大蒜種子與機(jī)械播種相關(guān)特性的探討

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1、大蒜種子與機(jī)械播種相關(guān)特性的探討 大蒜種子與機(jī)械播種相關(guān)特性的探討 2017/08/26 摘要:大蒜種子的外形尺寸特征、懸浮特性，是播種機(jī)械實(shí)現(xiàn)單粒播種的重要依據(jù)，蒜種破碎是機(jī)械對(duì)蒜種的嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致不能發(fā)芽。為此，對(duì)大蒜種子的外形尺寸和懸浮特性及破碎力進(jìn)行試驗(yàn)研究，為大蒜種子機(jī)械化清選和播種提供數(shù)據(jù)。選擇大瓣種蒼山大蒜、小瓣種金鄉(xiāng)大蒜及杞縣大蒜為研究對(duì)象，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，以大蒜種子的長(zhǎng)、寬、厚、懸浮速度及壓碎力為指標(biāo)，研究蒜種大小尺寸的分布、含水率對(duì)大蒜種子懸浮速

2、度及大蒜種子抗破壞能力的影響。結(jié)果表明:大蒜種子厚度方向的尺寸差異最大;大蒜種子的懸浮速度隨含水率的上升而增加，同一含水率下，大瓣種子的懸浮速度大于小瓣種子;壓碎力與含水率呈反比，且大瓣種子弧面更易受到破壞。 關(guān)鍵詞:大蒜種子;外形尺寸;破碎;懸浮速度;機(jī)械播種 0引言 我國(guó)是大蒜生產(chǎn)大國(guó)，大蒜產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的70%以上［1］，2015年全國(guó)大蒜種植面積約40萬(wàn)hm2［2］。大蒜種植主要產(chǎn)地集中在山東、河南、江蘇、河北及安徽5省。山東是我國(guó)第一大蒜產(chǎn)區(qū)，山東金鄉(xiāng)縣是大蒜生產(chǎn)加工和出口的重要基地，是全國(guó)著名的大蒜之鄉(xiāng);蘭陵縣蒼山大蒜走出一條“大蒜

3、農(nóng)業(yè)”向“大蒜工業(yè)”轉(zhuǎn)化的路子，叫響了“天下第一蒜”。河南杞縣種植歷史悠久，氣候條件優(yōu)越，是“全國(guó)園藝產(chǎn)品出口示范區(qū)”。隨著人們對(duì)大蒜需求量的不斷增加，大蒜種植面積呈逐年遞增趨勢(shì)［3］。目前，大蒜播種主要靠人工進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低;而機(jī)械化播種具有效率高，作業(yè)成本低，用工少等優(yōu)點(diǎn)［4－6］。蒜種單?；遣シN機(jī)械化的關(guān)鍵之一，大蒜種子形狀復(fù)雜且不規(guī)則，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械單粒排種，通常要先對(duì)蒜種進(jìn)行分級(jí)處理以提高大蒜播種機(jī)的單粒率。目前，對(duì)農(nóng)作物種子物理特性的研究［7－8］主要有玉米、麥粒、花生等，對(duì)于大蒜種子物理特性的研究較少。為此，以較為典型的山東蒼山大蒜、金鄉(xiāng)大蒜和河南杞縣大蒜為研究對(duì)象，

4、使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析研究大蒜種子與機(jī)械播種相關(guān)的物理特性，以期為大蒜收稿日期:2017－03－14基金項(xiàng)目:山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(2015YZ209)作者簡(jiǎn)介:徐陶(1991－)，女，山東昌樂(lè)人，碩士研究生，(E－mail)1126618569@qq．com。通訊作者:宋井玲(1964－)，女，吉林伊通人，教授，碩士生導(dǎo)師，(E－mail)songjingling@tom．com。種子清選、分級(jí)及播種等機(jī)械化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。 1蒜種的選擇 大蒜蒜瓣大小不同，有大瓣種和小瓣種之分，如山東的蒼山大蒜屬于大瓣種，金鄉(xiāng)大蒜、杞縣大蒜屬于小瓣種，如圖

5、1所示。根據(jù)栽培農(nóng)藝要求，用作蒜種的大蒜蒜瓣必須皮色純正，形狀規(guī)范，個(gè)頭飽滿，外皮完整。 2大蒜種子物理特性研究 2．1大蒜種子外形尺寸的測(cè)量及分析 2．1．1大蒜種子外形尺寸的測(cè)量 大蒜種子形狀復(fù)雜，可用蒜種的長(zhǎng)、寬、厚3個(gè)尺寸來(lái)描述蒜種的幾何特征。 2．1．2大蒜種子外形尺寸的分析 大蒜種子的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分布。①長(zhǎng)度尺寸，蒼山大蒜和杞縣大蒜種子分別集中分布在29～31mm，金鄉(xiāng)大蒜28～30mm，各約占48%、46%、36%;②寬度尺寸，蒼山大蒜集中分布在22～24mm，杞縣大蒜和金鄉(xiāng)大蒜集中

6、分布在20～23mm，各約占50%、66%、63%;③厚度尺寸，蒼山大蒜、金鄉(xiāng)大蒜、杞縣大蒜種子尺寸均集中分布在17～19mm，各約占41%、38%、42%。 2．2大蒜種子的懸浮速度 懸浮速度是農(nóng)業(yè)物料的一個(gè)重要特性參數(shù)。物料的懸浮速度又稱臨界速度，是指物料自由下落時(shí)，在自身重力與受到的氣流作用下達(dá)到臨界平衡狀態(tài)時(shí)的氣流速度，物料在該狀態(tài)下受力平衡，絕對(duì)速度為零［11］。為提高大蒜種子氣力式排種器的單粒率，需對(duì)大蒜種子的懸浮特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，利用氣流對(duì)大蒜種子進(jìn)行清選，也與大蒜種子的懸浮特性有關(guān)。 2．2．1試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法測(cè)量

7、 大蒜種子懸浮速度的裝置主要有黑龍江農(nóng)業(yè)儀器設(shè)備修造生產(chǎn)的型號(hào)PS－20谷物漂浮速度試驗(yàn)臺(tái)。 2．2．2大蒜種子懸浮速度結(jié)果分析 通過(guò)對(duì)大蒜種子懸浮速度試驗(yàn)結(jié)果整理與分析，得出大蒜種子懸浮速度與含水率的變化關(guān)系。 2．3大蒜種子的抗壓破壞性試驗(yàn)及分析 大蒜種子在運(yùn)輸及播種等機(jī)械的作用過(guò)程中不可避免地要受到壓力和沖擊力，若種子受到損傷，其生長(zhǎng)能力將受到嚴(yán)重影響，出苗率降低，造成減產(chǎn)。蒜種的機(jī)械破損率是衡量蒜種運(yùn)送和播種等機(jī)械工作性能的重要指標(biāo)，因此有必要對(duì)大蒜種子的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，測(cè)試大蒜種子在不同含水率下的抗破壞力，為大蒜播種

8、機(jī)相關(guān)部件的設(shè)計(jì)提供力學(xué)數(shù)據(jù)參考。 2．3．1試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法 本試驗(yàn)利用南京航空航天大學(xué)研制的KB－1開口薄壁梁實(shí)驗(yàn)臺(tái)(見圖6)，測(cè)量大蒜種子受壓應(yīng)力作用下遭到破壞的最大壓力，用壓碎力表示，單位N。大蒜種子通常有3個(gè)面，包括一個(gè)弧面和兩個(gè)非弧面，受到同等力的作用時(shí)與壓頭的接觸面不同，受破壞程度存在差異，因此對(duì)含水率為45%、50%、55%、60%的大蒜種子弧面及非弧面進(jìn)行抗壓破壞性試驗(yàn)，分別測(cè)試大蒜種子在兩種狀態(tài)下壓碎力與含水率的變化關(guān)系。取直徑14mm的壓頭，加載速度為5mm/min，邊加載邊觀察示數(shù);當(dāng)示數(shù)驟停時(shí)表示大蒜種子已受到破壞，記錄數(shù)值，每組10

9、0粒，共24組。 2．3．2大蒜種子抗壓破壞性試驗(yàn)結(jié)果分析 大蒜種子的壓碎力隨含水率的變化。大蒜種子在兩種狀態(tài)下的壓碎力均與含水率成反比，說(shuō)明含水率是種子壓碎力的影響因素?；∶娉聲r(shí)的壓碎力低于非弧面朝下的壓碎力，這與種子與底面的接觸面積有關(guān)。弧面近似為點(diǎn)接觸，同等壓力下所承受的壓應(yīng)力大，導(dǎo)致種子更易受到破壞。隨含水率降低，蒼山大蒜種子的壓碎力與金鄉(xiāng)大蒜和杞縣大蒜差距逐漸加大，蒼山大蒜的壓碎力低于金鄉(xiāng)大蒜和杞縣大蒜。這主要是因?yàn)樯n山大蒜種子外形飽滿，同一含水率同等載荷下受到的壓強(qiáng)更大，說(shuō)明品種是種子壓碎力的又一影響因素。通過(guò)以上分析得出結(jié)論:在播種及運(yùn)輸過(guò)程中為

10、避免種子受到損傷，首先應(yīng)考慮種子弧面的壓碎力。以含水率為60%的蒼山大蒜種子為例，播種機(jī)排種器采用指夾式取種時(shí)，應(yīng)使夾緊力不大于弧面能承受的壓力，即50．3N。 3結(jié)論 1)大瓣種比小瓣種在外形尺寸上大9%左右;小瓣種同一方向的尺寸差異大，大蒜種子長(zhǎng)度尺寸波動(dòng)最小，厚度尺寸波動(dòng)最大;對(duì)于指夾式、勺鏈?zhǔn)降扰欧N器，為提高單粒率對(duì)蒜種進(jìn)行分級(jí)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先按種子厚度進(jìn)行分級(jí)。 2)大蒜種子在含水率為45．61%～59．60%時(shí)，懸浮速度在12～15．4m/s之間。利用氣力對(duì)大蒜種子進(jìn)行清選、排種時(shí)，需結(jié)合大蒜種子在不同含水率下的懸浮速度合理控制空氣流速，以

11、保證大蒜種子清選率及單粒排種。 3)在含水率、載荷一定的情況下，大瓣種更易受到破壞;大蒜種子弧面最易受到破壞。采用指夾式取種及在種子運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)使種子受到的力低于種子弧面能承受的壓碎力。 參考文獻(xiàn): ［1］馮娟，章勝勇，王娟娟．我國(guó)保鮮大蒜出口收入不穩(wěn)定性及其影響因素分析［J］．廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014(12):214－218． ［2］2015年全國(guó)大蒜種植面積分布總況(含云南、四川等地)［EB/OL］．［2015－05－28］. ［4］郭毅，張祖立，于麗穎，等．大蒜播種機(jī)械的研究現(xiàn)狀［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2009，3l

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