麥茬復(fù)播谷子大群體小個體免間苗播種量調(diào)控裝置的研制與應(yīng)用

馬愛平，亢秀麗，靖 華，王裕智，崔歡虎，劉玲玲，蘇年貴（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾04000；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院隰縣農(nóng)業(yè)試驗站，山西隰縣04300）

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麥茬復(fù)播谷子大群體小個體免間苗播種量調(diào)控裝置的研制與應(yīng)用

馬愛平1，亢秀麗1，靖 華1，王裕智1，崔歡虎1，劉玲玲1，蘇年貴2
（1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000；2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院隰縣農(nóng)業(yè)試驗站，山西隰縣041300）

為有效解決麥茬復(fù)播谷子大群體小個體免間苗農(nóng)藝技術(shù)所需的播種量配套調(diào)控裝置，降低研制、生產(chǎn)與購買麥茬復(fù)播谷子播種機具成本，提升其播種效率和種植效益。通過制定技術(shù)方案進行田間小試、中試及生產(chǎn)試制；研制開發(fā)出了與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”配套使用的播種量調(diào)控裝置即排種盒蓋A和排種盒蓋B，其所用聚苯乙烯泡沫塑料取材廣泛、制作成本低、工藝簡單；該裝置具有與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”安裝拆卸簡捷、生產(chǎn)成本低、作業(yè)效率高及機手易操作等特點，同時增加了“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”作業(yè)功能；經(jīng)生產(chǎn)示范應(yīng)用，符合麥茬復(fù)播谷子大群體小個體農(nóng)藝技術(shù)要求。該項研究可為黃淮麥區(qū)麥茬復(fù)播谷子實現(xiàn)節(jié)本簡易栽培提供技術(shù)支撐。

谷子；播種量；麥茬復(fù)播；機械裝置；大群體小個體

0　引言

晉南是山西糧食主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域夏季光溫水資源豐富，可實現(xiàn)一年兩作，麥?zhǔn)蘸髲?fù)播谷子種植模式歷史悠久，為該區(qū)域增加糧食產(chǎn)量做出了巨大貢獻。在谷子高產(chǎn)栽培技術(shù)領(lǐng)域，廣大科技工作者開展了有關(guān)施肥［1-3］、集雨補灌［4-5］、地膜覆蓋技術(shù)［6-7］、種植模式［8-9］、除草劑應(yīng)用［10-11］及病害防治技術(shù)［12］等方面的研究，這些技術(shù)成果在不同區(qū)域為谷子生產(chǎn)提供了較好的技術(shù)支撐，但這些技術(shù)均以圍繞低密度（低于60.00萬穗/hm2）人工間苗技術(shù)為主，其栽培環(huán)節(jié)繁雜費工。近年來，隨著勞動力減少、勞動力價格上升，谷子栽培向簡易節(jié)本的方向發(fā)展，在免間苗技術(shù)上通過精量播種機械［13-15］調(diào)控播種量、化控間苗技術(shù)［16］實現(xiàn)免間苗，在谷子簡易節(jié)本生產(chǎn)中發(fā)揮了積極作用，但其技術(shù)核心仍是以低密度栽培技術(shù)為主。另一方面，以上免間苗技術(shù)適應(yīng)于整地質(zhì)量較高（殘茬量較少）的春播谷子生產(chǎn)，而在麥茬復(fù)播農(nóng)田上由于存在有大量麥茬秸稈，以往以低密度栽培為主的精量播種機及化控間苗技術(shù)難以保證其所需的種植密度，而有關(guān)麥茬復(fù)播谷子依靠較大種植密度自然實現(xiàn)免間苗技術(shù)及其播種量調(diào)控裝置研究較少，因此，急需進一步探討麥茬復(fù)播谷子的播種裝置及較大種植密度條件下其群體與個體適宜的指標(biāo)?；诖?，本項研究在保留“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”基本結(jié)構(gòu)、性能特點的基礎(chǔ)上，研制與其配套使用的谷子播種量調(diào)控裝置，以期為麥茬復(fù)播谷子在播種量調(diào)控、較高密度自然實現(xiàn)免間苗及群體與個體構(gòu)成等方面提供良好的技術(shù)支撐。

1　設(shè)計的指導(dǎo)思想

一種麥茬復(fù)播谷子大群體小個體免間苗播種量調(diào)控裝置設(shè)計的基本指導(dǎo)思想或技術(shù)方案是：研發(fā)的裝置其播種量范圍22.5～37.5 kg/hm2，符合麥茬復(fù)播谷子大群體小個體農(nóng)藝技術(shù)相關(guān)要求；研發(fā)的裝置材料取材廣泛，成本低，易制作；研發(fā)的裝置保留原“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”的基本結(jié)構(gòu)與性能；配套裝置與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”安裝、拆卸簡捷、機手易操作等特點。

2　裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計制作、安裝、播種量調(diào)試及拆卸

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料及制作

2.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 該裝置設(shè)計是根據(jù)“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”排種盒的結(jié)構(gòu)及大小，設(shè)計2種排種盒蓋即排種盒蓋A、排種盒蓋B，其均為梯形體結(jié)構(gòu)，下底面小，上底面大。

2.1.2材料 排種盒蓋A、排種盒蓋B所采用材料均為機械強度好、緩沖性能優(yōu)異的聚苯乙烯泡沫塑料。

2.1.3制作排種盒蓋 依據(jù)所用“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”型號的排種盒結(jié)構(gòu)或形狀、大小制作排種盒蓋A、排種盒蓋B。以當(dāng)?shù)貙Α?00Z14A7小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”的改進型“小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”（由原播種小麥14行改為13行，其13個播種耬腿在1800 mm播種作業(yè)幅寬中均勻排列，種子箱中的播種盒仍為14個未變。下同）為例，選取一定長度、寬度、厚度≥50 mm的聚苯乙烯泡沫塑料，用刀切割成上底面長105 mm、寬50 mm，下底面長70 mm、寬50 mm，厚（或高）50 mm的梯形體14個。

取出其中7個（播種7行，行距約300 mm），在其一側(cè)中部切割一個貫通上、下底面的下種孔，下種孔長20 mm，寬10～15 mm，高（或厚）50 mm。通過切割下種孔的排種盒蓋命名為排種盒蓋A，未有切割下種孔的排種盒蓋命名為排種盒蓋B（見圖1、2）。

圖1　排種盒蓋A示意圖

圖2　排種盒蓋B示意圖

2.2安裝、確定播種行距及播種行數(shù)

2.2.1安裝 該裝置安裝在“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”種子箱內(nèi)播種裝置的排種盒上（見圖3）。排種盒蓋A扣在“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”種子箱內(nèi)用來播種下籽的排種盒上，排種盒蓋B則扣在“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”種子箱內(nèi)不需播種下籽的排種盒上；用膠帶將排種盒蓋A、B與種子箱底部固定（見圖4、5）。

2.2.2確定播種行距、播種行數(shù) 若確定播種行距320 mm、播種行數(shù)6行：可采用“180Z12A6型小麥旋耕施肥播種機”播種，播種作業(yè)幅寬約1600 mm，采用種1行堵1行交替的方式播種（見圖4）；若確定播種行距300 mm、播種行數(shù)7行：可采用“200Z14A7型小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”的改進型“小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”播種，播種作業(yè)幅寬約1800 mm，采用種1行堵1行交替的方式播種（見圖4）；若確定播種行距450 mm、播種行數(shù)5行：可采用“200Z14A7型小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”的改進型“小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”播種，播種作業(yè)幅寬約1800 mm，采用種1行堵2行交替的方式播種（見圖5）；若確定播種行距440 mm、播種行數(shù)6行：可采用“2BFM-11型免耕施肥播種機”播種，播種作業(yè)幅寬約2200 mm，采用種1行堵1行交替的方式播種（見圖4）。

圖3　“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”排種裝置示意圖

圖4　排種盒蓋種1行堵1行交替排列示意圖

圖5　排種盒蓋種1行堵2行交替排列示意圖

2.3播種量調(diào)試

2.3.1確定播種量 由于麥茬秸稈量嚴(yán)重影響出苗率，因此，可根據(jù)麥茬秸稈量的大小確定播種量。在≥6000 kg/hm2的麥田實施麥茬復(fù)播谷子，播種量可控制在30.0～37.5 kg/hm2；在4500 kg/hm2左右的麥田實施麥茬復(fù)播谷子，播種量可控制在24.0～30.0 kg/hm2；在3000 kg/hm2左右的麥田實施麥茬復(fù)播谷子，播種量可控制在22.5 kg/hm2。

2.3.2播種量測算 根據(jù)公式（1）計算一定面積所需的播種量W（kg）。

式中：W為播種機壓輥轉(zhuǎn)動n圈（模擬播種機播種一定面積）的總排種量（kg）；M為每公頃計劃播種量（kg）；d為小麥播種機壓輥直徑（m）；a為行距（m）；b為行數(shù)；n為小麥播種機壓輥轉(zhuǎn)動圈數(shù)；π取3.14；1 hm2= 10000.0 m2；0.75為校正系數(shù)（調(diào)整播種量是播種機在靜態(tài)條件下調(diào)節(jié)，實際播種機在作業(yè)過程中有振動，靜態(tài)下調(diào)整出的播種量一般較作業(yè)過程中有振動條件下的播種量偏?。?/p>

2.3.3播種量調(diào)節(jié) 調(diào)整時將“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”的排種軸調(diào)節(jié)閥與卡箍分離，轉(zhuǎn)動排種軸螺栓，排種軸和排種輪隨之水平移動，調(diào)節(jié)排種輪外露尺寸（排種輪外露尺寸減小則播種量增大，反之播種量減?。?，然后轉(zhuǎn)動播種機壓輥，裝有排種盒蓋A的排種盒播下種籽，轉(zhuǎn)動播種機壓輥n圈后，根據(jù)公式（1）計算播種量W（kg），重復(fù)上述過程，直至調(diào)整到排種輪外露尺寸達到播種量W（kg）要求。該裝置通過排種盒蓋A的下種孔與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”已有的排種裝置實現(xiàn)了播種量的雙重調(diào)控。

2.3.4鎖緊排種軸調(diào)節(jié)閥 當(dāng)調(diào)整到所需播種量W（kg）時，將排種軸調(diào)節(jié)閥與卡箍鎖緊，避免作業(yè)過程中振動導(dǎo)致播種量W（kg）的改變。

2.4拆卸裝置

當(dāng)一季谷子播種作業(yè)完后，從種子箱底部拆去膠帶，將排種盒蓋A、排種盒蓋B從排種盒中取出，則恢復(fù)“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”的原型，對原“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”播種下茬小麥不產(chǎn)生任何影響。

3　試驗示范效果

3.1試驗示范基本情況

（1）人工模擬機械播種試驗。2014年6月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所一分場試驗基地，開展了麥茬復(fù)播谷子人工模擬機械播種大群體小個體小區(qū)試驗。小區(qū)長4 m，寬2 m，每小區(qū)內(nèi)種植5行，播種行距為400 mm，播種量30.0 kg/hm2，所用品種為‘農(nóng)家種A’。收獲期（2014年10月3日）測定穗數(shù)、穗長、單穗重等性狀，單收單打計產(chǎn)。

（2）機械播種示范。2015年6月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所韓村試驗基地的麥茬地復(fù)播谷子示范1 hm2，采用“200Z14A7小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”的改進型“小麥旋耕播種鎮(zhèn)壓一體機”配套該播種量調(diào)控裝置播種，播種作業(yè)幅寬為1800 mm，排種盒蓋A、B與排種盒的安裝排列為，從一端始依次為：安裝1個排種盒蓋A、2個排種盒蓋B、1個排種盒蓋A、2個排種盒蓋B、1個排種盒蓋A、2個排種盒蓋B、1個排種盒蓋A、3個排種盒蓋B、1個排種盒蓋A；播種行距為450 mm，一次播種5行，播種量32.25 kg/hm2，所用品種為‘農(nóng)家種B’。在收獲期（2015年10月12日）隨機選取樣點25個，每個樣點取樣面積1.00 m2，測定穗數(shù)、穗長、單穗重等性狀；根據(jù)各樣點的測定穗數(shù)，將其分別歸為45萬～60萬、75萬～90萬、105萬～120萬穗/hm23個不同群體段，各不同群段單收單打計產(chǎn)，取其平均值。

3.2試驗示范結(jié)果

從表1看出，麥茬復(fù)播谷子單位面積的不同成穗數(shù)對產(chǎn)量、單穗重和穗長的影響不同。從產(chǎn)量因素看，2014、2015年的同一個試驗示范年度中均呈現(xiàn)隨成穗數(shù)的增加產(chǎn)量提高，反映出麥茬復(fù)播谷子依靠大群體小個體栽培方法是獲得高產(chǎn)的有效途徑之一；從2個試驗?zāi)甓鹊漠a(chǎn)量比較看，2014年126.3萬穗/hm2產(chǎn)量達近6000kg/hm2，2015年114.75萬穗/hm2產(chǎn)量（4431.44kg/hm2）低于2014年102.6萬穗/hm2的產(chǎn)量（5046.30 kg/hm2），其原因，一是所用品種不同，二是2015年播種行距（45 cm）偏大（較2014年播種行距大5 cm）。從不同成穗數(shù)對單穗重、穗長因素的影響看，同一個試驗?zāi)甓入S成穗數(shù)的增加單穗重在降低、穗長在減小。不同成穗數(shù)對千粒重的影響較小。

表1　麥茬復(fù)播谷子不同成穗數(shù)對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

4　結(jié)論與討論

該項研究表明，研制開發(fā)的播種量調(diào)控裝置與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”配套使用，有效解決了原“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”的播種谷子播種量過大或無法調(diào)控的問題，也避免了“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”排種輪與排種刷間及排種盒的其他部位漏撒谷種，并繼承了“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”一次可完成旋耕、播種、鎮(zhèn)壓工序作業(yè)效率高的特點，提高了“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”的年利用率，實現(xiàn)了一機多用。試驗示范表明，該裝置符合麥茬復(fù)播谷子大群體小個體的農(nóng)藝技術(shù)要求，大群體小個體栽培農(nóng)藝技術(shù)是麥茬復(fù)播谷子獲得高產(chǎn)的有效途徑之一。

研究表明，該項技術(shù)前期依靠較大播量克服了麥茬地殘茬秸稈對出苗率的影響，并符合谷子出苗的群發(fā)規(guī)律，依靠大群體實現(xiàn)自然免間苗；該項技術(shù)后期自然形成的較小個體，有效解決了機械化收獲中行與行谷穗（谷穗小半直立）纏繞的問題，為機械化收獲奠定了基礎(chǔ)。該項技術(shù)相配套的播種量調(diào)控裝置所用材料廣泛、制作成本低、工藝簡單、且具有與“小麥旋耕（免耕）播種鎮(zhèn)壓一體機”安裝、拆卸簡捷的特點。其農(nóng)藝技術(shù)與配套裝置的融合，豐富了麥茬復(fù)播谷子栽培學(xué)科內(nèi)涵，這可能是本項研究的新穎之處。

該項研究表明，麥茬復(fù)播谷子在53.4萬穗/hm2～114.8萬穗/hm2區(qū)間（2015年）隨成穗數(shù)的增加產(chǎn)量增加，這與“一般夏谷種植密度要較春谷種植密度大1～3倍，夏谷個別品種可達120萬穗/hm2～180萬株/hm2［17］”的結(jié)果相近；郝洪波等［18］研究結(jié)果認(rèn)為，麥茬夏谷常規(guī)品種留苗密度為75萬株/hm2較適宜，雜交種留苗密度為22.57萬株/hm2；夏雪巖等［19］研究結(jié)果認(rèn)為，谷子雜交種‘張雜谷8號’30萬株/hm2～37.50萬株/hm2較適宜，這與本項研究的結(jié)果不一致，這可能是所用品種、土壤肥力等因子及其立地生態(tài)條件不同；有關(guān)春［20］、夏［21］谷留苗密度與產(chǎn)量關(guān)系，均表現(xiàn)為隨著種植密度增加呈先升后降的趨勢，因此，該項研究（2個試驗?zāi)甓染闯霈F(xiàn)隨著種植密度增加產(chǎn)量下降的趨勢）仍需進一步探討晉南麥茬復(fù)播谷子高產(chǎn)適宜的成穗數(shù)。

該裝置配套的農(nóng)藝技術(shù)大群體小個體免間苗栽培方法，可適宜于黃淮麥區(qū)的水地春播、水旱地夏播和復(fù)播，在旱地春播應(yīng)用該項農(nóng)藝技術(shù)，若遇春末夏初干旱年份可能會因群體較大水分承載力有限而導(dǎo)致減產(chǎn)。該裝置在麥茬地復(fù)播應(yīng)用，在秸稈量較大地塊出苗效果較差，因此，建議在小麥產(chǎn)量≥6000 kg/hm2的麥田，先行秸稈粉碎再實施播種，并適當(dāng)加大播種量，以免造成基本苗不足而影響產(chǎn)量。有關(guān)麥茬復(fù)播谷子大群體小個體的產(chǎn)量與行距，行距、成穗數(shù)與谷穗纏繞的相關(guān)性，產(chǎn)量與底施肥量、追施肥量等栽培關(guān)鍵因子有待于進一步研究。

該項研究提出的麥茬復(fù)播谷子大群體小個體節(jié)本簡易栽培方法及其配套播種裝置，可能會為黃淮麥區(qū)水地改變單一的種植結(jié)構(gòu)（小麥-玉米）增加新的種植模式，對緩解由于國際玉米市場價格偏低導(dǎo)致國內(nèi)玉米庫存積壓具有積極的作用，對緩解區(qū)域性水資源危機（谷子蒸騰系數(shù)低于玉米）實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展將提供良好的技術(shù)支撐。

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［21］劉紅霞，劉恩魁，劉環(huán)，等.夏谷種植密度與產(chǎn)量預(yù)測模型的研究［J］.天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，19（2）：78-82.

Seeding Quantity Regulating Device Applied to Big Population Small Individuality No Thinning out Seedlings of Millet Multiple Cropping with Wheat Stubble

Ma Aiping1，Kang Xiuli1，Jing Hua1，Wang Yuzhi1，Cui Huanhu1，Liu Lingling1，Su Niangui2
（1Wheat Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Linfen 041000，Shanxi，China；
2Xi County Experiment Station of Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xi County 041300，Shanxi，China）

In order to design an effective seeding quantity regulating device applied to big population small individuality no thinning out seedlings of millet multiple cropping with wheat stubble，reduce the producing and purchasing cost of seeding machines，and improve seeding efficiency and planting benefit，the technical scheme was set and applied in field small test，middle test and trial production.The seed-metering boxes cover A and B were developed and matched to“wheat rotary tillage（no-tillage）sowing and compacting all-in-one machine”，and the polystyrene foam used was widely available，with low cost and simple process.The device could be simply installed to and dismantled from the“wheat rotary tillage（no-tillage）sowing and compacting all-in-one machine”，and it enhanced the function of the machine.The device accorded with the agrotechnique demands of millet multiple cropping of big population small individuality with wheat stubble，and proved by its application to production demonstration.This study can provide certain technical support for low cost and effective millet multiple cropping with wheat stubble in the Huang-huai wheat producing area.

Millet；SeedingQuantity；Multiple Cropping with Wheat Stubble；Mechanical Device；Big Population Small Individuality

S515，S223.2+5

A論文編號：cjas16020001

山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點項目“麥茬谷子大群體小個體簡易節(jié)本增效藝機一體化關(guān)鍵技術(shù)研究”（YZD1509）。

馬愛平，女，1966年出生，山西汾西人，研究員，學(xué)士，主要從事旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)研究。通信地址：041000山西省臨汾市堯都區(qū)幽并街33號山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，E-mail：mapinglflf@163.com。

崔歡虎，男，1963年出生，山西霍州人，研究員，學(xué)士，主要從事旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)研究。通信地址：041000山西省臨汾市堯都區(qū)幽并街33號山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，E-mail：cuihh88@163.com。

2016-02-02，

2016-04-08。