深施肥条件下双圆盘播种开沟器性能优化

针对东北地区深施肥播种作业中播种开沟器回土性能差导致播种深度过深或烧种等问题,分析双圆盘播种开沟器回土性能。建立双圆盘开沟器与土壤运动模型,分析空间土壤颗粒位移影响因素。分析双圆盘开沟器作业后土壤回流状态,利用沟形轮廓仪绘制沟形轮廓曲线,采用分段曲线拟合方式结合数学积分法得出播种开沟器回土面积。以牵引阻力和回土面积为评价指标,土壤含水率、双圆盘开沟器直径、夹角、倾角为变量,在土槽中作正交试验。采用极差法分析试验结果,得到影响双圆盘开沟器牵引阻力和回土面积主次因素及双圆盘开沟器最优组合:在土壤含水率为12%±1%情况下,开沟器圆盘直径320 mm、圆盘夹角12°、圆盘倾角6°。选用最优参数组合双圆盘开沟器与传统双圆盘作土槽和田间对比试验,结果表明,最优参数组合双圆盘开沟器作业性能优良,可为双圆盘播种开沟器优化设计提供借鉴。     

新型玉米免耕施肥精密播种机

中国农机化研究院耕作种植机械研究所新近研制的2BJ-6型气力式玉米免耕施肥精密播种机，为半悬挂机型，行走时为悬挂状态，作业时为牵引状态。前排施肥，后排播种。采用波纹圆盘破茬和开施肥沟，在施肥部件前还装有交错双圆盘分草器。排种部分采用四连杆仿形机构，选用气吹式排种器，单波纹圆盘破茬，交错双圆盘开沟，压种轮将种子和湿土贴紧，胶轮覆土镇压。     

滑动式开沟器关键结构参数对种床土壤特性的影响

在免耕播种过程中,滑动式开沟器的结构参数对开沟后的种床效果有显著影响,进而影响作物生长和产量。为了分析滑动式开沟器的关键结构参数对表面0~10cm土层土壤特性(土壤容重、土壤水稳团聚体(WSA)和土壤扰动量)和表层秸秆扰动量的影响,设计具有不同结构参数(刃口厚度、刃口曲线、入土隙角和入土角)的滑动式开沟器在免耕条件下进行试验。通过正交试验和单因素试验分析不同结构参数的影响。结果表明,入土角、刃口厚度和刃口曲线对种沟扰动截面积(A_f)和表层秸秆扰动量具有显著影响;入土角对土壤容重有显著影响。土壤类型和作业深度对滑动式开沟器作业时的土壤扰动量具有显著影响。凹线型滑动式开沟器会产生最少的土壤扰动量和种沟内最小的土壤容重,最大的表层秸秆扰动量和0.5mm土壤水稳团聚体(W_(SA))的含量。随着滑动式开沟器入土角的增加,种沟宽度(W_(sb))和种沟扰动截面积(A_f)分别先减小后增加,而抛土宽度(W_(st))和垄起高度(H_r)逐渐增加。入土角为60°的滑动式开沟器分别创造出最小的种沟宽度(W_(sb))和种沟扰动截面积(Af);入土角介于45°与60°间的滑动式开沟器可产生最小的土壤容重。随着入土隙角的增加,0.5mm土壤水稳团聚体(WSA)的含量会减小,而对0.5mm土壤水稳团聚体(W_(SA))含量的影响不明显。刃口厚度(2mm)对种床土壤特性的影响不明显。本文为创造适宜种床环境的滑动式开沟器的结构优化提供参考,有利于促进中小型免耕播种机的推广。     

油菜基质块移栽机苗床带整备装置设计与试验

针对现有油菜基质块苗移栽机开沟装置作业存在沟宽稳定性差、沟底面平整度低、土壤扰动大等现象,导致立苗率低、覆土作业难度大等问题,基于船式开沟器腔体大以及芯铧式开沟器作业构建宽苗床、平沟底特点,结合类铧式曲面衔接过度,设计了一种适用于油菜基质块苗移栽机苗床构建的苗床带整备装置。建立了土壤与整备装置互作力学模型,确定了苗床带整备装置构建稳定苗床的主要结构参数。以整备装置作业速度、作业深度、类铧式曲面前端宽度、刃口角为因素,以土壤扰动量、沟宽变异系数为评价指标,利用EDEM开展四因素三水平二次正交组合仿真试验,试验结果显示：作业深度为41 mm、作业速度为0.52 m/s、类铧式曲面前端宽度为40 mm、刃口角为61o时土壤扰动量较小且沟宽变异系数较小;较优参数组合下台架试验得出土壤扰动量为13.01 cm²,沟宽变异系数8.52%。田间试验结果显示：安装在移栽单元上的苗床带整备装置相较船式开沟器的载苗基质块立苗率增加2.09百分点,沟宽变异系数减少13.3%,土壤扰动量减少20.9%,沟底面紧实度增加28.7%,满足油菜基质块苗机械移栽苗床构建要求。     

气力式水稻芽种精量旱直播机的设计与试验

为满足水稻大田精量旱直播的农艺要求,设计一种气力式水稻芽种精量旱直播机,可一次完成平地、开肥沟、正下方深施底肥、开厢沟、开种沟、播种、覆土、镇压等工序。采用气力式水稻芽种精量穴直播排种器可同时吸附2~4粒芽种,不伤芽种;利用微型水平摆式开沟犁开厢沟,采用前后双螺旋叶片实现直播田块的平整,采用双圆盘开沟器与外槽轮式排肥器实现芽种正下方深施肥。为解决直播机纵向尺寸过大,拖拉机前进时左右、前后倾斜对播种深度产生的影响,设计了仿形单体式排种装置。田间性能试验表明,该气力式水稻芽种精量旱直播机的播种穴粒数合格率为86.7%,芽种破损率为0.8%,主要性能指标均达到了国家相关标准的规定。     

预切种式甘蔗种植机的设计与试验

【目的】研制一种预切种式甘蔗种植一体机,以便连续完成开沟、施肥、排放种苗、覆土、盖膜等一次性作业。【方法】利用有限元分析软件ANSYS对甘蔗种植机的机架进行模态分析,通过田间试验获取3种开沟犁的犁沟土壤扰动指数;设计液压传动系统、播种机构、开沟覆土装置、施肥机构和覆膜机构,并通过田间试验获得甘蔗种植机的种植深度合格率、覆土厚度合格率、种植密度、伤芽率、漏株率、施肥量稳定性变异系数、地膜破损率等。【结果】模拟结果表明当激励频率为134.47～514.35 Hz时,机架容易发生共振,且最大位移可达19.67 mm。田间试验表明凸线型开沟犁的土壤扰动指数为17.05,最大沟深可达19.13 cm,符合甘蔗种植沟深的标准。甘蔗种植深度合格率为83%,覆土厚度合格率为91%,种植密度为135 331 hm~(-2),伤芽率为4.7%,漏株率为4.5%,施肥量稳定性变异系数为6.1%,地膜破损率为51%,均符合甘蔗种植机的设计标准。【结论】该小型预切种式甘蔗种植一体机符合设计要求,能够显著提高甘蔗种植的效率。     

沟插垄播式杂交稻制种机开沟装置的设计与试验

为实现杂交稻制种“沟底机插父本+垄台直播母本”种植模式下父本浅水、母本湿润的水分管理目标,根据2ZD–2.4型沟插垄播式杂交稻制种机设计了一种开沟装置。该装置由种沟开沟器、蓄水沟开沟器、插秧沟开沟器和浮板组成,由浮板带动开沟器同步开出所需沟型。采用三因素三水平正交试验分析开沟器起土角角度、元线角角度和挤压成型面长度对回土率和沟深稳定系数的影响,并进行多目标寻优,获取开沟器最佳参数组合。结果表明：当开沟器起土角为5°、开沟器元线角为65°、挤压成型面长度为140 mm时,种沟开沟器的回土率和沟深稳定系数分别为10.99%和8.34%,可实现种沟、插秧沟和蓄水沟同步作业。田间试验结果表明,插秧开沟深度为50 mm时,插秧深度为22.8 mm,漏插率和漂秧率均低于2.0%,母本出苗率达87.67%,可满足杂交稻制种种植农艺要求。     

基于微型开沟机的施肥覆土装置设计

为实现开沟施肥覆土一体化联合作业,在微型手扶开沟机基础上,设计了排肥装置和覆土装置,主要有排肥装置的肥料箱、重心配置、覆土板和仿形装置结构设计。实现了动力从行走轮传到排肥器、肥料箱重心稳定、排肥量可调、覆土板能在上下高度差约80 cm实现仿形功能。田间试验结果表明,设计配有排肥和覆土装置的开沟机工作时施肥量达到50 kg/h, 覆土率达78.3%, 覆土均匀度较好。     

新型玉米免耕施肥精密播种机

中国农机化研究院耕作种植机械研究所新近研制的2BJ-6型气力式玉米免耕施肥精密播种机,为半悬挂机型,行走时为悬挂状态,作业时为牵引状态。前排施肥,后排播种。采用波纹圆盘破茬和开施肥沟,在施肥部件前还装有交错双圆盘分草器。排种部分采用四连杆仿形机构,选用气吹式排种器,单波纹圆盘破茬,交错双圆盘开沟,压种轮将种子和湿土贴紧,胶轮覆土镇压。该机结构紧凑、工作可靠,适用于高茬地或秸秆粉碎覆盖地的免耕精密播种和侧深施肥,适用播种作物为玉米、大豆、花生等。配套动力为57￣74千瓦轮式拖拉机,每次可播种施肥6行,行距600700毫米。新…     

基于双圆盘覆土的种肥分施装置设计与试验

【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。     

油菜直播机犁式正位深施肥装置设计与性能试验

研制一种犁式正位深施肥装置,采用类铧式犁面开沟,施肥犁柱中间落肥,与油菜联合直播机旋耕装置相配合,可实现正位深施肥,提高肥料利用率。对类铧式犁面、施肥犁柱、犁侧板等结构进行设计,分析确定起土曲面与导土平面的结构参数,采用室内数字化土槽试验考察前进速度对施肥深度和施肥后沟深的影响。结果表明,在前进速度为1.1、2.2、3.3km/h下,施肥深度合格率达到95%,稳定性系数在90.37%以上。将犁式施肥装置安装于油菜联合直播机的田间试验表明,犁式施肥装置田间施肥深度合格率为94%,各行稳定性系数为96.87%。对正位深施肥和带状混施的2种施肥方式下播种的油菜苗期根系和产量分析表明,用犁式施肥装置正位深施肥有利于油菜根系生长和产量提高。     

原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化

针对大豆垄上双行免耕播种作业过程中开沟器入土困难、开沟器堵塞、种沟构建质量差等问题,设计原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化试验。通过分析工作过程中土壤颗粒在导流板表面运动规律,确定影响土壤颗粒运动规律关键结构与作业参数。采用四因素三水平正交试验方法,以分土角、运土角、导流角为试验因素,开沟深度变异系数和横向粒距变异系数为评价指标。优化结果为在作业速度8 km·h-1条件下,分土角65°,运土角30°,导流角45°时,开沟深度变异系数0.091、横向粒距变异系数0.035,作业过程无堵塞现象。将结构参数优化后双行开沟器与分体式双圆盘开沟器作比较试验,结果表明,开沟深度合格率提高11%,种子粒距横向分布合格率提高32%,开沟深度变异系数降低43.5%,横向粒距变异系数降低66.6%。研究结果为原茬地作物双行免耕播种机具推广应用提供技术支撑。     

干旱区棉花秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性及根系生物量的影响

【目的】本研究探讨干旱区棉田土壤氮素转化过程及对棉花根系生物量的影响,明确棉田土壤氮素有效性对农业管理措施的响应,为棉田制定高产高效管理措施,实现棉花高产优质低成本及环境友好生产服务。【方法】在定位试验条件下,采用裂区设计,以秸秆不还田(S0)与秸秆还田(S1)为主区,4种施肥处理(不施肥(F0)、施氮磷钾化肥(F1)、施有机肥(F2)、施氮磷钾化肥+有机肥(F3))为副区,分析了秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性的影响,探讨了棉田土壤氮素转化过程,包括净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率和反硝化速率的变化,明确了土壤有效氮含量和棉花根系生物量对秸秆还田和施肥措施的响应。【结果】(1)秸秆还田和施肥显著增加了土壤净矿化速率、总硝化速率和反硝化速率,棉花不同生育时期不同施肥处理间各指标的变化不同,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,在盛花期均有最大速率;(2)秸秆还田和施肥显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,棉花盛花期和盛铃期土壤无机氮含量显著高于收获期;(3)秸秆还田显著降低了棉花根冠比,对根系生物量、细根/粗根比影响不显著,施肥显著增加了根冠比、根系生物量及细根生物量,施肥处理之间差异不显著。综上所述,秸秆还田能增加土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮、铵态氮和可吸出无机氮含量以及根系生物量。有机肥无机肥配施有最大的土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮和可吸出无机氮含量。有机肥无机肥配施也有最大的根系生物量和粗根细根比。【结论】秸秆还田和施肥有利于促进土壤氮素转化过程,增加土壤有效氮含量,对根系生长及生物量产生影响。在干旱区实施秸秆还田,结合有机无机肥配施技术有利于加速土壤养分转化,提高肥料利用效率,增加有效养分含量,促进作物根系生长和地上部碳同化能力。     

2CM-4型马铃薯播种机设计与试验

针对我国黄淮海地区马铃薯种植模式特点和农艺要求,设计了一种两垄四行马铃薯播种机.该机主要由机架总成、整地装置、地轮动力驱动装置、施肥装置、排种装置、覆膜装置、开沟器等组成,可一次性完成开沟、施肥、播种、起垄和覆膜等作业.通过对关键零部件的研究分析,确定了其相关结构和工作参数.样机田间试验结果表明,该机性能稳定、作业效果较好,种薯间距合格指数为95.0%,重种指数为2.7%,漏种指数为2.3%,种植深度合格率为91.1%,各行排肥量一致性变异系数为6.5%,总排肥量稳定性变异系数为5.2%,各项性能指标均优于马铃薯播种相关要求.     

玉米种肥同穴与膜下滴灌一体机的设计与试验

针对河西灌区玉米种植过程中水肥利用率及播种效率低下的问题,设计一种玉米种肥同穴与膜下滴灌一体播种机。该机具由有机肥排肥装置、滴灌铺设装置、地膜铺设装置、排沙装置、膜上覆土装置和播种装置等6部分组成。根据农艺种植要求对机具的关键装置进行理论分析,确定正常工作时机具匹配的施肥装置、播种装置和覆沙装置的合理容积;确定穴播器和排肥器的外形尺寸;通过Adams分析软件验证了机具种肥同穴的可行性。田间试验结果表明:机具前进速度为0.55m/s时,空穴率为0.9%、穴粒数合格率92.3%、膜下播种深度合格率97.8%。样机能够一次性完成施肥、滴灌带铺设、覆膜、覆沙、播种、覆土等工序,实现了旱区玉米的种肥同穴与膜下滴灌的栽培且满足覆膜穴播机技术要求。     

免耕播种开沟器工作性能的测试与分析

对4种尖头型免耕播种开沟器的工作性能进行了测试,分析了开沟器的工作阻力和对种行土壤物理特性的影响。试验结果表明,除宽翼型开沟器不适合免耕播种要求外,其他3种均可基本满足要求。     

栽培方式与施肥水平对当归土壤水分和养分的影响

通过田间试验,比较分析当归全膜双垄沟栽、全膜单垄垄栽和全膜平栽3种栽培方式与施0(CK)、600、750、900 kg/hm2复合肥4种不同施肥水平下不同生育期0~40 cm土层土壤含水量和养分含量的变化及当归产量。结果表明：除当归地上部分生长旺盛期0~20 cm土层土壤外,同时期同层土壤中全膜双垄沟栽+施肥750 kg/hm2处理的土壤含水量最高;同时期同层土壤中,全膜双垄沟栽+施肥750 kg/hm2处理的土壤铵态氮质量分数最高,全膜双垄沟栽+施肥900 kg/hm2处理的土壤速效磷和速效钾质量分数均为最高;全膜双垄沟栽+施肥750 kg/hm2处理的当归产量最高。栽培方式极显著影响当归地上部分生长旺盛期0~20 cm土层土壤含水量、当归地上部分生长旺盛期>20~40 cm土层土壤铵态氮质量分数及当归产量,显著影响当归根部膨大期0~40 cm土层土壤含水量和速效钾质量分数、当归地上部分生长旺盛期0~20 cm土层土壤铵态氮和速效磷质量分数、当归地上部分生长旺盛期>20~40 cm土层土壤速效钾质量分数及当归根部膨大期>20~40 cm土层土壤速效磷质量分数;施肥极显著或显著影响当归2个时期0~40 cm土层土壤铵态氮、速效磷和速效钾质量分数,且极显著影响当归产量。当归全膜双垄沟栽+施肥750 kg/hm2可有效增加0~40 cm土层土壤含水量和养分含量,提高当归产量,可在甘肃省当归道地产区推广。     

新型甘蔗种植机关键部件设计

针对目前市场上尚无与甘蔗健康种苗种植配套适用的种植机具,研制了一款新型甘蔗种植机.根据甘蔗健康种苗的种植农艺要求,对新型甘蔗种植机的自动排种装置、排肥装置、开沟装置、悬挂机架等关键部件进行了参数选择和结构设计,并对关键受力部件进行了有限元分析.应用试验结果表明,该新型甘蔗种植机的结构性能和各项技术指标基本上达到设计要求,能一次性完成开沟、施肥、排种、覆盖地膜、培土等种植工序,样机作业质量符合农业技术要求,工作可靠性好.