高寒山區(qū)蕎麥機(jī)械化播種裝備及技術(shù)研究

梅林森，趙幫泰，郭 曦，得丹初，葉江紅，羅 俊

(四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610066)

我國(guó)是世界上小雜糧的種植大國(guó)，蕎麥?zhǔn)瞧鹪从谖覈?guó)的小雜糧之一，在我國(guó)東北、華北、西北和西南云、貴、川一帶的高寒山區(qū)或丘陵地區(qū)廣泛種植[1-2]。我國(guó)蕎麥生產(chǎn)區(qū)基本都面臨水資源缺乏、交通不便等問題，加之管理粗放，生產(chǎn)方式落后，廣種薄收，所以蕎麥產(chǎn)量一直以來都維持在較低的水平，特別是有關(guān)蕎麥栽培技機(jī)械化技術(shù)等方面的研究也較為滯后，嚴(yán)重影響了我國(guó)蕎麥的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。如我國(guó)苦蕎麥重要種植區(qū)域之一的西南云、貴、川一帶的高寒山區(qū)或丘陵地區(qū)，缺乏適宜的小型機(jī)具，依舊需要人工播種收獲，耗時(shí)費(fèi)力，效率低下，人工生產(chǎn)極大地限制了蕎麥生產(chǎn)力水平的提高。

1 樣機(jī)設(shè)計(jì)

經(jīng)過實(shí)地調(diào)研和試驗(yàn)，最終確定播種施肥機(jī)設(shè)計(jì)基本參數(shù)如下：采用CAD、電子圖版等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，在SolidWorks軟件中建立三維幾何模型，并進(jìn)行裝配，對(duì)播種施肥機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化，確保各零部件設(shè)計(jì)尺寸、組裝方式合理，制定加工工藝，最終完成樣機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，完成樣機(jī)制作。

圖1 播種施肥機(jī)三維設(shè)計(jì)圖

表1 播種施肥機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1、圖2為項(xiàng)目播種施肥機(jī)樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理三維簡(jiǎn)圖，樣機(jī)由微耕機(jī)帶動(dòng)前行，地輪轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)力通過鏈傳動(dòng)傳遞給排肥器主軸，驅(qū)動(dòng)3個(gè)排肥輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過齒輪傳遞給排種器主軸，驅(qū)動(dòng)排種輪工作。各排種輪、排肥輪分別采用整根螺紋鋼為傳動(dòng)軸，排種器、排肥器可隨行距調(diào)整而移動(dòng)位置，排種器出口與導(dǎo)種管、開溝器保持在一條直線上，工作時(shí)排出的種、肥可快速落在開溝器開出的溝槽內(nèi)，可提高播種均勻性。

圖2 播種施肥機(jī)核心排種器分布三維圖

圖3 排種器剖面圖

圖3為項(xiàng)目播種施肥機(jī)核心部件排種器，當(dāng)需要調(diào)整播種施肥機(jī)各排種器播種量時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄，排種槽的寬度既可在彈簧作用下發(fā)生變化，從而改變播種量，播種量調(diào)整十分簡(jiǎn)單方便。檢測(cè)結(jié)果表明，且播種機(jī)播種質(zhì)量應(yīng)符合GB/T20865-2007的相關(guān)規(guī)定。

2 播種機(jī)試驗(yàn)

表2 播種施肥機(jī)檢測(cè)結(jié)果

機(jī)械播種及覆土深度對(duì)幼苗素質(zhì)具有重要的影響，播種過深不利于種子的萌發(fā)，播種過淺，種子裸露，出苗率差，同時(shí)也不利于根系的深入容易發(fā)生倒伏[3]。苦蕎麥種子由于籽粒較小，破土能力較差，播種及覆土深度控制是否合理是苦蕎出苗及幼苗素質(zhì)高低的關(guān)鍵。

表3 不同播種及覆土深度苦蕎幼苗性狀調(diào)查

注：①播種及覆土深度是指覆土器下邊緣接觸地面發(fā)揮覆土作用時(shí)，覆土器下邊緣與開溝器犁尖的距離。②于苦蕎的4葉期，在每個(gè)播種及覆土深度機(jī)播行帶內(nèi)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的區(qū)域定點(diǎn)2m2，調(diào)查成苗數(shù);在每個(gè)小區(qū)選擇具有代表性的植株30株幼苗,帶根一起進(jìn)行取樣，用直尺測(cè)定苦蕎幼苗的株高、第1節(jié)莖粗,將苦蕎植株用清水洗凈，分裝于牛皮紙袋，于105℃殺青0.5h，并65℃下烘干至恒質(zhì)量，稱其干物質(zhì)質(zhì)量。

機(jī)播條件下，播種及覆土深度對(duì)苦蕎出苗會(huì)產(chǎn)生顯著的影響，隨著播種深度的增加(2～6cm)，苦蕎成苗數(shù)呈現(xiàn)低-高-低的變化，綜合可以看出，本研究試驗(yàn)條件下播種及覆土深度為4cm時(shí)苦蕎田間成苗率最高、幼苗綜合性狀最好，幼苗素質(zhì)較高。

在播種機(jī)械性能測(cè)定中，最主要的測(cè)定指標(biāo)是種子的分布均勻度，它是決定作物生長(zhǎng)和收獲的主要因素之一，也是反映播種機(jī)播種質(zhì)量的重要指標(biāo)。

表4 不同播種速度播種均勻性調(diào)查

注：播種深度控制在4cm；由于蕎麥種子播下與泥土混合，難以辨認(rèn)，所以播種均勻性測(cè)定主要是在蕎麥成苗以后，根據(jù)苗數(shù)測(cè)定；在播種機(jī)各播種速度下往返各一個(gè)單程內(nèi)，選定3個(gè)小區(qū)，測(cè)定時(shí)以100mm為一區(qū)段，將每行縱向分成若干區(qū)段，測(cè)定各段內(nèi)苗數(shù)，連續(xù)取30段，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算出平均苗數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)及空段數(shù)占總段數(shù)的百分比。

從表4綜合可以看出，本項(xiàng)目試驗(yàn)條件下，隨著微耕機(jī)速度的增加，區(qū)段成苗數(shù)有所降低，但不明顯，變異系數(shù)有所提升，但均滿足“播種均勻性變異系數(shù)≤45%”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在西南區(qū)苦蕎機(jī)械播種時(shí)，微耕機(jī)帶動(dòng)下,人正常行走速度范圍內(nèi),項(xiàng)目成品播種施肥機(jī)的播種質(zhì)量受播種速度影響不大,可根據(jù)實(shí)際情況合理選擇播種速度。

3 推廣應(yīng)用

項(xiàng)目組使用研制的播種機(jī)，先后在涼山美姑縣、鹽源縣進(jìn)行試驗(yàn)，播種試驗(yàn)的產(chǎn)量分別為142.2kg/667m2、135.4kg/667m2，比粗獷的人工撒播高一倍左右；與精耕細(xì)作的人工點(diǎn)播相當(dāng)，但機(jī)械播種效率是人工點(diǎn)播的十?dāng)?shù)倍；初略計(jì)算，機(jī)械播種比人工撒播可增收140元/667m2，比人工點(diǎn)播可節(jié)約工本費(fèi)70元/667m2。

4 小結(jié)

本研究設(shè)計(jì)的播種施肥機(jī)采用了一體式排種器，種、肥排用量調(diào)整方便，使用簡(jiǎn)單易于掌握；排種器、導(dǎo)種管、開溝器基本保持在一條直線，提高播種均勻性；重量小，操作靈活，對(duì)斜坡地、小地塊耕地適應(yīng)性好，能在涼山、阿壩等地丘陵山區(qū)絕大部分耕地進(jìn)行播種作業(yè)，其排種器經(jīng)過更換便可播種青稞、玉米、大豆等其他作物，迎合了多方面的需求，可大面積推廣應(yīng)用。蕎麥機(jī)械化播種即可緩解農(nóng)忙季節(jié)勞動(dòng)力不足、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約勞動(dòng)力，又可有效提高蕎麥產(chǎn)量、增加農(nóng)戶收入，還可減少丘陵山區(qū)土地拋荒現(xiàn)象、保障糧食安全，具有顯著的社會(huì)效益。