摘 要：我国绿肥种植面积广，种类多，绿肥改良盐碱地效果显著。针对新疆土地土壤条件以及果园独特种植模式，解决 相关播种机械种类匮乏的问题，特设计出了专用于旱地果园的绿肥混合播种机，该机可实现多种混合模式进行播种，一 机可满足不规则种子与圆形种子或小颗粒种子与长条种子等多种功能，且实现小颗粒种子的精量播种，对田间试验相关 数据结果表明；样机作业开沟深度，播种深度前排平均 33mm,后排 27mm，播种深度合格率 95%，滑移率 3.5%，线性度 10.8%，各行一致性系数 10.55%，播后地表平整、镇 压连续，进行分析得出在工作范围内排种器转速、排种舌工作长度 与排种速度的关系，通过试验验证了机械设计可行性，设计结果可为北方旱地果园行间播种机械提供参考依据，对于降 低果农劳动强度与果园播种难度、提升播种质量具有重要的现实意义。

关键词：混合播种；精量；果园绿肥

0 引言 我国绿肥种植面积广，巅峰时达到 0.1 亿-0.15 亿 hm2，全国绿肥发展空间约 4600 万 hm2。北方土壤盐 碱化程度高、蓄水性差、土壤水分、养分流失严重； 化肥使用成本高、效果差、且易造成环境污染，绿肥 改良土壤盐碱化成效显著[2]，北方旱地果园独特种植模 式以及土壤条件需要专门播种机用于播种绿肥，绿肥 种植地域为果树行间，常规播种机幅宽较大，绿肥种 子长轴径在 3mm 以内，种子颗粒小，形状不规则，易 导致播种不均匀，漏播严重。单一绿肥种植营养成分 提升有限，空间利用率不足，目前国内缺少与果园种 植条件相配套的精量播种机。 我国作为农业生产大国，对于播种机研制起步较 晚，但非常重视，近些年国家一直倡导精量播种，资 源合理利用，经过不懈努力，国内在精量播种方面也 是取得了相当大的进步，但对于新疆果园绿肥混合播 种时播种精度一直存在问题。 针对目前现状，以上机具在一定程度上可满足果 树行间绿肥播种的基本需求，但对于新疆绿肥种植事 业长远发展来看，为了减少绿肥播种浪费，增加绿肥 改良盐碱沙质地效果，减少果农作业劳动力，还需设 计适合新疆果园独特种植条件的播种机。本文针对北 方旱地果园种植模式，农机农艺相结合，设计适合新 疆果园精量播种作业的气吸机械混合式精量播种机， 以期为绿肥高产增肥效果提升提供技术参考。

1 整机结构及工作原理 1.1 整机结构 依据新疆果园绿肥种植条件，果园果树行间宽度 为 4m-6m，播种方式主要为油菜与燕麦种子混合播种， 牵引动力为果园专用拖拉机，依据上述条件进行相关 播种机设计，气吸机械混合式绿肥播种机的设计主要 设计参数如下表表 1 所示；

该设计主要部件由: 覆土镇压轮、种管、风管、种 箱、驱动电机、控制箱、计数轮、气吸排种器、窝眼 轮排种器、风机、风机架、三点悬挂装置、开沟器以 及机架等部分组成，设计结构示意图如下图图 1 所示；

机具采用拖拉机三点悬挂挂接方法，克服了果园 行距较窄、行间转弯困难等问题。使用两种播种混合 间作方式，可以同时播种不同体积绿肥种子，前后插 空开沟模式，减少机具体积，可以同时播种七行种子， 整机兼顾开沟、播种、覆土等全套播种工序，且部件 紧凑，空间设计合理，大大减小果园播种机体积及所 需功率，使用方便，维修简单。

1.2 工作原理 该绿肥播种机为三点悬挂式气吸外槽混合播种 机，依靠拖拉机牵引进行行走工作，地轮转动带动链 轮链条转动，将动力传递至外槽轮式排种器排种轴的 一端，实现种箱内粒径较大的绿肥种子的正常播种;机 械式排种器排种轴的另一端通过变速机构将动力传递 至气吸排种器排种轴上，实现小粒径绿肥种子的精量 播种，使用万向联轴器将拖拉机动力传递到播种机上， 进而带动气吸排种器中风机旋转产生负压，进而完成 气吸排种器排种过程；混合开沟方式可以完成两种不 同播深绿肥种子播种过程，镇压轮为轮幅镇压轮，安 装在播种机后方，在覆土同时减少土壤黏附，保证种 子与土壤充分接触。

2 主要结构及参数设计计算 2.1 开沟机构的设计 目前，经过实地调研，新疆阿克苏地区主干型苹 果园行距一般在 2m-4m，主干型梨园行距为 4-6m。新 疆果园土地土壤沙化比较严重，昼夜温差大，水分蒸 发快，土壤中营养物质不易保留，行间多种绿肥混合 间作可以达到培肥固土，保水保墒的作用，不同种绿 肥种子种植播种深度不一样，针对各绿肥种子播种深 度不同设计出两种排种器间作开沟方式，来达到土壤 营养物质和光照利用最大化；前方三行为芯铧式开沟 器开沟，开沟深度可调，四杆仿形设计，适用性较广， 与机械式排种器排种管相连接，用于开出较深种沟播 种需求；后方开沟器为四行船形铲式开沟器，开沟沟 深及沟宽一致性变异性系数较低，其工作时带动土壤 向两侧翻转，一方面进行开沟，另一方面对前方开出 种沟进行轻微覆土，用来播种播深较浅绿肥种子且提 高播种稳定性，开沟深度调节范围为 2mm~110mm， 安装位置间隔距离可随国家标准不同种绿肥行间距要 求自由调节，调节范围为 100mm～300mm,开沟深度为 2mm～80mm,可通过调节开沟器入土角度进行调节； 开沟机构结构示意图如图 2 所示；

2.2 播种机构的设计 果园行间播种条件单一，果树高度以及相邻行间 距限制着大型播种机具[5]，为更好地利用果园行间空 间，针对绿肥作物品种繁多、播种要求宽泛及生长形 态多样等特点，充分发挥绿肥作物对果园果树养分的 补给全面性，特设计两套播种机构，分别采用机械式 排种器和气吸圆盘式排种器。其中机械式排种器为外 槽轮排种器与窝眼轮排种器组合器，机械排种器可用 于绿肥种子粒径较大( 如燕麦、毛苕子等) 的种子排 种，按照种子两种可手动转换，气吸圆盘式排种器可 用于绿肥种子粒径较小( 如油菜、苜蓿等) 的种子排 种，两种排种器将各自绿肥种子按照一定播速排出后 经各自软管分别输送至两种开沟器内，实现绿肥种子 的间作混合播种。在绿肥种子选择时可以将藤蔓类、 匍匐类绿肥作物和直立类绿肥作物混合搭配播种[6]，在 充分利用果园行间空间的同时又能为果园果树提供更 加均衡的养分补给；

2.2.1 机械式排种器的设计 在该设计中机械式排种器一侧为外槽轮盒内为窝 眼轮，其共同使用同一排种轴，依据相关种子形状特 点以及播种要求进行相关结构设计，外槽轮排种器结 构设计示意图如图 5 所示；

本设计外槽轮排种器主要用于播种燕麦等大颗粒绿 肥种子，在实际测试中，外槽轮排种器在播种毛叶苕子、 草木樨等小颗粒绿肥种子时会出现播种量无法调节，出 种量不均匀，排种速度不稳定等问题。本排种器盒装在 种子箱下面，种子通过箱底流入盒内，排种轴转动时外 槽轮及花形挡环可防止种子从外槽轮两侧流出。 

2.2.2 气吸排种器的设计 气吸式排种盘吸附能力主要表现在竖直面内回转 的气吸式排种盘上[4]，被吸附种子的受力情况如图 6 所示；

一个吸孔可吸住一粒种子至少应满足以下条件； P d  QC 2 0 考虑到在实际工作中，排种器受种子自然条件（吸 种区种子分布情况、种子之间碰撞等）和外界环境（振 动、冲击)的影响引入吸种可靠性系数 K1和工作稳定 可靠性系数 K2，在最大极限条件下，可求出气吸所需 真空度最大值 HCmax；              gr V d mgc k H k p C 2 3 2 1 max 1 80 式中 d—排种盘吸孔直径(cm); C—种子重心与排种盘之间距离(cm)； M—一粒种子的质量(kg) Vp—吸孔中心处的线速度(m/s) r—吸孔处转动半径(m) G—重力加速度(m/s 2) λ—种子的摩擦阻力综合系数 K1—吸种可靠性系数， k1  1.8 ~ 2.0 （种子千 粒重小，取最小） K2—工作稳定性可靠性系数，k 2  1.6 ~ 2.0（种 子千粒重大，取最大） 真空度越大，吸孔吸附种子的能力越强，不易产生漏 吸；但过大真空度，种子吸附过多，会增加重播率， 合适的真空度是一个优良排种器的首要条件，真空度 大小主要与气孔直径[7]、种子特性有关系，各个种子所 需真空度如下表 2 所示；

2.3 覆土机构的设计 镇压轮设计；镇压轮直径为 40cm；宽度为 30cm； 连接方式为螺栓连接焊接；材料为 Q235 结构钢，安装 位置为最后方，与前方播种位置一一对应，用以覆土 [8-11]，该设计不仅满足常规覆土要求，轮辐式结构中弹 簧弹力有效减少了机器作业中土壤黏附的。镇压轮设 计示意图如图 5 所示；

由于果园独特种植模式，其行间距限制，果树垂 枝，根据上述计算结果故选用拖拉机为标准 40 马力果 园拖拉机功率及旋转轴参数进行试验[12]。模拟标定功 率为 29.4kw，播种速度为 3-5km/h；

3 机具的实际效果及创新点  

3.1 试验条件 田间试验主要检测果园绿肥播种机的作业质量， 为标定最优作业参数和后期优化改进提供数据参考依 据，田间试验在新疆一师十二团主干型梨园内进行， 试验所用绿肥种子为毛苕子种子(品种为徐苕 1 号)、油 菜种子(中双 11 号)和苜蓿种子(品种为中苜 3 号)混播。 试验时动力选用东风 DF404－15 拖拉机，标定功率为 29.4kW，播种速度控制 3～5km / h。田间试验效果如 图 6 所示。

3.2 试验方法 试验主要参照《GB/T 6973-2005 精密播种机试验 方法》《GB/T 25421-2010 牧草免耕播种机试验方法》 《NYT1354－2007 牧草免耕播种机作业质量》《GB/T 20865-2017 免（少）耕施肥播种机》等标准方法进行 田间性能试验[23]。播种所使用的绿肥种子必须符合 《GB 8080-2010》中的标准规定。试验使用的毛苕子 种子千粒质量为 34.2g，含水率为 9.1%，播种量为 30kg / hm2，种子外形尺寸平均值为 4.23mm×4.83mm ×5.24mm，符合外槽轮式排种器排种要求; 油菜种子 千粒质量为 3.15g，含水率为 8.3%，播种量为 15kg / hm2，种子外形尺寸平均值为 2.06mm×1.78mm× 1.82mm，符合窝眼轮式排种器排种要求; 苜蓿种子千 粒质量为 2.312g，含水率为 7.9%，播种量为 11kg / hm2， 种子外形尺寸平均值为 0.92mm×1.11mm×1.05mm， 符合气吸式排种器排种要求。同时使用游标卡尺、卷 尺、土壤坚实度测定仪等测量试验地块的试验条件， 测量试验所需仪器如表 3 所示。

3.3 试验测定 沿地块长、宽方向的中点连十字线，把地块划分 成 4 块，随机选取对角的 2 块作为检测样本。在样本 地块中，按对角线取 5 个小区,小区位于对角线交叉处 及距每个角 1/5 对角线长度处。小区宽度为 1 个工作幅 宽，小区长度为 10m。测定行数为 6 行,少于 6 行的全 测,每行均布 5 个测点。在测点上，垂直切开土层，测 定最上层种子的覆土层厚度和种子之间的最小距离； 在实验室开展台架试验，分别调节槽轮旋转速度的大 小、排种器工作长度测量出排种种子质量。 按式(1)计算播种深度合格率和行间距离合格率， 并求平均值。 100 H = h 0  h ....................(1) 式中: H-播种深度合格率或行间距离合格率，单位为百 分率(%); h-播种深度合格点数或行间距离合格点数; h0-测定总点数 选取的区域位置、长度和测定行数与上次相同,每 个宽度为两个工作幅宽。在边行均布 5 个测定基准点， 测定小区内行距及邻接行距，按式(2)计算小区行距一 致性 合格率和邻接行距合格率,并求平均值。 100 J = d  z ......................(2) 式中: J-行距一致性合格率或邻间行距合格率,单位为百 分率(%); d-行距合格点数或邻间行距合格点数; z-行距测定总点数或邻间行距测定总点数。5 在实验室开展台架试验，分别调节槽轮旋转速度 的大小、排种器工作长度，测量出十秒时常排出种子 质量。

3.4 试验结果 依据标准给出的计算公式，按照国家标准和相关 技术对播种机进行性能测试，试验测试结果如表 4 所 示: 播种机各项指标均已达到设计要求和国家标准，播 种机田间试验性能良好，各部件工作正常

对表 5 相关拟合数据表实验结果中槽轮旋转速度 的大小，排种器工作长度，排种种子质量使用拟合模 型 LogisticCum，得出本机播种量调节方程为；                                         y E F x c D B / 1 exp 1 * / 1 exp 1 z z0 * 式中；x 代表槽轮旋转速度的大小，y 数据代表外 槽轮工作长度，Z 轴代表排种质量； B  480.73195  33.09976 C  36.35176 1.87241 D 17.10036 1.25804 E  28.69616  0.91855 F 10.35258  0.71251 R 平方表示原数据线性相关性程度 R 2=0.99535， 调整后R 平方代表使用Surface Fitting迭代优化算法后 线性相关性程度 R 2=0.99458；在相关人员进行换种换 地播种时可据此式进行数据计算后直观调节播种量。

3.5 创新点 1）结合新疆果园绿肥种子形状特点，该机采用机 械式排种器与气力式排种器间接排列方式，对小型绿 肥种子能够提高播种时排种均匀性，减少小颗粒种子 的资源浪费。 2）以毛苕子、油菜、苜蓿绿肥品种种植的农艺技术 要求为基础，利用外槽轮排种器与气吸式排种器混合进 行毛苕子、苜蓿混合播种；窝眼轮排种器与气吸式排种 器混合进行油菜、苜蓿混合播种，满足各类型绿肥品种 种植。提升果园土壤营养元素种类，果树营养更加均衡 

4 结论 1）使用新型行间混合播种方式，通过多种排种器 进行种子间作来实现绿肥种子在果园行间播种，依据 排种器的不同搭配实现混合播种，对不同果园绿肥种 植和同一果园不同年限更换种植作物均可使用。 2）试验结果得出；通过播种机田间试验可知:毛苕 子亩用量实测值 4200g,油菜亩用量实测值 1020g，前排 播种平均深度为 33mm；苜蓿亩用量实测值 2300g，后 排播种平均深度为 27mm，滑移率 3.5%，线性度 10.8%， 各行一致性系数 10.55%，各项作业指标均达到了设计 和相关农业行业标准要求，作业性能良好。 3）果园绿肥混合播种机适用于新疆旱地果园行间 机械化播种绿肥作物，间作式混合播种可以增强光照 利用率，改良土壤相关营养元素比单一绿肥播种效果 更为显著，促进甘肃、新疆等北方果园行间机械化播 种绿肥作物的机械化播种代替传统无机肥的施用，积 极响应国家保护环境减施化肥政策。 4)该果园绿肥播种机适用于新疆旱地主干型果园 行间机械化绿肥作物播种，为新疆等北方果园行间机 械化混合播种绿肥作物的机械化播种技术和应用推广 提供了机具支撑，也为果园土壤增加养分、果品提质 增效、减轻果农劳动强度提供了技术支撑。

参 考 文 献 

[1] 冯岩,孙步功,张克平,石林榕,赵武云.基于 EDEM 的 油 菜 播 种 机 仿 真 试 验 研 究 [J]. 干 旱 地 区 农 业 研 究,2018,36(02):288-294.

[2] 王晓妍,廖结安,王悦中,赵劲飞,兰海鹏.新疆果园绿 肥播种机械装备发展探讨[J].河南农业,2020(29):33-34. [3] 陈海涛,王洪飞,王业成,史乃煜,魏志鹏,窦玉宽.三叶 式自动清换种大豆育种气吸排种器设计与试验[J].农 业机械学报,2020,51(12):75-85.

[4] 杨立伟,陈龙胜,张俊逸,孙红,刘豪杰,李民赞.离心圆 盘 式 撒 肥 机 撒 肥 均 匀 性 试 验 [J]. 农 业 机 械 学 报,2019,50(S1):108-114.

[5] 邢赫,王在满,罗锡文,臧英,张明华,杨文武.气力式水 稻穴播机播种精度与田间成苗率关系的试验研究[J]. 农业工程学报,2018,34(09):42-48. 

[6] 赵金,郑超,张晋国,韩东亮,粘永康,孙楠.差速充种沟 式小麦单粒排种器优化设计与试验[J].农业机械学 报,2020,51(12):65-74.

[7] 王志强,张敬国,刘凤之,王孝娣,史祥宾,王海波.果园 行 间 碎 草 机 的 研 制 与 试 验 [J]. 中 国 农 机 化 学 报,2017,38(09):36-39. 

[8] 王晓妍,廖结安等.2BH-6 型绿肥旋耕混合播种机的 设计与试验[J].农机化研究,2021,43(09):66-71.

[9] 纪海春. 基于 DEM-CFD 耦合的气吸式排种器工作 过程仿真分析[D].南京信息工程大学,2019.

[10] LIYAN L, LI L, GONG X, et al. Simulation Analysis of Soil Covering Process[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2020,1578(1):012099.

[11] 张鸣. 播种机关键部件的设计与试验[D].南京农 业大学,2014. 

[12] 王文君. 大豆精密播种机仿形仿生镇压装置[D]. 吉林大学,2016.

[13] GB /T 25421－2010，牧草免耕播种机［S］．

[14] NY/T 1354－2007，牧草免耕播种机作业质量［S］．

[15] GB /T 9478－2005，谷物条播机试验方法［S］．

摘 要：我国绿肥种植面积广，种类多，绿肥改良盐碱地效果显著。针对新疆土地土壤条件以及果园独特种植模式，解决 相关播种机械种类匮乏的问题，特设计出了专用于旱地果园的绿肥混合播种机，该机可实现多种混合模式进行播种，一 机可满足不规则种子与圆形种子或小颗粒种子与长条种子等多种功能，且实现小颗粒种子的精量播种，对田间试验相关 数据结果表明；样机作业开沟深度，播种深度前排平均 33mm,后排 27mm，播种深度合格率 95%，滑移率 3.5%，线性度 10.8%，各行一致性系数 10.55%，播后地表平整、镇 压连续，进行分析得出在工作范围内排种器转速、排种舌工作长度 与排种速度的关系，通过试验验证了机械设计可行性，设计结果可为北方旱地果园行间播种机械提供参考依据，对于降 低果农劳动强度与果园播种难度、提升播种质量具有重要的现实意义。

关键词：混合播种；精量；果园绿肥

0 引言 我国绿肥种植面积广，巅峰时达到 0.1 亿-0.15 亿 hm2，全国绿肥发展空间约 4600 万 hm2。北方土壤盐 碱化程度高、蓄水性差、土壤水分、养分流失严重； 化肥使用成本高、效果差、且易造成环境污染，绿肥 改良土壤盐碱化成效显著[2]，北方旱地果园独特种植模 式以及土壤条件需要专门播种机用于播种绿肥，绿肥 种植地域为果树行间，常规播种机幅宽较大，绿肥种 子长轴径在 3mm 以内，种子颗粒小，形状不规则，易 导致播种不均匀，漏播严重。单一绿肥种植营养成分 提升有限，空间利用率不足，目前国内缺少与果园种 植条件相配套的精量播种机。 我国作为农业生产大国，对于播种机研制起步较 晚，但非常重视，近些年国家一直倡导精量播种，资 源合理利用，经过不懈努力，国内在精量播种方面也 是取得了相当大的进步，但对于新疆果园绿肥混合播 种时播种精度一直存在问题。 针对目前现状，以上机具在一定程度上可满足果 树行间绿肥播种的基本需求，但对于新疆绿肥种植事 业长远发展来看，为了减少绿肥播种浪费，增加绿肥 改良盐碱沙质地效果，减少果农作业劳动力，还需设 计适合新疆果园独特种植条件的播种机。本文针对北 方旱地果园种植模式，农机农艺相结合，设计适合新 疆果园精量播种作业的气吸机械混合式精量播种机， 以期为绿肥高产增肥效果提升提供技术参考。

1 整机结构及工作原理 1.1 整机结构 依据新疆果园绿肥种植条件，果园果树行间宽度 为 4m-6m，播种方式主要为油菜与燕麦种子混合播种， 牵引动力为果园专用拖拉机，依据上述条件进行相关 播种机设计，气吸机械混合式绿肥播种机的设计主要 设计参数如下表表 1 所示；

该设计主要部件由: 覆土镇压轮、种管、风管、种 箱、驱动电机、控制箱、计数轮、气吸排种器、窝眼 轮排种器、风机、风机架、三点悬挂装置、开沟器以 及机架等部分组成，设计结构示意图如下图图 1 所示；

机具采用拖拉机三点悬挂挂接方法，克服了果园 行距较窄、行间转弯困难等问题。使用两种播种混合 间作方式，可以同时播种不同体积绿肥种子，前后插 空开沟模式，减少机具体积，可以同时播种七行种子， 整机兼顾开沟、播种、覆土等全套播种工序，且部件 紧凑，空间设计合理，大大减小果园播种机体积及所 需功率，使用方便，维修简单。

1.2 工作原理 该绿肥播种机为三点悬挂式气吸外槽混合播种 机，依靠拖拉机牵引进行行走工作，地轮转动带动链 轮链条转动，将动力传递至外槽轮式排种器排种轴的 一端，实现种箱内粒径较大的绿肥种子的正常播种;机 械式排种器排种轴的另一端通过变速机构将动力传递 至气吸排种器排种轴上，实现小粒径绿肥种子的精量 播种，使用万向联轴器将拖拉机动力传递到播种机上， 进而带动气吸排种器中风机旋转产生负压，进而完成 气吸排种器排种过程；混合开沟方式可以完成两种不 同播深绿肥种子播种过程，镇压轮为轮幅镇压轮，安 装在播种机后方，在覆土同时减少土壤黏附，保证种 子与土壤充分接触。

2 主要结构及参数设计计算 2.1 开沟机构的设计 目前，经过实地调研，新疆阿克苏地区主干型苹 果园行距一般在 2m-4m，主干型梨园行距为 4-6m。新 疆果园土地土壤沙化比较严重，昼夜温差大，水分蒸 发快，土壤中营养物质不易保留，行间多种绿肥混合 间作可以达到培肥固土，保水保墒的作用，不同种绿 肥种子种植播种深度不一样，针对各绿肥种子播种深 度不同设计出两种排种器间作开沟方式，来达到土壤 营养物质和光照利用最大化；前方三行为芯铧式开沟 器开沟，开沟深度可调，四杆仿形设计，适用性较广， 与机械式排种器排种管相连接，用于开出较深种沟播 种需求；后方开沟器为四行船形铲式开沟器，开沟沟 深及沟宽一致性变异性系数较低，其工作时带动土壤 向两侧翻转，一方面进行开沟，另一方面对前方开出 种沟进行轻微覆土，用来播种播深较浅绿肥种子且提 高播种稳定性，开沟深度调节范围为 2mm~110mm， 安装位置间隔距离可随国家标准不同种绿肥行间距要 求自由调节，调节范围为 100mm～300mm,开沟深度为 2mm～80mm,可通过调节开沟器入土角度进行调节； 开沟机构结构示意图如图 2 所示；

2.2 播种机构的设计 果园行间播种条件单一，果树高度以及相邻行间 距限制着大型播种机具[5]，为更好地利用果园行间空 间，针对绿肥作物品种繁多、播种要求宽泛及生长形 态多样等特点，充分发挥绿肥作物对果园果树养分的 补给全面性，特设计两套播种机构，分别采用机械式 排种器和气吸圆盘式排种器。其中机械式排种器为外 槽轮排种器与窝眼轮排种器组合器，机械排种器可用 于绿肥种子粒径较大( 如燕麦、毛苕子等) 的种子排 种，按照种子两种可手动转换，气吸圆盘式排种器可 用于绿肥种子粒径较小( 如油菜、苜蓿等) 的种子排 种，两种排种器将各自绿肥种子按照一定播速排出后 经各自软管分别输送至两种开沟器内，实现绿肥种子 的间作混合播种。在绿肥种子选择时可以将藤蔓类、 匍匐类绿肥作物和直立类绿肥作物混合搭配播种[6]，在 充分利用果园行间空间的同时又能为果园果树提供更 加均衡的养分补给；

2.2.1 机械式排种器的设计 在该设计中机械式排种器一侧为外槽轮盒内为窝 眼轮，其共同使用同一排种轴，依据相关种子形状特 点以及播种要求进行相关结构设计，外槽轮排种器结 构设计示意图如图 5 所示；

本设计外槽轮排种器主要用于播种燕麦等大颗粒绿 肥种子，在实际测试中，外槽轮排种器在播种毛叶苕子、 草木樨等小颗粒绿肥种子时会出现播种量无法调节，出 种量不均匀，排种速度不稳定等问题。本排种器盒装在 种子箱下面，种子通过箱底流入盒内，排种轴转动时外 槽轮及花形挡环可防止种子从外槽轮两侧流出。 

2.2.2 气吸排种器的设计 气吸式排种盘吸附能力主要表现在竖直面内回转 的气吸式排种盘上[4]，被吸附种子的受力情况如图 6 所示；

一个吸孔可吸住一粒种子至少应满足以下条件； P d  QC 2 0 考虑到在实际工作中，排种器受种子自然条件（吸 种区种子分布情况、种子之间碰撞等）和外界环境（振 动、冲击)的影响引入吸种可靠性系数 K1和工作稳定 可靠性系数 K2，在最大极限条件下，可求出气吸所需 真空度最大值 HCmax；              gr V d mgc k H k p C 2 3 2 1 max 1 80 式中 d—排种盘吸孔直径(cm); C—种子重心与排种盘之间距离(cm)； M—一粒种子的质量(kg) Vp—吸孔中心处的线速度(m/s) r—吸孔处转动半径(m) G—重力加速度(m/s 2) λ—种子的摩擦阻力综合系数 K1—吸种可靠性系数， k1  1.8 ~ 2.0 （种子千 粒重小，取最小） K2—工作稳定性可靠性系数，k 2  1.6 ~ 2.0（种 子千粒重大，取最大） 真空度越大，吸孔吸附种子的能力越强，不易产生漏 吸；但过大真空度，种子吸附过多，会增加重播率， 合适的真空度是一个优良排种器的首要条件，真空度 大小主要与气孔直径[7]、种子特性有关系，各个种子所 需真空度如下表 2 所示；

2.3 覆土机构的设计 镇压轮设计；镇压轮直径为 40cm；宽度为 30cm； 连接方式为螺栓连接焊接；材料为 Q235 结构钢，安装 位置为最后方，与前方播种位置一一对应，用以覆土 [8-11]，该设计不仅满足常规覆土要求，轮辐式结构中弹 簧弹力有效减少了机器作业中土壤黏附的。镇压轮设 计示意图如图 5 所示；

由于果园独特种植模式，其行间距限制，果树垂 枝，根据上述计算结果故选用拖拉机为标准 40 马力果 园拖拉机功率及旋转轴参数进行试验[12]。模拟标定功 率为 29.4kw，播种速度为 3-5km/h；

3 机具的实际效果及创新点  

3.1 试验条件 田间试验主要检测果园绿肥播种机的作业质量， 为标定最优作业参数和后期优化改进提供数据参考依 据，田间试验在新疆一师十二团主干型梨园内进行， 试验所用绿肥种子为毛苕子种子(品种为徐苕 1 号)、油 菜种子(中双 11 号)和苜蓿种子(品种为中苜 3 号)混播。 试验时动力选用东风 DF404－15 拖拉机，标定功率为 29.4kW，播种速度控制 3～5km / h。田间试验效果如 图 6 所示。

3.2 试验方法 试验主要参照《GB/T 6973-2005 精密播种机试验 方法》《GB/T 25421-2010 牧草免耕播种机试验方法》 《NYT1354－2007 牧草免耕播种机作业质量》《GB/T 20865-2017 免（少）耕施肥播种机》等标准方法进行 田间性能试验[23]。播种所使用的绿肥种子必须符合 《GB 8080-2010》中的标准规定。试验使用的毛苕子 种子千粒质量为 34.2g，含水率为 9.1%，播种量为 30kg / hm2，种子外形尺寸平均值为 4.23mm×4.83mm ×5.24mm，符合外槽轮式排种器排种要求; 油菜种子 千粒质量为 3.15g，含水率为 8.3%，播种量为 15kg / hm2，种子外形尺寸平均值为 2.06mm×1.78mm× 1.82mm，符合窝眼轮式排种器排种要求; 苜蓿种子千 粒质量为 2.312g，含水率为 7.9%，播种量为 11kg / hm2， 种子外形尺寸平均值为 0.92mm×1.11mm×1.05mm， 符合气吸式排种器排种要求。同时使用游标卡尺、卷 尺、土壤坚实度测定仪等测量试验地块的试验条件， 测量试验所需仪器如表 3 所示。

3.3 试验测定 沿地块长、宽方向的中点连十字线，把地块划分 成 4 块，随机选取对角的 2 块作为检测样本。在样本 地块中，按对角线取 5 个小区,小区位于对角线交叉处 及距每个角 1/5 对角线长度处。小区宽度为 1 个工作幅 宽，小区长度为 10m。测定行数为 6 行,少于 6 行的全 测,每行均布 5 个测点。在测点上，垂直切开土层，测 定最上层种子的覆土层厚度和种子之间的最小距离； 在实验室开展台架试验，分别调节槽轮旋转速度的大 小、排种器工作长度测量出排种种子质量。 按式(1)计算播种深度合格率和行间距离合格率， 并求平均值。 100 H = h 0  h ....................(1) 式中: H-播种深度合格率或行间距离合格率，单位为百 分率(%); h-播种深度合格点数或行间距离合格点数; h0-测定总点数 选取的区域位置、长度和测定行数与上次相同,每 个宽度为两个工作幅宽。在边行均布 5 个测定基准点， 测定小区内行距及邻接行距，按式(2)计算小区行距一 致性 合格率和邻接行距合格率,并求平均值。 100 J = d  z ......................(2) 式中: J-行距一致性合格率或邻间行距合格率,单位为百 分率(%); d-行距合格点数或邻间行距合格点数; z-行距测定总点数或邻间行距测定总点数。5 在实验室开展台架试验，分别调节槽轮旋转速度 的大小、排种器工作长度，测量出十秒时常排出种子 质量。

3.4 试验结果 依据标准给出的计算公式，按照国家标准和相关 技术对播种机进行性能测试，试验测试结果如表 4 所 示: 播种机各项指标均已达到设计要求和国家标准，播 种机田间试验性能良好，各部件工作正常

对表 5 相关拟合数据表实验结果中槽轮旋转速度 的大小，排种器工作长度，排种种子质量使用拟合模 型 LogisticCum，得出本机播种量调节方程为；                                         y E F x c D B / 1 exp 1 * / 1 exp 1 z z0 * 式中；x 代表槽轮旋转速度的大小，y 数据代表外 槽轮工作长度，Z 轴代表排种质量； B  480.73195  33.09976 C  36.35176 1.87241 D 17.10036 1.25804 E  28.69616  0.91855 F 10.35258  0.71251 R 平方表示原数据线性相关性程度 R 2=0.99535， 调整后R 平方代表使用Surface Fitting迭代优化算法后 线性相关性程度 R 2=0.99458；在相关人员进行换种换 地播种时可据此式进行数据计算后直观调节播种量。

3.5 创新点 1）结合新疆果园绿肥种子形状特点，该机采用机 械式排种器与气力式排种器间接排列方式，对小型绿 肥种子能够提高播种时排种均匀性，减少小颗粒种子 的资源浪费。 2）以毛苕子、油菜、苜蓿绿肥品种种植的农艺技术 要求为基础，利用外槽轮排种器与气吸式排种器混合进 行毛苕子、苜蓿混合播种；窝眼轮排种器与气吸式排种 器混合进行油菜、苜蓿混合播种，满足各类型绿肥品种 种植。提升果园土壤营养元素种类，果树营养更加均衡 

4 结论 1）使用新型行间混合播种方式，通过多种排种器 进行种子间作来实现绿肥种子在果园行间播种，依据 排种器的不同搭配实现混合播种，对不同果园绿肥种 植和同一果园不同年限更换种植作物均可使用。 2）试验结果得出；通过播种机田间试验可知:毛苕 子亩用量实测值 4200g,油菜亩用量实测值 1020g，前排 播种平均深度为 33mm；苜蓿亩用量实测值 2300g，后 排播种平均深度为 27mm，滑移率 3.5%，线性度 10.8%， 各行一致性系数 10.55%，各项作业指标均达到了设计 和相关农业行业标准要求，作业性能良好。 3）果园绿肥混合播种机适用于新疆旱地果园行间 机械化播种绿肥作物，间作式混合播种可以增强光照 利用率，改良土壤相关营养元素比单一绿肥播种效果 更为显著，促进甘肃、新疆等北方果园行间机械化播 种绿肥作物的机械化播种代替传统无机肥的施用，积 极响应国家保护环境减施化肥政策。 4)该果园绿肥播种机适用于新疆旱地主干型果园 行间机械化绿肥作物播种，为新疆等北方果园行间机 械化混合播种绿肥作物的机械化播种技术和应用推广 提供了机具支撑，也为果园土壤增加养分、果品提质 增效、减轻果农劳动强度提供了技术支撑。

参 考 文 献 

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[14] NY/T 1354－2007，牧草免耕播种机作业质量［S］．

[15] GB /T 9478－2005，谷物条播机试验方法［S］．