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摘要：为了解决春玉米种植时种子浪费严重、地膜烧苗、施肥落后等技术难题，研制了玉米覆膜精播多功能一体化播种机，并对玉米覆膜精播多功能一体化播种机整机构造、工作原理以及关键部件进行研究，提供了玉米精密播种机械的主要技术参数，并在试验田进行了播种田间性能测试试验，以2FBJD-2（机械式播种）为对照。结果表明：该机整体结构合理，播种性能优，播种速度快；平均播种深度为3.52 cm，没有过深或晒种现象，与对照相比，比对照深0.20 cm，差异显著；株距合格率为93.80%，重播率9.20%，漏播率2.60%，播种均匀性较好；覆膜质量高，破损率基本为0；施肥的稳定性和各行一致性效果较好；出苗率高达95.60%，较对照91.80%高3.80%。收获后测产表明，该机械播种的田间地块平均产量达12934.50 kg/hm2，较对照产量11473.40 kg/hm2高12.70%。该机能够一次性完成平地、覆膜、施肥、打孔、播种、覆土、镇压等多项作业，降低劳动强度，提高工作效率，节约成本，基本能够满足玉米农艺要求。
关键词：玉米；一体化播种机；覆膜机构；施肥机构；产量
中图分类号：S223.24 文献标志码：A 论文编号：cjas15060024
0引言
近年来，随着人口的增加和社会经济的发展，玉米作为中国主要的粮食作物，用途越来越广泛，对玉米的需求量也逐年递增，为此，玉米高产高效提上了日程。要提高玉米粮食产量，增加玉米粮食单产，光靠人力是远远不够的，这就需要大力发展农业机械。播种机是农业机械的重要组成部分，播种机播种质量的好坏直接影响到玉米产量以及投入的成本，因此研制高质量的玉米精密播种机是现代农业的迫切需求。中国从20世纪70年代就开始了精播机的研究，虽取得一定成效，但实际应用的较少，主要是精播机类型单一，不能满足田间农业生产要求。进入21世纪以来，国内先后研制出了多种精密播种机械。例如沈阳市通用长青机械厂生产的ZBQ-M3型免耕施肥气吸精密播种机，该机主要适用于东北地区的播种作业；黑龙江农科院1990年研制了2XJB-4型小区精密播种机，由于技术原因，该机没有大面积推广；吉林工业大学研制了气力轮式排种器，该排种器可用于大豆的高速小株距播种要求；河北农哈哈集团研制的2BYQF-4玉米气吸播种机，该机适应性广，播种株距、行距、深度、播种量均能根据播种要求进行调节，但是只适用于小区作业。尽管中国大部分地区玉米种植早已实现播种机械化，但目前的播种机作业质量还不能满足高产高效的要求。诸如：种子种入地里后，由于开膜器开的孔为一条缝，覆膜会自动闭合，导致种子发芽后不能顶出覆膜，造成死苗；播种数一般为1～2粒，特别是遇到小粒玉米品种，下种的数量是2～4粒，种子浪费严重，后期管理需要人工间苗，费工费时，劳动强度大；此外，中国还面临施肥技术落后、肥料利用率低等缺点，这些都是亟待解决的农机农艺相配套的问题。为了避免上述现象的发生，笔者对玉米覆膜精播多功能一体化播种机整机构造、工作原理和关键部件进行研究，实现了平地、覆膜、施肥、打孔、播种、覆土、镇压同步进行，以期为实现人力减少、投入成本降低、工作效率提高、满足玉米生产农艺要求做出贡献。
1整机构造原理及主要技术参数
1.1整机构造
玉米覆膜精播多功能一体化播种机结构简图如图1所示，主要包括机架、耙地板、压地辊、开沟器、覆膜机构、播种机构、施肥机构、覆土器；机架上设置滚轮、耙地板、压地辊、开沟器、覆膜机构、播种机构、施肥机构；覆膜机构包括地膜支撑辊和展膜辊；播种机构包括种子箱、吸种器、播种器；施肥机构包括肥料箱、施肥调节装置和肥料输送管。
1.2工作原理
整机通过牵引拉杆与拖拉机的后悬挂传动连接，随着拖拉机的行走，滚轮通过传动机构带动施肥机构将肥料输送在开沟器开出的垄沟内，然后通过压地，将已施肥的沟槽覆盖并辊平；塑料地膜从地膜支撑辊上放下，经过展膜辊平铺在下方的地表面，同时通过覆土器将地膜旁边的土覆盖到地膜边，将地膜用土压住；与此同时，点种器的开膜器将地膜穿开一个十字形裂缝，同时点种器出种口张开随开膜器进入土中，种子就播入土中，种子播入土中后，通过压辊碾压后，完成了播种。
1.3主要技术参数
结构形式：全悬挂；配套动力：≥180 kW；工作行数：2行；工作株距：33 cm；工作行距：36～60 cm可调；地膜宽度：适应60-80 cm幅宽的地膜；作业速度：3～5km/h。
2关键部件构造与设计
2.1覆膜机构
由图2可知，覆膜机构包括玉米播种机机架、覆膜支架，覆膜支架固定在玉米播种机机架上，玉米播种机机架铰接安装有可折叠支架，可折叠支架由根槽钢组成，其中1根槽钢上安装有2根平行的槽钢，2根平行的槽钢上分别焊接有起垅盘支架、压膜轮支架，起垅盘支架上安装有起垅盘，压膜轮支架上安装有压膜轮。覆膜时将可折叠支架打开，进行压膜—垅土；不需要覆膜时将可折叠支架折叠，压膜轮和垅土盘被折叠后，就不会垅土，从而避免墒情变化。
2.2施肥机构
由图3可知，施肥机构包括机架、肥料箱、施肥调节装置和肥料输送管；肥料箱的底部设置施肥调节装置和振动电机，施肥调节装置的下方设置肥料输送管，肥料输送管紧靠开沟器；施肥调节装置包括手动调节转轴，转轴上设置3个下料槽，各下料槽出料口的口径不同，用于调节下料量的多少，下料槽出料口的下方设置肥料输送管。施肥量大时，旋转手动调节转轴，将出料口口径大的下料槽调整在肥料输送管的位置，使出料口与肥料输送管相通，大流量的肥料从出料口进入肥料输送管；施肥量小时，旋转手动调节转轴，将出料口口径小的下料槽调整在与肥料输送管的位置，使出料口与肥料输送管相通，小流量的肥料从出料口进入肥料输送管。
2.3播种机构 由图4可知，播种机构包括种子箱、吸种器、播种器。播种器包括旋转盘、固定盘；固定盘固定在播种机的机架上，旋转盘与固定盘通过轴承和轴连接，旋转盘的边壁上通过螺钉等距离安装一周取种器；旋转盘的边壁上设置与种子盒大小匹配的开口，固定盘通过轴承固定于轴上，旋转盘安装在轴上，固定盘上设有种子入口；所述取种器由种子盒、取种勺组成，种子盒上设置种子通口，种子通口为长方形的，种子通口的下方设置取种勺，取种勺出口对准点种器种子入口。
3材料与方法
3.1试验设计
试验于2013—2014年在山西省农业科学院东阳试验基地进行玉米播种机田间性能测试，该地区属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温9.7℃，多年平均降水量440.7mm，≥10℃活动积温3675℃，年平均日照时数2662 h，无霜期平均158天，土壤为黄粘土。试验地势平坦。试验地长30 m，宽35.2 m，2年均于4月下旬进行播种。试验品种‘晋单86号’。
3.2观测指标
3.2.1播种深度 播种机在田间播种后，进行播种深度的测量，看其是否符合播种要求，播种深度是否均匀，有没有过深或晒种现象出现。
3.2.2播种均匀性 主要看是否有重播和漏播现象出现，株距之间距离是否均匀一致，因为种子播种越均匀，单株的营养面积、通风、透光等生长条件也就越均匀，这对促进单株玉米健壮生长非常重要。
3.2.3出苗率 播种10天后，记录出苗率。
3.2.4产量测定 玉米产量采用取样测产和实收测产相结合，选取小区内具有代表性的植株20株，采用常规法测定穗部性状，包括穗长、穗行数、行粒数、穗粗、百粒重。
3.3数据分析方法
试验数据管理和统计分析应用Excel和DPS软件完成。
4结果与分析
4.1不同播种方式对播种质量的影响
玉米播种时，播种质量的好坏是影响玉米增产的关键因素之一。该机在2013—2014年进行了4次春季播种性能试验，并以2FBJD-2（机械式播种）为对照进行了对比（表1）。从表1可以看出：不同播种方式对玉米的播种质量有很大影响。玉米覆膜精播一体化播种机播种速度较快；平均播种深度为3.52 cm，没有过深或晒种现象，与对照相比，比对照深0.02 cm；播种株距合格率为93.80%，较对照高3.60%重播率、漏播率低于对照，播种均匀性较好；覆膜质量高，基本无破损；施肥的稳定性和各行一致性效果较好；出苗率高，达95.60%，基本能够满足玉米生产要求。
4.2不同播种方式对玉米产量及产量构成指标的影响
不同播种方式对玉米产量影响很大。由表2可知，覆膜精播一体化播种机播种的田间地块，除穗长和行粒数低于对照，穗行数、穗粗、百粒重、产量均高于对照。穗行数为15.73行，较对照多0.13行；穗粗4.73 cm，较对照4.72 cm粗0.01 cm；百粒重40.27 g，较对照38.35 g高1.92g；产量较高，平均产量达12934.50 kg/hm2，较对照产量11473.40 kg/hm2高12.70%，增产效果显著。
5结论
（1）该机结构紧凑、设计合理、稳定性强、方便实用，能一次性完成平地、覆膜、施肥、打孔、播种、覆土、镇压一体化作业。
（2）该机能够满足玉米生产播种要求，单粒精量播种率达到98%；出苗整齐，保苗率超过90%；节本显著。连续2年试验结果表明：该机平均播种深度3.52 cm，没有过深或晒种现象；播种均匀性较好，株距合格率93.80%，重播率9.20%，漏播率2.60%覆膜质量高，基本无破损；施肥的稳定性和各行一致性效果较好；收获后测产表明，使用该机具播种的田间地块平均产量达12934.50 kg/hm2，较对照产量11473.40 kg/hm2高12.70%，增产效果显著。
（3）该机实用性较强，一次性完成多道工序，有效地提高了农业生产力水平，降低了农民的劳动强度，增加了农民经济收入，较普通播种机每亩节种1.0kg，产生了良好的经济效益和社会效益。
6讨论
本玉米覆膜精播多功能一体化播种机解决了种子浪费严重、地膜烧苗、施肥落后等技术难题。但是由于笔者水平、加工条件等的限制，还存在许多不足之处。
（1）玉米精密播种可减少间苗带来的劳动强度，节约种子。但是精密播种后必须提高种子的出苗率，才能保证玉米产量。此外铺膜可延长冷凉地区无霜期，保墒、除草，增加产量。本研究玉米覆膜精播多功能一体化播种机通过对关键部件的设计，精播率达98%，出苗率≥190%，节省种子15 kg/hm2，经济效益显著。
（2）玉米覆膜播种机研究近年一直在不断进步，笔者新研究了精密播种机构与可开十字形裂缝的开膜器，与传统铺膜播种相比，在保证精密播种的基础上出苗率提高约4个百分点。
（3）试验过程中，由于机具制造差异、机手人为因素、每个地块地势以及测试时间等因素的影响，因此测试数值仅反映了当时测试时的真实值。
（4）播种机具地域适应性特别明显，不同的土壤特性对机具的适应性有很大的影响，本项目研究机具要求在耕整后的土壤上作业，控制地表秸秆及较大土块的数量，种子大小均匀。如果地表平整度不够、种子大小差异明显、作业速度过快等都会影响播种精度；加工能力以及材料的选取会影响机具的可靠性及使用寿命。随着科技的发展，加工能力及材料的改善，机具整体性能更高，制造成本更低，应用范围更广。种子的质量是精密播种的关键因素，如果种子发芽率低，精密播种的意义就不大，因而，亟待强化种子生产经营企业、种子管理部门、技术监督等部门的密切合作，从种子的纯度、净度、发芽率、均匀度、水分含量等严格把关，为精密播种提供高质量、高标准的配套服务。
（5）本项目机具从设计、制造、试验等方面不断改进完善，经历了较长周期，取得了阶段性成果。未来还需通过农艺农机和现代科学技术的有机结合，进一步提高玉米膜上打孔精密播种技术的研究水平。
关键词：玉米；一体化播种机；覆膜机构；施肥机构；产量
中图分类号：S223.24 文献标志码：A 论文编号：cjas15060024
0引言
近年来，随着人口的增加和社会经济的发展，玉米作为中国主要的粮食作物，用途越来越广泛，对玉米的需求量也逐年递增，为此，玉米高产高效提上了日程。要提高玉米粮食产量，增加玉米粮食单产，光靠人力是远远不够的，这就需要大力发展农业机械。播种机是农业机械的重要组成部分，播种机播种质量的好坏直接影响到玉米产量以及投入的成本，因此研制高质量的玉米精密播种机是现代农业的迫切需求。中国从20世纪70年代就开始了精播机的研究，虽取得一定成效，但实际应用的较少，主要是精播机类型单一，不能满足田间农业生产要求。进入21世纪以来，国内先后研制出了多种精密播种机械。例如沈阳市通用长青机械厂生产的ZBQ-M3型免耕施肥气吸精密播种机，该机主要适用于东北地区的播种作业；黑龙江农科院1990年研制了2XJB-4型小区精密播种机，由于技术原因，该机没有大面积推广；吉林工业大学研制了气力轮式排种器，该排种器可用于大豆的高速小株距播种要求；河北农哈哈集团研制的2BYQF-4玉米气吸播种机，该机适应性广，播种株距、行距、深度、播种量均能根据播种要求进行调节，但是只适用于小区作业。尽管中国大部分地区玉米种植早已实现播种机械化，但目前的播种机作业质量还不能满足高产高效的要求。诸如：种子种入地里后，由于开膜器开的孔为一条缝，覆膜会自动闭合，导致种子发芽后不能顶出覆膜，造成死苗；播种数一般为1～2粒，特别是遇到小粒玉米品种，下种的数量是2～4粒，种子浪费严重，后期管理需要人工间苗，费工费时，劳动强度大；此外，中国还面临施肥技术落后、肥料利用率低等缺点，这些都是亟待解决的农机农艺相配套的问题。为了避免上述现象的发生，笔者对玉米覆膜精播多功能一体化播种机整机构造、工作原理和关键部件进行研究，实现了平地、覆膜、施肥、打孔、播种、覆土、镇压同步进行，以期为实现人力减少、投入成本降低、工作效率提高、满足玉米生产农艺要求做出贡献。
1整机构造原理及主要技术参数
1.1整机构造
玉米覆膜精播多功能一体化播种机结构简图如图1所示，主要包括机架、耙地板、压地辊、开沟器、覆膜机构、播种机构、施肥机构、覆土器；机架上设置滚轮、耙地板、压地辊、开沟器、覆膜机构、播种机构、施肥机构；覆膜机构包括地膜支撑辊和展膜辊；播种机构包括种子箱、吸种器、播种器；施肥机构包括肥料箱、施肥调节装置和肥料输送管。
1.2工作原理
整机通过牵引拉杆与拖拉机的后悬挂传动连接，随着拖拉机的行走，滚轮通过传动机构带动施肥机构将肥料输送在开沟器开出的垄沟内，然后通过压地，将已施肥的沟槽覆盖并辊平；塑料地膜从地膜支撑辊上放下，经过展膜辊平铺在下方的地表面，同时通过覆土器将地膜旁边的土覆盖到地膜边，将地膜用土压住；与此同时，点种器的开膜器将地膜穿开一个十字形裂缝，同时点种器出种口张开随开膜器进入土中，种子就播入土中，种子播入土中后，通过压辊碾压后，完成了播种。
1.3主要技术参数
结构形式：全悬挂；配套动力：≥180 kW；工作行数：2行；工作株距：33 cm；工作行距：36～60 cm可调；地膜宽度：适应60-80 cm幅宽的地膜；作业速度：3～5km/h。
2关键部件构造与设计
2.1覆膜机构
由图2可知，覆膜机构包括玉米播种机机架、覆膜支架，覆膜支架固定在玉米播种机机架上，玉米播种机机架铰接安装有可折叠支架，可折叠支架由根槽钢组成，其中1根槽钢上安装有2根平行的槽钢，2根平行的槽钢上分别焊接有起垅盘支架、压膜轮支架，起垅盘支架上安装有起垅盘，压膜轮支架上安装有压膜轮。覆膜时将可折叠支架打开，进行压膜—垅土；不需要覆膜时将可折叠支架折叠，压膜轮和垅土盘被折叠后，就不会垅土，从而避免墒情变化。
2.2施肥机构
由图3可知，施肥机构包括机架、肥料箱、施肥调节装置和肥料输送管；肥料箱的底部设置施肥调节装置和振动电机，施肥调节装置的下方设置肥料输送管，肥料输送管紧靠开沟器；施肥调节装置包括手动调节转轴，转轴上设置3个下料槽，各下料槽出料口的口径不同，用于调节下料量的多少，下料槽出料口的下方设置肥料输送管。施肥量大时，旋转手动调节转轴，将出料口口径大的下料槽调整在肥料输送管的位置，使出料口与肥料输送管相通，大流量的肥料从出料口进入肥料输送管；施肥量小时，旋转手动调节转轴，将出料口口径小的下料槽调整在与肥料输送管的位置，使出料口与肥料输送管相通，小流量的肥料从出料口进入肥料输送管。
2.3播种机构 由图4可知，播种机构包括种子箱、吸种器、播种器。播种器包括旋转盘、固定盘；固定盘固定在播种机的机架上，旋转盘与固定盘通过轴承和轴连接，旋转盘的边壁上通过螺钉等距离安装一周取种器；旋转盘的边壁上设置与种子盒大小匹配的开口，固定盘通过轴承固定于轴上，旋转盘安装在轴上，固定盘上设有种子入口；所述取种器由种子盒、取种勺组成，种子盒上设置种子通口，种子通口为长方形的，种子通口的下方设置取种勺，取种勺出口对准点种器种子入口。
3材料与方法
3.1试验设计
试验于2013—2014年在山西省农业科学院东阳试验基地进行玉米播种机田间性能测试，该地区属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温9.7℃，多年平均降水量440.7mm，≥10℃活动积温3675℃，年平均日照时数2662 h，无霜期平均158天，土壤为黄粘土。试验地势平坦。试验地长30 m，宽35.2 m，2年均于4月下旬进行播种。试验品种‘晋单86号’。
3.2观测指标
3.2.1播种深度 播种机在田间播种后，进行播种深度的测量，看其是否符合播种要求，播种深度是否均匀，有没有过深或晒种现象出现。
3.2.2播种均匀性 主要看是否有重播和漏播现象出现，株距之间距离是否均匀一致，因为种子播种越均匀，单株的营养面积、通风、透光等生长条件也就越均匀，这对促进单株玉米健壮生长非常重要。
3.2.3出苗率 播种10天后，记录出苗率。
3.2.4产量测定 玉米产量采用取样测产和实收测产相结合，选取小区内具有代表性的植株20株，采用常规法测定穗部性状，包括穗长、穗行数、行粒数、穗粗、百粒重。
3.3数据分析方法
试验数据管理和统计分析应用Excel和DPS软件完成。
4结果与分析
4.1不同播种方式对播种质量的影响
玉米播种时，播种质量的好坏是影响玉米增产的关键因素之一。该机在2013—2014年进行了4次春季播种性能试验，并以2FBJD-2（机械式播种）为对照进行了对比（表1）。从表1可以看出：不同播种方式对玉米的播种质量有很大影响。玉米覆膜精播一体化播种机播种速度较快；平均播种深度为3.52 cm，没有过深或晒种现象，与对照相比，比对照深0.02 cm；播种株距合格率为93.80%，较对照高3.60%重播率、漏播率低于对照，播种均匀性较好；覆膜质量高，基本无破损；施肥的稳定性和各行一致性效果较好；出苗率高，达95.60%，基本能够满足玉米生产要求。
4.2不同播种方式对玉米产量及产量构成指标的影响
不同播种方式对玉米产量影响很大。由表2可知，覆膜精播一体化播种机播种的田间地块，除穗长和行粒数低于对照，穗行数、穗粗、百粒重、产量均高于对照。穗行数为15.73行，较对照多0.13行；穗粗4.73 cm，较对照4.72 cm粗0.01 cm；百粒重40.27 g，较对照38.35 g高1.92g；产量较高，平均产量达12934.50 kg/hm2，较对照产量11473.40 kg/hm2高12.70%，增产效果显著。
5结论
（1）该机结构紧凑、设计合理、稳定性强、方便实用，能一次性完成平地、覆膜、施肥、打孔、播种、覆土、镇压一体化作业。
（2）该机能够满足玉米生产播种要求，单粒精量播种率达到98%；出苗整齐，保苗率超过90%；节本显著。连续2年试验结果表明：该机平均播种深度3.52 cm，没有过深或晒种现象；播种均匀性较好，株距合格率93.80%，重播率9.20%，漏播率2.60%覆膜质量高，基本无破损；施肥的稳定性和各行一致性效果较好；收获后测产表明，使用该机具播种的田间地块平均产量达12934.50 kg/hm2，较对照产量11473.40 kg/hm2高12.70%，增产效果显著。
（3）该机实用性较强，一次性完成多道工序，有效地提高了农业生产力水平，降低了农民的劳动强度，增加了农民经济收入，较普通播种机每亩节种1.0kg，产生了良好的经济效益和社会效益。
6讨论
本玉米覆膜精播多功能一体化播种机解决了种子浪费严重、地膜烧苗、施肥落后等技术难题。但是由于笔者水平、加工条件等的限制，还存在许多不足之处。
（1）玉米精密播种可减少间苗带来的劳动强度，节约种子。但是精密播种后必须提高种子的出苗率，才能保证玉米产量。此外铺膜可延长冷凉地区无霜期，保墒、除草，增加产量。本研究玉米覆膜精播多功能一体化播种机通过对关键部件的设计，精播率达98%，出苗率≥190%，节省种子15 kg/hm2，经济效益显著。
（2）玉米覆膜播种机研究近年一直在不断进步，笔者新研究了精密播种机构与可开十字形裂缝的开膜器，与传统铺膜播种相比，在保证精密播种的基础上出苗率提高约4个百分点。
（3）试验过程中，由于机具制造差异、机手人为因素、每个地块地势以及测试时间等因素的影响，因此测试数值仅反映了当时测试时的真实值。
（4）播种机具地域适应性特别明显，不同的土壤特性对机具的适应性有很大的影响，本项目研究机具要求在耕整后的土壤上作业，控制地表秸秆及较大土块的数量，种子大小均匀。如果地表平整度不够、种子大小差异明显、作业速度过快等都会影响播种精度；加工能力以及材料的选取会影响机具的可靠性及使用寿命。随着科技的发展，加工能力及材料的改善，机具整体性能更高，制造成本更低，应用范围更广。种子的质量是精密播种的关键因素，如果种子发芽率低，精密播种的意义就不大，因而，亟待强化种子生产经营企业、种子管理部门、技术监督等部门的密切合作，从种子的纯度、净度、发芽率、均匀度、水分含量等严格把关，为精密播种提供高质量、高标准的配套服务。
（5）本项目机具从设计、制造、试验等方面不断改进完善，经历了较长周期，取得了阶段性成果。未来还需通过农艺农机和现代科学技术的有机结合，进一步提高玉米膜上打孔精密播种技术的研究水平。