果園行間旱地綠肥播種機械的研究現狀及展望*

冶 瑞 ， 王貞元 ， 李永浩 ， 楊 洋 ， 趙勁飛 ， 蘇廣東 ， 廖結安

（1.塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學現代農業工程重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

0 前言

我國的果園種植面積和水果產量均居世界第一[1]。化肥使用的高成本和環境污染的問題已成為果園生產的難題[2-5]，限制了我國果園現代化的進一步發展。果園行間綠肥覆蓋是一種低成本和環保的果園施肥技術，也被稱為果園行間生草技術，是果園節約化肥、保護環境和改良土壤的重要舉措，在國內外已被普遍應用[6-7]。果園綠肥種植作物的種子大多顆粒較小、形狀不規則，根據農藝要求，需將不同科屬的綠肥作物種子進行混播，播種作業較為困難；南疆果園大多采用矮而密植的種植模式，大型綠肥播種機械難以進入果園進行播種作業，果園種植綠肥仍以人工撒播為主[8]。

果園綠肥的播種機具要求農機與農藝融合，課題組介紹了典型果園綠肥種類及其種植模式，總結了果園綠肥現有播種機械的特點與存在的問題。通過分析現有綠肥播種作業專用和通用機械及其作業原理，基于農機與農藝融合的角度提出了發展建議。

1 綠肥播種方式

根據種子分布規律的不同將播種分為撒播、條播、穴播3種類型，根據播種綠肥種子種類數目不同分為單播、混播兩種方式。具體的播種方式要結合綠肥種子特點、綠肥生長特性和種植目的來選擇，如表1所示。如果果園種植綠肥是以減少氮肥施用量并增加土壤有機質含量為目的，可選擇將豆科綠肥紫花苜蓿和禾本科綠肥黑麥草混播，由于這兩種綠肥種子較小且對生長空間要求不高，所以可選擇撒播機械進行撒播作業；若綠肥種子形狀均勻，對株距要求不高，如紫云英、毛苕子等，則可采用條播機進行條播；行間種植大豆、蠶豆等對株距、行距要求較高且需要最后收獲種子的綠肥作物時，則需采用穴播機進行穴播。

表1 果園典型綠肥

2 國內外研究現狀

播種作業是綠肥生產中的關鍵環節，而播種機是實現綠肥種子按照一定農藝要求進行播種作業的主要機具。在推進農業現代化和農業機械化發展的過程中，努力提高混合播種的作業技術與性能來滿足綠肥生長發育的農藝要求則是提高綠肥播種質量的關鍵。提供質量可靠、性能完善的配套綠肥播種機具是現代農業機械化種植體系能夠推廣實施必不可少的環節之一。

2.1 國外傳統綠肥播種機的研究現狀

美國約翰迪爾公司是世界著名的農業機械生產企業，其燕麥播種機產品中免耕播種機種類眾多、性能可靠、播種精確、功能先進、智能化程度高。約翰迪爾公司設計生產的John Deere 1590型免耕條播機如圖1所示，重約3 t，依靠大功率拖拉機牽引工作，靠自身重力入土，限深輪處裝有液壓執行元件，也可根據需求通過液壓控制入土。整機開溝器設計為錯開排列的前后雙排的布置方式，可以有效切斷秸稈，避免出現壅土現象。該機型播種機的播行為16行，整機的作業幅寬為4.6 m，其仿形方式采用單鉸鏈式，播種機行距可通過前方的固定螺栓來進行調整，機組施肥播種的動力主要來自地輪轉動。該播種機還配有Computer Trak350監控器，其功能是實時監控機組的播種情況。鎮壓輪在機組完成施肥播種作業后進行覆土鎮壓。該播種機具有結構緊湊、可靠性強、效率高、操作簡單等特點。其缺點是果園有其固定幅寬，果樹寬度較窄，目前不適合我國的果園綠肥種植。

圖1 美國John Deere 1590型免耕條播機

德國（LEMKEN）公司生產的索力特Solitair 9氣力式精量播種機如圖2所示，其適用于谷物類、油菜種子、草籽、豆類等綠肥作物的精量播種。該播種機通過艙內配置的電腦控制終端Solitronic可以單獨控制每個排種口開關，并且可在種子分配器下方配備監視傳感器，通過電腦控制終端顯示每個排種管的排種量。排種系統中的風機通過液壓驅動，避免了依靠拖拉機動力輸出軸驅動帶來風壓不穩的問題。此外，播種機索力特Solitair 9可同時配備德國（LEMKEN）公司的動力驅動耙，一次性完成整地、播種和施肥等作業，提高了生產效率。該類型播種機適用于果園播種，但其所采用的氣動式播種原理對動力要求較高，果園用拖拉機動力較小，不能有效提供動力。

圖2 索力特Solitair 9氣力式精量播種機

2.2 國內傳統綠肥播種機的研究現狀

果園行間套種大豆、蠶豆等收獲種子的豆科作物，可在減少化肥施用量的同時提高復種指數和經濟效益，這些作物對生長空間、行距和株距都有較高要求，所以一般選擇穴播。山東某公司生產的2BYFJ系列大豆單粒精密播種施肥機如圖3所示，可一次性完成松土、施肥、開溝、播種、覆土、鎮壓等作業，穴播排種器采用重力清種，不傷種子，清種精度高，播量均勻穩定、省種，穴距和行距均勻穩定，可適用于多種作物的精量穴播作業，該機型播種時可同時施基肥并實現覆土鎮壓。但其播量較低，不適用于果園行間綠肥播種作業。

圖3 2BYFJ系列大豆單粒精密播種施肥機

安徽某公司生產的旋耕播種機如圖4所示，該機組可實現前端旋耕，后端在旋耕過的土地上播種，十分適用于果園行間生草和綠肥的翻壓播種聯合作業，利用該旋耕播種機可實現破茬入土、清草排堵、種肥分施、地面仿形等多種功能，播種時能夠穿透土壤表面的植被和殘茬，在要求的深度和間距播種和施肥[9-10]。

圖4 旋耕播種機

3 存在的問題及討論

1）目前，南疆果園多采用矮而密植的種植方式，導致綠肥的播種作業難度較高，大大降低了種植綠肥對土壤提質增肥的效果。針對這一問題應設計一款小型自走式播種設備，該設備搭載GPS/BDS導航系統進行自動全路徑規劃，以完成綠肥全覆蓋播種作業任務。

2）南疆果園種植旱地綠肥多用毛苕子、苜蓿、草木犀等豆科作物，單一播種機具已經不太能夠滿足農民需求，但現有的多功能播種機在更換種子種類后容易發生漏播、重播、種子損傷嚴重等問題，因此設計研發能適應多種類種子的多功能播種機是未來的一大趨勢，能更好地滿足農民需求。