各位领导、专家:
晚上好!
我今晚和大家交流的话题是:科研试验专用小区播种机
在交流之前,我先做个自我介绍。
1998年,我到了江苏里下河地区农业科学研究所工作,在程顺和院士的团队中负责部分小麦育种工作,到目前为止主要选育出的品种有扬麦20、扬麦24、扬麦25、扬麦27、扬麦28等品种。
在育种工作中,同时兼顾田间育种机械的使用和维护,针对育种需要,开发适合育种使用的专用机械。
在这里大家都是农机行业的专家,我是一个没有这方面专业知识,也没有经过专业教育的门外汉,在这里会说些外行话,如果有错误的地方请批评指正。
什么是小区
谈小区播种,先和大家谈谈什么是小区。
小区,顾名思义就是小面积的田块,这个小面积不是一亩两亩,而是一厘两厘地的面积,都是几个平方米到几十个平方米。这些形式一般应用于田间科研试验和育种环节。如下图。
这样直观的说明小区的概念,大家应该知道这样的种植形式,生产上是没有的。
在两年前,我和青岛农大的杨然兵教授一起合作,在中国农机论坛中和大家分享过关于小区播种机相关介绍,有兴趣的可以到中国农机论坛微信公众号查阅。
小区播种分点播和条播两种形式。
点播一般用在大豆玉米试验中比较多,还有蔬菜等。其他的农作物试验采用条播的比较多,当然是根据试验要求去实施的。
小区播种和生产上的播种有哪些不同
首先, 每个小区的品种不同,两个小区之间的种子不能混种到一起,在两个小区之间更换品种,要求排种器内不能有残留的种子。
再一个,根据试验的要求,两个小区之间的播种量或者株距是不一样的,这又要求排种器能够随时改变播种量或者株距的设置,达到试验要求。
这两个要求还有一个前提是在播种机连续播种的情况下,不停机实现的,这样的要求大田生产用的播种机目前是实现不了的。
一个科研单位每一年小区的数量少则四五百个,多则几千个。在没有小区播种机的情况下,只能采用人工划区,开沟,人工把定量的种子撒在播种沟中,再人工覆土。
用工量很大,容易产生人为错播,而且播种质量差,直接影响试验的准确性。
下面看一组试验田人工播种场面。
场面是不是壮观?
田间试验是一个在田间进行的农业科研活动的农业系统工程。田间试验机械化不单单是提高育种工作效率的问题,更重要的是提高田间试验质量和保证试验结果的可靠性问题。
大家都知道,试验要准确就必须统一操作规范,而采用人工的办法显然不能保证试验质量的可靠性,有句话大家都听说过:“机械是最可靠的,人是最不可靠的。”
面对如此繁杂的试验播种,从减轻科研人员的劳动强度和提高试验质量出发,小区播种机是必然的选择。
小区播种机是农业田间试验不可缺少的机械,特别是育种人员必备的机械装备。
试验小区的播种机
下面简单介绍小区播种机的具体情况。
什么是小区播种机?
顾名思义,小区播种不同于大田生产,是经过试验设计合理布置的小面积的播种,满足此类小面积播种的播种机叫小区播种机。
由于每个试验的方案不同,根据试验要求每个小区的基本苗有多有少,每个小区的用种数量就不一致。
在每个小区播种量变化的情况下,就需要播种的时候要把准备好的规定数量的种子完全的均匀的播种在相对应的小区内,而且种子不能播到相邻的小区里,这是小区播种的基本要求。
小区播种机的特点
小区播种对播种机有着特定的技术要求:把定量的种子均匀地、全部无遗地播到规定的小区行长内,即保证定量播种。
不同品系的种子不能残留在种子箱和排种器内,以免造成种子混杂,叫零混杂。
播种机在工作时要保持连续播种,小区之间不停顿清种,这样才有实际意义。
小区播种机有条播机和点播机两种基本形式
他们的共同特点是在规定的面积内按照试验要求的播种量或者株距定量播种,同时机具具备自清能力,防止小区之间品种混杂。
小区点播机和生产上用的点播机的区别在于不同小区之间种子的快速清理和添加,以及株距的随时调节。
小区条播机与生产上用条播机区别在于排种器的结构上,所以用小区条播机来说明其与普通条播机的不同是比较有代表性的。
今天我只谈谈有关小区条播机的情况。
下面介绍常用的有代表性的格盘小区条播机。
所谓的条播就是种子在播种带呈现条状连续分布的播种方式,是小麦等农作物的基本播种方式。
格盘式小区条播机不同于普通条播机的地方在于种子的分配上,也就是排种器的结构不同。
小区条播机的种子分配是分步进行的
第一步是把一定量的种子(就是一个小区所需要的种子)一次加入储种筒,当播种机行进到规定的地点,相对应的种子从储种筒中释放出来,通过分种椎体均匀的流向格盘的四周,形成一圈相对均匀的种子带。
当种子流入格盘的时候,格盘转动,格盘底部有一个相对应的落种孔,种子就会源源不断的通过落种孔流向下一个再分配系统—分配头,这时小区条播机种子实现第二次分配。
下图就是小区条播机的第一次分配系统中的格盘。
分配头的作用是将格盘流下来的种子流均匀分配到播种机的各个排种管中,分配的方式是分配器中心有一个甩头,甩头以一定的速度旋转,种子通过甩头中心被甩向四周,四周有相对应的出种口,分别通向各个排种管,甩种头有点像水泵的叶轮形式。
当格盘转动一圈,格盘里的种子就会一粒不剩的全部播完,这个时候正好播种机走完预设定的一个小区的长度,这个长度是由播种机的行走控制系统实现的。
格盘和播种通道里不会残留一粒种子,不需要停机清理,接着就投入下一个小区的种子,播种机再接着播种下一个小区的种子,继续以上的播种程序,实现了小区连续播种。
通过这样的种子分配形式,不管你每一次投入的种子量怎么变化,排种器都会保证做到把所有的种子均匀分布在这个小区里。
至此,小区条播机与普通条播机的根本区别就完全清楚了。
对于市场上各种不同形式的小区播种机,基本原理都是一样的,在此基础上不断完善,使得现在的小区播种机功能不断升级,更好的为科研试验服务。
下图是分配头外观。
国外小区条播机的发展状况
早在20世纪30年代,国外就开始研究小区条播机。1935年,加拿大研制了世界上第一台小区条播机。随后,奥地利、美国、挪威、法国、瑞典、德国、日本和前苏联等国家也相继开始研究。
20世纪60年代,奥地利、西德、日本等国已经基本实现了小区条播机械化作业。
我国小区条播机的现状
我国从1978年开始陆续引进几种国外的小区条播机,其中从奥地利进口数量最多。这些播种机主要分布在全国各地的科研院所。
我国研制的小区条播机主要有以下几种类型:
黒龙江省农科院的ZXBJ-4型小区播种机、黑龙江农垦科学院红兴隆研究所的XBJ-15和xBJ-J5A型小区播种机、中国农业工程研究院和北京农业大学研制的L1KM-1.4型小区条播机、新疆农垦科学院农机所研制的2×BX-2.0悬挂式小区条播机等。
这几年我国有关科研单位以及一些小企业开始批量生产小区播种机,像河南省农科院小麦研究所成立了公司专业生产小区条播机,还有一些小型企业如河南、河北等多家单位都在尝试生产销售。
河南省农业科学院小麦研究所参股的河南力垦农业机械有限公司生产的小区播种机
青岛农业大学研发的悬挂式小区玉米气吸精量播种机。
石家庄市农林科学研究院的小区播种机
下面是我们扬州农科院和原山东金亿合作开发的第一台小区播种机
扬州农科院在小区条播机的研发上走在全国的前列,有些方面甚至超过国外同类产品水平。主要是我们在使用的过程中发现问题,然后去想办法解决问题,不断地完善各项功能。
这样的产品肯定也是最接地气的产品,也符合有关产品的研发路径--从实践中来再回到实践中去,一个好的产品必须经过实践的反复检验才能有生命力。
目前扬州农科院正在研发第三代小区条播机,已经申报发明专利和新型实用专利共五项,第三代小区条播机各项性能指标有质的飞跃。
我们的专业是小麦育种,和机械加工制造是完全不同的两个行业,之所以搞机械研发,是工作中需要的机械在市场上买不到。为了提高育种效率,倒逼我们去研发育种专用工具。
开始,我们向市场投放了第一代小区条播机。后来发现好的地方需要提高,我们紧接着开发了第二代小区条播机。
下面是我们在开发的过程中申请的专利:
在新技术应用方面,现在的小区播种机的设计也融入了电脑数字控制技术,一些自动控制,北斗导航定位系统应用,智能化系统集成,以及互联网技术。
这些精准农业技术在小区播种机上的应用,实现了播种过程自动控制,精确定位每一个小区的播种位置,和互联网连接,数据进行即时上传、存储,保证试验数据更准确可靠,让复杂的科研试验工作变得简单,这些现代化高科技的应用对小区播种机的发展有着非常重要的意义。
虽然我国小区播种机研制在各地都有一定的发展,但也存在一些问题。
由于我国目前对该领域的研究少及投入不足等原因,田间试验机械的研制还处于低水平研发阶段,没有自主知识产权,远远不能满足现代农业发展对田间试验机械的需求。
首先,一些机型仅仅停留在科研成果阶段,没有形成产品。有的虽然进行了小批量的生产,但是在实际的使用过程中,不能满足各地科研人员对不同生产条件下的不同要求,存在水土不服的问题,需要研究人员不断地加以完善改进。
其次,小区播种机的需求量不是很大,不能形成大批量生产,造成生产成本过高,企业追求经济效益,所以不愿意投入,使得研发能力不足,产品更新换代跟不上,需要政府给与一定的支持。
再一个,由于小区播种机是田间试验专用的播种机械,结构和功能都不同于大田生产用播种机械,而搞播种机研发的人员又不了解科研试验的特殊要求,造成研发出来的播种机不能满足农业科研人员的需要,甚至一些基本功能都不能符合小区播种机的标准。
由于田间试验机械的特殊性,目前我国各科研机构对小区播种机的研制工作投入的人力资源很少,且研究资金注入有限,都是单打独斗,国家在政策上又没有给与更多的支持,制约了田间试验机械的研发水平。
在这样的大环境和背景下,我国的田间试验机械的发展很难抗衡国外企业的竞争。
我们的出路在哪里?是不是永远受制于人?这是给农机行业的专家老总提出的一个新的问题,也是政府相关部门要思考的问题。
要实现田间试验机械国产化,必须走产学研相结合的办法,把现代化高科技技术应用到小区播种机的设计理念当中,集中各方优势,相互协作,才能有所突破。