石墨潤滑劑用于窩眼式大豆精量播種機的適應性試驗

關鍵詞：石墨潤滑劑；大豆精量播種機；窩眼式排種器；種子萌發；種子流動性

0 引言

隨著農業現代化的不斷推進，大豆作為重要的糧、油、飼和營養等功能兼備的經濟作物，在全球農作物生產中占有重要地位[1]。大豆精量播種機作為提高播種效率和質量的關鍵設備，成為影響大豆產量的關鍵，其工作性能的優化至關重要[2]。窩眼式大豆精量播種機播種均勻，采用低位投種的導種方式，即將排種器設計為直接接觸種床土壤來降低投種點與種溝垂直高度，從而降低種子與種床土壤碰撞彈跳滑移[3]。因窩眼式排種器具有加工簡單、成本低、排量精準、均勻性好及作物株距易保證等優點，而被大豆種植戶廣泛認可[4]。此類型播種機雖有諸多優點，但在播種過程中，品種長度尺寸和厚度尺寸差值會影響播種合格率，從而影響排種器播種的精確性。單一品種排種器進行不同品種排種作業時，也會導致播種合格率降低，重播率和漏播率增加[5]。不同籽粒形狀會造成漏播、重播等問題，尤其在播種大顆粒（大豆）品種時會出現堵種、卡種問題，造成缺苗斷行，影響播種質量。另外種子生產過程中處理方式不當，如暴曬會導致大豆光澤度變差等影響種子質量，進一步影響播種質量[6]。石墨潤滑劑因其優異的潤滑性能和生物相容性，因此本研究考慮播種時使用石墨潤滑劑提高種子流動性，保證較好的播種質量。

國內外對大豆播種機的研究主要集中在提高播種精度、降低種子損傷率、增強播種機的適應性等方面[7-8]。窩眼式排種器作為一種常用的精量播種設備，其性能受到種子形狀、大小、排種器結構等多種因素的影響。石墨潤滑劑因其特有的物理化學性質，被廣泛用于各種工業領域[9-10]。在農業機械中，石墨潤滑劑的應用主要集中在減少摩擦、降低能耗和提高作業效率。李飛翔等[11]通過堆積試驗對玉米包衣種子的離散元參數進行了標定。李佳俊[12]通過研究玉米種子表面摩擦系數與休止的研究為石墨潤滑劑在種子處理中的應用提供了理論基礎。然而，關于石墨潤滑劑在大豆播種機中的具體應用和效果的研究還相對較少。

本研究旨在分析石墨潤滑劑對窩眼式大豆精量播種機的適應性，探討其對大豆種子萌發和流動性的影響，解決播種過程中的卡種問題，并提高播種效率。種子在排種器中的流動性、發芽率和排種量是影響播種質量的關鍵因素。本研究認為，石墨潤滑劑在大豆播種機中的應用，有望提高播種精度，減少種子損傷。通過發芽率試驗評估潤滑劑對不同大豆品種發芽率的影響，休止角試驗測量潤滑劑對大豆種子休止角即種子流動性的影響，排種器排種試驗用于評估石墨潤滑劑在實際播種操作中的表現及石墨潤滑劑的應用效果。

1 石墨潤滑劑對大豆種子萌發效果的影響

由于玉米種子形狀不規則，外形差異較大，實際生產中，為保證播種質量，玉米播種機添加種子潤滑劑的情況較為普遍。但種子潤滑劑能否也適用于大豆播種生產中還未嘗試，因此通過潤滑劑對大豆種子萌發效果的影響試驗判斷石墨潤滑劑在大豆播種的適用性。

1.1 試驗材料

新大豆26號、黑農504號大豆種子；播種機專用石墨潤滑劑，河北省霸州市鵬灃五金制品廠；毛巾、自來水、塑料盒容器和標簽等。

1.2 試驗方法

試驗方法參照GB/T5520—2011《糧油檢驗 發芽試驗》進行，新鮮幼芽突破籽粒種皮（露白）即為正常發芽粒，發芽時間7d[13]。①種子選擇：選取健康、成熟且無病蟲害的大豆種子，每個品種300粒，共600粒。②潤滑劑處理：將種子分成6組，每組100粒，參照氣力式玉米精量播種機使用說明書，使用不同劑量的石墨潤滑劑進行處理。新大豆26號不處理為對照組即A1處理、拌潤滑劑2g/kg即A2處理、拌潤滑劑5g/kg即A3處理；黑農504號不處理為對照組即B1處理、拌潤滑劑2g/kg即B2處理、拌潤滑劑5g/kg即B3處理。③發芽床準備：將毛巾浸濕，確保濕潤但不滴水。④種子包裹：將混合潤滑劑的種子平鋪在濕潤的毛巾上，將毛巾卷起，使種子被毛巾包裹在中間。⑤保持濕潤：確保毛巾在整個試驗過程中保持濕潤，每天檢查并適當加水。⑥放置條件：將卷好的毛巾卷放置在容器中，保持環境溫度在大豆種子萌發的理想溫度范圍內（室溫20～25°C）。⑦光照：在室內散射光下進行。⑧觀察記錄：定期觀察并記錄種子的萌發情況。⑨試驗結束：達到試驗的預定時間后，結束試驗。

1.3 結果分析

試驗數據如表1所示。按照式（1）計算發芽率。

由表1可知，新大豆26號、黑農504號兩個大豆品種對照組的發芽率分別為90%、100%，可見兩種大豆由于品種特性不同造成發芽率不同。6組發芽率數據平均值95.5%，不同處理方式新大豆26號和黑農504號發芽率平均值分別為91%、100%，最低值為新大豆26號A2處理為88%，同一品種對比發芽率最大值與最小值允許誤差lt;11%，各組結果均符合大豆種子發芽率≥85%的要求。

通過對比試驗，使用石墨潤滑劑對大豆發芽率無明顯影響，因此在大豆播種時可以適量使用石墨潤滑劑對種子進行處理。另外，通過潤滑作用可相應減少種子在播種過程中的機械損傷，從而有利于種子的萌發。經過石墨潤滑劑處理不影響大豆種子的發芽率。

2 石墨潤滑劑對大豆種子流動性的影響

種子休止角是散粒體重要的物理特性之一，即種子自由下落所形成的圓錐形狀，其斜面與水平底面之間的夾角稱之為自然休止角，是影響大豆種子流動性的主要指標。休止角較小的種子具有更好的流動性，在播種過程能夠更好地排種，保證播種質量。影響大豆種子流動性的其他因素有種子形狀和大小，形狀更圓滑、大小更一致的種子通常流動性更好。種子表面的粗糙度和濕潤度也會影響其流動性。含水量適中的種子流動性較好，過高或過低的含水量都可能降低流動性。環境條件如溫度和濕度等環境因素也會影響種子的流動性。

2.1 試驗材料

新大豆26號、黑農504號大豆種子；播種機專用石墨潤滑劑；河北中科DT-1型種子休止角測量儀。

2.2 試驗方法

①準備種子樣本：選取一定數量的大豆種子作為測試樣本。②潤滑劑處理：分組及處理方式同大豆種子萌發效果試驗。③放置種子：將處理過的種子分別放入測量儀，根據測量儀的設計，將測量儀放置在平面上，減少對種堆的影響。④測量種堆高度：緩慢旋轉測量儀手柄，提升平面底板，種子在測量儀平面底板上形成種子堆，使用直尺測量種子堆底部的圓周直徑D和底板上種堆的高度H。⑤重復試驗：為得到可靠數據，需要對每個樣本進行重復測量，計算并記錄平均值，結果如表2所示。⑥計算休止角：按照式（2）計算各組休止角。

2.3 結果分析

根據測得的休止角數據，新大豆26號、黑農504號兩個大豆品種的對照組休止角分別為26.05°、18.43°，平均種子休止角分別為25.01°、16.69°，可見兩個大豆品種由于品種特性及三軸尺寸不同造成種子休止角不同。經過石墨潤滑劑處理過的種子休止角，較對照組的種子休止角有明顯變化，并且隨著石墨潤滑劑添加劑量的增加，種子休止角變小，即種子流動性具有顯著提高的趨勢。

流動性試驗結果表明，大豆種子添加適量石墨潤滑劑能夠顯著降低種子間的摩擦系數，提高種子的流動性，從而減少排種過程中的堵塞和卡種現象，提高播種的均勻性和效率。潤滑劑的使用使得大豆種子的休止角減小，表明潤滑劑能夠降低大豆種子在播種機中的阻力，提高播種質效。

3 石墨潤滑劑對大豆排種的影響

實際生產中大豆種子經適宜濃度的種子包衣處理可有效提升作物前期抗逆性，為保障最終收獲產量和籽粒品質起到促進作用[14]。試驗時為盡可能模擬實際播種，選用包衣處理后的大豆種子。通過臺架試驗，測試經過石墨潤滑劑處理經種衣劑包衣后的大豆種子，在使用窩眼式大豆排種器排種時有何影響和變化。

3.1 試驗材料

一定數量經種衣劑包衣處理過的新大豆26號大豆種子；播種機專用石墨潤滑劑；窩眼式大豆排種器，新疆天誠農機制造有限公司，根據種子尺寸選擇合適的取種器；排種器試驗臺架，新疆天誠農機制造有限公司，進行必要的調整和校準；電子秤，精度0.1g。

3.2 試驗方法

試驗方法參照GB/T6973—2005《單粒（精密）播種機試驗方法》規定，測定區段最小長度應相當于250個粒距所占的位置[15]。根據排種器粒距0.075m計算，即測定區段長度最小值18.75m。再根據調整好的試驗臺架排種器線速度0.7m/s計算，測定27s的排種量即可，為增加測量的精確性和可靠性每輪測試120s時長的排種質量。①種子準備：將種子分成3組，為保證排種器充種效率，各組種子用量均以填滿種杯和種箱為準。②潤滑劑處理：新大豆26號不處理為對照組即C1處理、拌潤滑劑2g/kg即C2處理、拌潤滑劑5g/kg即C3處理。③填充種子：將經處理的大豆種子放入種箱，手動旋轉排種器確保排種器有效充種。④安全檢查：檢查排種器試驗臺架電路是否連接完好，旋轉部件周圍有無障礙物，檢查安全后啟動試驗臺架進行排種試驗。⑤排種測試：對各組大豆種子分別進行排種測試，每組重復5次，每次取120s時長的排種質量，稱量并記錄數據。試驗數據如表3所示。

3.3 結果分析

添加石墨潤滑劑后，種子流動性得到改善，播種更加均勻，播種精度提高。石墨潤滑劑的使用還可以減少播種過程中的種子損傷和設備磨損。由表3可知，各組平均排種質量分別為139.9、143.7和145.2g。不同劑量潤滑劑對排種質量影響不明顯，但2組經過石墨潤滑劑處理過的大豆種子的排種質量均明顯高于對照組排種質量，按大豆試樣百粒質量26g計算，3組折合排種粒數分別為538、552和558粒，處理組分別比對照組排種質量增加2.72%、3.79%，對比對照組對大豆排種器性能有顯著影響。潤滑劑的加入降低了播種機內部的摩擦系數，這有助于減少播種過程中的卡種現象，提高播種機的運行流暢性。

4 結束語

研究表明，石墨潤滑劑在窩眼式大豆精量播種機中的應用具有潛力，能夠提高大豆種子的流動性，改善排種性能，有效解決了播種過程中的卡種問題。在模擬播種試驗中，使用石墨潤滑劑處理過的大豆種子在窩眼式排種器中表現出更好的排種性能。石墨潤滑劑能夠保持穩定的潤滑效果，提高排種精度，降低空穴率，從而提高播種質量，進一步促進出苗質量提升。為此，在實際播種作業中，建議適量使用石墨潤滑劑以提高播種質量。

未來需進一步探討潤滑劑配方、對大豆品質影響，以及石墨的化學穩定性、環境友好性、長期效果、最佳使用劑量和方法，以適應不同品種大豆的需求，同時優化播種機設計，以提高播種機的整體性能。