玉米生产中的精量播种作业及精确控制技术研究

康海艳

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

随着越来越多先进的农业技术应用到玉米生产过程中，使玉米的产量不断提升，同时玉米的生产过程得到了显著的优化。农民有更多的精力投入到生产技术的优化之中，有效促进了玉米生产技术与全程机械化的结合。播种作业做为玉米生产过程的基础性工作，其机械化作业的能力与可靠性直接关系到玉米的最终产量。在传统的玉米播种过程中，为确保玉米的发芽率通常需要利用机械在每穴中播种2～3颗玉米种子，以弥补机械播种精度不足的影响。随着精量播种技术的应用，利用精量播种机对玉米种子进行播种作业，实现了每穴播种1粒种子的高精度作业要求，不仅节省种子资源，也近一步提高了玉米产量和经济价值。

1 玉米精量播种机械化技术应用情况

我国对于精量播种技术及相关机具的研究起始于20世纪70年代，但由于机械技术的落后和种子培育体系的不健全，导致很多先进技术得不到有效开发。随着玉米育种技术和种子处理技术的完善，玉米种子的品质得到了有效提升，为机械化精量播种创造了有利条件。

对于玉米生产而言，现阶段精量播种机械应用较好的省包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西等。但总体而言，尽管精量播种作业具有节约种子、降低生产成本的优点，但由于先进的精量播种机如气吸式播种机、精密机械式播种机因结构复杂、技术含量高，导致其售价比较高，很难在短时间内实现大范围普及。且由于我国农业生产中的拖拉机仍以小型机具为主，不利于与先进的大型播种机进行配套，限制了先进、高速、精量播种机在玉米生产中的应用。

2 玉米精量播种作业关键技术

2.1 播种前准备工作

在进行玉米播种作业之前，必须要完成规范的整地作业。在播种前利用翻耙机械对耕地进行翻耙耕整作业，并在翻耕后及时进行地表压实，使土壤达到上实下虚的待播种状态，同时土壤的结构满足松、平、齐、碎、墒、净的要求，并对耕地每隔2～4年实施一次机械深松作业，深松深度应达到25 cm以上，以保证土壤蓄水保墒的能力，近而确保播种的土壤状态符合要求。同时还必须要选用符合国家标准的优质玉米种子，用于精量播种作业，种子必须符合较高的净度、纯度、发芽率要求。

2.2 播种机具种类及选择

现阶段可应用于玉米精量播种的机具按照其工作原理可分为机械式精量播种机和气力式精量播种机两类。机械式精量播种机播种精度和播种效率相对较底，但同时其市场价格较底；气力式精量播种机播种效率高、播种精度高，但其结构更为复杂、技术更为先进，市场售价相对较高。精量播种机的选择首先需要考虑与拖拉机的配套使用要求，也就是播种机必须与农户已经购置的拖拉机实现可靠装配(如图1)，拖拉机的动力悬挂系统、功能均符合精量播种机的要求，方可进行选购与应用，且还必须考查行距、株距、作业深度、播种量和施肥量是否符合当地的农艺要求。

图1 播种机与拖拉机的配套作业

2.3 播种过程及要求

精量播种作业最主要的要求就是每穴播种1粒种子，通常的播种深度在2.5～4.0 cm之间，播种深度要求均匀一至，在播种过程中可同时实施覆土镇压功能，以增强土壤的蓄水保墒能力。播种作业的实施必须要在适合的气候条件下进行，需要在土壤10 cm深度地温达到10 ℃以上时方可进行播种作业，播种过程中的株距和行距可通过合理密植的农艺要求进行选择，播种初期和播种过程中要注意检查播种质量，以避免出现漏播、缺苗等问题。

2.4 播种后的管理工作

精量播种完成后，应注意对玉米出苗前期的病虫草害防治工作，可选择对耕地进行出苗前的机械化除草，对于干旱地区的耕地，可通过精量灌溉技术有效利用水资源灌溉玉米田，以确保玉米的发芽率。同时在玉米的苗期应注意选用优质缓释复合肥进行合理施加，以保证玉米后期生长养分充足。

3 精量播种的控制技术及原理

播种量的精确性是影响播种机性能的重要指标，精量播种有利于玉米生长过程均衡、充分地利用自然资源，能有效提高玉米产量，因此，对播种量进行精确控制是播种机技术研究的一个重要方向。

3.1 精量播种控制技术原理

现阶段的机械化播种技术中排种器转速取决于拖拉机的行驶速度，播种机运转的动力基本都来自拖拉机牵引地轮转动产生的动力，地轮因与地面摩擦力转动带动排种器转动，从而实现播种速度、株距与拖拉机的行驶速度相匹配。但在行驶过程中，因农业生产环境的复杂因素和驾驶操作的变化，地轮打滑、油门控制不当等很多因素会导致播种量不精确问题，这与精量播种的作业需求不符。

精量播种的控制技术是利用电子检测与数据控制技术改善播种精度的一种技术，其主要功能部件包括传感器、控制单元、输入输出接口单元及执行机构等，能够根据传感器获取的信息控制排种器的转速，从而达到对播种不精确问题的有效改良。主要技术原理是在拖拉机后轮与地轮的位置分别安装转速传感器，用以分析二者之间的转速关系，并将获得的信号传递给PLC，利用设计好的运算公式对数据进行加工处理，通过分析与数据对比判断排种器实际工作是否会出现转速不足的问题，将结果输出给步进电机并及时对排种器的转速进行控制，避免出现播种量不足的问题，并确保播种的均匀性。

3.2 精量播种控制功能实施

拖拉机后轮的转速及地轮转速可通过霍尔传感器进行获取，霍尔传感器获取信息后输出标准脉冲信号并传递给PLC，PLC能够直接利用数据计算传动速比范围，并通过控制驱动器来实现对步进电机的控制，可方便地控制步进电机驱动器，实现步进电机运转速度的自动化调整，通过控制步进电机脉冲信号的频率，可以对电机精确调速，并进一步实现对排种器转速的调整，确保排种器转速与拖拉机行驶速度的匹配，精量播种控制功能实施过程如图2所示。

图2 精量播种控制功能实施过程

4 结语

在现阶段的玉米机械化生产过程中，播种作业对机械性能、效率、播种质量的要求越来越高，受限于我国农村地区的经济能力，先进的气力式播种机在玉米生产中的应用仍比较少，因此，先进的机械式精量播种机仍然是未来一段时间玉米批量化生产的主力机型。在现阶段的机械技术与结构的基础上，加强播种机的播种精度，利用现代化的控制技术优化机具性能，不仅能提高播种作业的质量，更有利于提高玉米的最终产量，促进生产经济效益的提升。