发展动力驱动、原沟旋转翻垡的根据及其实现的一些基础条件

本文提出了保省耕作法及保省耕作法机具的概念。从翻耕或翻耕与深松相交替将在相当广大的地区、相当长的时期内,作为一种基本的田间作业环节而存在这一认识出发,用“假想旋翻垡片”的概念研究了旋翻在几何尺寸上的可能性及其限制条件,并从保省耕作法的节能、赶农时、省人工减少土壤压实、经济高效等方面对旋翻进行了考察,指出发展一种动力驱动、原沟旋转翻垡的基础耕具的必要性和可行性。 本文研究了旋翻的几何条件和动力学条件。指出理论最大耕深可由垡片的稳定条件定出;最小耕深可由理论覆盖程度定出;给出了结构参数、使用参数关系的无量纲图表。并指出动力驱动、原沟旋转翻垡的工作过程可以分为切土过程,翻垡过程和碎土过程。入土能力取决于机器的重量和刀刃形状与参数并可由贯入仪预测。工作部件施加于土垡的力能否使土垡迅速加速是实现旋转翻垡的关键;当刀滚转速超过50rpm后必须强制脱垡。     

基于LS-DYNA的铧式犁结构优化设计及性能分析

基于LS-DYNA法建立犁体与土壤的耦合接触有限元模型,讨论不同犁体导曲线、铧刃角、安装角、端点角、耕作速度对耕作过程翻垡效果和犁体应力影响,并进行试验验证。结果表明：椭圆曲面比抛物线曲面耕作时阻力更小、土壤翻垡效果更好,阻力降低5.6%,翻垡距离提升14.8%;对犁体前进速度、铧刃角、安装角、端点角进行单因素分析,发现翻垡距离随着速度增加而增加,而随着铧刃角、安装角、端点角呈现出先增大后减小的趋势。因此,通过选取合适的速度与结构参数可以提升铧式犁的翻垡性能,减低犁体阻力。     

水稻土深松阻力与土壤扰动效果研究

为探讨机械深松过程的水稻土扰动、土壤结构及能量的效应,利用原位土壤耕作综合测试平台进行精准控制条件的深松试验,采用凿形铲,设置5种耕作深度(10、15、20、25、30 cm),从耕作阻力及比阻、土壤宏观扰动轮廓、土壤破碎体尺度分布指标综合评价水稻土深松作业的效果。结果表明,深松耕作阻力与耕作深度符合二阶函数拟合的递增关系。耕深20 cm时,深松铲对土壤扰动程度最大,地表隆起、开裂和纵向起伏程度最强,此时土壤隆起高度、隆起宽度、横剖面扰动面积、平均土块径均达到最大值,分别为16.3 cm、42.2 cm、0.030 5 m~2、28.77 cm,耕作比阻则相对较低,为62 kN/m~2;然而在耕深超过20 cm之后,深松铲的土壤扰动效果显著降低,地表隆起、开裂和纵向起伏程度减弱,土壤隆起高度、隆起宽度、横剖面扰动面积、平均土块径数值均明显减小,耕深30 cm时分别降至10.3 cm、31.2 cm、0.026 8 m~2、19.12 cm,相比耕深20 cm降幅分别为36.8%、26.1%、12.1%和33.54%,而此时耕作比阻急剧增大至195 kN/m~2,相比耕深20 cm增幅高达214.5%。因此,在水稻土条件下,耕作深度20 cm时能够获得最佳的土壤扰动、土壤结构及耕作能量的综合效应。     

普通悬挂铧式犁的调整

普通悬挂铧式犁在土壤耕作中仍有广泛的应用。为了使犁体具有良好的翻垡和履土性能，确保耕深一致、沟底平整，不漏耕、不重耕，保证耕作质量。再加上不同土壤的物理力学性质。在实际情况中，耕作要考虑许多因素，我们难免要对机具进行调整。下面就以向右翻垡型的普通铧式犁为例，介绍一些铧式犁的调整方法：     

旋耕深松联合耕整地技术的主要措施

农机深松技术是指通过拖拉机牵引深松机进行行间或全方位土壤耕作的机械化整地技术。该技术可在不翻转土垡、不打乱原有土层结构的情况下,打破坚硬的犁底层、加厚松土层、改善土壤耕层结构,从而增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力,能有效改良土壤、增强农作物基础生产能力。本文对深松作业技术与要求进行了说明。     

设施农业就地翻土犁结构设计与仿真

针对铧式犁使土垡侧移而无法适应设施农业耕作需求的难题,设计一款新式犁体。基于铧式犁的设计方法水平直元法和翻土曲线族法,提出一种翻土曲元法。通过对犁体导曲线、翻土曲元线的设计,由翻土元线中点穿透于导曲线且翻土元线角度按照规律变化后得到一种翻垡后土垡无侧移且无犁沟的就地翻土犁体曲面,利用Solidworks建立就地翻土犁数学模型。查阅现有土壤物理性质研究成果文献,获得土壤的密度、泊松比、静摩擦系数、动摩擦系数、碰撞恢复系数,通过EDEM软件构建土壤颗粒离散元模型,模拟土壤耕作试验,试验表明犁体耕作效果较好,犁体在6 km/h速度下阻力约为1200 N,为就地翻土犁样机制作与优化提供理论参考。     

河北省农机深松工作推广实践与经验

<正>农机深松作业是在不翻转土垡的情况下,有效打破犁底层,增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力,改善土壤结构,创新施肥方式,实现农作物稳产增产的科学耕作方式。2010年河北省作为全国农机深松首批示范点开展深松作业以来,共利用省财政资金5.326亿元,累计补贴示范推广深松作业2104万亩,工作措施扎实有效,节水增产效果显著,得到李克强总理的充     

机械化保护性耕作是维系农业可持续发展的根本出路

保护性耕作是对传统耕作制度的重大变革,其主要特点是为作物创造适宜的生长条件,将作物的残茬均匀覆盖地表,起到保土蓄水、增加土壤有机质、增肥地力、改善土壤结构的作用,对土地实行免耕或少耕。针对巴彦淖尔盟的实际,维系农业的可持续发展,保护生态环境,减少沙尘暴的发生,就必须走保护性耕作的道路。1根据巴彦淖尔盟土地现状,决定了必须走保护性耕作之路传统的耕作方式是以翻耕或旋耕为主,对土壤进行疏松处理,由于多年周而复始地作业,打乱了土壤自上而下的肥力梯度和原有良好的土壤结构,杀伤了土壤中蚯蚓等生物,破坏了作物根茬固土的能力,…     

深松技术对玉米增产的试验及效果

正土壤对作物生长至关重要,耕作可改善耕层的土壤结构,调节土壤水、肥、气、热的比例关系,为作物生长发育创造良好的环境和条件。深松耕作是利用深松旋耕机将土壤耕松而不翻转表土层,打破犁底层,且不会造成耕层混乱,松土范围大,效果好,在松土底层形成鼠道,可容贮地下水,创造疏松深厚的耕作层,降低土壤容重,提高保水能力,以利于作物的根系发育,为作物的增产提供基础。土默特右旗,简称土右旗,是包头市重要的     

不同耕作措施对玉米土壤结构特征及产量的影响

玉米是全球重要的粮食作物之一，土壤结构对玉米的生长发育及产量具有重要影响。不同的耕作措施可以改变土壤的物理性质，从而影响土壤结构和玉米产量。通过介绍土壤结构的形成机制，分析不同耕作措施(如保护性耕作、旋耕、深松等)对土壤结构的影响，总结了当前研究中存在的问题和未来研究的方向，提出了通过综合采用多种耕作措施和肥料改良土壤结构以提高玉米产量的策略。     

耕作土壤表面不平度分析

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地地面、圆盘耙耙地地面和驱动耙耙地地面的不平度，测定地面不平度沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直于耕作方向。对每一种地面不平度的RMS高度、自相关长度和自相关函数进行了分析，结果表明：对于短的地块，可用单一尺度来表征地表不平度的特征，地表不平度特征属于指数相关函数，RMS高度和自相关长度具有明显的相关性；对于长的地块，平整的农业地表不平度具有分形性或多尺度性，其自相关函数是一种分形过程。     

耕作方式对砖红壤物理特性和含水率的影响

对横直深松、深松-浅耕和深耕3种不同耕作方式对砖红壤的孔隙度、圆锥指数、干密度和含水率的影响进行了试验研究,试验结果表明,横直深松更有利于提高砖红壤的孔隙度,增加土壤的透气性,降低土壤的圆锥指数,横直深松和深松-浅耕都能使土壤密度显著下降。数理统计分析表明,深松-浅耕、横直深松和深耕对含水率的影响有显著差异。深松能显著改善土壤的物理性质,有利于提高砖红壤的保水能力,是合理的耕作模式。     

Changes in soil water retention due to soil kneading

Soil water retention curves (WRCs) are required to predict the availability of water to plants and the movement of water through the soil. Soil kneading by hand is a type of extreme structure disturbance which is comparable to mechanical breakdown of soil structure by cattle trampling, tillage and wheeling of heavy machinery, especially when the soil is wet. The objective of this study was to explore how kneading affects soil water retention characteristic for a set of contrasting soils from southern Spain, and identify the soil properties that control the differences in behaviour. WRCs were measured at six soil-water matric potentials in the range of 10–1500 kPa on both undisturbed soil clods and kneaded soil samples in order to quantify differences in water retention characteristics due to sample pre-treatment. Results evidenced that only WRCs of sandy loam soils are not affected by soil pre-treatment; for the rest of the soils kneading increased water retention at low or high potentials or both. Particle size parameters are, for the most part, clearly related to the behaviour observed, but some other explaining variables linked to aggregation and dispersion state of phyllosilicates in the clay and silt fractions could also be involved.     

黑土区坡耕地几种耕作措施水土保持效益研究

我国东北黑土区作为全国水土流失重点区域,其坡耕地的水土流失问题早已备受关注。【目的】采取保护性耕作措施可以大大降低坡耕地的水土流失强度,起到保水保肥的作用。【方法】在10°坡径流小区上,对比分析了黑土区不同耕作措施对坡耕地坡面产流、土壤侵蚀以及土壤养分的影响。【结果】竹节垄Ⅱ与横坡耕作相比,产流起始时间延长38 min,单次降雨径流量减少57.1%,产沙量减少51.9%;0～20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾平均质量分数分别提高5.89%、11.48%、16.54%、21.75%。【结论】在相同降雨条件下,横坡耕作、竹节垄Ⅰ、竹节垄Ⅱ较顺坡耕作均有不同程度的减流减沙作用,竹节垄Ⅱ效果最为明显。     

The Influence of Soil Type,Soil Water and Share Sharpness of a Mouldboard Plough on Energy Consumption,Rate of Work and Tillage Quality

The results of field tests to investigate the influence of soil type and soil water on the wear of soil tillage tools are presented. The soil water had a positive effect for loam and clay soils because the wear decreased as the water content increased. For sandy soils however, wear increased with soil water. As the thickness of the cutting edge of the plough increased, draught force and fuel consumption increased considerably, while rate of work and tillage depth decreased. The quality of the tillage was seriously reduced, that is, the size of the soil clods increased as the thickness of the cutting edge of the plough increased. Also, the percentage of surface residues was greater as the thickness of the cutting edge of the plough increased. The best overall performance of the plough was obtained from the sharpest share cutting edge with a thickness of 1 mm.     

耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

生物结皮发育对毛乌素沙地土壤粒度特征的影响

以宁夏盐池荒漠生态系统定位研究站域内藻、地衣、苔藓3种不同发育阶段生物结皮及裸沙地为研究对象,应用激光衍射粒度分析技术测定土壤粒度组成,计算分析平均粒径、标准偏差、偏度、峰态值和分形维数等土壤粒度特征参数,研究结果显示:研究区土壤粒度组成以砂粒为主,约占土壤颗粒体积分数的80%~95%,而粘粒、粉粒含量较少;土壤粒度分布较为集中,分选状况较差,偏度状况为极正偏度,峰态值为很尖窄、尖窄;土壤分形维数分布于2.15~2.30之间,且从大到小依次为苔藓结皮、地衣结皮、藻结皮、裸沙地。在生物结皮发育过程中,土壤粘粒、粉粒等细粒物质不断增加;粒度组成不断优化,整体呈现向均匀和对称分布演化趋势。生物结皮能够有效改良土壤结构,促进土壤发育,但速度十分缓慢。     

保护性耕作下土壤水分变化特征模拟研究

为了对陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施下的土壤含水率进行差异性分析,利用长期定位试验,设置春小麦/豌豆、豌豆/春小麦轮作序列下传统耕作、免耕、传统耕作秸秆覆盖和免耕覆盖4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量作为输入,以0~200 cm土层土壤含水率作为输出,建立基于长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络的土壤含水率预测模型,并对模型的有效性进行评估,然后利用该模型模拟4种耕作措施下0~200 cm土层土壤含水率的动态变化过程。结果表明,基于LSTM神经网络建立的土壤含水率模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤含水率预测具有较好的适用性,其模拟值与实测值的平均均方根误差为2.29%、平均相对误差为6.79%、平均决定系数为0.82。豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施下的土壤含水率比春小麦/豌豆轮作序列的土壤含水率增加1.49%、1.61%、1.69%和1.76%,4种耕作措施下0~200 cm土层的土壤含水率由大到小依次为:免耕覆盖、免耕、传统耕作秸秆覆盖、传统耕作,免耕覆盖下的土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作增加1.27%、1.75%和2.81%。免耕覆盖对0~30 cm土层土壤含水率的影响最为显著,其土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作平均增加1.60%、2.63%和4.18%。4种耕作措施下的土壤含水率随季节发生变化,免耕覆盖下的土壤含水率整体高于其他3种耕作措施,且在作物生长前期的蓄水保墒效果更加显著。研究区豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施的土壤含水率相对较高,而不同耕作措施下免耕覆盖更有利于提高该地区农田土壤水分,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的耕作方式。     

成都市土壤酸碱性及酸缓冲性能研究

【目的】查明成都市土壤酸碱性及酸缓冲性能,防止土壤酸化,实现土壤资源的可持续利用。【方法】研究了成都地区4种土壤类型的16个土壤样品的pH值、酸缓冲曲线、酸害容量以及酸害强度。【结果】①土壤样品pH值的变化范围为4.19～7.96,平均值为7.11,土壤总体呈中性～碱性,只有少量耕作区的黄壤和灰壤为酸性;②不同类型土壤的酸缓冲曲线和酸害容量不同。紫色土的酸缓冲曲线最平缓,酸害容量最大;灰棕壤和灰壤次之,黄壤的酸缓冲曲线最为陡峭,酸害容量最小;土地利用类型对土壤的酸缓冲能力与没有明显影响,耕作区的土壤的酸害容量最小。【结论】成都地区土壤酸化程度较轻,不同利用类型、土壤类型土壤缓冲曲线和酸害容量不同,反映其酸缓冲能力也不同,其中紫色土的酸缓冲能力最强,灰棕壤、灰壤和黄壤的酸缓冲能力均较弱。     

基于离散元法的旋耕过程土壤运动行为分析

土壤与耕作部件间的相互作用规律是设计和选用土壤耕作部件的基础。研究土壤和耕作部件间的相互作用规律就是要研究耕作部件对土壤产生的作用和它们之间的作用力,首先必须探讨耕作部件工作时土壤运动规律和施加于土壤的作用力。为此本文建立基于离散元方法的旋耕工作模型;对比分析实验与仿真的土壤位移:在土槽实验中采用示踪块方法测量土壤位移,仿真中通过追踪表层土壤颗粒的运动获得仿真位移;利用实验和仿真数据对土壤位移和运动机理进行分析。结果表明:土壤水平和侧向位移都随着转速增加呈现增加的趋势;土壤的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移。浅层土壤颗粒的运动位移最大,中层土壤次之,深层土壤最小。较深位置的土壤,距离旋转中心越近的土壤颗粒水平位移和侧向位移越大。在旋耕刀切土范围内的土壤,有向相反方向运动趋势的浅、中、深层颗粒比例分别为26.2%、72.1%、48.4%。在水平力作用下,大部分土壤颗粒随着旋耕刀切土有向后运动的行为;土壤在开始时刻的侧向受力和侧向运动方向,由颗粒的侧向位置是否偏离侧切刃轴线决定,位于侧切刃轴线左侧的颗粒,则其侧向力向左,反之亦然;土壤在垂直方向先随着刀具入土向下运动,然后滑出刀刃边界被抛起。本文建立的仿真模型得到的土壤水平位移和侧向位移与相应实验值的误差为24.9%和15.3%。本文运用离散元法进行旋耕过程中土壤宏观和细观运动行为的分析,有助于理解旋耕刀与土壤的相互作用机理,为旋耕机械的设计与优化提供理论依据。