亚表层渗灌防堵节水系统研究

针对目前国内外渗灌系统普遍存在渗孔易于堵塞、毛管间距大时灌水极不均匀、在地面坡度较大的田块不宜采用等问题进行了研究,研制出新型的亚表层节水防堵系统。采用特殊工艺研制的过滤器和渗头具有良好的防堵性能、渗水均匀性能和显著的节水效果。该系统具有对水源压力要求低、水分利用率提高和操作简便易行等优点。     

地下滴灌专用滴头的研制及初步应用

介绍一种既具有防负压堵塞性能又具备较佳压力补偿性能的地下滴灌专用滴头的设计思路和结构，通过室内试验，对滴头的防负压性、出流均匀性及压力—流量补偿关系等进行测试，并在田间进行实际应用考核。结果表明，这种滴头的结构不仅可以有效地防止因系统负压引起的滴头流道堵塞，同时滴头自身还具有良好的水力学性能。与传统的枣树穴灌方法对比，采用地下滴灌技术可节水约42%，增产26%，节水增产效果显著。     

免耕播种机防堵技术研究现状与发展趋势

免耕播种机在残茬覆盖地作业是否具备良好的防堵性能,已成为影响免耕播种机生产效率和播种质量的关键因素之一.该文系统分析了免耕播种机防堵的必要性和防堵技术研究现状,提出了免耕播种机应着手找准防堵技术的切入点,加强免耕播种机防堵技术与作业工艺措施有机结合,加强作物残茬的几何特性和机械特性的基础研究,并降低防堵装置功率消耗和转速,提高定向抛撒能力和秸秆覆盖量适应性以及具有安全性能好和作业粉尘低等方面研究,同时加强利用高速摄影和虚拟仪器等现代先进测试仪器与技术开展秸秆抛撒运动规律研究,以探讨改善防堵性能的途径,提高免耕播种机播种质量和生产效率,加快旱地农业保护性耕作技术的推广应用.     

防堵和播深控制机构提高玉米免耕精量播种性能

免耕播种技术能够提高土壤的蓄水保墒能力、增加土壤有机质含量,因此在华北平原农作区被广为接受。该地区的耕作制度为小麦与玉米周年轮作,冬小麦在6月份收获,随后在小麦秸秆覆盖地上直接进行玉米免耕播种作业。受小麦秸秆的影响,播种后玉米种子的粒距均匀性和播种深度一致性很难保证,另外,玉米苗由于被小麦秸秆覆盖容易发生病虫害。为了解决以上问题,发明了一种安装防堵机构和播深控制单体的玉米免耕精量播种机,对该播种机和不带防堵机构和播深控制单体的普通播种机在4、6和8 km/h 3个播种速度下的播种性能进行了对比试验,测量并得出了拨草性能、播种深度、出苗率和粒距分布均匀性（合格率、重播率和漏播率）等指标参数。试验结果表明：防堵机构和播深控制单体能显著提高播种机的拨草性能、播种深度一致性、出苗率和粒距分布均匀性;防堵机构使播种机不易堵塞,播种速度为8 km/h时的凉籽率仅为1.8%;播深控制单体使播种机在所有播种速度下平均播深接近理论播深,播种速度为8 km/h时的播深变异系数仅为9.2%,使得出苗时间更集中,出苗整齐度高。以上结果说明：设计的安装防堵机构和播深控制单体的玉米免耕精量播种机能够满足小麦秸秆覆盖田玉米免耕精量播种的要求。     

青海大通山地退耕还林土壤渗透性研究

土壤渗吸性能是土壤重要的物理特征之一,是生态效益的重要组成部分。采用双环渗透仪法,对国家退耕还林还草工程科技试验县———青海省大通县退耕地土壤渗吸性能进行了系统研究。结果表明:退耕土壤的总孔隙度、土壤容重、土壤含水量等物理性状与土壤的稳渗速率随着退耕年限的延长基本呈增大的趋势;土壤渗吸过程具有明显的幂函数关系,突出表现为初渗速度极大,而随着渗透时间的进行,其逐渐减小直至趋于某一常数亦即稳渗速度的过程;不同退耕年限土壤的渗透性能存在差异,同样渗水量退耕还林土壤最大渗透速率是农耕地的11.37倍,渗透深度为10.59倍。退耕还林后土壤的渗透性能得到了改善,提高了土壤的保水性能。     

应用自动测量系统研究流量对土壤入渗性能测定的影响

土壤入渗对水文过程研究与农林业生产等具有十分重要的意义。将土壤入渗性能自动测量系统应用于室内试验,研究不同供水流量对土壤人渗性能测定结果的影响,以检验测量方法和系统及其对流量的反应。试验包括3个流量（0．75、1．02、1．92L／h）,每个流量设置3次重复。测量系统在计算机控制下,自动获取地表湿润面积随时间的变化（增大）过程,然后分别应用数值算法和近似算法计算土壤入渗性能。结果表明：测量系统使用方便,计算过程简便;供水流量对土壤入渗性能的测量结果影响不显著,不同流量的测量结果均可以准确表达土壤人渗的全过程。试验测量结果为该方法应用的流量范围提供了参考,同时为进一步理解土壤人渗过程提供了工具。     

免耕播种机锯切防堵装置设计及其切割机理的研究

针对我国北方旱地一年两熟地区免耕播种机堵塞现象和已有主动式防堵装置转速高(1500 r/min以上)、功耗大(单位幅宽达16～41.74 kW/m，含牵引功率)的现实问题，设计了一种新型免耕播种机锯切防堵装置，分析了该装置的切割机理，应用有限元ANSYS软件计算了锯齿圆盘切刀的应力分布，得出了锯齿圆盘切刀用于玉米秸秆切割的可行性。土槽试验表明：1)该装置采用逆转式作业，兼有无支撑和有支撑两种切割方式，切割彻底，并能借助刀齿前角和抛撒板将已切断秸秆定向抛送到开沟器后方，实现了切割、定向抛撒一体化功能；2)秸秆切碎率随转速和秸秆含水率的增大而增大，秸秆含水率高时有利于提高切割质量；3)秸秆切碎率在动定刀间隙一定时，随前进速度增大而降低，小间隙时无漏切和撕皮现象，切割质量高，功耗小。理论和试验结果表明：与其他主动式防堵装置相比，锯切防堵装置具有良好的切割性能，其转速低(650 r/min)、功耗小(单位幅宽为2.95 kW/m)、秸秆覆盖量适应性强，为改善免耕播种机防堵性能提供了一条新途径。     

往复切刀式小麦固定垄免耕播种机

针对西北灌溉农业区固定垄保护性耕作条件下玉米秸秆覆盖地垄作免耕播种小麦存在的机具堵塞、垄形破坏等问题,设计了一种集切茬、播种和修垄于一体的往复切刀式小麦固定垄免耕播种机。该机通过利用动力切刀往复垂直切茬和刀刃型开沟器水平切茬相结合的方式实现秸秆防堵,同时采用圆柱熟地型修垄犁解决垄形修复问题。田间试验表明,该机能有效地解决玉米秸秆堵塞问题,防堵能力强,修垄效果好;播种、施肥平均深度分别为46 mm和91 mm,均匀性好,可较好地满足西北灌溉农业区小麦垄作免耕播种的要求。     

南方丘陵典型季节性干旱区节水稻作模式生态系统功能特征研究

运用生态经济学原理,采取实地调查和田间试验方法,研究了南方丘陵典型季节性干旱区节水稻作模式生态系统的物流、能流、价值流及生态环境效应。结果表明,节水稻作模式的净初级生产力为309 763×106~378094×106J/(hm2.a),以化肥为主的辅助能投入为58 607×106~97 265×106J/(hm2.a),纯收入为3 921~9 426元/(hm2.a)。不同节水稻作模式所表现出的变化特征为:采用节水灌溉双季稻模式,有利于减少系统化肥、农药、人工等能量投入,增加系统能量的输出,提高能量转换效率、光能利用效率和稻田的经济效益;采用水旱轮作双季稻节水稻作模式,有机肥的投入增加,能流循环指数提高,系统稳定性增强,但能量转换效率下降,稻田的经济效益有所降低;采用稻油轮作节水稻作模式,在减少系统化肥、农药、人工等能量投入同时,充分利用作物生长期间太阳辐射,光能利用效率提高,稻田的经济效益增加。与常规稻作模式相比,节水稻作模式的综合效益较高,具有较好的节水、省肥、省药效应以及控制农业面源污染效应。     

水泥罐渗罐的研制及应用

水泥罐渗罐具有工艺简单，成本低，渗水速率易控制，取材易等优点。罐形以直径和高度相等时的圆柱体，罐壁厚度以２ｃｍ，水泥沙子比１：６为最佳，水泥罐罐渗灌溉技术简单，节水节肥，效益显著，利于保护土壤，提高产量，不受地形条件限制，适合我国国情。     

果树涌泉灌溉方式的技术应用

涌泉灌又称小管出流。涌泉灌溉技术是针对滴灌系统使用过程中灌水器容易堵塞，以及农业生产管理水平不高而设计的一种微灌技术。它具有节水、节能、灌水均匀、水肥同步、适应性强、管理方便等优点。经过试用，涌泉灌溉果树一般较传统的地面灌节水50%～70%，增产6%～10%，灌水均匀度在90%以上。该文介绍了涌泉灌溉技术及田间设计要点。     

果树涌泉灌溉方式的技术应用

涌泉灌又称小管出流.涌泉灌溉技术是针对滴灌系统使用过程中灌水器容易堵塞,以及农业生产管理水平不高而设计的一种微灌技术.它具有节水、节能、灌水均匀、水肥同步、适应性强、管理方便等优点.经过试用,涌泉灌溉果树一般较传统的地面灌节水50%～70%,增产6%～10%,灌水均匀度在90%以上.该文介绍了涌泉灌溉技术及田间设计要点.     

免耕播种机开沟防堵单元体设计与试验

为了解决华北一年两熟区玉米秸秆覆盖地免耕播种小麦存在的秸秆覆盖量大,开沟困难,机具堵塞、功耗大等问题,该文设计了一种伸缩拨杆式开沟防堵单元体。通过正交试验和结构分析相结合的方式,确定了开沟防堵单元体的主要参数,并在玉米秸秆覆盖地进行了田间试验。试验结果表明,伸缩拨杆式开沟防堵单元体开沟能力强,防堵效果好,能够创造良好的种床,改善作业质量;与带状旋耕式开沟防堵装置相比,表层土壤扰动量减少了21.5%;在开沟深度10 cm左右时,单位面积油耗量降低了23.65%,能够减少拖拉机动力消耗。该研究对免耕播种机的推广应用具有重要意义。     

微灌系统的堵塞及防治措施

根据微灌系统堵塞的因素及水质评价,结合我国微灌发展具体情况,系统地总结了堵塞的成因、影响要素和防治措施,提出了“水处理—设备改进—强化设计和管理”三拳并举的防堵观点。并针对国内微灌应用情况,提出了切实可行的防堵方法和建议     

沼气发动机进气均匀性数值分析

开发大功率气体燃料发动机,利用沼气等绿色能源发电已经成为当前内燃机行业发展的重要课题之一。气体发动机对各缸进气均匀性的要求较高,气体发动机经常出现各缸进气不均匀的现象,从而影响发动机的动力性、排放性和可靠性。该研究利用数值分析方法求解,模拟CW6200型气体发动机进气系统内的流动情况,通过分析流动区域的压力场、速度场等参数对各缸进气均匀性进行了评价,同时分析了进气系统的流动阻力,优化设计了发动机的进气系统结构参数。数值分析及发动机性能试验表明：采用两级谐振系统后各缸流动不均匀性绝对值小于3%,各缸排温不均匀性绝对值小于2.5%,发动机动力性较好。因此,两级谐振系统可以有效改善进气总管预混式气体发动机的进气均匀性,提高发动机性能。     

渗层强化的果园运输机驱动轮耐磨性能

为解决牵引式果园运输机绳-轮驱动系统驱动轮绳槽磨损严重而导致牵引滑移失效的问题，该研究对基于渗层强化的果园运输机驱动轮耐磨性能进行了分析。首先通过ANSYS软件探究了驱动轮表面应力应变随其硬度的变化规律；随后采用热扩散沉积（thermal diffusion, TD）技术对45钢驱动轮进行了渗钒与渗硼处理，并对渗层的显微结构、力学性能和摩擦磨损特性进行了对比分析，最后利用运输机模拟台架对渗层强化后驱动轮的应用性能进行了测试。结果表明：驱动轮渗钒层和渗硼层厚度分别为20.9和97.3 μm，均与基材结合较好；且由于渗层中碳化钒、硼化铁等硬质相的存在，渗钒层与渗硼层硬度分别达到22.08和13.45 GPa，较未处理前提升3～4倍；往复摩擦试验下渗钒层与渗硼层表面摩擦系数分别为0.47、0.44，较45钢分别下降19%、24%。运输机模拟台架应用性能测试表明，干摩擦下渗钒与渗硼处理后驱动轮的平均磨损量较45钢分别降低了88%和81%，其中渗钒驱动轮表面磨损较小；油润滑下渗钒与渗硼处理后驱动轮的平均磨损量较45钢分别降低了92%和85%。综上，热扩散渗钒与渗硼处理均可大幅提高驱动轮抗磨性，其中渗钒层具有更高的硬度与耐磨性，但在应用时需进行实时油润滑，更适合对满足定时维护条件下的驱动轮进行强化；而渗硼层耐磨性虽有所降低，但可在干摩擦下使用，更适合对野外山地环境下无法满足润滑的驱动轮进行强化。该研究结果可为改善牵引式果园运输机驱动轮耐磨性提供可行技术方案。     

玉米免耕播种机主动式秸秆移位防堵装置的设计与试验

针对黄淮海麦玉轮作区小麦秸秆全量还田下苗床整备前存在多机具多次下田、生产成本高以及传统玉米免耕播种机在小麦秸秆全覆盖地作业时存在开沟壅堵、架种、晾种等问题,该文设计了一种基于"秸秆移位"防堵思路的主动式秸秆移位防堵装置。运用EDEM软件构建无支撑秸秆全覆盖土壤离散元模型,在秸秆-土壤-主动式防堵装置系统中进行秸秆移位虚拟仿真,设定了主动式秸秆移位防堵装置的刀轴驱动转速为500 r/min、回转半径为120 mm、刀盘幅宽为216 mm及刀齿入土深度为10 mm,利用仿真数据对秸秆扰动位移、清秸率进行分析,检验主动式秸秆移位防堵装置结构参数和运动参数设计的合理性。田间试验结果表明,安装主动式秸秆移位防堵装置的玉米免耕播种机的作业通过性稳定,改善种床环境,开沟壅堵次数为0次,秸秆清秸率为90.21%,相比仿真减少8.29个百分点。该研究可为小麦高留茬、秸秆全覆盖地的玉米免耕播种机的设计与推广提供参考。     

节水灌溉联动控制系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源利用效率,实现自动灌溉控制,该文采用自主设计的灌溉控制设备和墒情监测设备,通过GSM网络传输数据,设计了一套集墒情监测、灌溉控制和专家决策支持的节水灌溉联动控制系统。该系统由就地控制柜、数据采集系统和自动控制软件三部分组成,实现了土壤墒情实时监测、专家知识管理及根据不同作物、不同生育期需水参数等进行自动灌溉控制等功能。在示范区的应用证明,该系统稳定可靠、操作方便、可广泛应用于规模化种植、温室大棚、精细农业等领域,对节水农业的实施具有重要的现实意义。     

玉米免耕播种机滚筒式防堵机构的设计与试验

针对中国一年两熟地区麦茬地免耕播种玉米时小麦秸秆和杂草等易对播种机开沟器形成堵塞的问题,该文设计了一种驱动滚筒式主动防堵机构。依据流体力学边界层理论并结合对比试验分析得出滚筒的适合形状为抛物线型,将滚筒与秸秆的相对运动简化为均匀流对圆柱体的有环量绕流,得出滚筒的适宜转速。田间试验表明,驱动滚筒式防堵机构能有效防止秸秆杂草等对开沟器的堵塞,有较好的工作效果。在施肥开沟器与播种开沟器之间设置了张角为30o的分禾栅板,避免秸秆杂草等重新落入种沟而造成种子播在地表形成晾种。     

等高绿篱系统土壤水分入渗特性研究

以等高绿篱(新银合欢和黄荆)前淤积土与石坎梯田为研究对象.探讨等高绿篱系统与石坎梯田不同土层深度、不同距篱/坎的土壤水分人渗特性及其影响因素,并对其土壤水分入渗过程进行模型拟合.结果显示.同一土层,随距篱坎变长,各处理土壤入渗性能坎依次减弱,不同距篱绿篱处理土壤入渗性能存在较大差异,而不同距坎石坎梯田处理土壤人渗性能差异相对不明显,随土层加深,绿篱处理土壤入渗性能相应依次减弱,而石坎梯田处理土壤人渗性能急剧减弱;表层(0-0.15 m)土壤平均人渗性能,石坎梯田处理优于绿篱处理,对于二层(0.15-0.30 m)土壤平均人渗性能.绿篱处理转而优于石坎梯田处理,三层(0.30-0.45 m)土壤,各处理土壤入渗性能基本相当;黄荆处理土壤人渗性能存在明显的空间变化规律,主要通过水平和垂直两个方向来体现.其中水平方向,距篱远近间接反映了黄荆对土壤入渗性能的影响程度,距篱越近,影响越大;土壤容重、砂粘比与有机质对土壤入渗性能均有显著影响.而初始含水量仅对初始入渗率有显著影响,其中砂粘比对初始人渗率、前30 min入渗量影响最大,容重对稳定人渗率影响最大;Green-Ampt模型和Philip模型更适合本研究土壤水分入渗过程描述与模拟,且具有较高的准确性.