張佳麗 房俊龍 馬文軍 劉睿

摘要：種子是農(nóng)作物萌發(fā)和生長的基礎(chǔ)，種子品質(zhì)的優(yōu)劣是影響農(nóng)作物生長的主要因素，其中種子包衣技術(shù)是對(duì)種子進(jìn)行處理的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。農(nóng)作物種子包衣率是我國一直以來實(shí)施“種子工程”的重要技術(shù)指標(biāo)之一，也是種子加工技術(shù)提升的突破口。通過介紹種子包衣機(jī)械技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)了種子包衣機(jī)械化技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)方向。

關(guān)鍵詞：種子工程；包衣；機(jī)械；種子加工

中圖分類號(hào)：S22312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.013

現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)播種作業(yè)，種子在被播種之前會(huì)經(jīng)過一系列的技術(shù)處理，不僅在外形和重量等方面進(jìn)行了優(yōu)選，更使其在物理特性上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，經(jīng)過加工后的種子在發(fā)芽率和生長活力等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，我國相關(guān)部門對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的品質(zhì)要求越來越高，特別是在主要農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提出的關(guān)鍵突破技術(shù)和核心指標(biāo)任務(wù)中，要求農(nóng)作物良種覆蓋率穩(wěn)定在97%以上，良種在糧食增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率達(dá)到50%以上，并且在加強(qiáng)現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備核心部件及軟件系統(tǒng)方面作為重點(diǎn)任務(wù)。種子包衣技術(shù)作為國家“種子工程”不斷推進(jìn)和發(fā)展的重要技術(shù)，行業(yè)上對(duì)其研究和探索的重視程度越來越高。

1種子包衣技術(shù)現(xiàn)狀

種子包衣技術(shù)起源于美國、日本和一些西歐發(fā)達(dá)國家?，F(xiàn)階段的技術(shù)已經(jīng)較為成熟，且具備良好的自動(dòng)化程度，并開始著力于控制流程更精細(xì)便捷的方向發(fā)展，國外的知名種子包衣機(jī)廠家包括德國佩特庫斯、瑞典諾柔軋德以及丹麥興百利等公司。我國的種子包衣技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代，由于重視和投入不足，發(fā)展十分緩慢，直到國家“種子工程”計(jì)劃實(shí)施之后，種子包衣技術(shù)及其相關(guān)機(jī)械才得以快速的發(fā)展與普及。

針對(duì)于不同種類的農(nóng)作物種子，現(xiàn)階段主要的加工處理方式包括預(yù)清選、烘干、風(fēng)力篩選、重力精選以及包衣等幾大工序。可見種子包衣是在種子精選之后唯一的機(jī)械化處理環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化的種子包衣處理是利用種子包衣機(jī)完成的，其主要是將包含特定比例的農(nóng)藥、滅菌劑、植物生長調(diào)節(jié)劑和微量元素肥料等有效成分的種衣劑包裹在農(nóng)作物種子的表面，從而達(dá)到在播種后發(fā)揮種衣成分的作用。包衣技術(shù)是集生物、化工、機(jī)械等技術(shù)于一體的一項(xiàng)高科技實(shí)用技術(shù)，播種后的種子既具備充足的養(yǎng)分供給，還能有效抵御病蟲害的滋生，有效提高種子的發(fā)芽率和生長狀態(tài)，達(dá)到高產(chǎn)和豐產(chǎn)的目的。上表為水稻種子包衣后關(guān)鍵參數(shù)變化量試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可見種子包衣后的各項(xiàng)指標(biāo)都顯著改善。

2種子包衣機(jī)原理及現(xiàn)狀

2.1包衣機(jī)種類劃分

種子包衣機(jī)的包衣過程在技術(shù)上存在一定差別，但其基本的工作原理是一致的，首先將精選后的農(nóng)作物種子與種衣劑按照特定比例投入設(shè)備，經(jīng)充分混合后，種衣劑會(huì)均勻的包裹在種子的外表面，再將包衣后的種子輸出并儲(chǔ)存。

種子包衣機(jī)按照結(jié)構(gòu)和包衣過程的不同大體上可以分為機(jī)械翻斗供給型包衣機(jī)和連續(xù)供給型包衣機(jī)兩類。

（1） 機(jī)械翻斗供給型包衣機(jī)在我國的使用時(shí)間較長，其特點(diǎn)是成批量的進(jìn)行種子和種衣藥劑的供給，其在工作過程中存在著供給不連續(xù)的缺點(diǎn)，同時(shí)也不能精確的保證種子和藥劑的供給量，因藥勺中每次都會(huì)殘留不定量的種衣藥劑，容易影響種藥混比過程中的統(tǒng)一性，但是由于這一機(jī)型市場(chǎng)保有量高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，具備一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。翻斗供給型包衣機(jī)又分為滾筒噴霧式、甩盤霧化式、旋轉(zhuǎn)式三種形式。滾筒噴霧式包衣機(jī)在我國應(yīng)用更為廣泛，如5BY-5A型包衣機(jī)，該機(jī)能夠有效防止種子破損，尤其是對(duì)花生等雙子葉作物種子效果更為理想。

（2） 種藥連續(xù)供給型能夠?qū)崿F(xiàn)種子和包衣藥劑的連續(xù)供給，使用流量人工機(jī)械調(diào)控機(jī)構(gòu)供種，配合定量計(jì)量泵可調(diào)供藥方式進(jìn)行包衣作業(yè)，保證了種藥配比精度，顯著提升了電氣控制程度和功能，多數(shù)采用繼電器邏輯連鎖控制。主要代表機(jī)型有5BYX-3.0型種子包衣機(jī)，5BX-4新型種子包衣機(jī)和5BJZ-3.0型多功能種子包衣機(jī)。其中5BYX-3.0型種子包衣機(jī)高速的離心霧化功能提高了包衣的可靠性，在自動(dòng)控制方面提升了穩(wěn)定性及可靠性。

2.2種子包衣機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

以常見機(jī)型5B-5型種子包衣機(jī)為例進(jìn)行說明：種子包衣機(jī)主要由供種裝置、供藥系統(tǒng)、種子與藥液混合裝置、攪拌筒、操作控制裝置和機(jī)架組成。供種裝置可通過變頻器來改變?nèi)~輪喂料器轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)喂入量，實(shí)現(xiàn)精確供種。供藥系統(tǒng)由藥液桶、計(jì)量泵、輸藥管等組成。種子與藥液混合裝置由種子甩盤、藥液甩盤，電機(jī)、霧化室和包敷室組成。攪拌筒內(nèi)裝有一個(gè)可拆卸的攪拌軸，通過攪拌使包膜種子在筒內(nèi)不停地翻轉(zhuǎn)并沿軸向移動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大包敷面積和均勻包膜厚度，最后排出。攪拌軸可拆卸，方便進(jìn)行清洗。在攪拌軸出料口處設(shè)有傳感器，用于監(jiān)測(cè)攪拌軸運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)出現(xiàn)堵塞時(shí)在電控柜上有紅燈報(bào)警提示。操作控制裝置以觸摸屏和PLC可編程控制器為核心，與料位傳感器及其他輔助電器等一起構(gòu)成智能化監(jiān)控系統(tǒng)。

2.3我國種子包衣機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

我國現(xiàn)階段研制和使用的種子包衣機(jī)代表機(jī)型包括：（1）由上海交通大學(xué)智能機(jī)電系統(tǒng)控制研究所研制和生產(chǎn)的BY2150A型種子包衣機(jī)，通過超細(xì)霧化藥劑的方式能夠有效增加種子包衣的均勻程度，避免存在種子包衣不徹底或個(gè)別種子未包衣的現(xiàn)場(chǎng)，能夠顯著降低種子的病蟲害發(fā)生率，從而提高種子的發(fā)芽率和生長質(zhì)量。（2）由浙江杭州錢橋機(jī)械廠研制的5BYX-3.0型種子包衣機(jī)，具有使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，其自動(dòng)化程度高，通過機(jī)械的自動(dòng)化控制，有效避免了種子包衣過程中產(chǎn)生的物料堵塞、漏包、藥劑沉淀等問題。（3）農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制了5B-5 型種子包衣機(jī)。采用了基于 PLC 的控制系統(tǒng)，有效保證了包衣流程的科學(xué)進(jìn)行。用戶可以根據(jù)自身情況對(duì)包衣作業(yè)的生產(chǎn)率、種子重量和種藥配比等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，種子和種衣劑通過葉輪式加料部件和供液比例泵實(shí)現(xiàn)定量添加，并使用雙甩盤式機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)均勻混合包衣，顯著提升了包衣質(zhì)量。（4） 奧凱種子機(jī)械股份有限公司研制的 5BY-10P種子包衣機(jī)，采用了全封閉式的結(jié)構(gòu)，通過自動(dòng)化的對(duì)種子重量和包衣藥劑量的計(jì)算與調(diào)整，能夠更好的實(shí)現(xiàn)種子藥劑的更均勻混合，且比例更為合理，避免包衣不足或藥劑過量導(dǎo)致的浪費(fèi)。（5）石家莊三立谷物精選機(jī)械有限公司所研制的5BYX-5 型種子包衣機(jī)利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)料機(jī)構(gòu)有效實(shí)現(xiàn)了種子有連續(xù)定量供給，通過流量計(jì)和霧化噴頭的配合實(shí)現(xiàn)包衣藥劑高精度的噴施添加，種子在運(yùn)動(dòng)的過程中能夠充分的與藥劑攪拌和混合，其具有良好的包衣效果。

3我國種子包衣未來展望

我國包衣設(shè)備研究的起步較晚，與發(fā)達(dá)國家比還有一段距離。在這樣的情況下，通過引進(jìn)、學(xué)習(xí)，我國已經(jīng)把握住該領(lǐng)域的重要脈搏，在今后的研究中還應(yīng)著重關(guān)注以下幾個(gè)方面：

3.1種衣劑的研究

為降低包衣成本，滿足生產(chǎn)需要，我們亟待研究尋求種衣藥劑中昂貴藥品的替代品；在現(xiàn)有的包衣工藝下，有些種衣劑效果雖好但是在實(shí)際生產(chǎn)中存在見光易分解、有效期較短等問題，應(yīng)從包衣工藝入手，克服藥劑本身的缺陷；應(yīng)研究適用于不同地域、不同植物種的特用型包衣劑。由于國內(nèi)現(xiàn)有包衣機(jī)械存在一定的缺陷以及各種藥劑理化性質(zhì)的差異，包衣過程中各種藥劑包到種子上的量不能達(dá)到預(yù)想的效果，說明各種物質(zhì)的用量還有研究的空間。

3.2研發(fā)新型種子包衣機(jī)械的能力

今后，我國的包衣設(shè)備需向著精細(xì)化、自動(dòng)化、人性化方向發(fā)展，提升研發(fā)能力，對(duì)現(xiàn)有的缺陷和不足進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。例如為了便于精確調(diào)整，可采用旋轉(zhuǎn)葉輪喂種機(jī)構(gòu)代替機(jī)械翻斗式供種供藥機(jī)構(gòu)，淘汰落后機(jī)型；有些設(shè)備可采用多次噴藥多次攪拌的包衣工藝，提高包衣合格率；智能控制采用先進(jìn)的電氣系統(tǒng)工業(yè)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包衣作業(yè)的自動(dòng)化控制，達(dá)到種藥的均勻供給和精確計(jì)量，減少人為操作等因素帶來的誤差，有效保障作業(yè)質(zhì)量；在環(huán)保和人身安全方面應(yīng)該更加高度重視。

3.3擴(kuò)大包衣植物種子的范圍

現(xiàn)如今，農(nóng)作物包衣種子主要以小麥、玉米、水稻、辣椒等糧食蔬菜為主，在防治病蟲害、促進(jìn)幼苗生長、保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)等方面發(fā)揮了顯著的作用。而其他農(nóng)作物上的應(yīng)用研究相對(duì)較少。對(duì)此，廣大科研工作者應(yīng)該抓住有利時(shí)機(jī)擴(kuò)大研究領(lǐng)域，為中國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

4總結(jié)

種子包衣機(jī)是推動(dòng)種子包衣技術(shù)前進(jìn)的重要?jiǎng)恿?，我國種子包衣設(shè)備雖然較發(fā)達(dá)國家起步較晚，但是隨著包衣工藝的不斷改進(jìn)，種子包衣機(jī)械化水平的不斷完善與提高，我國在該項(xiàng)技術(shù)水平上取得了較大的提升。廣大科研工作者應(yīng)從國內(nèi)種子包衣機(jī)發(fā)展的實(shí)際情況入手，研發(fā)出可達(dá)到更加精確的種子包衣設(shè)備，使種子包衣質(zhì)量得到更大的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡良龍，胡志超，高剛?cè)A，等.基于PLC的種子包衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007（8）：140-144.

[2]孫鵬，寧明宇.種子加工技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2016.

[3]吳峰，張會(huì)娟，謝煥雄，等.我國種子包衣機(jī)概況與發(fā)展思考[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2017（10）：116-120.

[4]張立新，謝志根.5BGF-4型種子包衣機(jī)的研制[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（1）：60-62.

[5]趙德春，趙巍.5BJZ-30型新型種子包衣機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006（3）：97-98.

[6]李少杰.種子包衣機(jī)械研究現(xiàn)狀與進(jìn)展 [J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2013（10） ：99-100.

[7]趙磊磊，聶立冰，朱清科，等.種子包衣及其在中國的應(yīng)用研究[J] .中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009， 25（23） ：126-131.

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