农田土地平整方法的组合应用及效果

采用修正平面法完成农田土地平整的工程设计,在常规平地方法和激光平地技术应用基础上对2种方法实施后的平地效果进行分析评价。激光平地精度随常规方法的平整程度下降而减小的趋势表明,激光精细平地的效应必须建立在良好的土地粗平基础上。在我国现有的常规平地机械设备条件下,粗平后地面平整精度达到4～5cm时,实施激光精平作业才能取得较好的平地效果     

1PJY-3.0型综合激光平地机的研制

由于受土地平整机具自身缺陷和人工操作平整精度有限的制约，土地平整精度在达到一定程度后就无法继续提高。为此，设计了1PJY-3.0型综合激光平地机。该文介绍了该机的总体结构、工作原理、关键部件的设计以及试验效果。试验结果表明：该机作业后，方田面积达到0.5 hm²以上，平地精度≤±(1.5～2) cm，灌溉节水30%～45%，平整后的田块在灌水沉淀后即可进行机械插秧作业。     

自动平地机的激光平面系统研究与试验

为了保证农业高产、稳产，提高农业的效益而研制了自动平地机的激光平面系统。主要研究了半导体可见光激光器经过聚焦、准直后的光强和能量分布特性，根据太阳光和扫描激光信号的差异，设计并制作了激光发射器、激光接收器和控制器，并作了自动平地试验。试验结果表明：该系统的技术性能与国外同类产品技术性能基本一致。工作半径２００ｍ，平地精度±１ｃｍ。在该系统控制下可平平面、平坡面和开沟。该系统不仅适用于农业，也可用于水利工程、机场、铁路、高速公路和建筑工地的场地平整。     

自动平地机的激光平面系统研究与试验

为了保证农业高产、稳产，提高农业的效益而研制了自动平地机的激光平面系统。主要研究了半导体可见光激光器经过聚焦、准直后的光强和能量分布特性，根据太阳光和扫描激光信号的差异，设计并制作了激光发射器、激光接收器和控制器，并作了自动平地试验。试验结果表明：该系统的技术性能与国外同类产品技术性能基本一致。工作半径２００ｍ，平地精度±１ｃｍ。在该系统控制下可平平面、平坡面和开沟。该系统不仅适用于农业，也可用于水利工程、机场、铁路、高速公路和建筑工地的场地平整。     

激光控制平地方法的经济可行性分析

根据激光控制土地精平试验结果和不同田面平整精度处理下的田间畦灌对比试验数据,对激光控制平地成本费用和节水增产效果进行分析,完成激光控制平地方法的经济可行性分析。土地精平成本费用随田面平整绝对改善度的增加呈线性增长,节水增产效益随田面平整精度的提高明显增加。在激光精平效果3年持续期内,考虑激光控制平地设备折旧下的静态效益费用比值为1.8,动态下的相应比值为1.6。农田生产力提高带来的节水增产效益超过土地精平成本的事实表明,在我国现状条件下采用激光控制平地方法可以获得较好的收益回报。     

激光控制平地系统控制技术的研究与试验

该文基于模糊控制理论,研制开发了一套与中国常用中等功率拖拉机匹配、面向旱田土地精细平整作业、具有自主知识产权、价格低廉、性能优良的激光平地机的控制系统。试验结果表明：研制的液压控制装置具有良好的静动态特性,泵的卸荷压力为0.4 MPa,平地铲提升时的滞后时间为80 ms,下降时的滞后时间为44 ms,并且无静沉降;激光控制平地系统的平整精度可达到2.5 cm,作业效率0.81 hm²/h。     

激光平地乳芽直播节水效果的研究

我国水资源严重短缺，农业生态环境急剧恶化。农业是我国的用水大户，约占全国总用水量的72％；水稻生产又是农业生产中的用水大户，在东北地区平均每公顷用水7 500～9 000 m³。故此，研究水稻生产中的节约用水，保护生态环境和节本增效等问题，具有重要的经济和社会效益。该文利用自动控制理论，研究了激光平地机组的结构和工作原理；通过在辽阳市太子河区景尔屯村进行的20 hm²激光平地乳芽直播田间试验，对激光平地的作业效果和泡田过程中的节水、节地效果进行了试验研究，在测试泡田用水量的过程中，利用秒表、乒乓球等设备实时地测试了田块的进水口流量，实践证明此方法成本低，操作简单，测试结果准确可靠。结果表明，激光平地可节约泡田用水21.578％ ，节约土地 0.92％；乳芽直播可节约泡田用水25.888%。     

基于全球导航卫星系统的智能化精细平地系统优化与试验

农田土地精细平整是中国现代地面精细灌溉的重要基础,能提高农田灌溉均匀度,改良土壤水盐分布,控制杂草,达到节水增产的效果。应用GNSS(global navigation satellite system,全球导航卫星系统)技术进行土地精细平整具有不受天气影响、测量速度快、工作效率高等优点,具有广泛应用前景。该文结合中国土地平整的实际情况和前期的研究成果,开发了适合国内应用的GNSS控制平地系统,降低了研发的设备成本,优化完善了平地系统的功能。为减少分立设备数量,提高系统集成度,设计了集成控制终端,集成GNSS接收模块、差分电台模块、核心处理平台和阀控制模块,并设计了集成控制终端的外壳,通过可旋转调整支架固定在拖拉机驾驶室内,具有良好的防尘、降温和牢固等优点;为完善地形测量功能,增加了测量轨迹的实时显示,以及农田面积等地势信息的计算,便于指导后续平整作业;优化了基准设计,建立了坡面平整的数学模型,实现了任意坡度坡面平整。优化后的系统主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成;以Visual Studio2008为系统软件开发环境,GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验,平面平整后最大高程差从20.9降到10.5 cm,高程标准差从10.6降到5.5 cm,平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右,平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%,符合设计要求。结果表明,系统工作稳定可靠,作业精度满足土地精细平整要求,适用于在中国推广应用。     

不同施肥条件下农田硝态氮迁移的试验研究

NO^-₃-N的淋失是旱地农田氮素损失的重要途径之一，也是引起地下水污染的一个主要原因。在黄土高原地区，夏玉米生长正逢雨季，是NO^-₃-N淋失的主要时期。该研究基于阻水层理论和黄土高原地区传统的垄作习惯，在手工模拟机具成垄压实施肥的基础上研究了该施肥法与传统的平地施肥、垄沟施肥(成垄不压实)条件下土壤NO^-₃-N的迁移动态，结果表明，在供水量相同条件下，由于平地和垄沟条件下水分分布的差异，导致平地土壤中的NO^-₃-N较垄沟耕作易于迁移。在生育前期，由于作物根系对NO^-₃-N的吸收和拦截，成垄压实与成垄不压实施肥对阻止NO^-₃-N随水下移差异不大；生育后期，当作物需肥量减小时，成垄压实施肥能够阻止NO^-₃-N向深层土壤迁移累积。玉米收获后，3种施肥方式下土壤NO^-₃-N迁移深度为平地(>60 cm)>垄沟施肥(>45 cm)>成垄压实施肥(＜35 cm)。     

激光平地改善土壤水盐分布并提高春小麦产量

为了促进激光平地技术的应用与推广,在河套灌区以普通畦田为对照,分期、分段测定了激光平地畦田0～80 cm土层土壤水分、土壤盐分及春小麦生长状况。结果表明,从渠口到畦尾,激光平地畦田不同地段的土壤水分在春小麦生长的不同时期无显著差异,但从拔节期开始,上层土壤盐分逐渐升高;普通畦田从三叶期开始,上层土壤水分、盐分逐渐提高,且显著或极显著高于激光平地。普通畦田从三叶期开始,激光平地从拔节期开始,从渠口到畦尾,春小麦的生长状况逐渐变差,千粒质量、产量均逐渐降低,但激光平地的春小麦千粒质量、产量高于普通畦田。激光平地改善了畦田的土壤水分、盐分分布,促进了畦田中后段的春小麦生长,提高了畦田中后段的水分利用率及产出率。     

面向土地精细平整的车载三维地形测量系统设计与实现

设计开发了一种基于全地形车（ATV）的农田三维地形快速采集系统,系统由ATV车辆、RTK-GPS、田间作业辅助导航装置、车载计算机和数据采集软件等部分组成。采用高精度RTK-GPS自动测量三维地形数据,车载计算机能实时记录三维地形数据,辅助平行作业导航装置能指引数据采集车辆在测区进行全区域覆盖测量,以提高农田三维地形数据采集质量和效率。田间实测试验表明,基于ATV的三维地形数据自动采集系统测量的三维地形与人工RTK-GPS测量的三维地形与具有很好的空间一致性,最大平均偏差3.54 cm,最大标准偏差2.48 cm,能够满足农田土地精细平整三维地形数据采集工作的需要。     

田面平整精度对畦灌系统性能影响的模拟分析

利用不同田面平整精度处理下获得的田间畦灌试验资料完成对地面灌溉模型SRFR的验证，在此基础上，针对不同的灌水时间条件设置，模拟3种典型地面平整状况下的水流推进与消退过程和畦田水分入渗分布状况，分析讨论田面平整精度对畦灌系统性能的影响。模拟结果表明，随着田面平整精度的改善，畦灌系统性能评价指标显著提高。与田面粗平状况相比，激光控制精细平地条件下的灌溉效率可提高34%，灌水均匀度可提高28%。     

激光控制农田土地精细平整应用技术体系研究进展

借助激光控制技术、GPS和GIS、先进机械制造技术等现代高科技手段对传统的农田土地平整技术与方法进行升级改造并构建激光控制农田土地精细平整技术。激光控制农田土地精细平整技术的推广应用，可明显改善田面微地形条件，大幅度提高地面灌溉条件下的灌溉效率与灌水均匀度，获得显著的节水、增产、省工、提高土地利用率等效果。该文在阐述具有中国特色的激光控制农田土地精细平整应用技术体系构架基础上，对近年来国内开展的主要研究工作及取得的成果进行了综述，探讨了激光控制农田土地精细平整应用技术体系的发展趋势与研究方向。     

犁旋一体机自动调平系统设计与试验

为了解决犁旋一体机作业过程中调节机具问题,设计了一种犁旋一体机自动调平系统,该系统包括执行机构、控制系统、液压系统。根据犁旋一体机自身的特点,提出了一种确定调平角度范围的方法,并根据实际田间作业情况,运用EDEM仿真软件进行田间作业的虚拟仿真,仿真结果表明:地表平整度小于2 cm,满足农艺要求。在设计和仿真的基础上,进行田间试验,将手动调平的犁旋一体机的作业情况和自动调平的犁旋一体机的作业情况进行对照,分析了作业过程中机具的角度变化和作业后的耕深及其稳定性,地表平整度。结果表明:自动调平犁旋一体机相对于手动调平犁旋一体机,在耕深的稳定性和耕后地表平整度上有较为明显的提高,前者耕深稳定系数达到87.31%,后者为84.76%。前者地表平整度为1.97 cm,后者为2.56 cm。