涨知识:小区育种机械的发展历史及国内外现状

杨薇 中国农机论坛

嘉宾简介

      杨薇，硕士，工程师，毕业于中国农业大学，就职于中国农机院下属企业中机美诺科技股份有限公司，主要从事育种试验机械的设计研发。

      育种机械涵盖的范围很广，要想都细致的讲，恐怕几个晚上也讲不完，我今天主要讲播种机，就是跟大家做个交流，如果有纰漏，还请指正，谢谢！

      今天也主要是给大家介绍下在育种机械领域，国内外的发展现状，让大家对这个相对冷门的领域有个了解，没有涉及到太多机器的结构和原理。

      作物育种是获得优质新品种的前提，长期以来，我国育种专家通过传统的手工作业完成小区试验的播种，机械化程度低，播种质量不均匀，工作效率差，严重影响了育种试验的准确性和科学性。

      播种在作物育种田间试验的过程中，是最重要的环节，播种质量不能保证，播种条件不一致，就会对试验结果的准确性产生很大影响。通俗点说，就是要求播种时，每个小区的物理条件尽量的一致，所有小区播种的时间差尽量的小，而机械的播种效率与播种一致性，都高于人工播种。

      目前我国的育种事业正处于蓬勃发展的阶段，而育种机械化的发展又相对缓慢，如何解决这一矛盾，成为当前急需要解决的问题。相比之下，国外小区育种机械化程度高，作业效率高，作业技术指标一致，造成这种差距的原因一是国外田间育种试验机械的研制与发展经历了一个相当长的过程，从1920年开始至今将近100年。下图左就是国外小麦小区播种机从第一代到目前最新一代机型的一个展览，下图右是目前最新型小区条播机的代表机型，可以看到，国外田间育种机械能发展到今天这样，也是经历了几十代机型的改进。

      目前国外生产田间试验机械的公司包括奥地利的wintersteiger，美国的Almaco、德国的Haldrup、法国BAURAL及美国Sres。

      而我国直到1978年，才从国外引进了小区育种机械，80年代初，才有人开始研发国产的小区条播机，这30多年间还经历了一段停滞期，因此目前我国国产的小区育种机械少之又少，小麦播种机相对结构简单，研发难度较低，国内有一些厂家在生产，例如下图这一款：

      从80年代研发成功后至今，结构上并没有什么变化和改进，一直沿用至今。只能说是勉强能用，在行长准确性、分种均匀性、操控性等方面都不能满足要求，但由于之前国产机器只有这一种，在进口机械价格高昂、人工成本不断增加、雇佣人工越来越困难、对机械需求越来越迫切的当下，育种单位也只能勉强使用。

      中国农业大学的小麦组在1983年引进了奥地利wintersteiger公司的小麦小区条播机和小麦小区收获机，至今还在使用。除了有一定资金实力的育种单位能买得起进口机具外，大部分育种单位还在采用如下图这样最原始的人工播种。

      由于育种机械的研发成本高，有一定的研发难度，回报率低，市场前景有限，因此大型农机企业不愿意投入精力研发，而小型企业的研发能力又有限，就造成育种机械化的发展一直处于停滞状态，但是需求却一直存在，于是出现了一种现象，就是一些育种单位的育工作者迫不得已开始自行研制播种机。

      国际作物试验区机械化协会（IAMFE）中国分会于1995年成立，该协会现已成为我国从事育种试验试验区机械化研究的科技人员研究和推广作物育种试验区机械化的载体，目前该协会的会长是青岛农业大学机电学院的院长尚书旗教授，尚院长和他的团队在推进我国作物育种试验机械化发展的进程中发挥了重要作用，近几年也取得了一定成绩，2012年启动的国家行业科技项目《作物品种小区精确种植与收获装备研发与示范》就是由青岛农大主持，中机美诺等农机企业也参与到田间试验机械的研发中，研发了几款小麦的小区播种机，包括小区条播机、小区株行条播机、小区穗行条播机及小区点播机。依托于中国农机院的技术优势，希望能为推动育种机械化的发展贡献力量。

      在小麦育种机械领域还有国内的厂家涉足，那么在玉米育种机械领域，这么多年国产机械的发展几乎为零，因为玉米育种要求精量点播，而且在一个小区播种结束后，要将排种器中剩余的种子清走，才能继续放入下一个小区的种子，要求混种率为零。

      目前国内育种单位用的全是进口机械，主要机型有两种：

      一种是与小麦小区条播机原理类似的玉米小区条播机，缺点是在出苗后要人工间苗，之所以采用这种方式，是保证试验小区的出苗率。

 

      另一种就是气吸式精量播种机，上图这一台就是目前国内保有量比较多的wintersteiger公司生产的自走式精量播种机。据很多种企反映并不是很好用，比如小区边界对不齐、清种需停车、操作较复杂等等，加之售后服务不及时，很多机器在购买之后就被弃之仓库了。造成这种情况还有一个重要原因就是，很多种企都是育种工作者来操控机器，他们对农机具并不了解，在厂家有培训人员在场指导的时候，机具播种效果都可以保证，而一旦培训人员走了，就会出现各种各样的问题，影响播种进度。 

      类似的还有美国Almaco公司、SRES公司和法国BAURAL公司生产的精量播种机。这类机型可以做到不停车清种，但是对机手的要求较高，播种作业速度会对播种效果产生比较大的影响。

      在国内，目前只有中机美诺开发了一款用于玉米育种试验的气吸式精量播种机，除了具备玉米精播机应具备的性能外，还可以保证清种干净，播种粒数可调，小区边界整齐，全自动控制，连续作业无需停车，采用触控终端设置参数及监控播种过程，操作简便，完全可以替代目前国内使用的同类型进口机具。

      该机型的成功研发，可以大幅降低育种单位购置机具的成本，提高播种效率与质量。

      小区精量播种机和大田播种机相比差别在于，没有种箱，所有种子都是通过操作人员倒入分种器内，然后均匀分到各个排种器内。分种器也有多种形式，如若每行材料都一样，那么可以采用椎体均格式分种器；若每行材料不一样，则可以采用弹夹式分种器，播种前需要将所有要播种的材料装入种盒内，播种时将种盒置于弹夹分种器上，每播种一个小区，自动往前推动一格。到达小区终点时，通过负压将剩余种子吸入到余种回收罐内，到达下一小区起点时，种子落入种腔内，开始新一轮的播种。

      除了播种机之外，育种试验机械还包括收获机，与大田收获机不同，每一个小区的材料收获都要求无混杂，同时育种用收获机就相当于一个移动实验站，小区联合收获机配置了完美脱离系统、双气动式种子输送设备、便携式收割数据采集系统，实现收获过程中对田间的种子进行称重、计量并测定种子含水率等参数，迅速获取田间的产量数据并同时汇总，简化后期处理时间。目前最先进的小区联合收割机集全球卫星定位系统、地理信息系统和遥感系统于一身的育种机械可自动设置工作时行驶路线，工作过程中可实现高精度控制，并且能够在播种过程中自动记录相关数据。

      借助国家项目的支持，目前国内也研发了两款小区联合收获机，下图为小麦小区收获机：

      下图为玉米小区收获机：

      育种试验机械还包括一些实验室设备，如种子计数设备、脱粒机、包衣机、测产系统等等。

      测产系统目前也有国内的厂家在生产，但是在测量精度上，比如含水率、容重等，国内设备与国外设备相比还是有一定差距。目前青岛农大开发的一套测产系统和铁岭一家公司开发的测产系统，都可以满足需要。

      这个是铁岭一家公司生产的测产系统。

      这个是青岛农大开发的测产系统 。

      群友交流

      扬州农科院扬州农科院臧淑江

      育种机械的结构和功能与普通农业机械完全不同，育种机械涵盖整个育种全过程所需要的机械设备。育种机械按不同作物分，水稻，玉米，小麦，大豆，等等。每一个作物对育种机械的需求各不相同，其实就是一个微缩版农业机械。

      里下河刘业宇

      小区播种机是播小区的、小区试验有什么要求？有什么要求方可对症下药？

      中机美诺杨薇

      小区试验的要求是育种单位来提，用户提要求，我们解决。小区播种机是为育种服务的。必须在了解育种的基础上才能做，需要农机农艺结合。

      里下河刘业宇

      我是搞农业推广试验的，我很关注杨老师讲的小区播种机，但是小区播种有很多问题，没有能够听懂：

      1、小区试验面积国家规定，长宽比规定,如何实现定长播种？  

      2、每行种子量如何保证一致？

      3、播种深浅如何调节？

      4、国家材料展示1-2亩的可以播吗？

      5、你发的那个分配盘就那么一点大，格子那么小能装多少种子？

      中机美诺杨薇

      关于定长播种，我们提供两种方式，一个是机械式调节，靠调整传动箱的传动比,调节梯度,机械模式是3-10m可调;另一种是电控模式，在播种前通过触摸屏输入，设定好行长，这个是无级调节，想多长都可以,不过试验小区的行长也有一定的范围，也不会无限的长，在这个范围内的都可以设置。目前我们的锥体格盘可以满足12行，20米小区的种子量，目前我所接触的试验单位，还没有超过这个量的。如果确实有特殊要求，也可以为用户定制。

      潍坊鲁腾王广民

      请问小区收获机与普通的有何区别？

      中机美诺杨薇

      小区收获机需要在收完一个小区之后，保证料仓内不能有残留，在收下一个小区的时候，不能有混种。普通的也可以，但是效率会很低。因为现在进口的小区收获机实在太贵，而收获要比播种更辛苦更复杂，所以有些育种单位干脆就买的普通收获机凑合用着。

      扬州农科院扬州农科院臧淑江
在06年的酒泉国际田间育种机械协会会议上，郭佩玉老先生叫我上台说两句，我当时好激动，我就说了一句话，中国人要用上自己生产的育种机械。现在郭老先生已经离我们而去，他没有能够亲眼看到我吗自己生产的育种机械，我们的专家要努力，不能让郭老先生失望！

      注：郭佩玉，男，汉族，1937年8月出生，河南安阳人，中国共产党党员。北京农业机械化学院本科、硕士毕业。留校后在农机教研室任教，历任讲师、副教授、研究员。1981-1983年新西兰坎特波利大学林肯学院进修，1985-1990年任学校教务处处长，1990-1997年任非常规饲料研究所所长，1991年被任命为北京农业工程大学副校长。1997年9月退休。