麦茬复播谷子大群体小个体免间苗播种量调控装置的研制与应用

马爱平，亢秀丽，靖 华，王裕智，崔欢虎，刘玲玲，苏年贵（山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾04000；山西省农业科学院隰县农业试验站，山西隰县04300）



麦茬复播谷子大群体小个体免间苗播种量调控装置的研制与应用

马爱平1，亢秀丽1，靖 华1，王裕智1，崔欢虎1，刘玲玲1，苏年贵2
（1山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2山西省农业科学院隰县农业试验站，山西隰县041300）

为有效解决麦茬复播谷子大群体小个体免间苗农艺技术所需的播种量配套调控装置，降低研制、生产与购买麦茬复播谷子播种机具成本，提升其播种效率和种植效益。通过制定技术方案进行田间小试、中试及生产试制；研制开发出了与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”配套使用的播种量调控装置即排种盒盖A和排种盒盖B，其所用聚苯乙烯泡沫塑料取材广泛、制作成本低、工艺简单；该装置具有与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”安装拆卸简捷、生产成本低、作业效率高及机手易操作等特点，同时增加了“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”作业功能；经生产示范应用，符合麦茬复播谷子大群体小个体农艺技术要求。该项研究可为黄淮麦区麦茬复播谷子实现节本简易栽培提供技术支撑。

谷子；播种量；麦茬复播；机械装置；大群体小个体

0　引言

晋南是山西粮食主产区，该区域夏季光温水资源丰富，可实现一年两作，麦收后复播谷子种植模式历史悠久，为该区域增加粮食产量做出了巨大贡献。在谷子高产栽培技术领域，广大科技工作者开展了有关施肥［1-3］、集雨补灌［4-5］、地膜覆盖技术［6-7］、种植模式［8-9］、除草剂应用［10-11］及病害防治技术［12］等方面的研究，这些技术成果在不同区域为谷子生产提供了较好的技术支撑，但这些技术均以围绕低密度（低于60.00万穗/hm2）人工间苗技术为主，其栽培环节繁杂费工。近年来，随着劳动力减少、劳动力价格上升，谷子栽培向简易节本的方向发展，在免间苗技术上通过精量播种机械［13-15］调控播种量、化控间苗技术［16］实现免间苗，在谷子简易节本生产中发挥了积极作用，但其技术核心仍是以低密度栽培技术为主。另一方面，以上免间苗技术适应于整地质量较高（残茬量较少）的春播谷子生产，而在麦茬复播农田上由于存在有大量麦茬秸秆，以往以低密度栽培为主的精量播种机及化控间苗技术难以保证其所需的种植密度，而有关麦茬复播谷子依靠较大种植密度自然实现免间苗技术及其播种量调控装置研究较少，因此，急需进一步探讨麦茬复播谷子的播种装置及较大种植密度条件下其群体与个体适宜的指标。基于此，本项研究在保留“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”基本结构、性能特点的基础上，研制与其配套使用的谷子播种量调控装置，以期为麦茬复播谷子在播种量调控、较高密度自然实现免间苗及群体与个体构成等方面提供良好的技术支撑。

1　设计的指导思想

一种麦茬复播谷子大群体小个体免间苗播种量调控装置设计的基本指导思想或技术方案是：研发的装置其播种量范围22.5～37.5 kg/hm2，符合麦茬复播谷子大群体小个体农艺技术相关要求；研发的装置材料取材广泛，成本低，易制作；研发的装置保留原“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”的基本结构与性能；配套装置与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”安装、拆卸简捷、机手易操作等特点。

2　装置结构设计制作、安装、播种量调试及拆卸

2.1结构设计、材料及制作

2.1.1结构设计 该装置设计是根据“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”排种盒的结构及大小，设计2种排种盒盖即排种盒盖A、排种盒盖B，其均为梯形体结构，下底面小，上底面大。

2.1.2材料 排种盒盖A、排种盒盖B所采用材料均为机械强度好、缓冲性能优异的聚苯乙烯泡沫塑料。

2.1.3制作排种盒盖 依据所用“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”型号的排种盒结构或形状、大小制作排种盒盖A、排种盒盖B。以当地对“200Z14A7小麦旋耕播种镇压一体机”的改进型“小麦旋耕播种镇压一体机”（由原播种小麦14行改为13行，其13个播种耧腿在1800 mm播种作业幅宽中均匀排列，种子箱中的播种盒仍为14个未变。下同）为例，选取一定长度、宽度、厚度≥50 mm的聚苯乙烯泡沫塑料，用刀切割成上底面长105 mm、宽50 mm，下底面长70 mm、宽50 mm，厚（或高）50 mm的梯形体14个。

取出其中7个（播种7行，行距约300 mm），在其一侧中部切割一个贯通上、下底面的下种孔，下种孔长20 mm，宽10～15 mm，高（或厚）50 mm。通过切割下种孔的排种盒盖命名为排种盒盖A，未有切割下种孔的排种盒盖命名为排种盒盖B（见图1、2）。

图1　排种盒盖A示意图

图2　排种盒盖B示意图

2.2安装、确定播种行距及播种行数

2.2.1安装 该装置安装在“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”种子箱内播种装置的排种盒上（见图3）。排种盒盖A扣在“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”种子箱内用来播种下籽的排种盒上，排种盒盖B则扣在“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”种子箱内不需播种下籽的排种盒上；用胶带将排种盒盖A、B与种子箱底部固定（见图4、5）。

2.2.2确定播种行距、播种行数 若确定播种行距320 mm、播种行数6行：可采用“180Z12A6型小麦旋耕施肥播种机”播种，播种作业幅宽约1600 mm，采用种1行堵1行交替的方式播种（见图4）；若确定播种行距300 mm、播种行数7行：可采用“200Z14A7型小麦旋耕播种镇压一体机”的改进型“小麦旋耕播种镇压一体机”播种，播种作业幅宽约1800 mm，采用种1行堵1行交替的方式播种（见图4）；若确定播种行距450 mm、播种行数5行：可采用“200Z14A7型小麦旋耕播种镇压一体机”的改进型“小麦旋耕播种镇压一体机”播种，播种作业幅宽约1800 mm，采用种1行堵2行交替的方式播种（见图5）；若确定播种行距440 mm、播种行数6行：可采用“2BFM-11型免耕施肥播种机”播种，播种作业幅宽约2200 mm，采用种1行堵1行交替的方式播种（见图4）。

图3　“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”排种装置示意图

图4　排种盒盖种1行堵1行交替排列示意图

图5　排种盒盖种1行堵2行交替排列示意图

2.3播种量调试

2.3.1确定播种量 由于麦茬秸秆量严重影响出苗率，因此，可根据麦茬秸秆量的大小确定播种量。在≥6000 kg/hm2的麦田实施麦茬复播谷子，播种量可控制在30.0～37.5 kg/hm2；在4500 kg/hm2左右的麦田实施麦茬复播谷子，播种量可控制在24.0～30.0 kg/hm2；在3000 kg/hm2左右的麦田实施麦茬复播谷子，播种量可控制在22.5 kg/hm2。

2.3.2播种量测算 根据公式（1）计算一定面积所需的播种量W（kg）。

式中：W为播种机压辊转动n圈（模拟播种机播种一定面积）的总排种量（kg）；M为每公顷计划播种量（kg）；d为小麦播种机压辊直径（m）；a为行距（m）；b为行数；n为小麦播种机压辊转动圈数；π取3.14；1 hm2= 10000.0 m2；0.75为校正系数（调整播种量是播种机在静态条件下调节，实际播种机在作业过程中有振动，静态下调整出的播种量一般较作业过程中有振动条件下的播种量偏小）。

2.3.3播种量调节 调整时将“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”的排种轴调节阀与卡箍分离，转动排种轴螺栓，排种轴和排种轮随之水平移动，调节排种轮外露尺寸（排种轮外露尺寸减小则播种量增大，反之播种量减小），然后转动播种机压辊，装有排种盒盖A的排种盒播下种籽，转动播种机压辊n圈后，根据公式（1）计算播种量W（kg），重复上述过程，直至调整到排种轮外露尺寸达到播种量W（kg）要求。该装置通过排种盒盖A的下种孔与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”已有的排种装置实现了播种量的双重调控。

2.3.4锁紧排种轴调节阀 当调整到所需播种量W（kg）时，将排种轴调节阀与卡箍锁紧，避免作业过程中振动导致播种量W（kg）的改变。

2.4拆卸装置

当一季谷子播种作业完后，从种子箱底部拆去胶带，将排种盒盖A、排种盒盖B从排种盒中取出，则恢复“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”的原型，对原“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”播种下茬小麦不产生任何影响。

3　试验示范效果

3.1试验示范基本情况

（1）人工模拟机械播种试验。2014年6月在山西省农业科学院小麦研究所一分场试验基地，开展了麦茬复播谷子人工模拟机械播种大群体小个体小区试验。小区长4 m，宽2 m，每小区内种植5行，播种行距为400 mm，播种量30.0 kg/hm2，所用品种为‘农家种A’。收获期（2014年10月3日）测定穗数、穗长、单穗重等性状，单收单打计产。

（2）机械播种示范。2015年6月在山西省农业科学院小麦研究所韩村试验基地的麦茬地复播谷子示范1 hm2，采用“200Z14A7小麦旋耕播种镇压一体机”的改进型“小麦旋耕播种镇压一体机”配套该播种量调控装置播种，播种作业幅宽为1800 mm，排种盒盖A、B与排种盒的安装排列为，从一端始依次为：安装1个排种盒盖A、2个排种盒盖B、1个排种盒盖A、2个排种盒盖B、1个排种盒盖A、2个排种盒盖B、1个排种盒盖A、3个排种盒盖B、1个排种盒盖A；播种行距为450 mm，一次播种5行，播种量32.25 kg/hm2，所用品种为‘农家种B’。在收获期（2015年10月12日）随机选取样点25个，每个样点取样面积1.00 m2，测定穗数、穗长、单穗重等性状；根据各样点的测定穗数，将其分别归为45万～60万、75万～90万、105万～120万穗/hm23个不同群体段，各不同群段单收单打计产，取其平均值。

3.2试验示范结果

从表1看出，麦茬复播谷子单位面积的不同成穗数对产量、单穗重和穗长的影响不同。从产量因素看，2014、2015年的同一个试验示范年度中均呈现随成穗数的增加产量提高，反映出麦茬复播谷子依靠大群体小个体栽培方法是获得高产的有效途径之一；从2个试验年度的产量比较看，2014年126.3万穗/hm2产量达近6000kg/hm2，2015年114.75万穗/hm2产量（4431.44kg/hm2）低于2014年102.6万穗/hm2的产量（5046.30 kg/hm2），其原因，一是所用品种不同，二是2015年播种行距（45 cm）偏大（较2014年播种行距大5 cm）。从不同成穗数对单穗重、穗长因素的影响看，同一个试验年度随成穗数的增加单穗重在降低、穗长在减小。不同成穗数对千粒重的影响较小。

表1　麦茬复播谷子不同成穗数对产量及产量构成因素的影响

4　结论与讨论

该项研究表明，研制开发的播种量调控装置与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”配套使用，有效解决了原“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”的播种谷子播种量过大或无法调控的问题，也避免了“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”排种轮与排种刷间及排种盒的其他部位漏撒谷种，并继承了“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”一次可完成旋耕、播种、镇压工序作业效率高的特点，提高了“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”的年利用率，实现了一机多用。试验示范表明，该装置符合麦茬复播谷子大群体小个体的农艺技术要求，大群体小个体栽培农艺技术是麦茬复播谷子获得高产的有效途径之一。

研究表明，该项技术前期依靠较大播量克服了麦茬地残茬秸秆对出苗率的影响，并符合谷子出苗的群发规律，依靠大群体实现自然免间苗；该项技术后期自然形成的较小个体，有效解决了机械化收获中行与行谷穗（谷穗小半直立）缠绕的问题，为机械化收获奠定了基础。该项技术相配套的播种量调控装置所用材料广泛、制作成本低、工艺简单、且具有与“小麦旋耕（免耕）播种镇压一体机”安装、拆卸简捷的特点。其农艺技术与配套装置的融合，丰富了麦茬复播谷子栽培学科内涵，这可能是本项研究的新颖之处。

该项研究表明，麦茬复播谷子在53.4万穗/hm2～114.8万穗/hm2区间（2015年）随成穗数的增加产量增加，这与“一般夏谷种植密度要较春谷种植密度大1～3倍，夏谷个别品种可达120万穗/hm2～180万株/hm2［17］”的结果相近；郝洪波等［18］研究结果认为，麦茬夏谷常规品种留苗密度为75万株/hm2较适宜，杂交种留苗密度为22.57万株/hm2；夏雪岩等［19］研究结果认为，谷子杂交种‘张杂谷8号’30万株/hm2～37.50万株/hm2较适宜，这与本项研究的结果不一致，这可能是所用品种、土壤肥力等因子及其立地生态条件不同；有关春［20］、夏［21］谷留苗密度与产量关系，均表现为随着种植密度增加呈先升后降的趋势，因此，该项研究（2个试验年度均未出现随着种植密度增加产量下降的趋势）仍需进一步探讨晋南麦茬复播谷子高产适宜的成穗数。

该装置配套的农艺技术大群体小个体免间苗栽培方法，可适宜于黄淮麦区的水地春播、水旱地夏播和复播，在旱地春播应用该项农艺技术，若遇春末夏初干旱年份可能会因群体较大水分承载力有限而导致减产。该装置在麦茬地复播应用，在秸秆量较大地块出苗效果较差，因此，建议在小麦产量≥6000 kg/hm2的麦田，先行秸秆粉碎再实施播种，并适当加大播种量，以免造成基本苗不足而影响产量。有关麦茬复播谷子大群体小个体的产量与行距，行距、成穗数与谷穗缠绕的相关性，产量与底施肥量、追施肥量等栽培关键因子有待于进一步研究。

该项研究提出的麦茬复播谷子大群体小个体节本简易栽培方法及其配套播种装置，可能会为黄淮麦区水地改变单一的种植结构（小麦-玉米）增加新的种植模式，对缓解由于国际玉米市场价格偏低导致国内玉米库存积压具有积极的作用，对缓解区域性水资源危机（谷子蒸腾系数低于玉米）实现可持续发展将提供良好的技术支撑。

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Seeding Quantity Regulating Device Applied to Big Population Small Individuality No Thinning out Seedlings of Millet Multiple Cropping with Wheat Stubble

Ma Aiping1，Kang Xiuli1，Jing Hua1，Wang Yuzhi1，Cui Huanhu1，Liu Lingling1，Su Niangui2
（1Wheat Research Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Linfen 041000，Shanxi，China；
2Xi County Experiment Station of Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xi County 041300，Shanxi，China）

In order to design an effective seeding quantity regulating device applied to big population small individuality no thinning out seedlings of millet multiple cropping with wheat stubble，reduce the producing and purchasing cost of seeding machines，and improve seeding efficiency and planting benefit，the technical scheme was set and applied in field small test，middle test and trial production.The seed-metering boxes cover A and B were developed and matched to“wheat rotary tillage（no-tillage）sowing and compacting all-in-one machine”，and the polystyrene foam used was widely available，with low cost and simple process.The device could be simply installed to and dismantled from the“wheat rotary tillage（no-tillage）sowing and compacting all-in-one machine”，and it enhanced the function of the machine.The device accorded with the agrotechnique demands of millet multiple cropping of big population small individuality with wheat stubble，and proved by its application to production demonstration.This study can provide certain technical support for low cost and effective millet multiple cropping with wheat stubble in the Huang-huai wheat producing area.

Millet；SeedingQuantity；Multiple Cropping with Wheat Stubble；Mechanical Device；Big Population Small Individuality

S515，S223.2+5

A论文编号：cjas16020001

山西农业科学院重点项目“麦茬谷子大群体小个体简易节本增效艺机一体化关键技术研究”（YZD1509）。

马爱平，女，1966年出生，山西汾西人，研究员，学士，主要从事旱作节水农业研究。通信地址：041000山西省临汾市尧都区幽并街33号山西省农业科学院小麦研究所，E-mail：mapinglflf@163.com。

崔欢虎，男，1963年出生，山西霍州人，研究员，学士，主要从事旱作节水农业研究。通信地址：041000山西省临汾市尧都区幽并街33号山西省农业科学院小麦研究所，E-mail：cuihh88@163.com。

2016-02-02，

2016-04-08。