《全秸硬茬地洁区播种机》团体标准的制定

吴 岩，王江涛，王剑文，秦心爱

(1.河南省农业机械试验鉴定站，河南 郑州 450008； 2.河南农有王农业装备科技股份有限公司，河南 驻马店 463000)

0 引言

我国每年农作物秸秆量约10亿t，占全球总量近20%，如何实现秸秆经济有效资源化利用而不焚烧污染环境，是个尚未得到有效破解的大事、要事和难事。由于我国多为多熟制小田块分散种植，种植标准化程度低，前茬作物收获模式复杂多样，因此，秸秆不收集移出、就地还田成为当下中国广大农民普遍的选择，前茬作物收获后未做任何秸秆收集移出和耕整地处理的“全秸硬茬地”在当下中国已成为耕种新常态[1]。农业农村部南京农业机械化研究所、河南农有王农业装备科技股份有限公司深度合作，针对农作物秸秆缺乏有效出路，秸秆焚烧屡禁不止，创制出全秸硬茬地洁区播种机系列技术装备，彻底破解了传统机具挂秸壅堵、架种和晾种技术难题，实现全秸硬茬地高质顺畅机械化播种，并已在河南、安徽、江苏、河北、山东、湖北、天津、辽宁和黑龙江等小麦、玉米、花生主产省市，连续多年进行了大面积试验与示范，具有较好的稳产增产效果，得到广大农户的普遍认可[2-3]。该技术成果整体处于国际领先水平，连续多年被农业农村部列为主推技术，荣获2017年农业农村部神农中华农业科技奖一等奖，为秸秆禁烧、就地还田肥料化利用提供了有力技术与装备支撑。该系列产品属于新技术、新装备，而目前国内外尚无合适的相关技术标准作为产品推广检测依据，因此亟待申请起草相关标准，便于相关产品更好地得到推广应用。根据中国农业机械化协会《关于下达2019年中国农业机械化协会团体标准制定计划的通知》，河南省农业机械试验鉴定站负责承担《全秸硬茬地洁区播种机》团体标准的制定工作，成立了以河南省农业机械试验鉴定站为牵头单位，农业农村部南京农业机械化研究所和河南农有王农业装备科技股份有限公司为参与单位的标准起草项目组，并于2019年5月30日，通过了中国农业机械化协会的团体标准立项。

1 全秸硬茬地洁区播种机概念

根据NY/T1640—2015《农业机械分类》，播种机械分为条播机、穴播机、精量播种机、小粒种子播种机、根茎作物播种机、深松施肥播种机、免耕播种机、铺膜播种机、整地施肥播种机和水稻直播机等，没有全秸硬茬地洁区播种机的概念，所以要进行定义，以区别于现有的播种机[4]。全秸硬茬地洁区播种机是集秸秆捡拾粉碎、施肥、播种、秸秆均匀覆盖或秸秆行间集覆等多种功能于一体的复合作业机具，它可以实现在前茬作物收获后对秸秆没有进行收集、移出和对土地没有进行耕整的土地上进行播种作业。需要对“全秸硬茬地”“洁区”“全秸硬茬地洁区播种机”和“洁区洁净度”进行定义[5]。

1.1 全秸硬茬地

为了体现全秸硬茬地洁区播种机是能够在前茬作物收获后，秸秆无论是处于直立状态还是铺放状态，在没有经过耕整的土地上进行作业，要对“全秸硬茬地”进行定义。本标准给出的定义为“前茬作物收获后未做任何秸秆收集移出和耕整地处理的土地”，突出表明了这种播种机可以在没有进行秸秆处理和耕整的土地上直接进行播种作业。

1.2 洁区

我国现有的播种机作业模式主要有3大类：第1类是在经过耕整的土地上进行的播种作业，包括条播机、穴播机、精量播种机和小粒种子播种机等；第2类是机具本身先进行耕整作业，然后再进行播种作业，包括旋耕播种机、整地播种机和深松播种机等；第3类是在未耕整或少量旋耕的土地上进行的播种作业，包括免(少)耕播种机等。全秸硬茬地洁区播种机最大的特色体现在通过机具本身先对秸秆进行粉碎处理和对土地进行耕整处理，然后通过捡拾输送部件把秸秆向上向后整体均匀覆盖在播后的地表或通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间(播种带之间的覆秸带)，在“洁净”的无秸秆障碍的种带上完成播种作业。本标准给出的定义为“在全秸硬茬地上，经机具工作形成的相对无秸秆的有效播种施肥作业区域”，体现出全秸硬茬地洁区播种机是在经过捡拾输送部件和行间集覆部件工作后形成的一个相对无秸秆的洁净区域上进行播种作业。

1.3 全秸硬茬地洁区播种机

我国现有的播种机没有全秸硬茬地洁区播种机的概念，所以要进行定义，以区别于现有的播种机，本标准给出的定义为“在全秸硬茬地洁区进行播种施肥作业的种植机械”，表明了这种播种机可以直接在全秸硬茬地上，在经过机具相应工作部件工作形成的洁区上进行播种作业。同时，本标准对全秸硬茬地洁区播种机的3种型式进行了具体的解释。

第1种型式是全秸硬茬地旋耕洁区播种机，本标准给出的解释为“集秸秆粉碎、捡拾输送、旋耕、施肥、播种和秸秆整体均匀覆盖或秸秆行间集覆等功能的播种机”，阐明了全秸硬茬地旋耕洁区播种机通过秸秆粉碎部件对前茬作物秸秆进行粉碎处理，然后捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后的地表或通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间，同时顺序进行旋耕、施肥和播种作业。

第2种型式是全秸硬茬地免耕洁区播种机，本标准给出的解释为“集秸秆粉碎、捡拾输送、施肥、免耕播种和秸秆整体均匀覆盖或秸秆行间集覆等功能的播种机”，阐明了全秸硬茬地免耕洁区播种机通过秸秆粉碎部件对前茬作物秸秆进行粉碎处理，然后捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后的地表或通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间，在不对土地进行耕整的情况下，顺序进行施肥和播种作业。

第3种型式是全秸硬茬地起垄洁区播种机，本标准给出的解释为“集秸秆粉碎、捡拾输送、施肥、起垄、播种和秸秆均匀覆盖等功能的播种机”，阐明了全秸硬茬地起垄洁区播种机通过秸秆粉碎部件对前茬作物秸秆进行粉碎处理，然后捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后的地表或通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间，顺序进行施肥、起垄和播种作业。

1.4 洁区洁净度

全秸硬茬地洁区播种机作业时，施肥、播种作业在相对无秸秆的“洁区”内一次完成，是全秸硬茬地洁区播种机的最大突出特色，颠覆了传统播种作业思路，对土地的清理程度是衡量全秸硬茬地洁区播种机作业性能的主要指标。本标准给出的定义为“经机具工作形成的相对无秸秆的有效播种施肥作业区域的洁净程度”，是全秸硬茬地洁区播种机区别于其他播种机的特色。

2 技术指标要求

全秸硬茬地洁区播种机主要由秸秆粉碎部件、捡拾输送部件、旋耕部件、施肥播种部件、均匀抛撒部件和碎秸行间集覆部件等组成。秸秆粉碎部件先将田间秸秆进行粉碎，然后捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后的地表或通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间，给后续的施肥、播种作业创造无秸秆影响的工作环境，减少壅堵、架种问题，提高播种质量，秸秆均匀抛撒于播后地表，起到保墒、增肥和抑制扬尘等作用。国家相关标准对秸秆粉碎、旋耕、免耕播种等有相应的指标要求，而对捡拾输送均匀抛撒、碎秸行间集覆、洁区洁净程度、晾籽和架种等没有相应的指标要求[6-10]。为了体现全秸硬茬地洁区播种机的特色，本标准提出了播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度、播后秸秆行间宽度变异系数、洁区洁净度、晾籽率和架种率等新的性能指标，以区别现有播种机的技术要求。

2.1 播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度

全秸硬茬地洁区播种机进行播种作业时通过两种方式对前茬秸秆进行处理后在相对洁净的地表进行播种作业，其中一种方式就是经过秸秆粉碎部件对前茬作物秸秆进行粉碎，然后通过捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后的地表，播后秸秆抛撒(覆盖)的均匀程度是考核机具性能的一个重要指标。我国现有的播种机没有这种类型的工作形式，缺乏相关的技术指标要求，需要制定相应的技术要求，因此提出了“播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度”的概念，以考察通过捡拾输送部件将秸秆收集后整体均匀覆盖在播后地表时的均匀程度，来判断机具对秸秆抛撒(覆盖)的均匀程度。

试验样机按使用说明书要求的作业速度进行一个往返行程，在播后的地表每个行程沿测区长度方向等间距测定3点，每点测定1 m2面积内秸秆总质量，按式(1)计算播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度。

(1)

式中Fb——播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度， %

Mzi——i测点秸秆总质量，kg

通过计算播后地表的秸秆覆盖量，来考核全秸硬茬地洁区播种机对前茬作物秸秆抛撒(覆盖)的均匀程度。“播后秸秆抛撒(覆盖)不均匀度”根据前茬作物的不同，确立了不同的性能要求，小麦等作物要求秸秆抛撒不均匀度≤20%，水稻、玉米和高粱等作物要求秸秆抛撒不均匀度≤30%。

2.2 播后秸秆行间宽度变异系数

全秸硬茬地洁区播种机进行播种作业时，通过另一种方式对前茬秸秆进行处理就是通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间，给后续的施肥、播种作业创造无秸秆影响的工作环境，减少壅堵、架种问题，提高播种质量。

为考核机具通过秸秆行间集覆部件把秸秆按种植农艺需求有序规整成条铺放于行间的均匀程度，提出了“播后秸秆行间宽度变异系数”的技术要求。

(2)

(3)

(4)

nix——第i行宽度，mm

ni——测定的行数

s——秸秆行间宽度的标准差，mm

α——秸秆行间宽度的变异系数， %

通过计算播后秸秆行间宽度，来考核全秸硬茬地洁区播种机对前茬作物秸秆铺放的均匀程度。“播后秸秆行间宽度变异系数”性能要求≤15%。

2.3 洁区洁净度

全秸硬茬地洁区播种机作业时施肥、播种作业在相对无秸秆的“洁区”内一次完成，是全秸硬茬地洁区播种机的最大突出特色。为考核机具在施肥、播种作业时地表的秸秆处理程度，提出了“洁区洁净度”的技术要求。

沿机器前进方向等间距测定5点，每点取宽度为1个工作幅宽，长度20 cm的面积，测定秸秆处理装置对秸秆进行粉碎与移位处理连续形成的相对无秸秆的有效播种施肥作业区域以上的全部秸秆(不包括埋在土下面的根茬)质量后求平均值，按式(5)～(6)计算洁区洁净度。

(5)

(6)

式中Wh——测区清理后秸秆覆盖量，kg/m2

Wg——每个测点清理后秸秆覆盖量，kg/m2

Jd——洁区洁净度， %

Wq——测区清理前秸秆覆盖量，kg/m2

通过计算相对无秸秆的有效播种施肥作业区域以上的全部秸秆，来考核全秸硬茬地洁区播种机对前茬作物秸秆处理程度。“洁区洁净度”性能要求≥85%。

2.4 晾籽率

为考核机具在播种作业时种子的覆土程度，提出了“晾籽率”的技术要求，“晾籽率”性能要求≤1.5%。

在1个往返行程内，交叉选取3个测区，每个测区的长度为5 m，宽度为一个作业幅宽。测量每个测试小区的面积及晾籽质量，按式(7)计算晾籽率，取平均值。

(7)

式中Pz——晾籽率， %

Pm——测试小区晾籽质量，kg

Ms——单位面积播种量，kg/hm2

Si——测试小区面积，hm2

2.5 架种率

为体现机具在播种作业后被土壤覆盖但着床在秸秆上的种子质量占总播种质量的百分率，提出了“架种率”的技术要求，性能要求≤1.5%。

在1个往返行程内，交叉选取3个测区，每个测区的长度为5 m，宽度为一个作业幅宽。拨开种带上覆盖的土壤，查找着床在秸秆上的种子并称量，测量每个测试小区的面积及架种质量，按式(8)计算架种率，取平均值。

(8)

式中Pj——架种率， %

Pmj——测试小区架种质量，kg

Ms——单位面积播种量，kg/hm2

Si——测试小区面积，hm2

3 主要工作形式

3.1 全秸硬茬地“碎秸跨越均覆”洁区播种机

全秸硬茬地“碎秸跨越均覆”洁区播种机典型机型如图1所示。其具体技术原理：作业时将秸秆粉碎拾起、向上向后跨越播种施肥组件输送抛至播后地表，为播种施肥作业形成了无秸秆障碍相对洁净的区域，在“洁区”内完成破茬浅旋、施肥播种后，再将粉碎后的秸秆均匀抛撒覆盖于播后地表，所有工序由一台机具一次完成。

图1 全秸硬茬地“碎秸跨越均覆”洁区播种机典型机型Fig.1 Typical model of clean area seeder of“straw straddling and covering”in full amount of straw and root stubble cropland

3.2 全秸硬茬地“碎秸行间集覆”洁区播种机

全秸硬茬地“碎秸行间集覆”洁区播种机典型机型如图2所示。其具体技术原理：在整体粉碎作业幅宽内秸秆的同时，将种带内碎秸规整有序条覆于行 间，为播种施肥作业形成了宽幅条状无秸秆障碍区域，在无秸秆阻滞阻隔障碍的宽幅条状区域内完成施肥播种，所有工序由一台机具一次完成。

图2 全秸硬茬地“碎秸行间集覆”洁区播种机典型机型Fig.2 Typical model of clean area seeder of“straw collection between rows and covering”in full amount of straw and root stubble cropland

4 结束语

《全秸硬茬地洁区播种机》团体标准于2019年8月12日通过了中国农业机械化协会专家审定，2019年8月30日正式发布，2019年9月16日正式实施。

《全秸硬茬地洁区播种机》团体标准的制定，对全秸硬茬地洁区播种机的概念进行了术语定义，并对全秸硬茬地洁区播种机的技术指标进行了要求，使生产企业和检测机构有了技术标准方面的依据，有利于新技术、新装备的推广和应用。