适用于农作物育种和栽培试验的中小型农机具,包括播种、收获、脱粒、清选、烘干等机具。田间试验的特点是参试材料数目很多而每一材料的面积很小,从一平方米到几十平方米。要求播量准确、播种均匀、深浅一致,在播种、收获、脱粒、清选过程中不发生混杂。过去靠人工开沟手撒或点播,人工收割、脱粒。不但要花费大量人力、物力、时间,限制了试验的规模,而且由于各人操作精粗程度不同,形成人为误差,影响试验的精确性。
适用于农作物育种和栽培试验的中小型农机具,包括播种、收获、脱粒、清选、烘干等机具。田间试验的特点是参试材料数目很多而每一材料的面积很小,从一平方米到几十平方米。要求播量准确、播种均匀、深浅一致,在播种、收获、脱粒、清选过程中不发生混杂。过去靠人工开沟手撒或点播,人工收割、脱粒。不但要花费大量人力、物力、时间,限制了试验的规模,而且由于各人操作精粗程度不同,形成人为误差,影响试验的精确性。使用田间试验机具可以节约劳力,提高工效、增加精确性和均匀程度,是进行现代育种和栽培试验所必需。
现代化田间试验机具是从大田生产农机具逐渐演变而来的。最初是一些试验场、站自行设计、制造某些简单的机具。30年代欧、美、澳洲一些国家开始研制和生产专用于田间试验的机具。至70年代已有了从种到收,各种类型的系列化田间试验机具。其中田间试验用小型联合收割机能将小区收获、脱粒一次完成。甚至配以电子秤、计算机和水分测定仪等,能在田间收获后立即得出产量结果。
50年代末E.奥约特(Φyjord)研制出锥体离心式排种器,解决了小区定量播种问题。它可把预先称量好的种子全部均匀地播入一定面积的小区内;机内无剩粒,不需清扫,即可连续播种不同品种,大大提高了小区播种的工效和精确性。但低世代材料所要求的等距点播问题尚未得到解决,直到80年代奥地利的温特斯台格(Wintersteiger)公司和联邦德国的黑格(Hege)公司等采用气吸式排种器和种子盒供种系统后,才研制出等距点播的精密播种机。随后由于气动、液压、各种无级变速、静液压驱动等装置的采用,使各种自走式机具的结构更为精巧,性能更为完善、可靠,操作更为灵活、方便。
1964年成立的国际田间试验机械化协会(Interna-tional Associatión on Mechanization of Field Experiment,简称IAMFE),通过定期举行会议、交流经验、协调技术标准等,对田间试验机具的不断完善起了推动作用。
中国从50年代开始使用畜力牵引播种机、小区脱粒机、点播器等。但很多工序仍靠手工操作。70年代以后开始研制和生产单穗、单株脱粒机及各种规格的小区脱粒机。1979年以后开始从奥地利引入小区播种机、小区联合收割机和精密播种机,使田间试验逐步现代化。
现代化田间试验播种机具主要有穗行(株行)播种机、小区条播机和精密播种机等。
适用于穗行或株行稀条播,密度可随意调整。穗行(株行)播种机的排种器有两种类型。一种是锥体格盘式,奥地利生产的Seedmatic-6手扶自走式穗行播种机属此类。这种播种机装有两个锥体格盘式排种器。每个锥体格盘均匀分隔为互不相通的三个部分,各有自己的排种孔,可同时播6行。锥体格盘结构如图1所示。工作时预先存放在种子盒中的种子,通过气动装置自动进入存种筒内。当播种机行进到播线时,自动供种装置提起存种筒,种子沿锥体均匀地散落到格盘内,格盘旋转一周,种子即全部均匀地播入所要求行长的地段内。行长、行距都可调整。播幅1米。这种播种机可以进行不同材料的连续播种。当它进行本批区行材料播种时,自动供种装置已将下一批区行的种子投入存种筒内,作好下一批区行的播种准备。
另一种类型可以联邦德国生产的黑格-90穗行(株行)播种机为代表。它装有6个锥体皮带式排种器,可同时播种6行。种子盒内的种子经导种管进入存种筒。提起存种筒,种子落到锥体与皮带的楔角内。地轮带动锥体和皮带轮动,楔角内种子通过排种孔落到播种沟内。同样,通过改变地轮与锥体的传动比,可以调节行长。
图1 锥体格盘排种器
适用于小区定量条播,能将预先称量好的种子全部无遗漏地均匀播于一定面积的小区内。其排种装置亦有两种类型。一种是锥体离心式的,由锥体格盘下面加离心式排种器组成,如图2所示。奥约特小区条播机,即采用了这种装置。操作时先把第一个小区的定量种子倒入存种筒。当机具行进至起播线时,提起存种筒,使种子均匀分配到格盘内,随格盘转动排出,落到旋转着的分配器中,在离心力作用下经分配头、导种管,落入开沟器开出的播种沟内。在第一小区播种时,把第二小区种子倒入存种筒。当机具行进到第二小区的起播线时,提起存种筒,开始第二小区的播种。如此连续作业,直到所有小区均播完。该机备有出口数不同的分配头。更换分配头可以改变播种行数,在3至10行内可以任意选择。行长可由地轮与格盘的传动来调节,在4~24米范围内可任意变动。行距亦可任意调整。还可在播种同时施肥。拆去存种筒,安装图2 锥体离心式排种器1.喂入漏斗;2.提升杆;3.锥体;4.格盘;5.锥形齿轮;6.排种孔;7.漏斗;8.量种孔;9.分配器;立式外槽轮排种器,还可以进行良种繁殖区的连续播种作业。这种机具有悬挂式、自走式或固定在工具车上等形式。
图2 锥体离心式排种器
另一种类型是锥体回转式排种装置,是由锥体皮带式排种器下面加回转式排种器组成的。由于转速较低(300转/分钟),故称回转式。回转部分包括回转分配器和可拆装的带有锥体的分配头。操作时种子由锥体皮带排出后,在回转分配器低速旋转过程中,均匀地撒落在分配头的锥体上,通过各个出口和输种管落到播种沟内。行长与行数的调整与锥体离心式排种器相同。这种排种装置适用于小粒种子的播种。
两种小区条播机都可采用手动供种或由种子盒系统自动供种。由于锥体排种系统本身结构的原因,造成每小区始末两端播种密度不够均匀,需在出苗后切去两端部分幼苗,使小区规格整齐划一。也要注意确切掌握起播时间,以避免小区两端过于参差不齐。在畦灌条件下,应力求轮子走在畦面上(而不是畦埂上),以保持排种器处于水平状态,从而保证锥体分种的均匀度和播种深浅的一致。精密播种机适用于分离世代材料的单粒等距点播。精密播种机的排种器有机械式和气吸式两种。机械式精密排种器在大田精密播种和栽培试验上应用较广,但它要求种子先经过精选分级,然后按种子级别选用适宜规格的排种盘。育种材料数目多而每一材料的种子数量少,不同材料种子大小不一,无法实行分级播种。气吸式排种器对大小不匀的种子适应性较强,适于育种材料播种。可以奥地利生产的Plotspider自走式气吸精密播种机为例说明之。这种播种机具有两个排种圆盘,即经向槽盘和螺旋槽盘,种子盒内的种子经导种管分别进入各自排种器的种子室。经向槽与螺旋槽重叠时的孔口具有负压,能够吸附种子。螺旋槽盘固定不动。在经向槽盘随动轮而转动时,两个排种盘的重叠孔口带着所吸附的种子沿槽由盘的中心向外移动,最后每一条经向槽吸附一粒种子,从排种口排出,落到播种沟内。在前一区播种结束时,操纵换气阀门,将剩余的种子吸到集料筒里,然后进行下一区的播种。这种精密播种机备有不同规格的经向槽盘和螺旋槽盘。根据不同作物籽粒大小选用适当槽盘即可播种玉米、大豆、麦类等不同作物。播种粒距在2~40厘米范围内有60个规格供选择。行距可任意调整。收获机具常用的有小区联合收割机和单行、双行收割机等。小区联合收割机60年代欧、美、大洋洲一些国家开始研制小区联合收割机,一次完成收割、脱粒、分离、清选等任务。随后小区联合收割机已日臻完善,到80年代奥地利、联邦德国、澳大利亚、美国、加拿大等国成批生产不同型号的小区联合收割机、水稻摘穗机,以及大豆、玉米、青贮玉米等专用小区联合收割机。1980年中国首次从奥地利引进的Nurserym aster小区联合收割机,主要适用于麦类作物的收获,其结构如图3所示。这种小区联合收割机可以安装1.25米或1.75米两种规格的收割台。适当调整或更换常用收割台后可收割玉米、大豆等。小区联合收割机一般具有切割、输送、脱粒、清选等部件。为防止混杂,常用皮带或气流输送装置代替常规输送装置。收割机内部各表面光滑,无死角,无台阶。设置控制拨禾轮和切割器的单独的离合器,在一个小区收割完成后停在小区间隔道上继续脱粒时,停止拨禾轮与切割器的运动,防止打击或切割下一小区的穗子。选用经向风扇,在小区收获脱粒结束后,操作踏板,使风扇的风量达到最大,以便迅速清除筛面上的残留物。单行、双行收割机单行或双行材料的收获一般采用先割后脱办法。收割机种类很多,但需人工捆扎。小型割捆机能自动打捆,日本、加拿大等国均有生产。脱粒机具适用于收割材料的脱粒作业,一般能一次完成脱粒和清洁。对脱粒机具的要求是便于清扫或具有良好的自清能力,以防止混杂。脱粒机具分为单穗脱粒机、单株脱粒机和大小不等的小区脱粒机。一般为半喂入式的,主要由脱粒装置与气流清选装置组成。结构简单,可以减少存粒机会。脱粒元件有弓齿式、纹杆式、弹性元件等。弓齿式脱粒装置,脱下的种子在沿滑板下落的过程中靠气流清种,清洁种子落到抽屉内。在种子流经的地方设有监视孔口,可观察脱粒及清洁情况。清扫时松开凹板两侧螺母,使凹板上下抖动,以清除残留物。图3 Nurserymaster小区联合收割机1.切割器;2.拨禾轮;3.倾斜皮带输送器;4.脱粒滚筒;5.分离筛;6
适用于分离世代材料的单粒等距点播。精密播种机的排种器有机械式和气吸式两种。机械式精密排种器在大田精密播种和栽培试验上应用较广,但它要求种子先经过精选分级,然后按种子级别选用适宜规格的排种盘。育种材料数目多而每一材料的种子数量少,不同材料种子大小不一,无法实行分级播种。气吸式排种器对大小不匀的种子适应性较强,适于育种材料播种。可以奥地利生产的Plotspider自走式气吸精密播种机为例说明之。这种播种机具有两个排种圆盘,即经向槽盘和螺旋槽盘,种子盒内的种子经导种管分别进入各自排种器的种子室。经向槽与螺旋槽重叠时的孔口具有负压,能够吸附种子。螺旋槽盘固定不动。在经向槽盘随动轮而转动时,两个排种盘的重叠孔口带着所吸附的种子沿槽由盘的中心向外移动,最后每一条经向槽吸附一粒种子,从排种口排出,落到播种沟内。在前一区播种结束时,操纵换气阀门,将剩余的种子吸到集料筒里,然后进行下一区的播种。这种精密播种机备有不同规格的经向槽盘和螺旋槽盘。根据不同作物籽粒大小选用适当槽盘即可播种玉米、大豆、麦类等不同作物。播种粒距在2~40厘米范围内有60个规格供选择。行距可任意调整。
常用的有小区联合收割机和单行、双行收割机等。
60年代欧、美、大洋洲一些国家开始研制小区联合收割机,一次完成收割、脱粒、分离、清选等任务。随后小区联合收割机已日臻完善,到80年代奥地利、联邦德国、澳大利亚、美国、加拿大等国成批生产不同型号的小区联合收割机、水稻摘穗机,以及大豆、玉米、青贮玉米等专用小区联合收割机。
1980年中国首次从奥地利引进的Nursery master小区联合收割机,主要适用于麦类作物的收获,其结构如图3所示。这种小区联合收割机可以安装1.25米或1.75米两种规格的收割台。适当调整或更换常用收割台后可收割玉米、大豆等。
小区联合收割机一般具有切割、输送、脱粒、清选等部件。为防止混杂,常用皮带或气流输送装置代替常规输送装置。收割机内部各表面光滑,无死角,无台阶。设置控制拨禾轮和切割器的单独的离合器,在一个小区收割完成后停在小区间隔道上继续脱粒时,停止拨禾轮与切割器的运动,防止打击或切割下一小区的穗子。选用经向风扇,在小区收获脱粒结束后,操作踏板,使风扇的风量达到最大,以便迅速清除筛面上的残留物。
单行或双行材料的收获一般采用先割后脱办法。收割机种类很多,但需人工捆扎。小型割捆机能自动打捆,日本、加拿大等国均有生产。
适用于收割材料的脱粒作业,一般能一次完成脱粒和清洁。对脱粒机具的要求是便于清扫或具有良好的自清能力,以防止混杂。脱粒机具分为单穗脱粒机、单株脱粒机和大小不等的小区脱粒机。一般为半喂入式的,主要由脱粒装置与气流清选装置组成。结构简单,可以减少存粒机会。脱粒元件有弓齿式、纹杆式、弹性元件等。弓齿式脱粒装置,脱下的种子在沿滑板下落的过程中靠气流清种,清洁种子落到抽屉内。在种子流经的地方设有监视孔口,可观察脱粒及清洁情况。清扫时松开凹板两侧螺母,使凹板上下抖动,以清除残留物。
图3 Nursery master小区联合收割机
单株或单穗脱粒机的特点是应脱的单株单穗数量大,求机内无死角、不存粒、能够连续脱粒。它是一种风扇型脱粒机,用弹性扇叶作为脱粒元件。脱出物随气流进入有机玻璃清选筒内被分开,皮壳等较轻物体被吹出,籽粒在筒内随气流上下跳动,关闭活门,籽粒沉落装袋。该机采用单相交流电机驱动,脱粒速度可在3600~6600转/分范围内调节。
用联合收割机收获的种子和小区脱粒机脱下的种子有时清洁度低,需要进一步用清选机清选。清选机常采用气流清选或气流与筛子相配合的办法清选。要求是容易清扫、不混杂。精选机适用于良种繁育种子质量的提高,由圆孔筛、长孔筛、选粮筒等元件组成,可进行种子的精选和分级。
脱粒后的种子含水量较高,需采用烘干装置以降低种子含水量。烘干装置一般包括电热、风扇和烘干箱等三个部分。常采用成袋烘干或箱式散装烘干等形式。袋式烘干是把种子装在透气性良好的口袋里,整齐地排列在烘干箱底带孔的阁板上。箱下是盖着带孔铁板的通道。使用电热器加热的,不超过43℃的热空气从通道的一端吹入,流经种子,吸去多余水分。在烘干箱装满时,要求风扇能对每立方米种子每分钟吹送25~40立方米的热空气,空气静压为3厘米以上。
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