中國報告大廳網訊，糧油作物是保障人類生存與發展的基礎物資，其生產技術與播種技術始終是農業科學研究的核心領域。當前，我國農作物耕種收綜合機械化率已超過 72%，但在播種環節，受多元化種植制度、土壤條件及地形差異等因素影響，不同作物、不同區域發展不平衡問題突出，如全國玉米、大豆機械化播種水平超過 80%，而南方低緩丘陵區機播率僅為 21%，西南丘陵山區更是低至 11%，油菜全國機播水平不足 40%。提升糧油作物精量播種技術水平，對於提高糧油產量、保障國家糧食安全具有關鍵意義。以下是2025年糧油行業技術分析。
從全球範圍來看，2023年全球糧油行業作物種植面積約為 17.84 億公頃，總產量約 28.74 億噸。在國內，水稻、小麥、玉米、大豆和油菜構成了我國糧油作物的核心，這五類作物占所有糧油作物播種面積的 65% 以上，總產量超過 7000 萬噸。具體數據顯示，國內水稻種植面積 2.9×10⁷公頃，全球為 1.6×10⁸公頃，國內產量 2.8×10⁷噸，全球 5.37×10⁸噸，主產區集中在南方和長江流域，國外主產區為印度、泰國、越南，國內水稻播種機械化率 56.30%;小麥國內種植面積 2.4×10⁷公頃，全球 2.23×10⁸公頃，國內產量 1.38×10⁸噸，全球 7.9×10⁸噸，國內主產區在北方地區和長江流域，國外為美國、俄羅斯，國內小麥播種機械化率 90.88%;玉米國內種植面積 4.4×10⁷公頃，全球 4.1×10⁷公頃，國內產量 2.0×10⁷噸，全球 1.24×10⁹噸，國內主產區為東北、華北和西南地區，國外為美國、巴西，國內玉米播種機械化率 80.00%;大豆國內種植面積 1.2×10⁷公頃，全球 1.2×10⁸公頃，國內產量 2.0×10⁷噸，全球 4.20×10⁸噸，國內主產區在東北地區，國外為美國、巴西，國內大豆播種機械化率 87.40%;油菜國內種植面積 7.3×10⁶公頃，全球 4.3×10⁷公頃，國內產量 1.6×10⁷噸，全球 7.8×10⁷噸，國內主產區為長江流域和南方地區，國外為加拿大、歐盟、印度、澳大利亞，國內油菜播種機械化率 38.81%。
與世界先進水平相比，我國主要糧油作物單產提升潛力較大，如我國油菜平均單產僅為歐盟的 65%，大豆單產僅為巴西的 62.98%，玉米單產僅為美國的 56.6%。同時，國內不同地區單產差距顯著，以小麥為例，全國小麥平均單產高於湖北省小麥平均單產。
國外針對糧油作物的播種裝備以大中型為主，通用性強，可播種玉米、大豆、油菜、小麥等中小粒徑種子，作業性能高效。按排種方式可分為機械式、氣吸式精量播種機和氣力輸送集排式播種機。早期國外以機械式條播機為主，採用勺夾式、指夾式、窩眼輪式等機械式排種技術，如美國的約翰迪爾機械式條播機，憑藉耐用性、播種精度等優勢廣泛應用。隨著技術發展，國際先進播種機多採用氣力式排種技術，包括氣吸式和氣送式，具備精量播種、高速、寬幅、高效的優點。例如德國 Amazone 公司的 ED 系列高速播種機，搭載 Xpress 排種系統，可實現低位投種和同步仿形，最高作業速度達 15km/h，適用於 10 余種作物;美國 Kinze 公司的 5670 型氣吸式多行可摺疊播種機，通過獨立平行杆結構優化種子流區域，調節吸孔大小適應不同種子;美國約翰迪爾 N500C 氣送式播種機，集多種功能於一體，適用於免耕 / 少耕體系;奧地利 Pǒttinger 公司的分配氣送式播種機和瑞士 Väderstad 公司的 DiscDrillSD 型寬幅氣送式播種機，適用於多作物密集條播。不過，國外大型播種機適用於寬幅高速作業場景，難以適配我國南方地區地塊分散、土壤黏重板結的現狀。
《2025-2030年全球及中國糧油行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，國內糧油作物播種機類型豐富，包括撒播機、條播機、精量播種機、免耕播種機、整地施肥播種機和水稻直播機，根據作物和播種需求配備不同排種器。據統計，我國免耕播種機保有量 111.78 萬台，精量播種機 417.24 萬台，整地施肥播種機 28.5 萬台，水稻直播機 4.1 萬台。在大粒徑種子播種方面，如玉米、大豆，多採用氣吸式單粒精密排種，如德邦大為氣吸式免耕播種機，集成 6 項功能，作業速度突破 12km/h;水稻、小麥、油菜等作物則以氣力式排種技術為主，如華中農業大學與企業聯合開發的 2BQFX-12 型精量播種機，採用正負氣壓組合原理實現油菜單粒精播;稻麥油兼用氣送式精量聯合直播機，集成多項技術，可實現多作物精量播種聯合作業，並在多地示範推廣;當康農業裝備公司的 2BBQ-2617 型穀物精量條播機，作業幅寬和行距可調節，滿足多種穀物播種需求;農哈哈小麥播種機採用釘輪式排種器，可完成多項工序;永祥 2BDGS 型水稻直播機採用智能 App 控制，配備多種傳感器，提升播種效率與質量。但當前國產播種裝備存在通用性不足、高速穩定性差的短板，跨尺度種子兼用場景下，排種合格率僅 85%~90%，與國際先進水平有差距。
糧油行業作物種子形態、粒徑各異，減少破損堵塞、提高排種速度與多作物兼用性是排種技術研究的核心。最早的機械式排種技術專利出現在 1880 年，結構簡單、成本低，但存在取種不穩、易傷種等問題。隨後，利用氣流壓力實現種子運移的氣力式排種技術專利逐漸出現，其適應性強、易實現精量播種，且機械製造和風機產業發展為其結構創新提供支撐，專利申請數量增加，性能不斷優化。2017 年後，全球排種裝置相關專利申請數量減少，但融入檢測、控制等技術的專利比例上升，智能化排種新技術系統逐步形成。
排種技術發展符合 S 曲線進化法則，遵循萌芽、發展、成熟、衰退再到新技術系統誕生的生命周期。結合糧油作物播種 「種子量、位均勻一致」 的農藝要求，排種技術從粗放的撒播、條播，逐步向行株距均勻、種植密度可控的精準播種發展，理想度不斷提高。從文獻計量學分析來看，排種技術研究從單一功能研究，逐漸深入到參數標定、機構優化、機理分析、虛擬仿真、測控系統等細分領域，呈現高速精量、可控可調的趨勢，數位化、智能化和跨學科方法的應用成為新焦點，滯後補償算法、衛星定位、仿生學、TRIZ 理論、高速攝影等新方法工具也被引入。
機械式排種器主要包括外槽輪式、窩眼輪式、圓盤式和指夾式。外槽輪式和窩眼輪式依靠種子自重填充輪槽或窩孔，實現種子群向有序種子流轉化，通過調節槽輪槽腔大小改變播量，可用於不同糧油作物條播;窩眼型孔採用少粒或單粒取種，實現多粒穴播或單粒精量播種，提高株距均勻性。例如部分企業開發的播種機，通過更換窩眼形狀合適的排種輪，可用於各類中小籽粒糧油作物單粒精播或多粒穴播，但這類排種器依靠重力充種、機械清種護種，易出現種子擠壓破碎、重播漏播問題。
外槽輪排種器在多種糧油作物播種中適應性和可靠性較高，能播各類粒型光滑種子，我國大部分穀物條播機均採用該類型。圓盤式排種器用於中耕糧油作物穴播和單粒精量播種，按圓盤迴轉平面相對位置分為水平、傾斜、豎直三種形式，其中水平圓盤式結構簡單、工作穩定性高，低速作業時播種質量出色，廣泛應用於大豆等作物精量播種。指夾式排種器能實現種子準確、間距均勻排列，提高播種效率和一致性，但幾何尺寸偏大，主要用於玉米、大豆等大籽粒糧油作物單粒精量播種，可在 6~12km/h 速度下工作。此外，還有學者設計高速機械離心式集排器，採用被動式供種和 「圓孔 + 漸變孔柱」 組合式型孔投種原理，解決油菜高速作業時供種及投種能力不足、排種量與作業速度不匹配、排種性能不穩定等問題。
氣吸式排種技術利用負壓吸附種子實現精確排種，對種子大小和形狀適應性強，吸種過程無剪切載荷，損傷率低，播量控制精度高，適用於油菜、大豆、玉米、水稻等多種糧油作物單粒或多粒穴播。與機械式排種器相比，其對不規則種子適應性更強，通過調節氣流強度，可適應不同形狀、大小和質量的種子，且傷種率低，適合高速、寬幅、大田作業，便於精量播種，已成為國內外主要發展趨勢。
當前國際主流機型採用模塊化氣吸式排種系統，在播種精度、作業效率與多作物適應性上有突破性提升。如玉米和大豆等大粒徑種子播種中，德國 HORSCH 公司 MaestroSW 氣吸式精量播種機的排種器，依靠負壓正壓雙路氣吸系統，12km/h 仍可單粒精播;美國 JohnDeere 和 PrecisionPlanting 公司的氣吸式單粒精量排種器，在 6.0~9.4km/h 作業速度下，田間試驗合格指數保持在 96%~98%，可兼用玉米、大豆等大粒徑種子與大籽粒穀物。
國內科研人員也開展了氣吸原理排種技術研究。針對玉米、大豆等較大籽粒單粒精量播種，開發了種盤與負壓腔同步旋轉氣吸式、配置傾斜凸台取種結構的可調扁平種子吸附姿態氣吸式、單風道單排種盤雙行氣吸式、玉米大豆兼用腔盤組合孔式等單粒精播排種器。針對小麥籽粒形狀不規則、播種量大的難點，將排種元件由排種盤改為排種滾輪，設計縫隙式小麥精量排種器、多行並排的滾輪式排種器，並通過流體仿真優化吸種功能面結構;為提升吸種穩定性與可靠性，結合重力充種和氣力吸種，開發氣吸型孔組合式精量排種器，有效提高取種質量、降低吸種壓力，但這類排種器無法滿足油菜等小籽粒單粒精播需求。
為滿足小籽粒糧油作物精量播種要求，有研究利用正負氣壓組合式原理，採用相關設計理論，設計結構緊湊的油菜氣吸式電驅式精量排種器，通過更換不同直徑和結構的吸種孔，配合氣力參數調節，實現更多類型種子單粒排種。針對水稻直播中種子表面性狀導致流動性差的問題，採用氣力滾筒集排式排種器，設計楔形攪種裝置實現均勻供種，達到(2±1)粒水稻穴播的精量排種;同時通過研究籽粒吸附姿態，設計具有填充導流功能的吸種盤，實現雜交稻單粒播種。為適應穀子、小麥等作物一穴多粒的精量排種，研製了具有群組吸孔的氣吸式導輪型穀子精量排種器等。
氣吸式排種器排種性能受型孔結構、工作負壓、工作轉速及種子大小等因素影響。現有研究常通過更換不同吸孔大小的排種盤，結合工作氣壓調整，實現相似形態特性及播種要求糧油作物的兼用排種，但國內對種子形態差異大、播種形式不同的兼用排種研究較少，氣吸式排種技術兼用廣適度研究和關鍵部件應用存在不足。
氣送式精量排種採用定量集中供種、正壓氣流輸種、分配器多行隨機分種的集排形式，高速作業下能保持穩定的排種精度和氣壓環境，降低系統複雜性和能耗，適用於小麥、油菜、水稻等多糧油作物兼用的密集條播。排種過程中，種子以群體形式與氣流混合後隨機分配，運移過程中自由度欠約束，播種方式為精量條播，難以實現粒距均勻的單粒精播或多粒穴播，按氣流分配形式可分為直接氣送式和分配氣送式。
直接氣送式精量排種技術主要採用 「機械式精量排種 + 氣力輸送」 形式，適用於各種類型糧油作物種子。種子經精密排種器單粒化後，與低速氣流均勻混合，利用氣體動力沿管道直接輸送到播種位置，可實現播種單體同步仿形、低位投種，一器多行遠距離輸送寬幅播種，具有作業速度快、播種均勻性好、機具振動影響小等優點。
國外方面，美國約翰迪爾 N500C 氣送式播種機採用型孔輪供種氣送式集排器實現大豆單粒精播;法國 KUHN 公司的 FenixIII 槽輪供種氣送式排種器，通過更換不同類型槽輪實現小麥、水稻等作物密集條播;奧地利 Pǒttinger 氣送式播種機採用指夾供種氣送式排種器實現玉米單粒精播。
國內企業和研究人員根據農機領域發展需求，採用直接氣送式排種原理開發多種機型。如部分農機裝備公司開發的 12 行氣力式播種機，採用可更換排料輪結構的直接氣送式排種系統，實現水稻、小麥、油菜等作物兼用條播，可 1~6m 幅寬動態調節與播量隨速控制;還有研究機構研製小粒徑種子兼用精量集排器，滿足芝麻、油菜、小白菜等小粒徑糧油作物穴播要求;針對芝麻種子球形度低、流動性差、難以精量播種的問題，設計傾斜齒勺式型孔充種、氣送輔助導種的芝麻精量集排器，滿足芝麻田間播種要求。
分配氣送式精量排種技術主要採用 「機械定量供種 + 氣流分配成行 + 氣力輸送」 形式，可實現 「一器多行」，具有作業幅寬大、作業速度快、適用範圍廣等優點，已在美、法、德、意等已開發國家大規模推廣使用，代表機型如法國庫恩 Maxima 精量播種機、美國 JohnDeere 公司 N500C 系列大型寬幅氣送式播種機、德國 Amazone 公司 DMC6000-2C 大型氣送式播種機、瑞士 Väderstad 公司 DiscDrillSD Opener 寬幅氣送式播種機等。
國內研究者也在不斷探索改進該技術以適應國內糧油種植需求。有研究採用機械定量供種和氣流分配成行的方式，對油麥兼用型氣送式集排器進行深入研究，提出傾斜錐柱狀型孔和錐孔輪交錯排布結構，實現油菜、小麥兼用及變量定量供種;優化設計文丘里管式供料裝置和碗式枝狀分配器，並採用相關氣固耦合方法分析集排系統氣流場分布和種子運動特性。為解決大播量工況下供種量不足等問題，設計立槽式高通量油麥兼用供種裝置;為解決稻麥種子流動性差、高速供種穩定性不佳等問題，設計稻麥油兼用型孔輪，通過快速調節型孔輪個數及轉速實現播量調節和稻麥油兼用。
國內外對分配氣送式排種技術的研究，主要圍繞 「氣流種子耦合場的均勻調控」 核心目標，通過機械定量、氣流分行、氣力輸送一體化設計，實現 「一器多行」 寬幅、高速、廣適的糧油作物播種。
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