播種的關鍵，并且進一步優(yōu)化改進不同土壤、作業(yè)速度等工況下高穩(wěn)定性、輕質化、易維修的氣力式排種器仍是目前研究重點之一。

2.2 主動防堵技術

長江中下游油菜種植區(qū)，由于受高溫高濕、土質黏重板結、地表留存秸稈茬高量大、揚塵等影響，導致觸土部件和排種器在作業(yè)時極易壅堵黏附、掛草纏草、減弱吸種負壓等，嚴重降低播種作業(yè)質量和增大功耗。目前，學者主要通過增加防堵防纏裝置、仿形結構等方式開展降附防堵技術研究，國外免耕播種機防堵裝置主要采用重力圓盤、清茬撥草輪、導草輥等被動式防堵技術，代表播種機型有加拿大Flexi-coil公司500HD型、美國John Deere公司1590型、美國Great Plains公司V300XING和3P806NT型、法國KUHN公司KOSMA型、意大利Maschio公司CHIONO型，通過不同形狀開溝器、刀具布置方式、加壓方式等對播種區(qū)域進行破茬清秸作業(yè)，但主要應用于大行距、牽引式重型免耕播種機。

國內主要采用秸稈粉碎、秸稈切斷和秸稈移位等主動式清秸原理開展研究，設計開發(fā)了立軸旋轉秸稈粉碎裝置、正反轉組合式滅茬裝置、雙刀盤等速仿生破茬機構、組合刀片式防堵機構、非對稱圓盤開溝裝置、滑板壓桿旋切裝置、星齒凹面盤秸稈裝置、單驅雙動式清秸防堵裝置、主動旋轉集行式清秸裝置、側拋清秸裝置等新型防堵裝置^［14-17］，從動力傳遞方向大致可分為垂直刀輥（刀齒）式和縱向彈齒（刀齒）式，其中典型的有仿形滑刀式、立軸旋轉式和縱向刀齒式結構。直播裝備防堵技術是解決播種質量以及作物產量的重要措施，根據我國的土壤、氣候、農藝等措施，科研人員開發(fā)的主動清秸防堵裝置一定程度上解決了易纏草、排種器易堵等問題，但仍存在功耗大、根茬易回彈、土壤易粘附等問題，在合理布局、結構仿生、表面改性、防塵除塵方面仍需進一步研究。

2.3 智能檢測及調控技術

隨著自動控制、傳感與檢測、大數據等技術發(fā)展，智能農機將是先進生產力之一。油菜播種機智能化主要包括漏播檢測、實時補種和變量播種等。漏播檢測是通過傳感技術實時監(jiān)測和反饋排種狀態(tài)和性能，補種技術則是與漏播檢測融合，當出現漏播時及時補種，避免減產，變量播種則是基于景觀農業(yè)、處方圖、產量分布等要求進行變量播種^［18］。

由于播種過程不透明，當出現排種器卡種、導種管阻塞等問題時，如不能及時解決，則會出現斷條、稀疏缺苗等情況。為實現油菜等小粒徑種子高通量排種情況下漏播、播量等參數檢測，國內外科研院所和企業(yè)做了大量研究，提出了排種脈沖、排種頻率同步、雙凸透鏡折射等檢測方法^［19］，開發(fā)了圖像傳感、電容傳感、種子流傳感、壓電薄膜和薄面激光-硅光電池傳感、多種傳感結合等檢測裝置^［20］，其中：孫國峻等^［21］為了解決小籽粒播種檢測難、地輪打滑造成重播或漏播等問題，設計了基于PVDF壓電薄膜油菜播種檢測系統，并開發(fā)了播量和排種軸反饋控制的閉環(huán)系統；丁幼春等^［22］為實現油菜播種作業(yè)數據儲存和分享，設計了由傳感檢測裝置、播種監(jiān)測終端、云存儲平臺組成的油菜播種質量監(jiān)測系統。受田間塵土污染、振動、油菜籽粒輕、排種頻率快等因素影響，檢測的實時性、精度及補種響應速度仍需進一步研究。

變量播種能夠節(jié)省種子資源，充分利用水肥光氣熱等資源，實現按需和高產播種。根據處方圖、作業(yè)速度、密度等參數決策播量，并反饋給控制系統，通過液壓、電動裝置控制排種器轉速，進行變量播種。德國Amazone公司研制的氣送式變量播種機可在控制終端上實時調節(jié)排種器轉速公司；美國John Deere公司研制的SeedStarTM系列精準作業(yè)系統不僅能全方位采集播種信息，而且可人為或根據田間作業(yè)狀態(tài)自動設置播種參數，實現變量播種；蔡正陽^［23］針對油麥田畫景觀農業(yè)需求，設計了一種基于處方圖的自動播種控制系統，能夠根據圖案實時切換播種類型；科研人員也開發(fā)了凸輪搖桿式、脈動無級、電控等多種播量調節(jié)裝置^［24］，對變量播種技術和調控裝置繼續(xù)創(chuàng)新，并在現有油菜播種機上集成應用將是研究重點。

2.4 物料運動數值模擬技術

隨著計算機技術發(fā)展，數值模擬被廣泛應用到物料運動機理和農業(yè)機械研發(fā)等領域。油菜種子為小籽散粒物料，很難通過受力和試驗分析其運移規(guī)律、損傷等情況。利用數值模擬技術研究播種機排種性能可大幅度提高工作效率、縮短研發(fā)周期、降低生產成本，尤其在可視化展示排種器運動過程、解析種子運動規(guī)律和排種機理、優(yōu)化參數等方面具有重要意義，其中以離散元法為代表，可以對散體顆粒進行不連續(xù)運動數值模擬，已成為農業(yè)機械領域關鍵部件優(yōu)化設計的熱點和前沿技術之一，其基本操作流程首先定義顆粒本征、接觸以及初始化參數，其次以時間步長為單位對模型進行迭代運行，然后計算顆粒所受合力、合力矩、位移量、轉動量，更新顆粒朝向和位置，最后重復上步驟計算直至達到預設迭代量^［25］。目前該技術在油菜播種機的研究主要有以下三方面。

2.4.1 油菜籽粒參數標定

離散元法（discrete element method， DEM）仿真試驗是一種研究顆粒之間作用機理和動態(tài)特性等的行之有效方法。油菜籽粒為散體顆粒，在進行模擬時需先進行建模和標定^［26］。由于受大小、形狀、接觸材料等影響，很難通過直接測量得到物料的宏觀特性，因此需要對DEM模型參數進行標定，以便精準反映微觀參數和宏觀響應之間的關系，是建模最為關鍵的環(huán)節(jié)。DEM模型建模時一般所需參數包括表面參數、本征參數、接觸參數，近年來，國內外學者利用EDEM軟件對種子、土壤、生物質、顆粒肥料、果蔬、根莖等農業(yè)物料進行了大量參數標定研究，為相關裝備開發(fā)提供了可靠數據支撐。目前通過物理和仿真試驗法對油菜種子進行了參數標定，得到了油菜種子本征和接觸參數范圍如表1所示^［26-28］，主要包括泊松比、剪切模量、靜動摩擦系數、碰撞恢復系數等本征和表面接觸參數。

2.4.2 運移規(guī)律揭示

揭示油菜種子在排種機構內物料運動規(guī)律對提高播種性能和縮短設計周期具有重要意義。學者們利用高速攝影技術或EDEM軟件對農業(yè)顆粒物料的運動規(guī)律開展了大量試驗和數值模擬，其中高速攝影技術能夠直觀、真實地展現物料運動，但無法獲取受力、運動等參數，較難得到整個排種機構內種子運移規(guī)律，主要用于直觀觀察和輔助分析。在真實排種過程中，尤其氣力式播種機，種子運動受到氣流、顆粒間、接觸物等復雜的動量交換，通過EDEM軟件可直觀得到種子的運動軌跡和云圖等^［29-30］，主要有充種過程云圖、排種過程云圖、速度云圖、壓力云圖等。

2.4.3 性能參數優(yōu)化

通過ANSYS、EDEM等軟件對油菜排種器排種過程進行仿真研究，可分析影響排種性能的主要因素，并結合臺架和田間試驗研究而快速、便捷實現結構參數的優(yōu)化，如廖慶喜團隊利用仿真技術對設計的機械滾筒式、氣力滾筒式、垂直圓盤式、氣力滾針式、離心式、內充種式等油菜精量播種機進行參數優(yōu)化，得到了最優(yōu)結構及運動參數，其主要結果見表2。

Gao等^［35］利用CFD-DEM耦合仿真對文丘里進料管中定量種子進料進行了研究，得到了更均勻種子流情況下的風壓、噴嘴收斂角、喂料角參數值分別為10 kPa、70°、45°。劉濤等^［36］利用EDEM軟件模擬和試驗驗證的方法得到，30°倒角窩眼輪式油菜排種器充種合格指數明顯優(yōu)于不倒角和倒圓角，而且工作轉速是影響排種性能的主要因素，仿真和試驗結果有一定偏差，但變化趨勢一致。賈玉林^［30］對窩眼輪式排種的排種輪轉速、型孔深度、型孔直徑等進行了正交仿真試驗，得到了因素與單粒率和漏種率之間的響應模型，以及最優(yōu)排種輪轉速、型孔深度、型孔直徑分別為100 rpm、2.0mm、2.4mm，臺架試驗與仿真結果相符。由于模型顆粒形狀、數量、微觀參數、仿真時間等限制，利用離散元法輔助農機設計能夠替代繁瑣的試驗過程，但結果一般具有參考性而非指導性。

3 油菜精量直播裝備研制進展

機械化播種是實現油菜全程機械化的關鍵環(huán)節(jié)之一，是節(jié)本和增效的重要舉措。播種機與土壤互作機理、播種質量等將直接影響到油菜生產系統的水分運移和產量效應，同時也影響后續(xù)施肥、打藥、收獲等環(huán)節(jié)。油菜機械化播種需滿足籽粒損傷低、漏播率低、均勻性高、播深淺等性能要求，2021年我國油菜播種機械化水平僅為38.81%，因此，探索高效高適應性的油菜播種機具是支撐我國油菜產業(yè)集約化、規(guī)?；?、輕簡化發(fā)展的迫切需要。

3.1 國內油菜精量播種裝備

我國油菜精量播種裝備研究相較于國外較晚，但利用后發(fā)優(yōu)勢在新技術、新工藝、新材料應用及整體結構合理性等方面已緊追國外。目前，國內研究油菜播種機的高校、科研院所、企業(yè)等單位較多，如華中農業(yè)大學、西南大學、西北農林科技大學、湖南農業(yè)大學、南京農業(yè)大學、中國農機化研究院、上海市農業(yè)機械研究所、黑龍江農墾集團、烏蘭浩特市順源農牧機械制造有限公司等，開發(fā)的部分裝備已大面積推廣應用，也有正處于試驗改進及推廣應用階段。由于播種作業(yè)時拖拉機碾壓形成輪轍，會使土壤局部緊實度不一致，導致油菜播種效果差，為此開發(fā)了一款前置式油菜播種機，采用平行四連桿仿形結構保證播深穩(wěn)定性，并且對窩眼輪式排種器進行參數優(yōu)化，經田間試驗，播種合格指數達到85%以上，且前置播種機的播深和出苗情況優(yōu)于后置^［30］。

為了提高土地復種指數和利用率，農藝專家提出了眾多套種、間作種植模式，如油菜-棉花套種、油菜-果樹間作等具有作業(yè)空間狹小、植株分枝交錯等特點，為實現棉田套種油菜的需求，開發(fā)了一款與微耕機配套的振動式油菜播種機，利用振動破壞散粒體架空原理完成充種和排種，通過對參數優(yōu)化得到棘輪轉速40 r·min^-1、排種孔直徑2.6mm、油菜籽高度50mm，田間試驗該播種機播種均勻性變異系數為17.3%，同時由于該機質量輕、體積小，可用于坡度大或地塊小的丘陵山區(qū)^［37］。

為提高土壤保水、保肥能力，減少作業(yè)工序，科研人員開發(fā)了一系列播種同步旋耕、施肥、覆膜等功能與一體的油菜聯合直播機。例如，為解決高海拔地區(qū)春油菜在干旱和低溫條件下的減產問題，開發(fā)了一款油菜鋪膜打孔播種機，一次性完成施肥、旋耕、開溝、鋪膜、打孔播種、膜側覆土等作業(yè)，田間試驗得到該裝備覆土厚度合格率98.3%、覆土寬度合格率91.7%、播種量3.69kg·hm^-2，能夠滿足油菜鋪膜種植農藝要求^［38］。

針對長江中下游地區(qū)稻油輪作模式和秸稈全量還田方式，開發(fā)了一款油菜復式播種機，采用旋耕、開溝、施肥、播種、覆土鎮(zhèn)壓工序，能夠精確調節(jié)基肥施用量和種子播量，田間試驗得總排量一致性變異系數1.51%^［39］；針對丘陵山區(qū)缺乏集成播種和施肥功能裝備，開發(fā)了一款油菜種-肥同播同施集排裝置，搭載在微耕機上，通過分析種肥排量關系，確定了排孔數量、滾筒轉速等關鍵參數，田間試驗得到油菜出苗效果整體良好^［33］。

為提高機具的使用率，科研人員開發(fā)了油麥兼用播種機，主要針對油菜和小麥的物料特性，對機械式或氣力式排種器進行創(chuàng)新和優(yōu)化，行間排量一致性變異系數均小于10%，滿足油麥兼用播種要求^［34］。國內典型的油菜直播機結構及技術特點如表3所示。

3.2 國外油菜精量直播裝備

國外對播種機研究較早，在技術、性能等方面均趨于成熟和完善，大多采用機電液集成技術，具有結構龐大復雜、集成程度高、通用性強、作業(yè)效率高、可靠性高等特點，且配有智能檢測和控制系統，能夠實時檢測漏播和播量等。國外的播種裝備已在全世界大面積應用，占有一定市場份額的生產企業(yè)有美國CASE IH、法國Kuhn、德國Lemken、德國Amazone、奧地利Poettinger、意大利Maschio、加拿大Flexi-Coil、荷蘭Visser等，其開發(fā)的播種機集成了粒距控制、播深控制、播種檢測、變量播種、定向導種、高速排種等先進技術，主要朝大型化、多功能化發(fā)展。另外，由于我國特殊地塊大小、耕作和種植模式、經濟條件等實際情況，并不能盲目借鑒國外先進的技術。

3.3 國內外油菜播種裝備及技術特點對比

國外典型的油菜播種機結構及技術特點見表4。

對比分析國內外油菜播種裝備及技術特點，主要存在以下差異：

（1）產品大小和功能多樣化的差異。由于歐美等發(fā)達國家種植模式規(guī)范、規(guī)模大，基本實現了油菜全程機械化生產，研發(fā)使用的多以大型且集整地、施肥、播種等多功能油菜播種裝備為主，高度集成了機電液一體化技術，可靠性、穩(wěn)定性、作業(yè)效率高，價格昂貴。國內農業(yè)生產集約化和規(guī)?；潭炔桓撸筒硕嘁孕∫?guī)模和分散種植，開發(fā)的油菜播種裝備重點從輕便、價格低、省力等角度出發(fā)，大面積應用的主要以中小型、輕簡低端產品為主，集成精量、復合等技術的播種裝備多處于研發(fā)階段，工作性能還不穩(wěn)定。

（2）關鍵部件技術水平及制造工藝的差異。國外油菜排種器有機械式、氣壓式、單體式、集排式等多種結構，而且技術成熟，主要零部件加工結合了熱處理、包膠、精密測量、自動化裝配等復雜的工藝流程，很好解決了零件的耐磨性、減粘脫土性、沖擊韌性。我國對油菜播種關鍵技術研究較多，例如仿形、覆土鎮(zhèn)壓、變量播種、同步播施、氣流分配等，多停留在結構微改、參數優(yōu)化等方面，成果轉化應用較少、核心技術突破困難，且技術研究與加工試制分離，導致加工粗糙，機具可靠性和使用壽命低。

（3）一機多用和適應性的差異。國外播種機一般可通過部分裝置置換或參數調整，實現多種作物或不同行距間距播種，解決了裝備利用率不高或閑置問題。而我國由于土壤環(huán)境和種植模式差異大，研發(fā)的油菜播種機區(qū)域針對性強，結構多采用焊接等形式，調整困難，導致通用性和適應性差。

（4）智能化程度的差異。國外智能控制技術較為先進，播種機與拖拉機緊密結合，在駕駛室內能夠精確控制播量、播深、株距、行距、作業(yè)路徑等，操作便捷。我國應用的油菜播種機大多為純機械形式，控制難度大，在氣力式播種機方面有一些智能化研究成果，但由于控制方案不成熟、控制精度不高、系統復雜、成本高等原因，導致產品化較少。

4 油菜直播現存問題及發(fā)展建議

4.1 現存問題

近年來，國內高等院校、科研院所及企業(yè)不斷努力，在油菜精量播種理論、技術及裝備方面取得了顯著成果，但機播率依舊較低，剖析我國油菜產區(qū)情況及播種機現狀，主要存在以下問題：

（1）油菜主產區(qū)機械化播種比率不平衡。長江流域冬油菜生產區(qū)主要分布在丘陵地帶，種植面積占全國80%左右。由于地塊小坡度大、土壤黏重板結、種植模式多樣，基本采用人工撒播等形式，呈現無機可用或無好機可用的局面，而且重慶、貴州、云南、浙江等地油菜機械化播種率均不足6%，與北方平原地區(qū)相比，機播率差距較大。

（2）關鍵零部件創(chuàng)新不強，播種性能不穩(wěn)定。排種器是油菜播種機核心部件，目前國內大多油菜播種機排種器驅動方式采用地輪，具有結構簡單、仿形播種等優(yōu)勢，但易打滑、漏播，液壓、電機等新型驅動方式應用不多。針對氣力式排種器，國內研究集中在結構微改和參數優(yōu)化方面，而國外為了解決精量、穩(wěn)定播種，已將氣流分配器的改造創(chuàng)新作為主要發(fā)展方向。同時由于油菜播種機排種器、種子分散裝置設計不合理及精度不高等原因，在大田作業(yè)時仍存在漏播、堆積、不均勻等現象，難以實現真正意義的油菜精量播種。

（3）精準檢測及控制技術落后。我國對油菜播種機的研究更多集中在結構設計、功能集成方面，國外的大型播種機大多集成了播深、播量、料位精準檢測和排種器驅動、播量播行、風機轉速等精準控制技術，可以實現變量播種、處方作業(yè)、大數據監(jiān)測，尤其傳感器在精度、種類等方面與國外差距較大。

（4）可靠性低，推廣應用難度大。目前科研人員運用各種新技術、新材料、新原理研制的油菜精量播種機在理論和試驗探索階段都是可行的，但由于我國農機制造企業(yè)利潤空間小、投資成本低、制造裝備落后、加工工藝粗糙，使得國內油菜播種機普遍存在適應性差、穩(wěn)定性低、使用壽命短等問題。為了追求功能多樣、精準化作業(yè)，結構、傳統系統和控制系統繁多復雜，目前研究多集中在單個零部件，缺乏系統調試，導致故障率高，維修難度大。由于開發(fā)的新型油菜播種機納入農機補貼周期長、補貼額度低，以及小規(guī)模種植農戶購買率低。以上綜合導致成果轉化率低，裝備推廣應用難度大。

4.2 發(fā)展建議

農業(yè)機械化是推進農業(yè)現代化的重要手段，在農業(yè)高質量發(fā)展和農機補短板發(fā)展契機下，提出如下建議，以期為實現油菜全面機械化播種提供參考。

（1）發(fā)展多種油菜機械化播種解決方案。從經濟性和可操作性方面探索適應我國不同地形、土壤、種植制度下油菜機播方式，綜合解決油菜機播率低，區(qū)域不平衡問題。針對個體小規(guī)?；蚯鹆晟絽^(qū)小地塊油菜播種，加大手持式或手推式播種裝備研發(fā)，重點從輕量化、小型化優(yōu)化升級；對于機具進地難、免耕播種、搶農時等情況，探索油菜飛播技術，優(yōu)化改進飛播裝置結構及參數，提升播種一致性；對于適度規(guī)模油菜種植區(qū)，規(guī)范種植模式，研發(fā)耕整、施肥、播種復合作業(yè)裝備，開展油菜定量和精量播種技術。

（2）加強油菜播種機核心技術攻關。國家及省市持續(xù)設立農機專項，鼓勵國內外科研團隊持續(xù)開展油菜機械化播種方面研究，重點從降附防堵、高速精量、多功能集成、智能控制等方向開展核心技術攻關。在提升排種器精量排種方面，創(chuàng)新排種器結構和材料，研究電機、液壓馬達等多種高速、精確控制的排種驅動方式和氣吸式集排器種子輸送及分散機制，以及優(yōu)化改進氣流分配器、種子分散裝置等。

（3）提升油菜播種機的智能化水平。采用先進的傳感器、電氣控制、物聯網等技術，從播量檢測、漏播檢測、系統決策、變量播種、自動補種等研究方向補齊短板弱項，提高油菜播種作業(yè)精度和出苗整齊性，并將播種、定位的信息等與云服務器融合，開發(fā)油菜播種信息云平臺，為農業(yè)大數據提供技術支撐。

（4）提高裝備可靠性和示范片建設。借鑒先進的設計及制造方法，建立播種機關鍵零部件及整機嚴格的加工和裝配標準；加強可靠性試驗，開發(fā)仿真實工況下油菜播種性能檢測裝置；降低生產成本和提高農機購機補貼，提升農戶購買力；建立油菜適度規(guī)模全程機械化示范片，通過節(jié)本增效創(chuàng)收引導農戶向規(guī)?；D變，并在應用中不斷優(yōu)化改進播種性能和可靠性。

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（責任編輯：編輯張忠）

基金項目：重慶市農業(yè)科學院市級財政科研項目實用技術研究（cqaas2023sjczsy010），重慶市技術創(chuàng)新與應用發(fā)展專項面上項目（CSTB2024TIAD-GPX0037），國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD1901404）

作者簡介：張濤（1989—），男，助理研究員，主要從事農業(yè)機械設計及理論研究，e-mail：fendou8423030@163.com。

*通信作者：任桂英（1971—），女，正高級工程師，主要從事農業(yè)工程技術與應用推廣研究，e-mail： 446824367@qq.com。