大蒜播种机的性能现状及智能化发展方向

大蒜播种机的性能现状及智能化发展方向

摘要：大蒜的食用价值很高而在世界上广泛种植。从国内外各种大蒜播种机的设计和使用情况来看，能够实现大蒜直立播种的机器通常靠人工排种，生产效率低下。能分辨出大蒜种粒的鳞芽和根部的播种机播种效果并不理想。因此大蒜播种机智能化要求非常迫切。大蒜播种机智能化的关键，是能够辨别大蒜种粒鳞芽和根部并直立播种。对大蒜播种机智能化过程中应该注意的问题提出建议。

关键词：大蒜；播种机；自动化；智能化

大蒜是一种多年生草本植物，属于百合科葱属。大蒜性辛辣，有刺激性气味，被人们称誉为“天然抗生素”。它可调味，又能杀菌防病健身等。大蒜集100多种药用和保健成分于一身。蒜氨酸是大蒜独具的成分，只要很少一点就能在瞬间杀死伤寒杆菌、痢疾杆菌、流感病毒等。大蒜中有机锗的化合物含量是日常食物中最丰富的，有机锗的化合物和一些抗癌药物合用，对抑制肿瘤局部生长，防止肿瘤转移具有协同作用。大蒜也富含硒，硒也具有强大的抗癌效应。因此，大蒜得到东西方各国人民的喜爱。

大蒜在医疗以及保健方面的价值，在古代的埃及金字塔及希腊神庙内即有记录。而罗马、中国与印度的古代医学书籍上，亦有描述大蒜的医疗功效，可说是最早被用来治疗疾病及保护健康的植物之一。由于大蒜在防癌、抗氧化、心血管疾病的预防以及延缓老化方面的神奇功效，所以食用者甚广，当然，世界各地种植的面积也十分庞大。

目前中国的大蒜产量占全球总产量的70%以上，中国的大蒜种植面积

达70万hm2，占全球大蒜种植面积的60%以上，生产基地主要集中在山东、河南、江西、广西、安徽等。我国大蒜行业发展良好，有着良好的市场空间，对大蒜播种机的需求很大。

一、播种大蒜的过程中影响大蒜生长的因素

大蒜播种时鳞芽朝向对大蒜生长发育影响巨大。虽然播种时大蒜的鳞芽朝下、朝上和平躺时，大蒜均能顺利出苗。但是，只要不是直立播种，大蒜的芽叶均出土缓慢而且细弱，出苗期加长，出苗不整齐。大蒜的鳞芽朝上，收获时蒜头质量高、横径大，其他情况相反，收获时蒜头质量差横径小。

大蒜播种时可能会有损伤，大蒜种粒损伤后对大蒜的生长同样有影响，损伤部位会溃烂、坏死，会有部分营养损失掉，不能被大蒜苗吸收。笔者做过用细针刺透大蒜种粒的两种针刺实验，一种要贯穿通过鳞芽，等到发芽后观察发现它没有正常大蒜种粒发育正常，针刺过的大蒜种粒叶片打皱，植株矮小，显然损伤影响了大蒜的生长；另一种要贯穿通过大蒜种粒而不要穿过大蒜鳞芽，发芽后观察发现，针刺过的大蒜种粒发育同样正常，显然，只要不损伤鳞芽，针刺对大蒜初期的生长影响不会太大。

由于大蒜外形不规则，要保证其生长发育良好，就要在种植的过程中保持大蒜直立，大多依靠人工来实现，生产效率低，浪费大量的人力物力，不适合现代化的大面积播种。因此，迫切需要开发智能程度高且达到直立播种要求的大蒜播种机，以节省大量的人力物力，使大蒜的播种不再成为广大种植户的负担，符合现代种植要求，可显著提高

广大种植户的积极性，大面积地提高大蒜的品质和产量，满足广大种植户的需要以及食用者的需求，促进农业的发展。

但是，目前，市场上的大蒜播种机无法精确地自动分辨出大蒜种粒的鳞芽端与根部，也就无法完成鳞芽向上的播种要求，这对大蒜的生长质量和大蒜的产量都会产生极大的不良影响。

二、国内外大蒜播种机的鳞芽及根部识别能力和机器的播种能力（一）国内大蒜播种机对大蒜种粒的识别及播种能力

由于国内农村土地主要是小块分包到户，一家一户安排各自的种植，大蒜的种植基本上靠手工实现。对大蒜种粒的鳞芽和根部识别能力的要求，大蒜播种机比任何机械都高。

我国新疆克孜勒苏克尔克孜自治州农机推广站研制的2DBQ-2型便携式大蒜播种器，该机主要由排种斗、手柄、排种导管、限深挡板、鸭嘴等

组成，每人每天可播种0.05～0.08 hm2，播种过程中实现种子的调头和直立。该机主要是通过人手工完成调头后将种子放入导种管中，种子由导种管滑入已经由人力压入土壤中的鸭嘴中，然后，将机器上提，鸭嘴打开，蒜瓣滑下，同时周围的土壤随着鸭嘴的上提滑入种穴中，完成覆土，从而完成蒜瓣播种。该播种器对大蒜种粒的鳞芽和根部识别效果较好，而且还可以播种棉花，通用性较好。

国内有很多机器的设计者称能够分辨大蒜种粒鳞芽方向，但是，从实验和分析来看多不太准确。比如，有用水来辨别大蒜的鳞芽和根部，获取芽部朝上根部朝下大蒜瓣的方法。首先，将上端口大下端口逐渐

缩小的漏斗形容器放入翻直辅助物——水中，使容器直立在水中且上端口刚刚露出水面，下端口浸没在水中，使容器内充满水。然后，将大蒜瓣从上端口放入装满水的容器里。由于大蒜瓣在水中芽部受到的浮力大而根部受到的浮力小，出现大蒜瓣芽部朝上根部朝下的现象。具体表现为大蒜瓣漂浮在水中时，其芽部朝上根部朝下，大蒜瓣悬浮在水中时，其芽部朝上根部朝下，大蒜瓣下沉于水中时，其芽部朝上根部朝下，大蒜瓣随水一起竖直向下流动时，其芽部朝上根部朝下。最后，将漏斗形容器竖直向上提出水面，使水从漏斗形容器的下端口排出，在漏斗形容器的下端口处便能够获取芽部朝上根部朝下的大蒜瓣。但笔者专门做过实验，在水中的大蒜种粒的根部有一少部分会朝下，大多数只是平躺着。

还有的用机械结构去分辨大蒜的鳞芽和根部，成功率也会太高，毕竟大蒜播种机工作的时候是抖动的，无法保证大蒜种粒的平稳，所以这种机械基本上不能达到要求。例如，一种大蒜自动播种机有蒜瓣定向装置，其主要包括支架、接蒜种锥斗、控制栅门、定向圆筒、内置导向板、旋转底盘和接蒜种用的U型槽，其运用重力原理与相应的定向装置相组合，采用旋转底盘、定向圆筒和内置导向板相结合的定向机构，通过控制栅门和接蒜种的U型槽的配合，实现定向。该定向结构简单，识别率高，由于采用的是重心的识别方法，设计者描述其性能稳定，识别率大于93%。但是，从其结构上看，靠重心识别有点不太保险，因为大蒜种粒的外形不能保证其重心一直那么固定，而且工作中震动不断，这样的辨别基本上不能到达分辨鳞芽和根部的目

的，如何才能保证大蒜种粒不跳动是个问题，所以这个装置的可信度有待验证。

目前，国内比较先进的有全自动大蒜种植技术，基本上可以保证鳞芽向上播种，但是使蒜瓣竖直向上的角度靠近90度却没有保证，而且机构复杂庞大。

全自动大蒜播种机械在设计上和使用上都存在一些问题，影响大蒜的播种质量，推广难度很大。最先进的智能化的播种机采用图像识别技术分辨大蒜的鳞芽和根部，比较完美地完成了预期目标，但是在播种这个步骤还未见完善的例子，离实用和大量推广还有一段距离。（二）国外大蒜播种机对大蒜种粒的识别及播种能力

韩国生产的YD1500型大蒜栽植机代表了国际的先进水平，该机械通过取蒜头机构、排蒜头机构、方向控制机构和防挤压机构保证蒜头的自动喂入、鳞芽向上直立入土，有效解决了排种时发生的堵塞和损伤蒜头等常见问题，并通过控制回土的流向及落点的方向，保证蒜头直立固定，满足了大蒜栽植的农艺性要求。该机的工作效率是人工的25倍，该机械曾经在山东实验种植，由于出芽不整齐，因而并未得到推广。

荷兰Dutch vally公司的12行大蒜播种机，结构非常精巧，采用半悬挂系统，地轮提供动力，工作性能良好，但并不能分辨大蒜种粒的鳞芽和根部，因其价格昂贵，不能在我国大面积推广。

印度旁遮普大学研制的一种人力单行播种机，该种机型结构简单，价格便宜，虽然相对于人工播种效率有所提高，但并未提高很多，而且