一种模拟农田土壤机械压实装置的研究

基于调速电机和轨道原理结合高精度微型张力计,对模拟农田土壤机械压实技术进行了探索,研制出了一种模拟农田土壤机械压实的装置,对农田土壤机械压实装置压实效果进行了实验研究.测试结果表明,模拟最短作用时间可达0.1s,该压实装置具有结构简单、控制精度高和操作使用方便等优点,能够实现对农机在田间行走速度下土壤压实的模拟.     

农田土壤机械压实研究进展

回顾了国际上近几十年在土壤压实起因、测定方法、压实危害以及减轻压实的技术措施等方面取得的研究成果。介绍了国际推行的减轻土壤压实作用的技术策略。     

轮式作业机械对农田土壤压实的模拟试验研究

为了简化农田作业机械对土壤压实的试验过程,对轮式作业机械对土壤参数的压实影响总的变化趋势进行分析。用简单的试验装置对轮式作业机械对土壤的压实进行模拟试验,模拟试验测取了不同接地比压,不同通过次数下土壤含水率、容重和坚实度3项指标的变化。试验表明:接地比压和通过次数对当时土壤的含水率的影响不大;接地比压对土壤坚实度和表层土壤容重的影响较大;土壤被压实1次和2次时土壤的坚实度和容重有较大的影响;接地比压和土壤压实次数对深层土壤的容重影响不大。     

压实对土壤应力分布的影响仿真分析

机械土壤压实是保护性耕作急需解决的难题之一,了解压实土壤内部应力分布是减轻机械土壤压实的关键研究之一.采用离散单元法对车轮土壤压实过程进行了仿真模拟,结果表明:压实后不同耕深的土壤硬度增大,随深度变化明显,且随着土壤压实次数增多,土壤颗粒接触力增大,纵向影响域加深;车轮前3次通过,土壤硬度增加趋势明显,超过3次后土壤硬度虽有增加,但是增加程度不明显,层深为15 cm时,压实3次的土壤硬度相比没压实的增加了155.2％,而压实6次比压实3次仅增加了22.9％.研究成果对田间耕作管理措施的制定以及行走机构的优化设计提供了参考.     

土壤阻力连续测试系统农田试验研究

土壤阻力连续测试系统可连续获取农田压实的土壤阻力信息。为研究土壤阻力连续测试系统测试土壤阻力指数(TRI)的适用性,安排了小区对比、大田对比和工作速度影响3个试验,进行了土壤阻力指数TRI值与土壤圆锥指数CI值对比分析。试验结果表明:在表征农田土壤压实程度上,TRI值与CI值具有一致性,即利用土壤阻力连续测量系统测取的TRI数据可以反应农田土壤的压实程度;土壤阻力连续测量系统采样连续、数据信息量大和采样效率高,适合于大面积农田土壤信息快速采集,有利于变耕深耕作技术的开展;在保证系统高效、安全和测试数据稳定的前提下,试验结果显示测试系统较理想的工作速度是1.0m/s。     

基于机器学习的土壤机械压实应用研究

农业机械作业造成的土壤压实已成为制约农业可持续发展的重要因素,过度机械压实使土壤理化性质恶化,甚至成为降低作物产量的主要原因。已有的土壤机械压实研究多是基于简单的数学统计分析,且研究重点为试验方案的设计,无法挖掘数据内部关系,也无法进行土壤机械压实程度的预测。近几年,随着机器学习的不断发展,越来越多的学者开始将其引入农业领域及土壤机械压实的研究。为此,分析了机械压实对土壤理化性质及作物生长的影响,总结了土壤机械压实的表征属性和常用机器学习算法及评价标准,并归纳了近几年基于机器学习的土壤压实的研究成果,给出了相关应用研究的建议。     

机具作用时间对农田黑土压实效应的影响

通过农田土壤压实模拟装置,以基质势作为土壤压实程度指标,对东北黑土区典型农田黑土在0.1～2.5 s作用时间下的压实效应进行了研究。结果表明,农田黑土在100、200、400和800 kPa接地压强下,0.1～2.5 s作用时间下存在过度压实的阈值时间。阈值时间可以通过土壤基质势与作用时间关系确定,阈值时间随土壤有机质含量提高而提高。因此,在保证作业质量的前提下,合理选择机具作用时间、降低接地压强和提高有机质含量是避免农田土壤过度压实的重要措施。      

农田黑土机械压实及其对作物产量的影响

通过小四轮拖拉机对农田黑土不同程度压实试验，利用土壤硬度计测定机械对土壤的压实作用，秋后测定黑土区主产作物春小麦、玉米、大豆产量，分析其对黑土区土壤过度压实的危害。     

农田土壤机械压实修复研究

农田土壤机械压实是由机械作业引起的土壤结构破坏,导致土壤质量下降,具有累积效果。通过农机技术对压实土壤进行修复,可以改善土壤三相比,提高土壤质量。深松耕地土壤容重降低15.62%,土壤孔隙度提高7.7个百分点,孔隙比提高36.51%;土壤含水量正常年份可提高0.99个百分点,干旱季节可提高1.22个百分点,而多雨季节则降低0.8个百分点;土壤速效氮、速效磷、速效钾分别提高21.4%、18.04%、12.6%。除应用农机技术外,还可以使用农艺技术对压实土壤进行修复,通过增加土壤有机质含量、作物合理轮作等降低土壤容重,提高土壤孔隙度,修复土壤压实。     

国外的旱地农业耕作技术（上）

国外的旱地农业耕作技术（上）高焕文中国农业大学机械工程学院西方国家在大规模开垦１００～２００年、机械化作业几十年后,发现耕地先后出现两个大问题影响着农业的持续发展。一是土壤侵蚀退化,土层变浅变瘦,产量下降,严重的农田被毁,无法耕种;二是土壤压实,物理...     

不同农用轮胎对东北黑土区土壤压实的影响

为探究不同农用轮胎对东北黑土区土壤压实的影响,探索减少土壤压实、改善农田生态、保护黑土地的有效路径,本文以东北地区典型黑土耕地为对象,在玉米播种环节开展基于不同农用轮胎的田间作业对比试验。试验设置超低压子午线和普通子午线轮胎2种农用轮胎类型,采用科学取样法统计土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重及土壤孔隙度4个关键土壤物性参数。在此基础上,基于CRITIC-熵权法构建土壤压实综合评价模型,并对普通子午线轮胎(CK)、超低压子午线轮胎(VF)在深度5、10、15、20 cm处的土壤压实状况进行统计学评价。试验结果表明,在土壤深度0～20 cm内,相对于普通子午线轮胎,超低压子午线轮胎使土壤紧实度降低11.38%、7.97%、5.36%、4.55%,土壤含水率提高11.06%、10.07%、7.37%、5.95%,土壤容重降低3.71%、3.81%、3.12%、2.73%,土壤孔隙度提高11.13%、12.25%、8.92%、5.86%。不同处理的土壤综合评价得分由大到小排序为VF5、VF10、CK5、VF15、CK10、VF20、CK15、CK20,说明在同等条件下,相对普通子午线轮胎,超低...     

土壤压实模型分析

农业机械造成的土壤压实逐渐成为一个世界性问题。运用模型的方法评价土壤压实可以有效揭示土壤压实机理。为此,分析了土壤压实模型的分类、特点和建模所需的因素,重点分析了近似分析模型和有限元模型评价土壤压实的原理和各类模型的特点,从而为有效揭示土壤压实机理提供理论依据。     

农业机械作业对土壤参数影响的试验研究

对两种农业机械采用模拟的方法进行了压实试验研究,测定了土壤容重、含水量和坚实度等土壤参数,并与压前的土壤参数进行了比较。结果表明:轮式拖拉机比履带式对土壤参数的影响要显著些;随土壤深度的增加,土壤参数的变化量在减小;一次轮式拖拉机作业后使干容重增加了11.1%,5~10cm处含水量最大减小了16.8%,0~6cm处坚实度增加为原来的1.4倍,5次作业后土壤含水量最多减少了23.1%。     

重庆市丘陵山区绿肥机械化轻简生产实践

针对高标准农田建设宜机化地块整理整治后的土壤培肥熟化问题，及近年来因过度施用化肥而导致的土壤酸化、板结等问题，重庆市通过绿肥种植试验示范，结合土壤环境保护和机械化生产技术，创新探索出了绿肥机械化轻简生产技术。其主要体现为2次机械化作业（抛撒和深松整地）完成传统生产方式中的6个作业环节（灭茬、旋耕、开沟、播种、施肥和盖种）。绿肥机械化轻简生产可减少化肥施用量，节约生产成本，保持和提高耕地质量，保护和改善生态环境，保证和提高农产品的产量及品质，促进农业的可持续发展。      

免耕对土壤环境的影响研究

免耕是一种高产节源栽培技术,已成为现代农业主要的耕作方式之一.相关研究表明,免耕可降低劳动强度、减少机械损耗、减少土壤侵蚀、迅速改善土壤的理化性状、增强土壤肥力、促进作物生长、提高农业生产率,从而促进农业生产.为此,就免耕对土壤环境的影响进行了综述,并展望了其应用前景和发展方向.     

基于机器学习的机械压实对大豆产量的影响预测研究

为评估农业机械作业对大豆产量的影响，本文开展不同机型、不同压实次数的拖拉机压实试验，获取不同压实环境中的土壤物理性质和大豆产量数据，分别从影响大豆产量的机械因素、土壤因素和复合因素出发，使用多元线性回归(Multiple linear regression, MLR)、随机森林(Random forest, RF)、自适应增强模型(Adaptive boosting, AdaBoost)、人工神经网络(Artificial neural network, ANN)4种机器学习算法建立大豆产量影响预测模型，对模型性能及模型特征重要性进行综合分析。研究结果表明，机械作业与大豆产量间关系复杂，集成学习算法(AdaBoost和RF)所建立的模型具有更好的拟合效果，模型决定系数更高；利用复合因素对大豆产量建立的模型拟合度最高，其次为机械因素和土壤因素，其中基于AdaBoost的复合因素对大豆产量影响模型其拟合程度最优，其R²为0.92,MAE为1.33%,RMSE为1.86%;机械因素、土壤因素都会影响大豆产量，其中机械压实次数以及表层和亚表层的土壤坚实度为影响大豆产量的重...     

土壤固有频率与孔隙度、含水率的关系研究

为确定土壤含水率、土壤孔隙度与土壤固有频率的关系,采用自制的土壤压实机械进行土壤试样制作,运用试验模态分析法,进行不同含水率和孔隙度下土壤固有频率的测定。获得了不同孔隙度下土壤固有频率和土壤含水率的关系曲线以及不同含水率下土壤固有频率和土壤孔隙度的关系曲线。分析结果表明:土壤试样含水率为3%~15%时,当土壤孔隙度一定,土壤试样固有频率除含水率为3%时呈线性增长,其余含水率均为先增大至含水率为9%左右后开始降低;土壤试样孔隙度为40%~48%时,当土壤含水率一定,土壤的固有频率随着土壤孔隙度的升高而增大。试验结果可为研究不同农机具作业后土壤—车辆振动系统的传递提供依据。     

压实对土壤水分影响的试验研究

采用模拟机械压实土壤的方法进行5种载荷的土壤压实试验,测定不同深度处土壤水分的值,并与压前土壤水分进行了对比。结果表明:增大载荷和增加压实次数都会使土壤水分损失,最大可使水分损失23.1%;压实对一定的土壤层(25cm以内)的水分损失影响显著,并且模拟载荷在200kg以内对土壤的水分损失影响比较大。