丘陵地區電驅高效精量播種機械化技術探究

摘要：對各類播種機進行研究梳理，結合丘陵地區的特殊需求和當前機械化播種面臨的問題，將播種機械電力驅動技術、精量氣吸式播種技術、智能調控系統相互融合，采用防振減漏氣吸式精量排種裝置、單體輕量緊湊化設計、傳感技術及數字化技術等措施，開發出丘陵地區電驅高效精量播種機，為丘陵地區播種機械化作業提供一種適用機具。

關鍵詞：電驅； 氣吸式播種機； 丘陵區； 高效精量； 機械化

中圖分類號：S232.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）04-0056-02

農業機械化是實現農業現代化的關鍵。丘陵地區地形復雜，實施機械化播種面臨作業效率低、適用機具少等問題和挑戰。播種質量直接影響作物產量。研究梳理現有各類播種機，結合丘陵地區實際需求，通過技術創新來提升播種效率和質量，從而提高作物產量，促進丘陵地區農業可持續發展。

1 丘陵地區播種機械化面臨的問題

1.1 地形復雜多變

丘陵地區地形起伏大、地勢復雜，對播種機的設計和操作均帶來很大挑戰。播種機需要具備更高的適應性和穩定性，以應對不同的地形和坡度。

1.2 土壤條件差異大

丘陵地區的土壤類型、濕度、質地等條件存在較大差異，這對播種機的播種深度和播種效果均有一定影響。播種機應具備根據不同的土壤條件進行調整的能力，以提高播機具的適應性和穩定性。

1.3 作業效率低

丘壑地形限制了播種機作業效率。山區作業空間狹窄、交通不便，致使生產效率進一步降低。

1.4 大型機械適應性差

丘陵地區地形起伏，大型機械通過性不佳，易發生部件與地面接觸導致機械損傷的情況，影響設備使用壽命。

1.5 播種精度不穩定

丘陵地區地形復雜，播種機在作業時受到風力、土壤濕度等多種因素影響，導致播種精度難以保證，影響作物的生長和產量。

為解決上述問題，丘陵地區播種機的設計和制造需要充分考慮地形、土壤、作業效率、機械傷害風險等因素，以提高播種機的適應性和穩定性。將智能、高效的播種技術與感知測控等新興技術進行融合，可有效提高丘陵地區的播種作業效率和質量。

2 常見播種機類型及適用環境

2.1 勺輪式精量播種機

勺輪式精量播種機的播種方式能夠確保每穴只有1粒種子，從而實現精量播種。該機型結構簡單，維護方便，適用于大規模、連片的玉米種植區。

2.2 指夾式精量播種機

指夾式精量播種機主要由指夾器、顛簸器、排送帶、外殼等組成。該機型播種精度較高，高速條件下作業性能穩定，但其結構復雜、通用性差，適用于平原地區的常規播種。

2.3 氣吸式精量播種機

氣吸式精量播種機利用高速氣流將種子吸附在播種器的吸嘴上，并在適當的位置釋放種子，從而實現精量播種。該機型適用于多種地形和土壤條件。

2.4 氣吹式精量播種機

氣吹式精量播種機利用高速氣流將種子吹入土壤，能夠快速、準確地將種子播入土壤。該機型適用于比較干旱或沙質土壤地區。

以上4種精量播種機各具優勢，但勺輪式、指夾式和氣吹式播種機因地形和土壤限制，不適用于丘陵地區。市場上流行的玉米播種機多采用指夾式或氣吸式排種器，受地輪打滑影響，播種均勻性有限[1]。氣吸式精量播種機適應性強，適合在丘陵地區使用，是未來的發展趨勢。結合電力驅動技術、氣吸式技術和智能管控系統對播種機進行改進設計，以提升播種機在丘陵地區的高效性和適用性。

3 電驅高效精量播種機的技術與原理

3.1 技術組成

電驅高效精量播種技術涵蓋驅動、種子計量、控制和執行4個環節。其中，電力驅動提供穩定動力[2]，計量裝置確保種子數量精確，控制系統根據多因素來調整播種參數，執行裝置負責精準播種，共同提升播種作業的效率和質量。

3.1.1 電力驅動技術 電力驅動相比機械驅動，可以提供更強的動力和更快的作業速度，迅速響應操作指令，保持作業穩定性。

3.1.2 氣吸式播種技術 利用氣吸式裝置和精確控制系統控制播種深度和間距，確保種子均勻分布，減少種子浪費，促進作物均衡生長。

3.1.3 傳感監測技術 配備傳感器可實時監測種子的流量和速度。傳感器能夠將數據傳輸到智能調控系統中，供控制系統進行分析和調整。

3.1.4 智能調控系統 搭載智能調控系統，利用雷達監測地表和土壤條件，以自動調整播種策略，可確保在多變的環境下提升播種效率，維持播種質量。

3.1.5 自適應株距和變量播種數字化技術 播種時，導航基站通過無線信號與拖拉機通信，并利用衛星差分技術獲得高精度定位。電驅控制系統進行數字化處理，以實現株距和播種量的自動調整，有利于提高農業生產效率。

3.2 技術優勢

3.2.1 適應性強 電驅高效精量播種機適用于多種作物和土壤條件。對各部件進行輕簡化和緊湊設計，減少非關鍵部件與地面的接觸面積，以滿足丘陵地區播種作業的特殊需求。

3.2.2 播種精度高 電驅高效精量播種機搭載精準種子計量裝置，按預設數量確保每穴1粒種子，且在田間均勻分布。播種過程中持續監測種子流量和質量，遇不穩定或不合格流量，即時調整速度，以保證播種精確穩定。

3.2.3 作業高效連續 電驅高效精量播種機作業持續時間長，可在一定時間內完成大量的播種任務。電力驅動使播種機在作業過程中不需要頻繁更換零部件或進行維修，提高了播種效率和連續性。

3.2.4 人力投入少 傳統的播種方式需要投入大量人力，而電驅高效精量播種機只需少量的操作人員即可完成作業，既降低了生產成本，又提高了播種的效率和準確性。

3.2.5 操作維護簡便 電力驅動使播種機的操作更加簡便，降低了農民的勞動強度。其結構緊湊，易于維護和保養，可以提高設備的使用壽命。

綜上所述，電驅高效精量播種機通過電力驅動、精確播種技術、智能調控系統及數字化技術，實現了丘陵地區播種環節的連續作業能力，減少了人力投入，有效提高了播種效率。沈卓群等[3]自主設計的免耕播種機使作物產量提升了4.3%，凸顯了電驅動播種機在提高播種質量和作物產量方面的優勢。電驅高效精量播種機在丘陵地區現代農業發展中發揮越來越重要的作用，為推動農業生產效率提升和資源優化配置作出了重要貢獻。

4 結語

電驅動高效精量播種機通過精細調控來提高生產效率，實現資源優化配置；通過精確控制系統來確保播種間距誤差最小化，提升免耕播種效果；集成電力驅動、氣吸式播種、智能控制3 種先進技術可精確控制播種深度、間距和密度，保證種子均勻分布，提高播種效率和準確性；減少化肥和農藥使用，減輕環境污染，推動農業綠色可持續發展。電驅動播種機的研制與應用可以促進丘陵地區轉變生產方式，對于實現丘陵地區農業可持續發展具有重要意義。

參考文獻

[1] 蔣振晗，王鈺旭，魏逸飛，等.電驅式玉米高速作業播種機控制系統設計與試驗[J].中國農機化學報，2024（3）：24-30+57.

[2] 程衛東，張國海，阮培英，等.國內玉米（大豆）精密播種機排種器電驅應用分析[J].中國農機化學報，2017（8）：13-16.

[3] 沈卓群，孫繼東，董向輝，等.電驅排種施肥免耕播種機保護性耕作效果試驗[J].農機化研究，2024（3）：161-166.