蔬菜钵苗大垄双行膜上种植复式移栽机设计与试验

针对平原大垄双行覆膜种植模式，研制了一种适合蔬菜钵苗大垄双行栽植的复式联合作业移栽机，对移栽机栽植机构的栽植轨迹和投苗机构的开闭控制参数进行了设计和优化，同时针对传统农机装备地轮深度调控装置难以满足大垄双行膜上栽深精确控制的难题，设计了一种基于可编程控制器的液压栽深仿形装置并整合到移栽机，使得整机可一次性完成旋耕起垄、垄上覆膜、双行独立仿形、膜上Z字形移栽等多道作业工序。分别在45、60株·min^-1的栽植频率条件下进行移栽试验，田间试验结果表明：株距合格率、移栽合格率的平均值分别为94.08%、90.45%和91.90%、88.33%,平均栽深合格率为94.15%,较好地满足了蔬菜钵苗大垄双行种植要求。     

旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机设计与试验

设计了旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机，突破了化肥精量深施、开沟入土部件节能降耗、沟底无损覆膜等技术难题，可实现旱塘瓜田的化肥深施、开沟起垄、沟底覆膜、膜上覆土的机械化复式作业。该机由机架、三点悬挂机构、传动机构、开沟起垄机构，施肥机构、覆膜机构等组成，可完成侧条施肥深度10~15 cm，施肥量2.7~4.1 kg·hm^-2精量可调，满足了西北旱塘瓜的化肥深施农艺要求；沟底覆盖的农膜无损伤，且与沟底、沟壁贴合，不仅起到了增温保墒的作用，并有效抑制了杂草生长，使得旱塘瓜全生育期无需施用除草剂；整机功耗＜40 kW。该机具经过田间性能试验验证，当作业地块平整，机具行进速度为匀速0.5 m·s^-1左右时，采光面机械破损程度为41.6 mm·m^-2，膜边覆土厚度27.3 mm，膜边覆土宽度44.6 mm，膜边覆土厚度合格率96.1%，膜边覆土宽度合格率95.6%，地膜纵向拉伸率92.3%，排肥均匀性变异系数5.6%，开沟深度32.5 cm。试验结果表明相关性能指标均已达到国家标准以及农艺要求，能够实现旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土机械化作业，适宜推广应用。     

1MLQS—40/70起垄全铺膜联合作业机性能优化试验

为了检验并优化自主研制的1MLQS—40/70起垄全铺膜联合作业机作业性能,以采光面机械破损程度、膜边覆土宽度合格率、膜边覆土厚度合格率、地膜漏覆土程度为作业指标,采用三因素三水平进行正交试验。通过极差分析和方差分析,得出土壤升运器前轴与开沟铲安装轴的纵向间距对各试验指标的影响显著;通过综合平衡法对试验数据进行优化分析,得出最优参数组合为:土壤升运器前轴与开沟铲安装轴的纵向间距为30 mm、土壤升运器线速度与机组作业速度的比值为2.5、起垄开沟铲倾角为25°。验证试验表明:该机采光面机械破损程度1%,膜边覆土宽度合格率95%,覆土厚度合格率95%,地膜漏覆土程度1%。     

膜上移栽机关键部件的设计与试验研究

针对新疆番茄、线辣椒铺膜加滴灌种植模式的要求,研制了一种膜上移栽机,该机一次作业可完成辅助喂苗、栽植器破膜成穴移栽和膜面覆土等工序.设计了移栽机构、间歇喂苗装置和覆土装置等关键部件,并使用该机对番茄钵苗进行生产试验.试验结果表明,膜上移栽机可以较好地适应新疆地区作物移栽需要膜上成穴和膜面覆土的农艺要求,无伤苗和刮破地膜现象；间歇喂苗装置的移栽频率在低于67株/(min·行)的情况下,喂苗准确率较高；移栽株距大于设计株距,影响移栽株距的主要原因是土地表层松土壤的厚度及机具内部各部件之间的摩擦力；移栽频率在55～62株/(min·行)之间时,移栽合格率达到92％以上.     

单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机工作参数优化

为获得单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机的最佳工作参数,通过改变单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机播种作业性能指标的4个主要参数:机具前进速度、旋耕刀组刀头线速度、搅龙轴转速和覆土圆盘倾角,以播种合格率、膜上覆土厚度为评价指标进行马铃薯播种试验。结合正交试验,应用综合评分法得出了该机具作业时各参数的最优组合:机具前进速度为0.65 m·s~(-1)、旋耕刀组刀头线速度为0.90 m·s~(-1)、搅龙轴转速为950 r·min-1、覆土圆盘倾角为35°。根据该最优组合作业参数进行试验验证,试验结果表明,在此优化试验条件下,作业机播种合格率均值可达92.6%,膜上覆土厚度均值为40.1 mm,符合马铃薯种植机质量评价技术规范要求。     

全膜双垄沟播起垄施肥铺膜机的研制

针对全膜双垄沟播种植的农艺要求,研制了一种起垄施肥铺膜机,可完成起垄、施肥、喷药、铺膜和覆土压膜联合作业。用旋耕方式整地起垄,覆土装置实现地膜纵向两边均匀覆土和地膜横向间隔覆土。采用旋耕前喷药和铺膜前施肥的作业方式,保证药效和肥效最大限度地发挥作用。试验表明,垄面光滑,无明显缺陷且覆土后的地膜无机械破膜现象。膜横向覆土距离的平均值为102 cm,纵向覆土厚度和宽度的平均值为5.1 cm和11.4 cm,大垄的垄宽和垄高的平均值分别为69.3 cm和14.9 cm,小垄的垄宽和垄高的平均值为40.5 cm和15.2 cm,满足全膜双垄沟播种植农艺要求。覆土的厚度、宽度的变异系数分别为4.83%和7.52%,大垄宽度、高度的变异系数为1.22%和2.14%,小垄宽度、高度的变异系数为2.26%和1.58%,符合设计要求。     

新型玉米垄作免耕播种机的研究与试验

主要针对现有玉米垄作免耕播种机存在原垄播种困难,垄形保持差等问题,研究设计了一种2BMQL-3型玉米垄作免耕播种机。机具主要由破茬装置,垄台清理装置,稳定装置,开沟播种施肥装置以及覆土镇压装置等组成。田间试验证实:该机具能够实现原垄免耕播种作业,播种后垄形破坏小、保持好,粒距合格率为96.2%,播种平均深度为4.2 cm,施肥平均深度为8.7 cm,种肥间距为4.5 cm,一次进地可完成原垄破茬、开沟、施肥、播种、镇压、覆土等作业。     

基于五连杆移栽机构的自定深仿形装置设计与试验

针对现有钵苗移栽机在起伏垄面作业时栽深控制稳定性低的问题,采用栽植器仿形方法,以可编程机床控制器(program machine control)为核心,设计了自动精准定深仿形装置以实现对每行栽植器独立主动仿形。通过理论分析确定自定深仿形装置关键结构与扭矩、升降速度等参数,并设计了自定深移栽试验台。运用正交试验优化方法,研究该仿形机构作业速度、升降速度和移栽株距参数变化与栽深合格率关系。通过Box-Benhnken组合试验,得到影响栽植深度合格率的各因素由大到小为移栽株距、升降速度、作业速度。通过软件寻优得到栽深合格率最高条件下的最佳参数组合为作业转速180 mm·s~(-1)、升降速度142 mm·s~(-1)、移栽株距195 mm。台架试验表明,采用自定深仿形装置后的平均栽深合格率为91.9%,具有田间实际应用价值。     

全膜双垄沟中耕除草培土机的设计与试验

针对我国西北地区全膜双垄沟播栽培模式下,膜边接缝处杂草茂盛,沟底无松土,不易保墒蓄水,且人工除草培土劳动强度大、工作效率低等问题,设计了一种全膜双垄沟中耕除草培土机。该机由电动机提供动力,双犁壁式除草培土铲的铲翼可调,能够满足中耕时不同垄行宽度及不同培土高度的农艺要求,可一次完成松碎土壤、除草、培土等作业工序。田间试验结果表明:垄沟间除草率为97%,伤苗率为1.5%,碎土率为78%,最大覆土厚度为113 mm,各项作业指标均达设计要求,除草培土效果良好。     

跨越式膜上覆土装置的参数仿真设计与试验

针对全膜种植模式中覆土装置覆土质量差引起的易受风力破坏、烧苗、出苗受阻等问题,设计了一种适用于全膜覆土机具的跨越式刮板升运链膜上覆土装置。为提高覆土机构的工作性能,构建了覆土装置的实体模型,运用离散单元法模拟仿真试验,结合Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,借助DesignExpert软件处理试验结果,建立了覆土宽度和覆土厚度合格率的二次回归模型,分析各因素交互作用对试验指标的影响,优化得到最佳参数组合,即链速与机组前进速度比为1.38、排土口高度为200 mm、排土口宽度为120 mm,并依此进行田间验证试验。试验结果表明,用离散单元法模拟出的覆土宽度值和覆土厚度合格率接近田间重复试验均值,且满足农艺要求。     

垄沟覆盖种植对晚播夏玉米生长和产量的补偿效应

针对晚播对夏玉米生长发育造成的不利影响,采用垄覆膜沟不覆盖（LN）、垄覆膜沟覆秸秆（LJ）和垄沟全覆膜（LM）3种垄沟种植方式,以常规播期平作不覆盖（CK1）和晚播平作不覆盖（CK2）为对照,分析了不同垄沟种植方式对晚播夏玉米农田土壤水分、土壤温度及玉米生长和产量的影响,对比不同垄沟覆盖种植方式对晚播玉米生长的补偿效应。结果表明：垄沟种植显著提升了夏玉米0~25 cm土层土壤温度,促进了晚播夏玉米生长;生育期内多雨导致各处理0~200 cm土层土壤含水率一直在18%（75%田间持水率）或更高水平,覆膜对土壤水分的影响不明显;垄沟种植夏玉米整体生长状态在8月中下旬（抽雄~灌浆阶段）与CK1处理达到相同水平;地上部干物质量在成熟期达到或超过CK1处理水平;低温多雨导致晚播夏玉米生育期延长了8~9 d;垄沟种植处理倒伏率较低,最高值仅为3%,平作处理倒伏严重,CK1和CK2处理倒伏率分别达73.1%和20.1%;CK2处理全生育期各项生长及产量指标均较低,LJ处理前期生长状态差,后期贪长,最终相对CK1处理减产7.9%;LN处理产量9 783.8 kg·hm^-2,与CK1处理持平,LM处理达到最高产量11 101.7 kg·hm^-2,相对CK1处理增产12.2%。综合考虑土壤水热、夏玉米生长、产量等各方面因素,多雨条件下垄沟全覆膜方式对晚播玉米生长达到了最好的补偿效果。     

干旱半干旱地区双垄地布覆盖对土壤水分的影响

为探明一种可替代覆盖材料的可行性,在甘肃省定西市安定区开展了为期1 a的监测试验,试验设防草地布加地膜覆垄(MB)、防草地布覆垄(DB)和裸地起垄(CK)3种处理,利用土壤水分、水势传感器分别对沟内地表下5、15 cm的土壤含水率、水势进行监测,结果表明:(1)表层5 cm土壤水分日变化呈复杂波形,受不同覆垄处理和季节性天气变化的影响显著;(2)0～20 cm土层的水分年变化主要受降雨、露水和蒸发强度的影响,表现为春冬干、夏秋湿的特点,在11月至翌年2月期间MB和DB覆垄处理土壤水分净损失量要高于CK裸地垄,而在作物生育期内(5—9月)覆垄处理土壤储水净增量为DB最大(36.35 mm)、MB次之(30.73 mm)、CK最小(16.30 mm);(3)MB和DB覆垄能明显加快雨露叠加,增加土壤水储存,而CK处理下叠加效应弱,且深层土壤对降雨不敏感,具有滞后性,但随着连续降雨的发生,表层土壤储水量加大,这种滞后性明显减弱;(4) 0～20 cm土层土壤储水量日变化幅度为夏季最大(平均1.20 mm·d~(-1)),春季次之(1.03 mm·d~(-1)),秋季最小(0.79 mm·d~(-1)),全年水分净收获总量为DB最大(24.9 mm)、MB略低(21.5 mm)、CK最小(11.4 mm)。整体而言,只用地布覆垄具有最好的集水效果,这种防草地布可多年使用,无地膜碎片化污染问题,但在无降雨时期,垄沟内因土壤水分高,其蒸发强度略高于裸地处理。     

施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响，设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子，施氮量分别为0（N0）、100 kg·hm^-2（N100）、250 kg·hm^-2（N250）和400 kg·hm^-2（N400），每个施氮水平下分别有覆膜（F）与不覆膜（B）处理，供试玉米品种为先玉335。2014年采集0~10 cm和10~20 cm土层土壤样品，测定土壤微生物量和酶活性，分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明，无论覆膜与否，土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加（除不覆膜时N400处理），施氮量高于250 kg·hm^-2时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响，而显著增加土壤微生物量磷；覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比，施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0~10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加，但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性，0~10 cm和10~20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大，分别为1.49 mg·g^-1·d^-1和1.61 mg·g^-1·d^-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^-2时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否，250 kg·hm^-2的施氮量是该地区适宜的施氮量。     

不同覆盖方式对旱作农田土壤碳氮含量及玉米产量的影响

设置垄膜沟播(R)、平作全覆膜(P)和平作秸秆覆盖(S)3种不同覆盖栽培模式,以传统平作(CK)为对照,通过3 a大田定位试验,研究不同覆盖方式对农田土壤碳氮及其组分变化、玉米干物质积累和籽粒产量的影响。结果表明:连续覆盖3 a后,R和P处理土壤有机碳和全氮含量及储量均呈逐渐下降趋势,而S处理则呈上升趋势且每年的增幅逐渐增大;各处理0～40 cm土层土壤有机碳储量均表现为S>R>P>CK,全氮储量表现为S>CK>R>P,S处理有机碳和全氮储量分别较CK提高3.4%和7.5%;与CK相比,R和P处理可提高土壤碳氮比,在0～20 cm土层平均分别提高7.9%和9.6%(P<0.05),而S处理0～20 cm土层土壤碳氮比平均降低了9.9%(P<0.05);各覆膜处理(R和P)均较CK显著降低了0～40 cm土层土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性有机氮(DON)含量,而S处理较CK处理0～60 cm土层DOC和DON含量2 a平均均提高6.2%;各处理收获期硝态氮含量在0～100 cm剖面中的垂直分布与CK无明显差异;各处理土壤铵态氮含量均...     

黄淮海平原灌区节水高效耕作制度构建

黄淮海地区是我国重要的粮食产区,平均复种指数为150%,小麦-玉米一年两熟加春播作物组成的两年三熟制为该区域的主要种植制度。受水资源限制,部分地区复种指数呈现下降趋势,严重影响了区域粮食安全。发展节水高效耕作制度成为解决区域粮食安全和生态安全的重大科技问题。介绍了山东农业大学在小麦-玉米周年节水高效耕作制度和春播作物覆盖节水耕作制度两个方面的最新进展：前者重点介绍秸秆还田与高效耕作、高杆喷灌水肥一体化、肥水耦合、测墒补灌等生物节水与农艺节水的技术创新与集成;后者重点介绍多功能生物降解地膜的研制与花生、马铃薯等覆盖节水增产技术体系。在此基础上,提出黄淮海地区耕作制度的发展方向与技术需求(采取深松与秸秆还田技术相结合、深松与高杆喷灌结合、废弃物还田、合理灌水与施用氮肥相结合、地膜覆盖技术等),以期为黄淮海平原灌区粮食安全和生态安全提供战略支撑与技术支持。     

旧膜及秸秆覆盖对西北旱地马铃薯 产量及土壤水热的影响

为了探究旧膜二茬及秸秆带状覆盖条件下，马铃薯田的土壤水热特征及增产机制，设置旧膜直播(T1)、秸秆带状覆盖种植带不旋耕（T2）、秸秆带状覆盖种植带旋耕（T3）、新覆膜（T4）和露地平作（CK）5个处理进行田间试验。结果表明：各覆盖处理较CK提高产量14.24%~56.33%、商品薯率1.21%~22.60%及水分利用效率8.28%~55.39%（P<0.05）;产量与块茎形成期的单株薯干重正相关（r=0.744），覆盖处理在块茎形成期较CK提高单株薯干重118.0%~720.0%（P<0.05），以T4最高;覆盖处理对马铃薯水热特征有显著影响（P<0.05），T1、T2的降温效应显著小于T3，T3的蓄水保墒效应与T4差异不显著，但显著大于T1、T2及CK。可见，在本试验条件下，秸秆带状覆盖种植带旋耕的产量高于旧膜直播、略低于新覆膜，但蓄水保墒效应与新覆膜相近，同时秸秆带状覆盖种植带旋耕较其余覆盖处理具有较明显的降温增墒效应，有利于促进马铃薯块茎的形成及膨大。     

不同覆盖方式和灌水定额对河西绿洲食葵农田土壤水热、养分和产量的影响

为明确不同覆盖方式结合灌水定额在食葵种植中的增产机制,以无覆盖（N）种植为对照,设置地膜覆盖（S）、秸秆覆盖（F）和碎麦秸垫式膜覆盖（SF）共3种覆盖方式,结合900 m³·hm^-2（H）和750 m³·hm^-2（M）2个灌水定额,对食葵农田土壤水热、养分及产量展开研究。结果表明：覆盖处理结合不同灌水定额均较无覆盖种植增加土壤贮水量,其中当灌水定额为900 m³·hm^-2时,SF和F显著增加23.89%和12.37%、S增加了6.50%;当灌水定额为750 m³·hm^-2时,SF、F、S分别显著增加20.64%、8.23%、6.96%。覆盖处理结合不同灌水定额对土壤温度的影响不同,其中当灌水定额为900 m³·hm^-2时,SF和F较N提高2.82%～7.43%,S较N降低4.3%;当灌水定额为750 m³·hm^-2时,SF和F均高于N,增幅为1.40%～6.87%。覆盖处理结合不同灌水定额可提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量,其中SF处理有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量较N处理分别显著增加16.7%、15.2%、12.8%和16.5%,F和S处理有机质、速效磷和速效钾较N处理分别提高6.3%～6.8%、4.7%～7.8%和8.6%～8.8%。覆盖处理结合不同灌水定额可提高食葵产量及水分利用效率,其中SFH、SH、FH、SFM、FM处理分别较N处理增产25.9%、6.7%、10.4%、18.2%、15.2%,SM降低了3.1%,SFM处理水分利用效率提高6.3%。综上所述,SFM处理在改善食葵土壤水热、增加土壤养分、提高食葵产量及水分利用效率方面具有较大优势,故SFM种植模式是适宜于河西绿洲食葵种植的农业生产技术。     

土下覆膜播种方式作物自动破膜出苗效应

针对传统地膜覆盖需要人工放苗,封堵地膜破洞等问题,研究了6种不同作物在土下覆膜时的自动破膜效应.结果表明:不同作物的自动破膜能力差异极显著,花生、玉米的自动破膜能力最强,其相对出苗率分别达0.85和0.78,南瓜最弱为0.48;影响作物自动破膜效应的因素及各因素间的互作中,以膜上覆土厚度与地膜厚度的影响最大,覆盖厚度为0.008 mm地膜+膜上覆盖2.0 cm土壤时作物的自动破膜效果最佳;自动破膜能力越强的作物,其自动破膜效果受覆盖材料变化的影响也相对较低.采用土下覆膜种植方式,作物出全苗时间与对照相近.