油菜精量穴播机的设计与试验

胡靖明，杨 梅，孙万仓，刘自刚，黄晓鹏，孙 伟，姚亚萍

(甘肃农业大学 a.工学院；b.农学院，兰州 730070)



油菜精量穴播机的设计与试验

胡靖明a，杨 梅a，孙万仓b，刘自刚b，黄晓鹏a，孙 伟a，姚亚萍a

(甘肃农业大学 a.工学院；b.农学院，兰州 730070)

为适应我国西北地区地膜油菜精量穴播作业需求，解决传统油菜精量穴播机作业中损伤种子、窝孔堵塞、漏播及排种量不稳定等问题，设计了一种油菜精量穴播机。该机采用异形窝孔轮排种器避免种子堵塞，u型槽结构避免损伤种子，且排种投种和成穴器开启同步匹配。田间验证试验表明：油菜精量穴播机在整地覆膜后播种，其空穴率、穴粒合格率及播种深度等均合格，满足油菜地膜种植的农艺技术要求。

油菜；穴播机；精量排种器

0 引言

油菜是甘肃省主要油料作物，近年来由于地膜玉米、地膜小麦的大面积推广，其收获后播种二茬地膜油菜也随之被推广，目前种植面积达6.67万hm2左右。地膜玉米+冬油菜+大豆、地膜小麦+冬油菜+大豆等种植方式已经成为甘肃省旱区农业高产高效的种植方式。

二茬地膜冬油菜解决了油菜生长所需的水分问题，但其种植(尤其播种时)需要大量人工，且劳动强度大、浪费种肥、经济效益低。为提高二茬地膜冬油菜的经济效益，应用推广油菜穴播机完成膜上播种，成为解决二茬地膜油菜播种问题的重要途径。

目前，生产中使用的油菜穴播机有多种类型，包括气力式、槽轮式及型孔式等。因为油菜种子粒径小，种子尺寸不够均匀，存在排种器充种、排种时因受挤压破碎导致缺苗和排种量不均等问题，因而油菜穴播机的关键技术在于精量排种器的研制。油菜精量排种器的种子破碎、型孔堵塞和排种量不稳定一直是制约油菜精量播种机大规模应用的瓶颈[1-3]。为此，设计了一种对油菜种子低破碎、不漏播、少间苗，满足地膜油菜精量播种农艺要求，适合农村农户使用的窝孔轮式油菜精量排种器及油菜精量穴播机。

1 地膜油菜精量播种的农艺要求

本文选择甘肃农业大学孙万仓教授抗寒冬油菜

研究团队选育的超强抗寒性品种“陇油6号”冬油菜进行播种试验，该品种具有优异的抗寒性及突出的丰产性，适应高海拔寒冷地区栽培。选择的试验地点位于兰州市永登县秦川镇的农业部西北寒旱区超强抗寒冬油菜原原种扩繁基地，纬度36°36′，海拔高度1 964m。具体农艺技术要求为：单穴留种2～3粒，推推荐株距10cm、行距20cm，播种深度30～40mm，播种期8月7-12日[4]。

2 穴播机组成与工作原理

2.1 穴播机组成

油菜精量穴播机主要由壳体、成穴器、配重盘、种仓、排种轮、轮轴、投种管、导种板、机架、扶手及地轮等组成，如图1所示。

1.扶手 2.种仓 3.压缩弹簧 4.鸭嘴支承板 5.鸭嘴动板 6.鸭嘴 7.机架 8.壳体 9.导种板 10.投种管 11.排种轮壳体 12.排种轮 13.轮轴 14.螺栓 15.弹簧支架 16.镇压轮 17.镇压轮架 18.拉簧 19.销轴 20.配重盘

油菜精量穴播机在田间播种作业时，人力握持手柄推动穴播机在地膜上行走，成穴器刺破地膜入土开孔，鸭嘴动板受土壤支承力压缩弹簧，动鸭嘴绕销轴转动打开；排种器充种、清种后排出的油菜种子落入穴孔完成播种作业；整机后置镇压轮在拉伸弹簧拉力作用下，镇压穴孔土壤，起到压实穴孔土壤的作用。

2.2 样机技术参数

油菜精量穴播机的主要技术参数如表1 所示。

通过试验选定部件基本参数，可以减少精量排种器充种、分种、清种和排种过程中对油菜种子的损伤，减少土壤穴孔内种子数量不均匀的现象，减少漏播和堵塞。田间作业时，根据不同油菜品种的种子粒径大小变化及不同地区播种量要求，通过更换不同直径窝孔排种器，实现播种的农艺要求。

表1 油菜精量穴播机的主要技术参数

3 关键部件设计与分析

3.1 窝孔精量排种器

窝孔精量排种器由种仓、支架、窝孔排种轮、排种轮壳体、投种管、u型槽及清种刷等组成，如图 2 所示。

1.种仓 2.支架 3.窝孔排种轮 4.排种轮壳体 5.投种管 6.u型槽 7.窝孔

穴播机工作时，油菜籽填充种箱，种箱内油菜种子充入排种轮窝孔内；穴播机行走时，窝孔排种轮和穴播机壳体同步回转，窝孔内种子随排种轮同步回转，窝孔外部多余的种子被安装于种仓内侧的清种刷刷除，排种轮壳体内侧的U型槽能够避免高于窝孔的种子被挤压损伤；当排种器上的窝孔排种轮和种子旋转至斜下侧投种管部位时，油菜种子在重力作用下通过导种管，排至穴播机鸭嘴成穴器内；鸭嘴成穴器上方有导种板，引导种子落入鸭嘴，种子随动鸭嘴打开落入土壤穴孔。窝孔精量排种器窝孔形状和尺寸对实现油菜精量播种起到主要作用，具体参数的设计依据是种子的几何尺寸分布和农艺要求[5-6]。通过对孙万仓教授选育的“陇油6号”种子直径的取样测量，可知该系列品种种子直径分布在1.7～2.4mm范围内，平均直径2.0mm。根据每穴播种2～3粒的农艺要求，设计的排种器轮窝孔为底部球面，上部呈锥孔形结构，以提高囊种率，结构如图3所示。排种器台架试验中种子无明显受挤压、破碎现象。对于部分窝孔内充种3～5粒、种子高于排种轮顶部、清种刷又不能刷除的情况，为避免高出部分受排种轮壳体挤压，在排种轮壳体内侧和窝孔对应位置处开设u型槽，保护种子不受挤压破碎。

图3 排种轮窝孔

3. 2 成穴器开启机构设计

穴播机的成穴器由动、定两鸭嘴组成，定鸭嘴固定于穴播机壳体，动鸭嘴通过销轴铰接于定鸭嘴根部；压簧压迫支承板使动静鸭嘴闭合，推动穴播机在地膜上行走时，鸭嘴刺破地膜并插入土壤，入土深度达到30～40mm的适宜深度时，动鸭嘴上的支承板受土壤支撑，成穴器动静鸭嘴强制开启，完成投种作业。

3.3 镇压轮设计

镇压轮通过销轴铰接于机架后部，镇压轮架和机架间装有一拉伸弹簧，在拉伸弹簧作用下，镇压轮行走中镇压完成播种的地膜和土壤穴孔，实现保墒和镇压目的。

4 田间试验与分析

4.1 试验材料与方法

油菜精量穴播机田间播种性能试验在兰州新区上川镇孙万仓教授建成的西北寒旱区超强抗寒冬油菜原原种扩繁基地进行。试验地地势平坦，地块呈近似梯形，播种期为春小麦收获后，灌水，播种前旋耕整地。试验为铺膜后播种。选用油菜品种为陇油6号，种子千粒质量为3.2g，含水率8.0%，种子外形尺寸平均值2mm，播种量为7.5kg/hm2，机具前进速度为0.5m/s。因冬油菜种子粒径小，不宜采用播后剖切土壤断面统计的方法，对于播种质量的统计数据，采用播种后出苗期统计的方法，间接统计油菜精量穴播机地膜上播种作业时种子的破碎率、空穴率、穴粒数及播种深度合格率等试验数据[7-10]。

4.1.1 种子破碎率测定

按照GB /T 5262—2008测定种箱中种子的原始破碎率。对窝孔精量排种器排种口配系采样塑料袋，以接取排出种子，将播种机放置于台架，转动穴播机，待穴播机周长转过50 m后，将塑料袋内接取的种子检出破损种子并称量，计算种子破碎率，则

式中 Z—排种后种子破碎率(%)；

Wp—破损种子质量(g)；

Wy—种子的总质量(g)；

Zy—种子原始破碎率(%)。

4.1.2 空穴率、穴粒数、膜下播种深度合格率、穴位错孔率测定

在播种后第15天，沿播种行5m长度内，统计各穴孔出苗数量，以统计空穴率及穴粒数等数据。取3个取样长度，求平均值作为统计结果，则

式中 kh—空穴个数(个)；

f —测定膜孔个数(个)；

lh—穴粒数合格穴数(个)；

Hk—空穴率(%)；

Hl—穴粒数合格率(%)；

Hb—播种深度合格率(%)；

bh—播种深度合格穴数(个)；

ch—膜孔与穴孔错开1 /2 膜孔直径及以上的膜孔数(个)；

Hc—穴位错孔率(%)。

利用上述测定计算方法，所得的油菜精量穴播机田间播种性能试验结果如表 2所示。

4.2 试验结果分析

由表2 试验数据可知：油菜精量穴播机地膜播种后，试验指标均符合NY/T 987--2006 铺膜穴播机作业质量的规范要求。其中，空穴率数据偏高，田间目测发现部分不规则圆形区域存在出苗断行现象，初步判断为该地块存在盐碱泛出现象。笔者和孙万仓教授就该现象沟通，得知该试验地土层较薄，土层深度约30～50cm，存在泛盐碱现象，影响油菜出苗。该穴播机播种质量合格，满足油菜精量的农艺技术要求。

表2 田间播种性能试验结果

5 结论

1) 为适应我国西北地区地膜油菜精量播种作业要求，解决传统播种机具作业存在的用种量大、间苗工作量大、株行距不规范及种子破碎率高等问题，设计了一种油菜精量穴播机。

2)油菜精量穴播机采用特定结构尺寸的窝孔排种轮，适合农艺要求的精量排种数量，排种轮内u型槽结构配合清种刷，降低了对油菜种子的损伤，减少了种子破碎率。其较窄的宽度使得单行穴播机可以实现在玉米行间套种油菜，有效降低人员劳动强度，满足油菜精量播种的农艺技术要求。

3)田间试验表明：油菜精量穴播机膜上播种后，种子破碎率为0.4% ，空穴率为2.8% ，穴粒数合格率为82% ，播种深度合格率为78% ，穴位错孔率为1.2% ，相关指标均达到了NY/T 987—2006 铺膜穴播机作业质量评价技术规范要求。

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Design and Experiment of Rapeseed Precision Hill-Seeder

Hu Jingminga, Yang Meia, Sun Wancangb, Liu Zigangb, Huang Xiaopenga, Sun Weia, Yao Yapinga

(a.College of Engineering; b.College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

In this study,in order to implement precision hill-seeding rapeseeds on plastic-film at northwest region in China,solveing problems of precision hill-seeder damage rapeseeds during working, hole type blocking and leakage sowing,seeding amount is not stable,we design a rapeseed precision hill-seeder.This machine use special-shaped hole on seed metering device to avoid blocking,design u shaped groove to avoid damage rapeseeds, metering seeds and droping seeds to keep synchronization while soil opener opening. Field experiment showed that, statistics on rapeseed precision seeder seeding on film field, count empty hole rate, qualified grain number, qualified seeding depth under film, statistics datas were qualified,the seeder satisfied technical requirements of rape film cultivation.

rapeseed; hill-seeder; precision seed metering device

2016-03-30

甘肃省自然科学基金项目(1308RJZA157)

胡靖明(1975-)，男，甘肃成县人，副教授，硕士，(E-mail)hujm@gsau.edu.cn。

S223.2+3

A

1003-188X(2017)04-0154-04