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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述
馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要：綜述了國(guó)內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)播種機(jī)與國(guó)外播種機(jī)的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國(guó)播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問(wèn)題并展望未來(lái)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)方向。
關(guān)鍵詞：播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器
1. 馬鈴薯在我國(guó)的生產(chǎn)現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國(guó)得到大面積的栽種，盡管我國(guó)年產(chǎn)量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國(guó)家和地區(qū)比起來(lái)，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。
1.1我國(guó)馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀
300多年前，原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國(guó)并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國(guó)的馬鈴薯無(wú)論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國(guó)馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國(guó)馬鈴薯種植面積約8000萬(wàn)畝，預(yù)計(jì)總產(chǎn)量將超過(guò)6800萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來(lái)說(shuō)我國(guó)已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國(guó)馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大的國(guó)家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國(guó)外馬鈴薯的生產(chǎn)水平
單產(chǎn)量排名前六位的國(guó)家：新西蘭、比利時(shí)、丹麥、美國(guó)、英國(guó)、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，他們的單產(chǎn)量都超過(guò)了每公頃40000 公斤（中國(guó)馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國(guó)家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)我國(guó)。反觀我國(guó)，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。
1.3目前急需解決的措施以及會(huì)遇到的困難
要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國(guó)地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時(shí)提高生產(chǎn)機(jī)械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械，盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式，我國(guó)的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量，改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行，同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。
2. 國(guó)內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀
2.1我國(guó)播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前，我國(guó)大約有500家播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國(guó)播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上（國(guó)委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國(guó)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機(jī)械（包括播種機(jī)）的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。
2.2國(guó)外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
相對(duì)我國(guó)而言，國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過(guò)度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國(guó)，德國(guó)，英國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。
在國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家，精密播種機(jī)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無(wú)論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過(guò)程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來(lái)更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。
2.3與國(guó)外播種機(jī)相比，我國(guó)播種機(jī)存在的不足
和國(guó)外如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的播種機(jī)比起來(lái)，我國(guó)的播種機(jī)工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國(guó)外的低。另外，由于我國(guó)工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。下面以我國(guó)幾種典型的播種機(jī)和國(guó)外的播種機(jī)作一個(gè)對(duì)比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國(guó)播種機(jī)和國(guó)外先進(jìn)播種機(jī)的不足。
首先，從工作效率方面來(lái)看，我國(guó)播種機(jī)的工作速度低。國(guó)外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15㎞／h，有的甚至達(dá)到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國(guó)工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國(guó)早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國(guó)普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國(guó)這兩種機(jī)型的水平。
其次，我國(guó)播種機(jī)的工作幅寬小。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)這個(gè)環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國(guó)家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為5～6m，美國(guó)，加拿大等國(guó)家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到10～15m（陳興田，1999）。而我國(guó)所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個(gè)水平，工作幅寬低這個(gè)瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。
再次，排種器的排種效率低。我國(guó)很多使用播種機(jī)的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個(gè)排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒(méi)能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)就比我國(guó)先進(jìn)得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國(guó)學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
最后，我國(guó)的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)也還有很大的差距。在通用性方面，國(guó)外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的更換即可實(shí)現(xiàn)不同種子的播種，而我國(guó)大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”，一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子，這樣既浪費(fèi)制造材料，又沒(méi)能使播種機(jī)得到充分利用。另外，我國(guó)地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國(guó)研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。
3. 我國(guó)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
雖然可以通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時(shí)彌補(bǔ)我國(guó)播種機(jī)的不足之處，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)
出發(fā)，我國(guó)必須走自主研發(fā)的道路，通過(guò)不斷吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)再結(jié)合我國(guó)的國(guó)情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國(guó)特色的先進(jìn)播種機(jī)。
3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開發(fā)
要想盡快縮小我國(guó)馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國(guó)外水平的差距，大中型播種機(jī)將起到至
關(guān)重要的作用。我國(guó)的幾大平原地勢(shì)平坦，比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機(jī)都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于：一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時(shí)播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。
3.2采用新的排種原理和排種裝置
排種裝置是播種機(jī)最關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高有
著很重要的作用，迄今為止，我國(guó)學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國(guó)獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機(jī)上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個(gè)瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國(guó)應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。
4. 小結(jié)
一個(gè)比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個(gè)關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個(gè)播種機(jī)結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機(jī)的播種效率，因此，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外播種機(jī)研制的重點(diǎn)依舊是放在排種器的研制上。我國(guó)在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距，因此，我國(guó)還必須加大研制的力度。
新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實(shí)現(xiàn)大力推廣，在將來(lái)的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對(duì)這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動(dòng)作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒(méi)有開始實(shí)現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白。基于此，對(duì)現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)播種機(jī)的研制方向，同時(shí)研制的重點(diǎn)也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。
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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）外文翻譯
馬鈴薯播種機(jī)的性能評(píng)估
原文來(lái)源：H. Buitenwerf，W.B. Hoogmoed，P. Lerink and J. Müller.Assement of the Behavior of Potato in a Cup-belt Planter. Biosytems. Engineering, Volume 95, Issue, September 2006: 35—41
大多數(shù)馬鈴薯播種機(jī)都是通過(guò)勺型輸送鏈對(duì)馬鈴薯種子進(jìn)行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個(gè)可接受水平的時(shí)候這個(gè)過(guò)程的容量就相當(dāng)?shù)汀Ｖ饕南拗埔蛩厥牵狠斔蛶У乃俣纫约叭∈砩椎臄?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因?yàn)槠x了統(tǒng)一的種植距離，這主要原因是升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機(jī)的構(gòu)造造成的.
一個(gè)理論的模型被建立來(lái)確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差，這個(gè)模型計(jì)算出兩個(gè)連續(xù)的馬鈴薯觸地的時(shí)間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時(shí)，提出了兩種假設(shè)，一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān)，另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗(yàn)證這兩種假設(shè)，特地在實(shí)驗(yàn)室安裝了一個(gè)種植機(jī)，同時(shí)安裝一個(gè)高速攝像機(jī)來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)連續(xù)的馬鈴薯在到達(dá)土壤表層時(shí)的時(shí)間間隔以及馬鈴薯的運(yùn)動(dòng)方式。
結(jié)果顯示：（a）輸送帶的速度越大，播撒的馬鈴薯越均勻；（b）篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。
主要的改進(jìn)措施是減少導(dǎo)種管底部的開放時(shí)間，改進(jìn)取薯杯的設(shè)計(jì)以及其相對(duì)于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時(shí)有較大的速度變化空間。
１介紹說(shuō)明
升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機(jī)（圖一）是當(dāng)前運(yùn)用最廣泛的馬鈴薯種植機(jī)。每一個(gè)取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運(yùn)動(dòng)使得種薯離開種子箱到達(dá)上鏈輪，在這一點(diǎn)上，馬鈴薯種塊落在下一個(gè)取薯勺的背面，并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).
在底部，輸送鏈通過(guò)下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。
圖一，杯帶式播種機(jī)的主要工作部件：（1）種子箱；（2）輸送鏈；（3）取薯勺；（4）上鏈輪；（5）導(dǎo)種管；（6）護(hù)種壁；（7）開溝器；（8）下鏈輪輪；（9）釋放孔；（10）地溝。
株距和播種精確度是評(píng)價(jià)機(jī)械性能的兩個(gè)主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時(shí)的統(tǒng)一分級(jí)(McPhee et al, 1996；Pavek & Thornton, 2003)。在荷蘭的實(shí)地測(cè)量株距（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）變異系數(shù)大約為20%。美國(guó)和加拿大早期的研究顯示，相對(duì)于玉米和甜菜的精密播種，當(dāng)變異系數(shù)高達(dá)69%(Misener, 1982；Entz & LaCroix, 1983；Sieczka et al, 1986)時(shí)，其播種就精度特別低。
輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系，因此，目前使用的升運(yùn)鏈?zhǔn)椒N植機(jī)的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。
該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機(jī)精度低的原因，并利用這方面的知識(shí)提出建議，并作設(shè)計(jì)上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。
為了便于理解，建立一個(gè)模型去描述馬鈴薯從進(jìn)入導(dǎo)種管到觸及地面這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，因此馬鈴薯在地溝的運(yùn)動(dòng)情況就不在考慮之列。由于物理因素對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)備的強(qiáng)烈影響(Kutzbach, 1989)，通常要將馬鈴薯的形狀考慮進(jìn)模型中。
兩種零假設(shè)被提出來(lái)了：（1）播種精度和輸送帶速度無(wú)關(guān)；（2）播種精度和篩選后的種薯形狀（尤其是尺寸）無(wú)關(guān)。這兩種假設(shè)都通過(guò)了理論模型以及實(shí)驗(yàn)室論證的測(cè)試。
２材料及方法
2.1 播種材料
幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達(dá)以及麻佛來(lái)都已被用于升運(yùn)鏈?zhǔn)讲シN機(jī)測(cè)試，因?yàn)樗鼈?
有不同的形狀特征。對(duì)于種薯的處理和輸送來(lái)說(shuō)，種薯塊莖的形狀無(wú)疑是一個(gè)很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測(cè)量的過(guò)程中都能被區(qū)分出來(lái)(Du & Sun, 2004； Tao et al, 1995； Z?dler, 1969)。在荷蘭，馬鈴薯的等級(jí)主要是由馬鈴薯的寬度和高度（最大寬度和最小寬度）來(lái)決定的。種薯在播種機(jī)內(nèi)部的整個(gè)輸送過(guò)程中，其長(zhǎng)度也是一個(gè)不可忽視的因素。
形狀因子S的計(jì)算基于已經(jīng)提到的三種尺寸：
此處l是長(zhǎng)度，w是寬度，h是高度（單位：mm），且h
0·01 m
時(shí)，這種關(guān)系是線性的?！?，測(cè)量數(shù)據(jù)；，數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)； ■，延長(zhǎng)到R < 0 ? 01米； -，線性關(guān)系；R2，決定系數(shù)。
3.2 馬鈴薯的尺寸和形狀
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由表三給出。顯示固定進(jìn)料率為每分鐘400個(gè)種薯的時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這
些結(jié)果與期望值剛好相反，即高的標(biāo)準(zhǔn)偏差將使得形狀因子增加。球狀馬鈴薯的結(jié)果尤其令人吃驚：球的標(biāo)準(zhǔn)偏差高過(guò)阿玲達(dá)馬鈴薯50%以上。時(shí)間間隔的正態(tài)分布如圖七所示，球和馬鈴薯之間的差異明顯。兩個(gè)不同品種的馬鈴薯之間的差異不明顯。
表三 馬鈴薯品種對(duì)種植間距的精確度的影響
品種 標(biāo)準(zhǔn)偏差，ms CV, %
阿玲達(dá) 8.60 3·0
麻佛來(lái) 9.92 3·5
高爾夫球 13.24 4·6
圖七，固定進(jìn)料率下不同形狀的沉積的馬鈴薯時(shí)間間隔的正態(tài)分布。
球狀馬鈴薯的這種結(jié)果是因?yàn)榍蚩梢砸圆煌姆绞皆谌∈砩妆巢慷ㄎ?。臨近杯中球的不同定位導(dǎo)致沉積精度降低。杯帶的三維視圖顯示了取薯勺與導(dǎo)種管之間的間隔的形狀，顯然獲得不同大小的開放空間是可行的。
圖八，取薯勺呈45度時(shí)的效果圖；馬鈴薯在護(hù)種壁的位置對(duì)其釋放具有決定性影響。
阿玲達(dá)塊莖種薯在沉積時(shí)比麻佛來(lái)的精度高。通過(guò)對(duì)記錄的幀和馬鈴薯的分析，結(jié)果表明：阿玲達(dá)這種馬鈴薯總是被定位平行于最長(zhǎng)的軸線的護(hù)種壁。因此，除了形狀因子外，寬度與高度的高比例值也將造成更大的偏差。阿玲達(dá)的這個(gè)比例是1.09，麻佛來(lái)的為1.15。
3.3 實(shí)驗(yàn)室對(duì)抗模型測(cè)試平臺(tái)
該數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)了不同情況下的流程性能。相對(duì)于馬鈴薯，該模型對(duì)球模擬了更好的性能，然而實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果卻恰然相反。另外實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是為了檢查模型的可靠性。
在該模型里，兩個(gè)馬鈴薯之間的時(shí)間間隔被計(jì)算出來(lái)。起始點(diǎn)出現(xiàn)在馬鈴薯開始經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的時(shí)刻，終點(diǎn)出現(xiàn)在馬鈴薯到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)刻。通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從A到C點(diǎn)的馬鈴薯的時(shí)間間隔被測(cè)出。每個(gè)馬鈴薯的長(zhǎng)度、寬度和高度也通過(guò)測(cè)量獲得，同時(shí)記錄了馬鈴薯的數(shù)量。測(cè)量過(guò)程中馬鈴薯在取薯杯上的位置是已經(jīng)確定好的。這個(gè)位置和馬鈴薯的尺寸將作為模型的輸入量，測(cè)量過(guò)程將阿玲達(dá)與麻佛來(lái)以400個(gè)馬鈴薯每分的速率下進(jìn)行。測(cè)量時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差如表四所示。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差與模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差只是稍稍不同。對(duì)這種不同現(xiàn)象的解釋是：（1）模型并沒(méi)有把圖八中出現(xiàn)的情況考慮進(jìn)去；（2）從A點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間不一致。塊狀馬鈴薯如阿玲達(dá)可能從頂部或者最遠(yuǎn)距離下落，這將導(dǎo)致種薯到達(dá)C點(diǎn)底部的時(shí)間增加6ms
表四 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量和模型計(jì)算出來(lái)的開放時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)誤差的差異
品種 形狀因子 標(biāo)準(zhǔn)偏差, ms
測(cè)量值 計(jì)算值
阿玲達(dá) 326 8.02 5.22
麻佛來(lái) 175 6.96 4.40
4. 總結(jié)
這個(gè)模擬馬鈴薯從輸送帶開始釋放的運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)非常有用的證實(shí)假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工具。
模型和實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試都表明：鏈速越高，馬鈴薯在零速度水平沉積得更均勻。這是由于開口足夠大使得馬鈴薯下降得越快，這對(duì)馬鈴薯的形狀和種薯在取薯杯上的定位有一定的影響，與鏈條速度的關(guān)系也就隨之明確，因此，在保持高的播種精度時(shí)，應(yīng)該提供更多的空間以減小鏈條的速度。建議降低鏈輪的半徑，直至低到技術(shù)上的可行度。
該研究顯示，播種機(jī)的取薯勺升運(yùn)鏈鏈對(duì)播種精度（播種的幅寬）有很大的影響。
更規(guī)格的形狀（形狀因子低）并不能自動(dòng)提高播種精度。小球（高爾夫球）在很多情況下沉積的精度低于馬鈴薯，這是由導(dǎo)向的導(dǎo)種管和取薯勺的形狀決定的。
因此建議重新設(shè)計(jì)取薯勺和導(dǎo)種管的形狀，要做到這一點(diǎn)還應(yīng)該將小鏈輪加以考慮。
參考文獻(xiàn)
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華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述
馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要：綜述了國(guó)內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)播種機(jī)與國(guó)外播種機(jī)的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國(guó)播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問(wèn)題并展望未來(lái)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)方向。
關(guān)鍵詞：播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器
1. 馬鈴薯在我國(guó)的生產(chǎn)現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國(guó)得到大面積的栽種，盡管我國(guó)年產(chǎn)量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國(guó)家和地區(qū)比起來(lái)，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。
1.1我國(guó)馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀
300多年前，原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國(guó)并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國(guó)的馬鈴薯無(wú)論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國(guó)馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國(guó)馬鈴薯種植面積約8000萬(wàn)畝，預(yù)計(jì)總產(chǎn)量將超過(guò)6800萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來(lái)說(shuō)我國(guó)已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國(guó)馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大的國(guó)家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國(guó)外馬鈴薯的生產(chǎn)水平
單產(chǎn)量排名前六位的國(guó)家：新西蘭、比利時(shí)、丹麥、美國(guó)、英國(guó)、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，他們的單產(chǎn)量都超過(guò)了每公頃40000 公斤（中國(guó)馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國(guó)家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)我國(guó)。反觀我國(guó)，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。
1.3目前急需解決的措施以及會(huì)遇到的困難
要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國(guó)地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時(shí)提高生產(chǎn)機(jī)械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械，盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式，我國(guó)的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量，改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行，同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。
2. 國(guó)內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀
2.1我國(guó)播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前，我國(guó)大約有500家播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國(guó)播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上（國(guó)委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國(guó)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機(jī)械（包括播種機(jī)）的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。
2.2國(guó)外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
相對(duì)我國(guó)而言，國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過(guò)度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國(guó)，德國(guó)，英國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。
在國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家，精密播種機(jī)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無(wú)論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過(guò)程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來(lái)更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。
2.3與國(guó)外播種機(jī)相比，我國(guó)播種機(jī)存在的不足
和國(guó)外如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的播種機(jī)比起來(lái)，我國(guó)的播種機(jī)工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國(guó)外的低。另外，由于我國(guó)工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。下面以我國(guó)幾種典型的播種機(jī)和國(guó)外的播種機(jī)作一個(gè)對(duì)比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國(guó)播種機(jī)和國(guó)外先進(jìn)播種機(jī)的不足。
首先，從工作效率方面來(lái)看，我國(guó)播種機(jī)的工作速度低。國(guó)外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15㎞／h，有的甚至達(dá)到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國(guó)工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國(guó)早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國(guó)普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國(guó)這兩種機(jī)型的水平。
其次，我國(guó)播種機(jī)的工作幅寬小。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)這個(gè)環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國(guó)家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為5～6m，美國(guó)，加拿大等國(guó)家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到10～15m（陳興田，1999）。而我國(guó)所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個(gè)水平，工作幅寬低這個(gè)瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。
再次，排種器的排種效率低。我國(guó)很多使用播種機(jī)的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個(gè)排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒(méi)能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)就比我國(guó)先進(jìn)得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國(guó)學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
最后，我國(guó)的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)也還有很大的差距。在通用性方面，國(guó)外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的更換即可實(shí)現(xiàn)不同種子的播種，而我國(guó)大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”，一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子，這樣既浪費(fèi)制造材料，又沒(méi)能使播種機(jī)得到充分利用。另外，我國(guó)地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國(guó)研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。
3. 我國(guó)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
雖然可以通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時(shí)彌補(bǔ)我國(guó)播種機(jī)的不足之處，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)
出發(fā)，我國(guó)必須走自主研發(fā)的道路，通過(guò)不斷吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)再結(jié)合我國(guó)的國(guó)情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國(guó)特色的先進(jìn)播種機(jī)。
3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開發(fā)
要想盡快縮小我國(guó)馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國(guó)外水平的差距，大中型播種機(jī)將起到至
關(guān)重要的作用。我國(guó)的幾大平原地勢(shì)平坦，比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機(jī)都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于：一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時(shí)播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。
3.2采用新的排種原理和排種裝置
排種裝置是播種機(jī)最關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高有
著很重要的作用，迄今為止，我國(guó)學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國(guó)獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機(jī)上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個(gè)瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國(guó)應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。
4. 小結(jié)
一個(gè)比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個(gè)關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個(gè)播種機(jī)結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機(jī)的播種效率，因此，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外播種機(jī)研制的重點(diǎn)依舊是放在排種器的研制上。我國(guó)在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距，因此，我國(guó)還必須加大研制的力度。
新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實(shí)現(xiàn)大力推廣，在將來(lái)的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對(duì)這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動(dòng)作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒(méi)有開始實(shí)現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白。基于此，對(duì)現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)播種機(jī)的研制方向，同時(shí)研制的重點(diǎn)也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。
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