农机化研究投稿论文格式参考:山东省玉米机械化播种作业质量对比监测试验分析

关键词：玉米;机械化播种;作业质量;单产提升;山东省

作者：郝泽华;康云友;张银平;赵永利;刘 科;刁培松;李 易

作者单位：山东理工大学;山东省农业机械技术推广站

　　摘 要: 玉米是主要粮食作物之一，在保障国家粮食安全方面具有重要的战略意义。近年来，玉米单产水平增长缓慢成 为限制我国玉米产量进一步提升的瓶颈，提高玉米单产水平是玉米生产的重中之重。播种质量是影响玉米产量的关键因 素，在实际生产中往往得不到重视。为此，选取山东省 6 个区县为试验点，设置低速、中速和高速 3 种作业速度，分别测定 勺轮式、指夹式和气吸式玉米播种机在不同速度状态下的出苗率、株距一致性和苗高一致性，以期为山东省玉米播种质量 的提升提供依据。  

　　0 引 言

　　玉米是关系我国粮食安全的第一大粮食作物， 2022 年种植面积为 4 307 hm2［1］，总产量 27 720 万 t， 但单产仅为美国的 57%［2］，单产水平增长缓慢制约了 玉米产量的进一步提升。随着经济的发展，我国玉米 需求增长比生产增长更为强劲，每年仍需要大量进口。 2022 年进口量为 2 062 万 t，未来受饲料需求增长和深 加工等因素的影响，我国玉米需求量将持续增长，玉米 供需缺口将进一步扩大［3］。在土地资源有限的背景 下，进一步提高玉米单产成为玉米生产的重中之重。

　　播种是玉米生产的关键环节，保证播种质量是提 高产量的首要前提［4 － 6］，粒距均匀和播深一致是良好 播种质量的主要体现。Griepenlrog ［7］指出，均匀的粒距 可以减小作物间对光、水分和养分的竞争，从而提高产 量; Gan 等［8］研究发现，播深不均匀导致出苗不一致， 因不育植株增加而造成减产。现有播种机型式多样， 播种质量参差不齐，种植户选机不好，对提高玉米产量 造成一定影响。为深入贯彻中央农村工作会议关于提 升粮食单产的部署要求，农业农村部农业机械化管理 司发文，要求在全国 8 个省进行夏玉米( 大豆) 机械化 播种作业质量对比监测试验。经前期调研和会议论 证，山东省选定汶上、邹城、寒亭、桓台、商河和齐河 6 个县( 区) 进行夏玉米机械化播种作业质量对比监测。

　　1 材料与方法

　　1． 1 试验材料

　　排种器是影响粒距均匀性的核心部件［9］，现有玉 米播种机通常采用勺轮式［10］、指夹式［11］和气吸式［12］ 3 种型式的排种器。各试验点根据要求准备能正常作 业的 3 种型式播种机、玉米种子和化肥［13］。机具应提 前进行检查和保养，做好机具调试，可在临近地块进 行试播，确保机具达到正常作业状态［14］; 种子应为商 品种，纯度、净度、发芽率等指标达到标准要求; 根据 当地气候条件、生产习惯，确定合理的行距、株距、播 种深度、施肥量等指标要求［15］。

　　1． 2 试验地块条件

　　各试验对比地块应相对集中，土壤肥力等条件相 对一致，地势平坦，非坡地，地块内无电线杆、坟头等 障碍物。小麦收获后，留茬高度≤15 cm［16］，秸秆全量 覆盖还田( 不进行任何方式的耕整地和秸秆处理) 。

　　1． 3 试验方法

　　汶上县、寒亭区、桓台县、商河县 4 个试验点各设 置低 速 ( 5 ± 1 km / h ) 、中 速 ( 7 ± 1 km / h ) 和 高 速 ( 9±1 km /h) 等 9 个试验小区 T1 ～ T9，齐河县和邹城区 按正常作业速度设置 3 个试验小区，试验小区至少包 括往返两个作业行程，地块长度不小于 70 m，同一试 验点不同试验小区选择同一品种，统一农药、化肥等 农资投入品，行距、株距、播种深度、施肥量等农艺要求一致。作业时，播种作业在同一天由同一名机手开 展进行。测定不同试验小区的作业速度、作业效率、 出苗率、苗高一致性和株距一致性。各项指标测定方 法依据 GB /T 6973—2005《单粒( 精密) 播种机试验方 法》［17］。

　　1) 播种前，划定长 50 m 的测区，在测区前准备不 小于 10 m 的准备区，测区后准备不小于 10 m 停机区， 并进行试播作业，开展速度预测量，确定不同速度下 油门、挡位、速度表显的大致参数。播种时，按试验设 计，在准备区达到稳定的作业速度，并记录测区播种 时间( 不包括转弯掉头时间) ，按式( 1) 测算播种作业 速度，测往返各 2 个行程取平均值。 v = 3． 6 × ( L /T) ( 1)

　　式中: T 为播种作业时间的数值，单位 s，由秒表直 接测出; L 为测区长度的数值，单位 m，L = 50; v 为播种 作业速度的数值，单位 km / h。

　　2) 作业面积。测量播种地块长度、2 个行程的播 种机作业幅宽，按式( 2) 测算获得作业面积 S，即

S = 2 × H × B /10 000 ( 2)

　　式中: S 为实际播种作业面积的数值，单位 hm2 ; H 为地块长度的数值，单位 m，H≥70; B 为播种机作业 幅宽的数值，单位 m，直接测量获得。

　　3) 播种作业效率［18］。记录完成试验小区的整个 播种时间，按式( 3) 测算播种作业小时生产率，即

E = S / h ( 3)

　　式中: S 为实际播种作业面积的数值，单位 hm2 ; h 为作业时间的数值，单位 h; E 为作业小时生产率的数 值，单位 hm2 / h。

　　4) 机具通过性［19］。观察机具在作业过程中是否 能连续正常作业，残茬( 秸秆) 对机具的堵塞程度分为 不堵塞、轻度堵塞和重度堵塞。

　　5)出苗率。播种第 10 d 以后，播种小区往返行程 随机各选 2 个播种行( 共 4 行) ，在稳定播种作业区域 ( 避开准备区和停机区) 以两株的中间位置为起点向 前划定 10 m 测区，记录实际出苗数，按式( 4) 计算出 苗率 C，测 4 行取平均值，即

　　式中: CS 为实际出苗数的数值，单位株，由人工数 出; X 为理论株距，是指播种机根据当地农艺要求调整 的株距的数值，单位 cm，由计算得出。

　　6) 株距合格率。与出苗率检测同时进行，在播种 地块往返行程随机各选 2 个播种行( 共 4 行) ，每行连 续测定 20 个株距，记录合格株距数。其中，大于 0． 5 倍且小于等于 1． 5 倍理论株距为合格株距，按式( 5) 计算株距合格率 Z，测 4 行取平均值，即

　　Z = ( ZH /20) × 100% ( 5)

　　式中: ZH 为合格株距的数量，单位个，通过测量和 计算获得。

　　7) 苗高一致性。与株距合格率检测同时进行，在 播种地块往返行程随机各选 2 个播种行( 共 4 行) ，在 稳定播种作业区域每行连续测定 20 株的苗高，按式 ( 6) ～ 式( 9) 计算苗高一致性 H，测 4 行取平均值，即

　　式中: a 为苗高的平均值，单位 cm; ai 为第 i 个点 苗高的数值，单位 cm; G 为苗高标准差的数值，单位 cm; v 为苗高变异系数; H 为苗高一致性系数。

　　2 试验数据分析

　　2． 1 种植农艺及播种机情况分析

　　试验开始前记录播种机品牌、型号、价格、购置时 间、平均年作业量、行数、开沟器和镇压器型式，玉米 品种、播种量、理论行距、理论株距，肥料种类和施肥 量等基本参数进行调查记录，如表 1 所示。

　　分析表 1 基本参数可知: 玉米品种方面，6 个试验 点玉米品种以登海系列为主，有 5 个试验点使用。种 植规格方面，玉米种植以行距 60 cm、株距 20 ～ 25 cm 为主要种植模式，理论播量为 66 000 ～ 84 000 株/ hm2 ， 兼有行距( 40+80) cm 大小行、株距 17 cm 的高密度种 植模式，理论播量为 97 500 株/ hm2 左右。播种机方 面，勺轮式播种机以小型为主，行数 3 ～ 6 行，以河北农 哈哈品牌市场占有率最高，有 5 个试验点使用; 气吸 式播种机以山东优尼亚和马斯奇奥使用较多，分别有 2 个试验点使用; 而指夹式播种机品牌较多，且以传统 指夹式播种机为主，高性能指夹式播种机( 山东大和 德邦大为) 仅有 2 个试验点使用。开沟器方面，勺轮 式和一般指夹式播种机以锄铲式为主，高性能指夹式 播种机和气吸式播种机以双圆盘或锄铲+双圆盘为 主［20］。播种机多数无清茬装置，寒亭区使用的农哈哈 5 行勺轮播种机采用前置旋耕机进行清茬［21］，桓台县使用的马斯奇奥气吸式播种机采用拨草轮进行清 茬［22］，寒亭区使用的中科滕森气吸式播种机采用拨草 轮+切茬圆盘进行清茬［23］。

　　2． 2 机具通过性分析

　　按要求对各试验点的试验小区进行测定计算，结 果如表 2 所示。

　　对播种机的通过性进行分析可知: 在上茬作物为 小麦、秸秆全量还田的条件下［24］，除桓台县使用的马 斯奇奥气吸式播种机存在轻微拥堵外，其他播种机在 不同作业速度下未发生拥堵。通过对各试验点前茬 小麦根茬及秸秆情况的调查可知: 桓台县由于抢收小 麦，留茬高度较高，平均留茬高度为 25． 3 cm，秸秆平 均长度为 18． 4 cm，并且播前下雨导致秸秆含水率为 24%，韧性大，不易切断。马斯奇奥气吸式播种机上 加装的拨草轮成为秸秆易缠绕部件，导致作业过程发 生轻微拥堵，拆掉拨草轮后作业效果明显改善，说明 被动拨草轮不适合韧性大的长秸秆。其他试验点的 小麦留 茬 高 度 均 小 于 15 cm，秸 秆 平 均 长 度 小 于 10 cm［25］，配置清茬装置和无清茬装置的播种机均未 发生拥堵，说明发生拥堵主要取决于小麦留茬高度和 秸秆切碎长度。低留茬和短秸秆有利于提高播种机 通过性，高留茬、长湿秸秆条件不宜使用拨草轮式清 茬装置。

　　2． 3 出苗率分析

　　分析各试验点出苗率可知: 在汶上县，勺轮式播 种机 3 种速度下作业和指夹式高速作业的出苗率高 于 100%。通过分析 4 种试验的株距发现: 株距小于 0． 5 倍理论株距 ( 即重播) 的较多，重播 率 分 别 为 13． 75%、6． 25%、16． 25%、12． 50%，重播使得实际播 种量高于理论播种量，从而导致出苗率高于 100%。 在寒亭区，勺轮式播种机 3 种速度条件下的出苗率均 小于指夹式和气吸式播种机，指夹式播种机的出苗率 最高，3 种速度条件下均大于 90%。在桓台县，指夹式 播种机中高速作业出苗率较低，为 80%左右，低速作 业出苗率最高，达到 96． 88%，且无重播; 勺轮式和气吸式播种机 3 种速度条件下的出苗率均大于 90%，高 于指夹式播种机。在商河县，勺轮式和气吸式播种机 3 种作业速度下出苗率均高于指夹式播种机，勺轮式 3 种作业速度出苗率均高于 90%，气吸式播种低速时 出苗率较高。在齐河县，高速作业条件下，指夹式播 种机出苗率最高，达到 98%; 勺轮式和气吸式播种机 的出苗率相同，为 83． 50%。在邹城区，低速作业条件 下，气吸式出苗率最高，达到 97． 25%; 勺轮式播种机 最低，为 79． 35%; 指夹式播种机居中，为 88． 83%。

　　2． 4 株距合格率分析

　　分析各试验点的株距合格率可知: 在汶上县，气 吸式播种机 3 种作业速度下的株距合格率均大于 90%，比勺轮式播种机和指夹式播种机 3 种作业速度 下的株距合格率高，勺轮式播种机在中速时株距合格 率最高。在寒亭区，勺轮式播种机中低速和指夹式播 种机低速作业的株距合格率较高于气吸式，勺轮式高 速作业和指夹式中高速作业的株距合格率低于气吸 式，说明该试验点勺轮式和指夹式播种机适合中低速 作业，气吸式播种机适合高速作业。在桓台县，气吸 式播种机低速作业株距合格率高于勺轮式和指夹式， 中高速低于勺轮式、高速低于指夹式。其原因是留茬 高、秸秆长，气吸式播种机作业过程出现轻微拥堵，导 致株距合格率较低，勺轮式和指夹式整机结构简单， 未发生拥堵。在商河县，由于播前进行了灭茬处理，3 种播种机不同作业速度的株距合格率均大于 80%; 随 着作业速度的增大，勺轮式和气吸式播种机的株距合 格率下降，而指夹式播种机上升，整体差异不大，说明 根茬对株距合格率的影响较大。在齐河县，中高速条 件下勺轮式播种机的株距合格率低于指夹式和气吸 式，3 种播种机的株距合格率均不高，勺轮式播种机 小于指夹式和气吸式，说明高性能指夹式播种机和气 吸式播种机适合中高速作业。在邹城区，低速作业条 件下气吸式播种机的株距合格率最高，达到 93． 75%， 勺轮式株距合格率小于指夹式和气吸式。

　　2． 5 苗高一致性分析

　　苗高一致性在一定程度上反应播深的一致性，分 析各试验点苗高数据可知: 在汶上县，勺轮式播种机 3 种速度苗高一致性差异不大，指夹式播种机高速苗高 一致性好，气吸式播种机中速苗高一致性好，整体上 勺轮式高于指夹式和气吸式。在寒亭区，同一类型播 种机不同速度苗高一致性差别不大，气吸式高于勺轮 式和指夹式。在桓台县，勺轮式播种机 3 种速度下苗 高一致性差异不大，指夹式低速和高速苗高一致性 好，气吸式高速苗高一致性好。在商河县，同一类型 播种机不同速度下苗高一致性差别不大，气吸式播种 机苗高一致性高于勺轮式播种机。在齐河县中高速 作业和邹城区低速作业时，勺轮式播种机的苗高一致 性均小于指夹式和气吸式。整体分析可以看出气吸 式播种机苗高一致性高于勺轮式和指夹式，说明双圆 盘开沟器的播深稳定性高于锄铲式开沟器。

　　3 结 论

　　1) 分析不同地区不同排种器和作业速度对出苗 率、株距合格率的影响未确定的规律，有些勺轮式播 种机株距合格率高于指夹式和气吸式。观察结构发 现: 排种器位置靠下，种子输送距离短，种子从排种器 排出到落到种沟固定，输送过程中会与输种管产生碰 撞，着床瞬间也可能会产生弹跳，影响株距的均匀性。 因此，建议加强播种过程种子运移特性的研究和整机 的研发力度。

　　2) 不同的前茬作业条件、作业机手操作水平、播 后管理等因素也会对株距均匀性和苗高一致性产生 影响，因此建议加强机手技术、农业技术和田间管理 等培训。