新疆大豆主要种植品种与排种器适配情况探究.pdf

新疆农机化圆园24 年第 2 期doi:10.13620/ki.issn1007-7782.2024.02.002中图分类号:S223.2文献标识码:A0 引言大豆是我国大宗粮油经饲农产品，是人类、畜禽和水产的优质植物蛋白和油脂主要来源，常年需求在1.1 亿 t 左右，其中 85%以上依赖于进口1。近年来，国内大豆需求量和进口量不断增加，为提高我国大豆总量，需扩大种植面积和提高单产产量，提高国内大豆自给率。新疆是典型大陆性气候，光照时间长，相对湿度低，昼夜温差大，为大豆提供了适宜的生长环境，有利于提高大豆总产量。新疆大豆多为大面积种植，大豆品种丰富。现有大豆排种器充种结构尺寸固定（型孔尺寸、窝眼尺寸、气力式型孔尺寸），对不同大豆品种排种适应性差，进行不同品种大豆播种时需要更换排种器，劳动强度大，生产成本高，而使用与大豆外形尺寸比匹配的排种器易造成高空穴率，影响大豆产量，因此实现播种机对不同品种大豆的播种是当前大豆产业的迫切需求。本文对新疆不同品种大豆三轴尺寸进行测定，讨论常用大豆排种器的使用情况和研究现状。分析总结现有排种器与大豆适配性，为大豆生产机械化发展提供参考。1 新疆大豆种植概况2022 年新疆大力实施大豆和油料产能提升工程，大豆种植面积由 2021 年的 1.6 万 hm2增加到 4 万hm2，主产区为新疆伊利哈萨克自治州和喀什地区2。为提升不同品种大豆对排种器的适应性，项目组对大豆品种合农 71、黑河 43、新大豆、黑科 60、新振豆 1 号、新大豆 25、黑河 45、新大豆 26 号、齐黄 34、东生 118、冀豆 17、新大豆 8 号、中黄 30 进行取样，测量统计分析大豆三轴尺寸数据。测量方法：为确保大豆测量准确性，降低测量误文章编号院1007-7782渊2024冤02-0008-04新疆大豆主要种植品种与排种器适配情况探究白志业，杨豫新，班 婷，刘 奎，牛长河（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）摘 要院大豆是我国重要的经济作物，在我国农业生产中占有重要地位。目前大豆品种繁多，形状尺寸多样且差异较大，大豆排种器结构单一、尺寸固定，同一排种器播种不同大豆品种适应性较差。本文收集并测量新疆主栽大豆品种三轴尺寸，通过查阅大豆排种器相关文献，总结大豆排种器研究现状，分析大豆与现有排种器适配情况，对新疆主栽大豆播种机械化发展做出展望，为未来大豆播种机具创新发展提供参考。关键词院大豆品种；大豆排种器；适配ExplorationoftheadaptabilitybetweenmainplantingvarietiesofsoybeanandseederinXinjiangBai Zhiye,Yang Yuxin,Ban Ting,Liu Kui,Niu Changhe(Institute of Agricultural Mechanization,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091,Xinjiang,China)Abstract:Soybean is an important cash crop in China,occupies an important position in Chinas agricultural production.At pre-sent,there are many varieties of soybean,shape and size of a variety of large differences,soybean seeder structure is single,size isfixed,the same seeder sowing different varieties of soybean adaptability ispoor.In thispaper,we collected and measured the triax-ial dimensions ofthe main soybean varieties in Xinjiang,through reviewed the literature related to soybean seeder,summarized thecurrent status of soybean seeder research,analyzed soybean and the existing seeder adaptability,made prospects for the develop-ment of main soybean seeding mechanization in Xinjiang,and provided references for the future innovation and development ofsoybean seeding machinery.Keywords:Soybeanvarieties;Soybeanseeder;Adapter通讯作者院牛长河基金项目院新疆大豆产业技术体系（XJARS-Soybean）修回日期院2024-01-22窑 技术应用 窑8援援新疆农机化圆园24 年第 2 期差，随机选取 100 粒大豆种子为待测样品，用精度为0.01 mm 的数显游标卡尺对新疆不同地区种植的大豆种子三轴尺寸进行测量，其中长度为，宽度为，厚度为，如图 1。图 1 大豆三轴尺寸示意图以石河子（夏播）合农 71 大豆为例，经上述方法测定后测得数据如表 1。表 1 合农 71大豆测量数据合农 71 大豆长度平均值为 7.51 mm，宽度平均值为 6.79 mm，厚度平均值为 5.65 mm。三轴尺寸变异系数在 5%6.5%之间，小于 15%。排种器排种口尺寸大小和大豆三轴尺寸密切相关，排种口尺寸（n）为 0.8 臆n臆1.5。合农 71 最大值和最小值均满足排种器尺寸大小。根据合农 71 大豆所求数据，分别求取不同地区与品种大豆三轴尺寸，测定大豆三轴尺寸数据如表 2所示。合农 71 大豆在不同种植区收获的大豆种子三轴尺寸相近，不同品种大豆三轴尺寸差值较大，所采集的17 种大豆三轴尺寸长度最大值为 9.27 mm，最小值为7.14 mm，尺寸相差 2.13 mm；宽度最大值为 7.80 mm，最小值为 6.58 mm，尺寸相差 1.22 mm；厚度最大值为6.79 mm，最小值为 5.33 mm，尺寸相差 1.46 mm。根据合农 71 大豆测量数据与 17 种大豆三轴尺寸数据，可得不同品种大豆长度最大值与最小值差值大于 4 mm，最大大豆体积为最小大豆体积的 2 倍以上，尺寸差异较大，同一品种长度尺寸和厚度尺寸差值较大也会影响播种合格率，从而影响排种器播种的精确性。单一品种排种器进行不同品种排种作业时，也会导致排种合格率降低，重播率和漏播率增加。为提高大豆种植效益，减少前期投入，需优化大豆排种器结构以提高不同品种大豆排种作业适应性。2 大豆排种器研究现状大豆种子形状规则，但在直径和外形（扁圆形、椭圆形）等方面存在差异，同一品种种子三轴尺寸也存在差异。机械化播种过程中排种器的通用性对大豆排种质量和产量存在影响，一方面，排种器与种子特性相匹配能最大化提高排种效率和排种精度，提高种子利用率；另一方面，排种器的通用性强能有效降低排种过程中的种子损失率，减少种子破损、卡种等问题3。黄玉祥设计的侧置导引式大豆高速精量排种器采用侧置型孔结构和导引板进行充种，其中型孔 13mm，中间槽宽 13 mm，试验选用绥农 26 号大豆种子，最大尺寸为 8.72 mm，根据仿真试验和台架试验测得合格指数不低于 95.27%，漏播指数低于 4.73%4。毕世英设计了一种大豆双行排种器，其充种方式采用型孔结构，此排种器适宜直径为 69 mm 的大豆种子，田间试验以型孔倾斜角、导种筒倾角和作业速度为试验因素进行三因素三水平正交试验，得到大豆双行排种器的合格指数为 93.6%，重播指数为 3.1%，漏播指数为长度7.510.405.278.436.382.05宽度6.790.375.437.525.941.58厚度5.650.366.426.344.841.50项目平均值（mm）标准差变异系数（%）极大值（mm）极小值（mm）极差（mm）长度（mm）9.278.037.448.328.527.277.467.417.517.298.519.018.518.077.148.268.489.277.142.13宽度（mm）7.807.046.727.407.236.666.746.796.796.587.487.537.236.866.836.827.237.806.581.22厚度（mm）6.315.885.616.315.965.335.555.355.655.516.636.796.275.916.265.875.996.795.331.46齐黄 34（春播）冀豆 17（春播）合农 71（春播）中黄 30（春播）车生 118（夏播）合农 71（夏播）合农 71（夏播）合农 71（夏播）合农 71（夏播）新大豆（夏播）新大豆 8 号（夏播）新大豆 25 号（夏播）新大豆 26 号（夏播）黑河 43（夏播）黑河 45（夏播）黑科 60（夏播）新振豆 1 号（夏播）极大值极小值极差喀什喀什喀什喀什喀什喀什莎车叶城石河子石河子石河子石河子石河子石河子石河子石河子石河子地区品种表 2 大豆三轴尺寸ZXOY窑 技术应用 窑9援援新疆农机化圆园24 年第 2 期2.3%5。孟华等设计了一种定扰动辅助充种大豆排种器，选用邯豆 13 大豆，根据长度均值 8.46 mm、宽度均值 7.31 mm、厚度均值 6.27 mm 确定型孔长为 9 mm、宽为 5 mm、高为 9 mm 并建立仿真模型进行仿真与台架试验，得到排种器排种合格率为 96.82%、重播率为2.05%、漏播率为 1.13%6。李威设计了一种大豆侧窝排种器，采用窝眼结构进行充种，窝眼结构尺寸为种子长度、宽度、厚度三者均值的 1.51.7 倍，以排种器转速为影响因素，以合格率、重播率、漏播率为试验指标进行仿真和台架试验，得到最佳工作状态下排种器合格率为 96.21%、重播率为 2.13%、漏播率为 1.66%7。李晓红设计了一种内充种式垂直圆盘排种器，以商豆 1201、皖豆 35、中黄 13、邯豆 13、菏豆 32 为试验种，长度均值为 7.628.94 mm，宽度均值为 7.187.43 mm，厚度均值为 5.876.29 mm，选定型孔长度为 11 mm，型孔宽度为 9 mm，型孔深度为 7.5 mm，以转速为试验因素进行 5 种大豆仿真试验和台架试验，试验得到最小单粒率为 89.88%，最大重播率为 9.61%，最大漏播率为2.04%8。DS Jack 对真空式圆盘进行了改装，可以满足直径为 13.5 23.5 mm 的大豆种子播种，圆盘作业速度为 4 km/h 时，种子播种间距为 200 mm，种子排种合格率可达 94%9。美国 John-Deere 公司、巴西 JASSY 公司、德国 Schmtzer 公司和印度 Agro 公司等生产的圆盘式排种器，可通过更换不同圆盘实现同一作物不同品种及不同作物的播种。因投种过程需经过导种管且导种管离地面有一定距离，导致种子出现弹跳，故播种质量不易控制10。王洪飞设计了一种三叶式气吸排种器，大豆种子受到吸附力的大小与型孔直径有关，选取黑农 45 号大豆种子作为试验材料，根据大豆种子平均等效直径集中分布在 6.27.6 mm，型孔孔径范围为 3.65.3 mm之间，选取型孔直径为 4.5 mm，试验结果合格指数为95.29%、重播指数 3.29%、漏播指数 1.42%11。陈海涛设计了一种气吸滚筒式垄上 3 行大豆密植排种器，选用黑农 48 大豆品种，平均粒径为 6.37.5 mm，可得型孔孔径范围为 3.85.2 mm，进行三因素五水平二次正交旋转中心组合试验，在最佳结构和工作参数组合下得到粒距合格指数逸95%，重播指数臆3%，漏播指数臆2%12。D Karayel 为确定真空播种机的最佳真空压力分别对玉米、大豆和棉花等颗粒种子进行了试验，明确在同一台播种机上播种不同种作物的真空压力13。3 现有大豆排种器存在问题（1）现有排种器针对单一品种和尺寸相似的大豆种子有较好的适应性，其合格指数、漏播率及重播率都能满足播种需求；但单一排种器对不同品种的大豆种子的播种效果不佳。新疆大豆种植品种多样，主要分为主油脂和主蛋白两大类，种子尺寸差距大，单一排种器远不能满足播种需求。（2）由于农用土地资源有限，为促进粮食作物增产，现部分粮食作物采用带状复合种植方式，根据作物种类、二氧化碳同化途径和作物株型特征，大豆常和玉米进行带状复合种植，国家也在大力发展和推广玉米大豆带状复合种植技术。玉米种子与大豆种子在形状和三轴尺寸上都存在较大差别，因此实现单一排种器对玉米和大豆的播种是急需解决的关键问题。（3）现有的大豆排种器播种间距为 9 cm 左右，随着大豆种植模式的不断改变和创新，带状复合种植为大豆密植提供了良好的生长环境，但现有的大豆排种器最小排种间距为 9 cm 左右，尚不能达到最佳的密植种距。4 建议与展望针对新疆现有大豆种植情况及相关排种器发展情况，为充分促进新疆大豆产业化发展，提高大豆种植效益，建议提高排种器适应性并使其结构轻量化。（1）优化排种器结构，提高排种器对大豆种子的适应性并设计方便、快捷可替换得排种器零部件。（2）设计适用于实现不同作物种子（如玉米、大豆、小麦）的排种器，降低大豆带状复合种植生产成本，充分实现排种器一机多用。（3）创新大豆排种器结构，在满足播种工艺要求前提下，实现种距小于 7 cm。在满足大豆种植工艺和播种要求的前提下，降低大豆生产成本，提高种植户种植效益。参考文献院1王冬昭袁饶德民袁李琪瑞袁等.种植模式对高密度下不同耐密性大豆品种根形态的影响J.东北农业科学袁2023袁48渊6冤院20-26.2赵连佳袁李淦袁徐麟袁等.不同大豆品种在新疆生态区主要农艺性状表现及产量的相关分析J.新疆农业科学袁2023袁60渊7冤院1663-1670.3赵淑华.不同播种技术对大豆植株生长及产量的影响J.农（下转第 28 页）窑 技术应用 窑10援援新疆农机化圆园24 年第 2 期土壤深度（mm）050100150200250300020406080100（a）回收作业后残膜残留大小分布土壤深度（mm）0501001502002503000.00.51.01.52.02.53.03.54.0aaaaaaa（b）回收作业后的耕层残膜分布密度图 8 回收作业后残膜残留分布特点（上接第 10 页）机使用与维修袁2023渊5冤院105-107.4黄玉祥袁李鹏袁董建鑫袁等.大豆高速播种机侧置导引式排种器设计与试验J.农业机械报袁2022袁53渊03冤院44-53袁75.5毕世英袁刘伟达袁郭丽君.大豆双行排种器的设计与试验J.农机化研究袁2021袁43渊8冤院120-126.6孟华袁王茜袁李晓红袁等.定扰动辅助充种大豆排种器设计与试验J.中国农机化学报袁2023袁44渊6冤院18-25.7李威袁徐浩袁李晓红袁等.基于 EDEM的大豆侧窝排种器的设计与试验J.农机化研究袁2023袁45渊12冤院164-169.8李晓红袁张汉山袁屈哲袁等.内充种式大豆排种器仿真和试验研究J.大豆科学袁2021袁40渊4冤院546-552.9Jack D S,Hesterman D C,Guzzomi A L.Precision meteringof Santalum spicatum(Australian Sandalwood)seeds J.Biosystems Engineering,2013,115(2):171-183.10李智.气流扰种气吸滚筒式大豆排种器的优化设计与试验研究D.哈尔滨院东北农业大学袁2021.11陈海涛袁王洪飞袁王业成袁等.三叶式自动清换种大豆育种气吸排种器设计与试验J.农业机械学报袁2020袁51渊12冤院75-85.12陈海涛袁李桐辉袁王洪飞袁等.气吸滚筒式垄上三行大豆密植排种器设计与参数优化J.农业工程学报袁2018袁34渊17冤院16-24.13Karayel D,Barut Z B,A.Ozmerzi.Mathematical Modelling ofVacuum Pressure on a Precision Seeder J.BiosystemsEngineering,2004,87(4):437-444.机作业后残膜量已明显降低，0300 mm 土壤层中残膜面积大小均值小于 25.38 cm2，残留片数小于 90片。对比前述残膜分布特征表明残膜回收机作业后80%以上地膜碎片均已得到回收，大于 4 cm2地膜碎片已大部分实现了回收，降低了土壤中的残膜数量。残膜回收机作业后的残膜残留密度如图 8（b）所示，表层残膜密度已降低至 0.124 kg/hm2，各耕层残膜密度均已明显降低，最高残留密度层为 250300 mm 土壤层，密度为 3.796 kg/hm2。全耕层残膜残留量已由作业前的 270 kg/hm2降低至 16.497 kg/hm2，每个样点平均残膜片数也由作业前的 370 片降低至回收后的 90 片，表明残膜回收作业可明显降低农田土壤残膜污染以及残膜对播种层的影响。3 讨论与结论残膜回收率是评价残膜回收机作业性能的关键指标6，作业效率与含杂率是影响作业质量的关键因素，含杂率指标关系到回收后残膜的资源化再利用，作业效率决定作业的经济性7。残膜回收作业费用、残膜回收机故障率和油耗也是重要的性能评价指标，试验结果表明作业效率越高，作业费用、故障率和油耗越低，残膜回收的成本越低，农户的使用意愿越强，对于耕层残膜回收机还应考虑地膜残留系数。参考文献院1杨超.玉米秸秆碎混还田联合整地机关键部件的设计与试验D.大庆院黑龙江八一农垦大学袁2023.2胡灿袁杜鏊袁王旭峰袁等.旋耕刀齿式棉田耕层残膜回收机设计与试验J.中国农业大学学报袁2023袁28渊10冤院173-183.3邢剑飞.梳齿式耕层残膜回收及整地联合作业机的优化设计D.阿拉尔院塔里木大学袁2020.4江晖.南疆农田地膜残留污染评价及影响因素分析D.乌鲁木齐院新疆农业大学袁2023.5王汉羊.2BMFJ-3 型麦茬地免耕覆秸大豆精密播种机的研究D.哈尔滨院东北农业大学袁2013.6王海基袁王敏袁卢勇涛袁等.弹齿链耙式残膜回收机链耙装置的设计与试验J.浙江农业学报袁2023渊10冤院1-15.7刘永瑞.链耙式残膜回收机残膜压实装置的设计研究D.石河子院石河子大学袁2023.窑 残膜回收机械化 窑28援援