Recent advances in mechanized direct seeding technology for rice
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摘要:
水稻精量穴直播技术为水稻机械化生产提供了一种先进的轻简化栽培技术，提高了水稻机械化种植水平。近十年来，随着我国农村劳动力大量转移和农业生产成本的不断增加，直播水稻发展很快。本文综述了国内外水稻机械化直播技术及机具的研究现状和发展动态，详细介绍了由华南农业大学研究成功的水稻精量穴播技术体系和机具，并对水稻机械化直播技术今后的研究方向进行了展望。
Abstract:Mechanized rice direct seeding, which improves the level of rice mechanized planting, is a cost-effective and efficient approach for rice cultivation. Recently, rice direct seeding has rapidly increased owing to rural labour shortages and continuous increase of agricultural production cost. In this article,we analyzed the research and application progress of mechanized rice direct seeding at home and abroad, and introduced in detail the technical system and tools of rice precision hole sowing successfully studied by South China Agricultural University. The future research directions of rice precision hill-drop drilling technology and equipment were proposed.
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Keywords:
- rice /
- direct seeding rice /
- mechanized direct seeding /
- precision seeding
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图 3 气吹辅助勺轮式排种器总体结构
1：料斗，2：壳体，3：取种勺，4：取种盘，5：异型孔，6：储种区，7：出种口，8：落种口，9：气吹管，10：旋转盘，11：排种轴，12：落种通道
Figure 3. Sketch of air-assisted spoon wheel seed-metering device
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图 4 螺旋槽式排种器示意图
1:排种轮，2:主轴，3:推种刮片，4:清种滚刷，5:护种弧板，6:上装配孔，7:清种链轮，8:驱动链轮，9:排种轮盖板，10:排种轮定位套，11:主轴链轮
Figure 4. Sketch of spiral-grooved seed-metering device
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图 5 双腔侧充式水稻精量穴播排种器结构示意图
1：种箱插板，2：进种管，3：进种管卡槽，4：壳体，5：排种轴，6：排种盘，7：隔种毛刷，8：种箱，9：清种护种毛刷，10：中间壳体，11：翻转合页，12：防堵装置，13：翻转式卸种盖，14：输种管，15：左、右腔体
Figure 5. Structural schematic diagram of double cavity side-filled precision hole seeding device for rice
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图 6 气力滚筒式水稻直播精量排种器结构示意图
1：随动护种带，2：清种风嘴，3：开口调节板，4：清种绳，5：种子箱，6：种箱底板，7：圆盘凸轮，8：水稻种子，9：负压气室，10：窝眼滚筒，11：出气空心轴，12：进气空心轴，13：正压气室；I：充种区，II：清种区，III：携种区，IV：排种区
Figure 6. Structure diagram of pneumatic cylinder-type precision direct seed-metering device
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图 11 “三同步”水稻精量穴直播技术原理
Figure 11. The “three synchronizes” technical principle of rice precision hill-direct-seeder
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图 14 播种量可调组合型孔式排种器
1：第1充种室，2：限种板，3：第2充种室，4：卸种板，5：组合型孔排种轮,6：排种管,7：护种装置,8：清种装置；I：充种区，II：清种区, III：护种区，IV：投种区，V：过渡区
Figure 14. Structure diagram of combined hole-type metering device with adjustable sowing quantity
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图 15 垂直圆盘气吸式排种器
1：种箱，2：气吸壳体，3：分层充种室，4：排种壳体，5：清种装置，6：吸种盘，7：排种轴，8：排种管，9：吸种区，10：清种区，11：携种区，12：投种区
Figure 15. Structure diagram of pneumatic metering device
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图 16 气吸滚筒集排式排种装置
1：送种管，2：内滚筒，3：轴承座，4：传动轴，5：种箱，6：外滚筒，7：换气壳体，8：送种气流进气口
Figure 16. Configuration of pneumatic seed-metering device
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图 17 螺旋槽式排种器
1：排种管，2：壳体，3：防漏种挡轮及挡圈，4：定位挡圈，5：排种轴，6：螺旋槽轮，7：毛刷
Figure 17. Spiral groove metering device
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[1] 罗锡文, 廖娟, 胡炼, 等. 提高农业机械化水平促进农业可持续发展[J]. 农业工程学报, 2016, 32(1): 1-11. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.001 [2] MAHAJAN G, CHAUHAN B S, GILL M S. Dry-seeded rice culture in Punjab State of India: Lessons learned from farmers[J]. Field Crops Res, 2013, 144: 89-99. doi: 10.1016/j.fcr.2013.01.008
[3] KUMAR V, LADHA J K. Direct seeding of rice: Recent developments and future research needs[J]. Adv Agron, 2011, 111: 297-413. doi: 10.1016/B978-0-12-387689-8.00001-1
[4] MISHRA A K, KHANAL A R, PEDE V O. Is direct seeded rice a boon for economic performance? Empirical evidence from India[J]. Food Policy, 2017, 73: 10-18. doi: 10.1016/j.foodpol.2017.08.021
[5] RAO A N, BRAINARD D C, KUMAR V, et al. Preventive weed management in direct-seeded rice: Targeting the weed seedbank[J]. Adv in Agron, 2017, 144: 45-142. doi: 10.1016/bs.agron.2017.02.002
[6] BHUSHAN L, LADHA J K, GUPTA R K, et al. Saving of water and labor in a rice-wheat system with no-tillage and direct seeding technologies[J]. Agron J, 2007, 99(5): 1288-1296. doi: 10.2134/agronj2006.0227
[7] WEERAKOON W M W, MUTUNAYAKE M M P, BANDARA C, et al. Direct-seeded rice culture in Sri Lanka:Lessons from farmers[J]. Field Crops Res, 2011, 121(1): 53-63. doi: 10.1016/j.fcr.2010.11.009
[8] PANDEY S, VELASCO L. Economics of direct seeding in Asia: Patterns of adoption and research priorities[M]//PANDEY S, MORTIMER M, WADE L, et al. Direct seeding: Research issues and opportunities. Los Baños (Philippines): IRRI. 2002: 3-14.
[9] PANDEY S, VELASCO L. Trends in crop establishment methods in Asia and research issues[M]//Rice is life: Scientific perspectives for the 21st century[J]. Tsukuba, 2005:178-181.
[10] 张绍军, 杨宝田, 罗阁山. 国内外水稻直播机械化的发展研究[J]. 农业科技与装备, 2012(5): 61-62. doi: 10.3969/j.issn.1674-1161.2012.05.026 [11] 高一铭, 闫涛, 刘文杰. 国内外水稻直播机械化研究进展[J]. 农业科技与装备, 2013(1): 28-29. doi: 10.3969/j.issn.1674-1161.2013.01.012 [12] ESPE M B, CASSMAN K G, YANG H S, et al. Yield gap analysis of US rice production systems shows opportunities for improvement[J]. Field Crops Res, 2016, 196: 276-283. doi: 10.1016/j.fcr.2016.07.011
[13] 包春江, 王瑞丽. 日本水稻机械直播技术综述[J]. 农业科技与装备, 2007(6): 23-25. doi: 10.3969/j.issn.1674-1161.2007.06.008 [14] WON J G, LEE W H, CHOI C D, et al. Growth characteristics and yield of hill-seeded rice in direct seeding[J]. RDA J of Agric Sci (Korea Republic), 1996, 38(1): 49-55.
[15] 吴崇友, 金诚谦, 卢晏, 等. 我国水稻种植机械发展问题探讨[J]. 农业工程学报, 2000, 16(2): 21-23. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2000.02.006 [16] 曾雄生. 直播稻的历史研究[J]. 中国农史, 2005(2): 3-16. doi: 10.3969/j.issn.1000-4459.2005.02.001 [17] 于吉淼, 赵冰, 田新庆. 水稻直播机械的发展状况及前景展望[J]. 农业装备技术, 2006, 32(2): 14-16. doi: 10.3969/j.issn.1671-6337.2006.02.005 [18] 朱德峰, 陈惠哲, 徐一成. 我国水稻种植机械化的发展前景与对策[J]. 北方水稻, 2007(5): 13-18. doi: 10.3969/j.issn.1673-6737.2007.05.005 [19] 杨坚, 韦林, 覃振友, 等. 2BD-8自走型分流式小型水稻直播机[J]. 农业机械学报, 1998, 29(4): 177-180. [20] 钱生越. 气流式水稻芽种直播机及农艺配套技术[J]. 江苏农机化, 2003(2): 17. [21] MALEKI M R, JAFARI J F, RAUFAT M H, et al. Evaluation of seed distribution uniformity of a multi-flight auger as a grain drill metering device[J]. Biosystems Eng, 2006, 94(4): 535-543. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2006.04.003
[22] MALEKI M R, MOUAZEN A M, DE KETELAERE B, et al. A new index for seed distribution uniformity evaluation of grain drills[J]. Biosystems Eng, 2006, 94(3): 471-475. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2006.03.007
[23] 田坂幸平, 吉永悟志, 松島憲一, 等. 水稲打込み式代かき同時土中点播機の点播形状の改善[J]. 農業機械学会誌, 2003, 65(1): 167-176. [24] 曹成茂, 秦宽, 王安民, 等. 水稻直播机气吹辅助勺轮式排种器设计与试验[J]. 农业机械学报, 2015, 46(1): 66-72. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.01.010 [25] 田立权, 王金武, 唐汉, 等. 螺旋槽式水稻穴直播排种器设计与性能试验[J]. 农业机械学报, 2016, 47(5): 46-52. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.007 [26] 张国忠, 张沙沙, 杨文平, 等. 双腔侧充种式水稻精量穴播排种器的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2016, 32(8): 9-17. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.002 [27] 张沙沙. 双腔侧充种式水稻精量穴播排种器的设计与试验[D]. 武汉: 华中农业大学, 2016. [28] 张顺, 夏俊芳, 翟建波, 等. 气力式水稻芽种直播精量排种器关键部件的设计与仿真[J]. 图学学报, 2014(3): 412-416. doi: 10.3969/j.issn.2095-302X.2014.03.014 [29] 张顺, 夏俊芳, 周勇, 等. 气力滚筒式水稻直播精量排种器的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2015, 31(1): 11-19. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.01.002 [30] 张顺, 夏俊芳, 周勇, 等. 气力滚筒式水稻直播精量排种器排种性能分析与田间试验[J]. 农业工程学报, 2017, 33(3): 14-23. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.003 [31] 陈学庚, 卢勇涛. 气吸滚筒式棉花精量穴播器排种性能试验[J]. 农业机械学报, 2010, 41(8): 35-38. doi: 10.3969/j.issn.1000-1298.2010.08.008 [32] 陈学庚, 王敏. 气吸鸭嘴滚筒式精密穴播器关键因素的研究[J]. 农机化研究, 2011, 42(3): 130-133. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2011.03.033 [33] 陈学庚, 钟陆明. 气吸式排种器带式导种装置的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2012, 28(22): 8-15. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2012.22.002 [34] 梶谷恭一. 水稲乾田不耕起直播栽培とその播種機[J]. 農業機械学会誌, 1996, 58(6): 145-147. [35] 屋代幹雄. 水稲乾田直播の新技術[J]. 農業機械学会誌, 1997, 59(3): 133-137. [36] 西村洋. 水稲湛水直播の新技術[J]. 農業機械学会誌, 1997, 59(3): 138-142. [37] 西村洋, 林和信, 後藤隆志, 等. 高精度水稲湛水条播機の開発 第2報 開発機の概要と覆土量制御[J]. 農業機械学会誌, 2001, 63(6): 114-121. [38] 帖佐直, 古畑昌巳, 大嶺政朗, 等. 水稲湛水直播のためのエアーアシスト条播技術の開発: 播種機の概要とエアーアシストの効果[J]. 農作業研究, 2009, 44(4): 211-218. [39] FURUHATA M, CHOSA T, SHIOYA Y, et al. Developing direct seeding cultivation using an air-assisted strip seeder[J]. Jpn Agr Res Q, 2015, 49(3): 227-233.
[40] 金千瑜. 韩国的直播稻生产与技术[J]. 世界农业, 1997(9): 16-18. [41] 方文华, 姚成月, 胡兴兵. 多功能覆土直播机试验效果研究[J]. 农机科技推广, 2007(5): 38. doi: 10.3969/j.issn.1671-3036.2007.05.023 [42] 马广. 轻便型水稻直播机的研制[D]. 南京: 南京农业大学, 2008. [43] 马广, 戴欣平. 轻便型水稻直播机的研制[J]. 中国农机化, 2005(4): 79-81. doi: 10.3969/j.issn.1006-7205.2005.04.030 [44] 马广, 王志明. 基于AHP法的轻型水稻直播机的研制与试验研究[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2010, 36(1): 84-89. doi: 10.3785/j.issn.1008-9209.2010.01.014 [45] 蔡东林. 少精量水稻穴播机的研制与试验[D]. 南京: 南京农业大学, 2011. [46] 罗锡文, 蒋恩臣, 王在满, 等. 开沟起垄式水稻精量穴直播机的研制[J]. 农业工程学报, 2008, 24(12): 52-56. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2008.12.011 [47] 王在满, 罗锡文, 黄世醒, 等. 型孔式水稻排种轮充种过程的高速摄像分析[J]. 农业机械学报, 2009, 40(12): 65-70. [48] 王在满, 罗锡文, 唐湘如, 等. 基于农机与农艺相结合的水稻精量穴直播技术及机具[J]. 华南农业大学学报, 2010, 31(1): 91-95. doi: 10.3969/j.issn.1001-411X.2010.01.022 [49] 张明华, 罗锡文, 王在满, 等. 水稻精量穴直播机仿形与滑板机构的优化设计与试验[J]. 农业工程学报, 2017, 33(6): 18-26. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.003 [50] 汤永莉. 水稻直播机的设计与试验研究[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2014. [51] 王安民. 水稻直播机的设计与试验研究[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2014. [52] 杨文武, 罗锡文, 王在满, 等. 轮式拖拉机水田轮辙覆土装置设计与试验[J]. 农业工程学报, 2016, 32(16): 26-31. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.16.004 [53] 张亚双. 水稻种绳直播机研制与试验研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2006. [54] 任文涛, 吕小荣, 孔爱菊, 等. 水稻种绳直播机的设计[J]. 沈阳农业大学学报, 2009, 40(1): 62-66. [55] 吕小荣. 水稻种绳直播机的设计与研究[D].沈阳: 沈阳农业大学, 2008. [56] 吕小荣, 吕小莲, 任文涛. 水稻种绳直播机的研制[J]. 南京农业大学学报, 2010, 33(3): 104-108. [57] 王在满, 戴亿政, 王宝龙, 等. 水稻机械化穴播和条播的对比研究[J]. 中国稻米, 2016, 22(4): 19-20. doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2016.04.005 [58] 王在满, 张明华, 王宝龙, 等. 机械穴播种植方式对华南双季稻的适应性研究[J]. 杂交水稻, 2016, 31(4): 34-36. [59] 王在满, 罗锡文, 陈雄飞, 等. 水稻机械化穴播技术对稻米品质的影响[J]. 农业工程学报, 2015, 31(16): 16-21. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.16.003 [60] 张明华, 王在满, 罗锡文, 等. 水稻精量穴直播机开沟装置的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2017, 33(5): 10-15. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.05.002 [61] 曾山, 汤海涛, 罗锡文, 等. 同步开沟起垄施肥水稻精量旱穴直播机设计与试验[J]. 农业工程学报, 2012, 28(20): 12-19. [62] 付威, 罗锡文, 曾山, 等. 水稻精量旱穴播机穴距电液比例控制系统的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2015, 31(9): 25-31. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.09.005 [63] 王在满, 郑乐, 张明华, 等. 不同播种方式对直播水稻倒伏指数和根系生长的影响[J]. 江苏农业学报, 2016, 32(4): 725-728. doi: 10.3969/j.issn.1000-4440.2016.04.002 [64] 王在满, 张明华, 郑乐, 等. 不同播种方式对直播水稻产量形成的影响[J]. 江西农业大学学报, 2016, 38(4): 601-606. [65] 曾山, 黄忠林, 王在满, 等. 不同密度对精量穴直播水稻产量的影响[J]. 华中农业大学学报, 2014, 33(3): 12-18. doi: 10.3969/j.issn.1000-2421.2014.03.003 [66] 陈雄飞, 罗锡文, 王在满, 等. 水稻穴播同步侧位深施肥技术试验研究[J]. 农业工程学报, 2014, 30(16): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.16.001 [67] 陈雄飞, 罗锡文, 王在满, 等. 两级螺旋排肥装置的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2015, 31(3): 10-16. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.03.002 [68] 王在满, 王宝龙, 张明华, 等. 同步喷施除草技术及除草剂消解动态规律[J]. 农业工程学报, 2016, 32(16): 59-64. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.16.009 [69] 张明华, 罗锡文, 王在满, 等. 水稻直播机组合型孔排种器设计与试验[J]. 农业机械学报, 2016, 45(9): 29-36. [70] 张明华, 王在满, 罗锡文, 等. 组合型孔排种器双充种室结构对充种性能的影响[J]. 农业工程学报, 2018, 34(12): 8-15. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.12.002 [71] 罗锡文, 刘涛, 蒋恩臣, 等. 水稻精量穴直播排种轮的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2007, 23(3): 108-112. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2007.03.022 [72] 罗锡文, 王在满, 蒋恩臣, 等. 型孔轮式排种器弹性随动护种带装置设计[J]. 农业机械学报, 2008, 39(12): 60-63. [73] 张国忠, 罗锡文, 臧英, 等. 水稻气力式排种器群布吸孔吸种盘吸种精度试验[J]. 农业工程学报, 2013, 29(6): 13-20. [74] 张国忠, 臧英, 罗锡文, 等. 水稻气力式排种器导向型搅种装置的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2013, 29(12): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.12.001 [75] 张国忠, 臧英, 罗锡文, 等. 粳稻穴播排种器直线型搅种装置设计及排种精度试验[J]. 农业工程学报, 2014, 30(17): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.17.001 [76] 臧英, 邢赫, 王在满, 等. 水稻气力式排种器挡种装置设计与试验[J]. 农业机械学报, 2015, 46(5): 33-38. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.05.006 [77] 邢赫, 臧英, 曹晓曼, 等. 水稻气力式排种器投种轨迹试验与分析[J]. 农业工程学报, 2015, 31(12): 23-30. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.004 [78] 邢赫, 臧英, 王在满, 等. 水稻气力式排种器分层充种室设计与试验[J]. 农业工程学报, 2015, 31(4): 42-48. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.04.006 [79] 戴亿政, 罗锡文, 王在满, 等. 气力集排式水稻分种器设计与试验[J]. 农业工程学报, 2016, 32(24): 36-42. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.005
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