齐 辉

(清原满族自治县农机化技术推广服务站，辽宁 清原 113300)

0 引言

随着机械化耕整地技术的普及，利用拖拉机配套犁耕、旋耕等耕整地设备开展现代化生产已经成为耕地处理的主要方式，相对于传统的生产形势，机械化耕整地显著提升了作业效率，更有利于保证耕整地后的地表平整。但常年机械化翻耕整地也造成了土壤沙化、水土流失、地力降低、秸秆利用不佳等问题，不利于农业可持续发展。随着保护性耕作理念和技术的普及，人们对于农业生产耕整地的合理开展有了新的认识，免耕播种以颠覆传统生产模式的新姿态展现出其独有的优势。随着我国对于免耕播种技术的支持和生产过程应用免耕播种的政策倾斜，免耕播种农田的占比持续增加，免耕播种的农田也陆续展现出了高产、省工省力、改良土壤、蓄水保墒等众多优势。随之促进了免耕播种机的销售与应用，免耕播种机作为免耕播种实施的必须机型，使用者应当了解免耕播种机与传统的土壤翻耕机械及播种机的使用差异，利用免耕播种机的性能优势开展作业。

1 免耕播种机的研究应用情况

随着传统耕作模式的长期应用，年复一年的土壤扰动与缺少植被有效覆盖，导致土壤风蚀、水蚀问题严重，对耕地资源的保护造成了不利影响，从农民的角度看，直观表现为耕地地力持续下降。据统计，在缺少植被有效覆盖下，地表径流发生率将提高50%～60%。针对耕地土壤退化问题，免耕播种这一新的技术形式得到了越来越多农民的认可与应用[1]。我国对于免耕播种机的研制和技术试验开始于20 世纪 60 年代，最早的试验示范地区以东北地区为主，后在20世纪70—80年代逐渐开始向江苏、浙江等长江流域普及。早期的免耕播种技术应用目标是抵抗旱情，随着人们认识的提高，免耕播种对于恢复地力的作用逐渐体现，我国对于免耕播种优势的认识也更加全面。在农业机械化快速发展的新时期，免耕播种机作为免耕播种技术实施的关键，其技术也得到了快速发展。自主研发的很多免耕播种机械设备在农业生产中得到了广泛应用，例如德邦大为2BMG型免耕播种机、勃农2BZM-2型指夹式免耕精密播种机、亚澳2BMYF-2型免耕施肥播种机、康达2BMZF-2型免耕指夹式精量施肥播种机等十余种产品已经得到了市场的广泛认可。且在免耕播种机的应用过程中，表现出了与传统耕作播种模式的显著优势。综合来看，利用免耕覆盖播种的方式进行农业生产，能降低土壤水蚀50%～80%，提高水分利用率14%～18%，土壤蓄水量提升15%～18%，且土壤中的碳、氮、磷、钾等元素和微生物、有机质明显增多，土壤结构得到有效改善[2]。

在免耕播种机应用量不断提升的同时，我国针对免耕播种机的技术优化也开展了大量的研究工作。齐鹏[3]研究设计了一种破茬、防堵、开沟能力更强的破茬防堵装置，改善了破茬防堵装置的外径、偏刃厚、圆弧齿数量，利用仿真软件优化了机具行驶速度与入土深度的匹配关系及圆盘刀面偏角，有效提升了免耕播种机的破茬防堵能力。刘月琴[4]为提高气吸式免耕播种机作业的质量，针对振动特性及对排种性能的影响展开研究，分析了葵花、玉米、莜麦、荒地四种免耕地振动能量的密度分布，明确了免耕播种机的振动受到前进速度、垄向、播种深度、根茬种类、土壤坚实度、含水量等有直接关系，借助离散元软件仿真种箱内大豆种群运动，对于取排种过程的吸种孔直径、真空度、排种盘转速、频率等参数进行了优化改良，有效提升了免耕播种机的适用性。陈永亮[5]针对高速免耕播种机单体展开了专门的设计研究，利用EDEM离散元分析种子的运动规律，确定了高速免耕播种机单体的主要结构参数，对免耕播种机的作业速度、高速种管离地高度和导种角度进行单因素试验，实现了免耕播种机单体技术优化。

2 免耕播种机关键技术

2.1 组成与原理

免耕播种机集成了耕整地机械与播种机的部分特征与功能，属于多种功能集成的新型复合型农机设备，其使用时需与拖拉机进行配套，利用拖拉机的行驶功能和动力输出实现免耕播种机的相关功能。现阶段使用的大部分免耕播种机结构包括破茬开沟装置、播种装置、镇压装置及机架等，部分机型还配套有施肥装置(图1)。免耕播种机能够在不翻动土壤或少翻动土壤情况下完成农业生产的破茬、开沟、播种、施肥、镇压等全部工序及技术要求，与传统耕作播种方式相比，免耕播种机不需要事先进行旋耕或犁耕，能够直接在收获后的耕地基础上开展播种作业。很多免耕播种机还能同时完成对耕地表面粉碎秸秆的转移和调整，实现播种后秸秆均匀覆盖于地表，为农田创造秸秆保护层。

2.2 开沟破茬及防堵技术

开沟及破茬位于免耕播种机的最前方，是免耕播种机在留有根茬的复杂耕地中可靠作业的基础保障，在生产实践过程中传统的免耕播种机常出现开沟或破茬中的堵塞问题，影响免耕播种的实际质量，因此在新型免耕播种机研制过程中，很多农机企业应用了更为可靠的防堵技术，以提升免耕播种机的作业质量和效率。破茬装置与防堵结构通常采用一体化设计，既能将田间秸秆残茬切断，又能有效将其破碎，防止过长和柔性过大的秸秆缠绕堵塞。现阶段使用的大部分破茬防堵装置采用动力破茬的方式，即通过拖拉机动力输出轴输出的动力带动破茬防堵装置旋转，破茬防堵装置多采用梯型刀盘的方式，其安装时多与开沟器形成小间隙配合，实现破茬刀盘旋转过程，既将根茬切断又能利用与开沟器形成的剪切作用将缠绕在开沟器上的杂草切断，有效防止开沟过程中的堵塞问题。由于可利用秸秆进行覆盖，开沟器开出的种沟相对于传统播种更浅，根据不同直径种子，开沟深度通常仅为3～4 cm，有效减少了土壤扰动，并降低了整机行驶阻力。

2.3 播种技术

播种技术是决定免耕播种机精度的重要装置，现阶段使用的免耕播种机根据排种器形式的不同，可分为机械式和气力式两大类，其中机械式播种装置的结构更为简单，技术相对成熟，生产成本较低，有利于降低免耕播种机的销售价格，但其在使用过程中存在着对种子的适应能力不强、播种效率低、播种精度不高等问题；气力式播装置相对于普通的机械式播种装置具有明显的高效率特征，其播种作业时的工作速度可达10 km·h-1，且气力式播种装置对于种子的形状、尺寸适应能力更强，可配套的气力式播种技术包括气吹式、气吸式等多种形式，其中以气吸式应用较多，但气吸式播种机对于形状不规则的种子存在一定的漏播概率，因此应根据种子特征适当选择播种方式。总体而言，目前免耕播种机仍以机械式排种技术为主，勺轮式和指夹式均为常用的机械播种技术形式。

2.4 镇压技术

镇压技术对于播种后种子的萌发质量影响很大，镇压装置的性能直接关系到种子与土壤的接触密度，良好的镇压能保证表层土壤孔隙度的有效降低。既能减少土壤中的水分蒸发，又能为种子萌发和农作物生长创造一个虚实适度、水分适宜的环境。免耕播种机的镇压装置主要有两大类：一是地轮与镇压轮集成，地轮既做为排种器的动力装置又做为镇压装置，该结构能有效减化整机结构，降低制造成本，但不能实现镇压力的调整，对于复杂地形的镇压效果常不尽如人意；二是单独的镇压轮，多具备压力可调节的功能，能够适合不同环境的土壤压实农艺要求，更容易保证播种后的出苗率。

3 技术优势分析

3.1 有效简化生产工艺

利用免耕播种机进行作业，其功能集成了破茬、开沟、播种、镇压、秸秆覆盖等多个工序，有效缩减了传统生产过程中的土壤翻耕、整地、秸秆收集离田等工序，使农业生产的早期工作得以快速完成。

3.2 有效提升生产收益

一方面免耕播种机的应用在减少生产工序的同时也节省了雇佣人力和租赁机械作业的成本，同时农机作业次数的减少使燃料购置费、机械保养费都明显降低，生产过程中的总支出得到有效缩减。另一方面，免耕播种机的常年应用能有效培肥地力，实现农作物产量的不断增加，农业生产经营的收益得到不断提升。

3.3 有利于耕地保护与环境保护

免耕播种机的应用能有效减缓耕地土壤流失、沙化等问题，并利用秸秆覆盖的降解作用，能在一定时期内实现耕地地力的恢复与提升，有利于农业生产的长期可持续发展。另一方面免耕播种属于保护性耕作的技术范畴，免耕播种作业使农作物的秸秆资源得到了有效利用，避免秸秆处理不当造成的空气及农田周边环境污染。

4 参数优化思路

4.1 播种效率的优化

现阶段使用的播种技术包括机械式、气吹式、气吹式都存在各自的优势与不足。机械式排种器的最大问题就是播种效率较低。气吸式排种器尽管工作效率高，但存在一定的漏播问题，气吸式排种器在复杂耕地存在较高的重播问题，因此应根据各排种器的特点对型孔的尺寸、排种器转速、气体负压力值等参数进一步优化。必要时可利用电驱动辅助排种器运转，以实现播种效率与播种精确度的更好保障。

4.2 镇压参数的优化

镇压参数优化应重点在镇压轮的单体形状、可调节压力装置及镇压过程中的回土覆土能力的综合优化。现阶段使用的覆土镇压装置结构相对简单，对于表层土块的压碎能力相对有限，通过采用1.5～3 cm宽的V型结构或3～5 cm宽的W型单体结构，能实现更好的土壤压碎效果，同时覆土质量更加均匀。

4.3 免耕性能的优化

免耕性能主要是指在不进行土壤翻动的表土进行直接开沟播种后的实际效果，免耕性能的影响因素包括开沟器的入土能力及种沟形状、表层土壤的细碎能力等。现阶段的免耕开沟器设计过于简单，对于仿形设计、仿声设计的应用不理想，部分开沟器在免耕作业过程中受土壤质量的影响大，存在开沟不均匀问题，应利用优化设计改善开沟后的回土速度和回土质量。

5 结语

综上所述，随着免耕播种机的普及与应用，其机械的先进性已经成为影响我国农业生产和农作物产量的重要因素。在免耕播种机技术优化过程中，农机生产企业要进一步考虑不同地区对于免耕播种作业的实际需求。结合留茬免耕和覆盖免耕等不同的农艺要求，研发有针对性的可靠机型，并重视破茬、开沟、播种、镇压、秸秆覆盖等功能之间的技术匹配，实现免耕播种机技术的全面提升。