西北旱地全膜双垄沟播技术配套播种机具的现状与发展∗

杨 正，赵武云，戴 飞，李星瑞

（甘肃农业大学工学院，甘肃兰州 730070）

西北旱地全膜双垄沟播技术配套播种机具的现状与发展∗

杨 正，赵武云，戴 飞，李星瑞

（甘肃农业大学工学院，甘肃兰州 730070）

通过对西北旱地全膜双垄沟播技术配套播种机具的现状进行调研综述，指出了传统膜上播种机具存在的问题与作业弊端。结合近年来新型全膜双垄沟播技术配套播种机具的研发，明确了全膜双垄沟播技术配套新型播种机具今后的发展方向，为相关播种机具的研发提供了设计依据与参考。

全膜双垄沟；沟播技术；播种机具；综述

1 引 言

为解决西北旱区旱作农业存在的突出问题，甘肃省农业技术推广总站等单位从20世纪90年代中期开始，紧绕提高农田降水保蓄率、利用率和水分利用效率等核心问题，结合各期旱作农业项目的实施，进行了大量的研究与探索，创新提出和大面积推广应用了“玉米全膜双垄沟播技术”及其配套技术体系，大幅提高了农田降水利用率和水分利用效率［1－3］。

目前，针对西北旱地全膜双垄沟播技术的配套播种机具处于研发阶段，大都采用传统膜上播种机具，由于技术和效率等问题，严重制约了全膜双垄沟播栽培技术的快速发展。所以实现机械化播种是大面积推广全膜双垄沟播栽植技术的重要载体和必然选择。

2 全膜双垄沟播技术传统播种机的现状

2.1 玉米种子点播枪

图1为手持式玉米种子点播枪，作为最普通常用的一种膜上播种机具，在西北旱区全膜双垄沟播技术中配套使用较多，作业时利用人工对点播枪向下的作用力，按照播种农艺要求，将下端的成穴器插入覆膜的垄沟内。排种时，用手拉压播种操作手柄，此时鸭嘴型成穴器的固定嘴不动，活动嘴张开，将玉米种子准确的播至种床上。

图1 手持式玉米种子点播枪

2.2 滚轮式鸭嘴穴播器

如图2所示，手推滚轮式玉米穴播机是目前膜上播种常有的又一传统机具。但当覆膜土壤比较松软时，弹簧压板会因挤压力度不够或是残余泥土堵塞，致使成穴器开启机构失效，易造成空穴，影响播种质量；当转速较高时，易造成膜孔错位时需要人工放苗，耗工耗时［4］。

2.3 舵轮式穴播器

针对滚轮式鸭嘴穴播器出现的成穴器开启机构的失效问题，山东理工大学设计的舵轮式穴播器，如图3所示［5］。机具作业时，入土成穴器的鸭嘴为常闭状态，构成囊种腔，当入土成穴器插入覆膜种沟到达预定深度时，在凸轮的作用下鸭嘴被强制打开，种子进入穴内；在土壤中，成穴器自打开时一直保持最大开度，当入土成穴器离开土壤一定距离后，滑块在弹簧作用下沿凸轮下滑，带动导杆回缩，鸭嘴自动关闭。

图2 手推滚轮式玉米穴播机

图3 舵轮式穴播机

2.4 勺匙式强适应穴播机

在参考舵轮式穴播机的研制与国外相关机具的基础上，甘肃农业大学孙伟等人为便于实现精确取种、排种，将凸轮强制开启机构与种箱分离，设计了勺匙式强适应穴播机，采用勺匙式取种器实现了膜上的精密播种，如图4所示［6］。此穴播机能够满足播轮的反向逆行，不产生因反转所带来的成穴器撕膜、挑膜的现象。

图4 勺匙式强适应穴播机

3 传统膜上播种机具存在问题

由全膜双垄沟播技术传统播种机具的现状调研可以看出：①对于玉米种子点播枪进行作业，成穴器的插入、排种直至点播枪出土均属纯人工作业，播种强度高、作业效率低，费工费时；②对于轮式穴播器而言，后续研发的舵轮式、勺匙式虽改善了传统滚轮式穴播机的作业弊端，但轮式穴播机的一个共同特点就是在膜上播种作业时，成穴器鸭嘴的运动轨迹为余摆线，穴播器播种时始终存在撕膜、挑膜和膜孔错位的现象，无法很好适应全膜双垄沟播技术的农艺要求。

4 新型全膜双垄沟播技术配套播种机具研发

近年来，随着西北旱地全膜双垄沟播技术的不断推广与种植面积的增加，实现全膜双垄沟播技术播种全程机械化作业已迫在眉睫。通过对已有文献参阅与调研，关于新型全膜双垄沟播技术配套播种机具的报道并不多见。

甘肃农业大学王芬娥教授针对全膜双垄沟播播种时撕膜及穴孔与膜孔错位等问题，设计了槽轮驱动垂直插入式穴播机，如图5所示［7］。将槽轮机构的间歇运动和曲柄滑块机构的直线往复运动有机结合，成穴器垂直入土和出土，并在入土最低端强制开启，实现零速投种，种孔位置精确，解决了传统穴播机空穴率高及出苗率低的问题，田间试验结果表明，该穴播机满足全膜双垄沟播玉米播种的农艺要求。

甘肃农业大学赵武云教授在对全膜覆盖双垄沟播机具工作过程和工作原理进行研究的基础上，设计全膜覆盖直插式玉米播种装置，如图6所示［8］。该机采用凸轮和曲柄组合机构控制成穴器，曲柄连杆机构带动成穴器作入土、出入的上、下往复运动。实现播种时间段成穴器水平绝对速度为0。以解决空穴率高、鸭嘴开启不可靠、撕膜等问题，提高播种质量。

图5 槽轮驱动垂直插入式穴播机

图6 全膜覆盖直插式 玉米播种机

5 新型全膜双垄沟播技术配套播种机具的发展方向

随着西北旱地全膜双垄沟播技术的不断推广与完善，新型全膜双垄沟播技术配套播种机具主要是满足全膜覆盖双垄沟播玉米栽培技术及大株距穴播作物栽培技术的需求。在未来的设计中要求该类机具有普通穴播机的功能外，还要解决穴播机作业时，行走轮对大、小垄及垄沟上的已铺地膜的损伤，以及防止行走在小垄沟时划破小垄垄面的地膜等问题。

为解决成穴器撕膜、挑膜和穴孔与幼苗错位等问题，采用成穴器垂直入土、出土的作业方式将成为今后全膜双垄沟播技术配套播种机作业的主导播种方式，应进一步完善相关机构的设计与机械原理分析。此外，还需解决的问题跟传统普通的穴播机的问题相一致，主要有作业机精量排种、成穴器强制开启以及播种株距可调等问题。

6 结 语

随着全膜双垄沟播技术的快速推广与发展，实现机械化播种是大面积推广全膜双垄沟播技术的重要载体和必然选择。但就目前已有的全膜双垄沟播技术配套播种机具来看还存在诸多问题，需进一步进行研究与探索；因此，应加强对符合现代农业生产及全膜双垄沟播农艺技术要求相配套播种机具的设计研究，更好的满足西北旱地全膜双垄沟播的全程播种机械化的发展需求。

［1］ 李来祥，刘广才，杨祁峰，等.甘肃省旱地全膜双垄沟播技术研究与应用进展［J］.干旱地区农业研究，2009，27（1）：114－118.

［2］ 刘广才，杨祁峰，李来祥，等.旱地玉米全膜双垄沟播技术增产效果研究［J］.农业现代化研究，2009，30（6）：739－743.

［3］ 杨祁峰，刘广才，熊春蓉，等.旱地玉米全膜双垄沟播技术的水分高效利用机理研究［J］.农业现代化研究，2010，31（1）：113－116.

［4］ 马成林，李成华，于海业.打穴播种机研究的发展与现状［J］.农业机械学报，1999，30（1）：101－105.

［5］ 刁培松，杜瑞成.集成式舵轮槽轮穴播器的研制［J］.农机化研究，2009（10）：82－84.

［6］ 孙 伟，吴建民，黄晓鹏，等.勺匙式玉米精量取种器的设计与试验［J］.农业工程学报，2011，27（10）：17－21.

［7］ 马军民，王芬娥.槽轮驱动垂直插入式穴播机的设计［J］.甘肃农业大学学报，2010，45（5）：134－137，142.

［8］ 赵建托，赵武云，任颜华，等.玉米全膜覆盖双垄沟播机直插式播种装置设计与仿真［J］.农业机械学报，2010，41（10）：40－43.

Development Situation of Ancillary Seeding Machine with Whole Plastic－film Mulching on Double Ridges and Planting in Catchment Furrows of Dry－land Maize

YANG Zheng，ZHAO Wu－yun，DAI Fei，LI Xing－rui

（Institute of Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou Gansu 730070，China）

Through researching the present situation on the northwest dry－land membrane double ditch planting technology of sowing machine，the performance disadvantage and others problems existing in the traditional film seeding machine are pointed out.Combining with the new dual ditch planting technology of sowing machine which have researched and development in re⁃cent years，the development direction of new type sowing machines in the future have been clear and definite，the design basis and reference is provide d for related planting machines.

whole plastic－film mulching on double ridges；trench planting technology；seeding machine；summary

S233.23

A

1007－4414（2013）04－0191－02

2013－06－15

国家科技支撑项目（2012BAD14B10）、国家科技支撑项目（2013BAD08B01）

杨正（1984－），男，甘肃环县人，硕士，主要从事农业工程技术与装备研究。

赵武云（1966－），男，甘肃兰州人，教授，博士，主要从事农业工程技术与装备、种子机械科研及教学工作。