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。     

免耕“稻鳖鱼”共生模式的环境经济学分析

采用田间试验及环境经济学方法研究免耕"稻鳖鱼"共生模式的环境经济效益并提出相关对策。试验共设免耕稻鳖鱼(RTF),免耕稻鳖(RT)、免耕稻鱼(RF),免耕水稻单作(RM)4个处理。田间试验结果表明,RTF,RT,RF控草效果明显;孕穗期RTF病蔸率和病株率分别比RM低71.1%和56.3%。RTF固碳量比RM增加8.7%,甲烷(CH4)排放总量减少39.9%。环境经济学分析结果表明,RTF、RT、RF的财务效益,比RM分别增加了52 450、24 500、23 940元/hm~2,RTF、RT、RF和RM环境经济效益分别为53 547、25 385、24 927和559元/hm~2;研究结果表明,免耕稻鳖鱼共生模式生态和经济效益高,具有良好的发展和推广前景,可作为农业供给侧结构性改革形势下精准扶贫的新模式。     

Long-Term Effect of Nitrogen and Tillage Management on Soil Carbon Pools in the Semiarid Northern Great Plains

No-tillage and manure application effect on soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (N) concentrations were studied under a 27-year-old 4-year rotation consisting corn (Zea mays L.)-soybean (Glycine max L.)-wheat (Triticum aestivum L.)-field pea (Pisum sativum L.). Under each crop, four applied N treatments were control, annual urea-N applications at the rate of 45 and 89 kg N ha^?1, and composted beef cattle feedlot manure-N at the rate 179 kg N ha^?1 applied once every four year. For each fertilizer treatment, no-till (NT) and conventional till (CT) were compared for basic soil properties, SOC, and total N within 0–15 cm soil. Manure application significantly reduced soil bulk density and increased SOC and total N over urea-N. Particulate organic matter, mineralizable N, and permanganate-oxidizable C fractions significantly related with SOC. Long-term manure additions and no-tillage had potential to improve soil compaction and maintain SOC over chemical fertilizer N and CT.     

免耕播种防堵技术研究现状及发展建议

免耕播种技术作为保护性耕作的重要部分,具有减少机具下田次数、防止土壤养分流失等多种优势.良好的防堵技术是实现免耕播种并提高机具生产效率的关键因素,也是研究免耕播种技术的重点与难点,加快防堵关键技术的研究尤为重要.针对免耕播种作业时残茬秸秆雍堵机具等问题,基于被动式和驱动式等免耕播种防堵技术,结合切茬式、分秸式、破茬式、...     

免耕与传统耕作的投入产出比较分析

针对沙尘天气和土地荒漠化,北京及其周边地区开展了免耕治沙行动。在试验基地调研及农户访问等基础上,系统地对免耕与传统耕作的投入产出进行了比较分析,评价分析了北京全面实施免耕后的经济效益。结果表明:与传统耕作相比,北京市玉米实施免耕投入可减少1 016元/hm2,小麦实施免耕投入可减少921元/hm2;可以增加玉米产量846 kg/hm2,增加小麦产量209 kg/hm2;玉米免耕可提高效益2 030元/hm2,小麦免耕可提高效益1 215元/hm2;免耕实施的投入产出效益还具有一定的区域差异,在一年一熟的春玉米区的比较效益最好。该研究可为北京及其周边地区免耕实施的推广以及农业经济相关研究提供理论参考。     

玉米免耕精量播种机排种质量监测系统

为实现玉米免耕精播作业质量实时监控,设计了基于反射式红外光电感应的播种机排种监测系统。以红外发射二极管、光电二极管为信号发射、接收端的监测探头,并通过对监测盲区评估计算,优化了探头结构及安装参数。为提高监测系统对多尘作业环境的适应性,设计了以旋转式透明防尘罩为核心的自清洁除尘装置,可保护探头免受尘土侵蚀。开发了集种粒信号拾取、车速采集、防尘电机控制和报警显示等功能的硬件电路,研究了以落种时差为关键参数的测算方法,实现对播种量、重播、漏播等性能指标的判定。播种监测系统台架试验结果表明,系统对播种总量、漏播量、重播量的监测精度分别为98.5%、95.1%、85.6%;模拟灰尘粘附工况,系统对播种总量监测精度达98.1%,具备良好的抗尘效果。该系统满足免耕精量播种机排种质量实时监测要求,有助于提升机具作业性能。     

基于Pro/E的免耕垄作播种机清垄装置设计

破茬清垄装置是免耕播种机防止堵塞保证良好播种质量的重要工作部件。清垄装置在工作时,残茬经常会落到临近地垄上,而不一定会落进垄沟之中,这就需要对影响残茬运动轨迹的因素进行分析,优化,最终使残茬可以落入垄沟中。为此,该文应用Pro/E软件的建模和运动仿真等功能建立了清垄装置仿真模型,并对其清垄的运动情况进行了仿真分析。分析结果表明,影响残茬运动轨迹的主要参数是破茬清垄装置的前进速度v,水平圆盘的摆动速度u,后翼的开合角度a。通过取b角为不同值时对水平圆盘进行仿真,并对残茬的运动情况进行了观察。经分析,当前进速度v=1.153 m/s,后翼的夹角a?=60°～120°范围取值时,残茬的落地位置较好。为垄作免耕播种机破茬防堵装置的设计提供了技术支持。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

免耕播种机浅旋清茬斜置式防堵装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时,过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题,提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计,确定了各参数的范围和相互关系,并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析,确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程,以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标,对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验,确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解,得到最优参数组合为：转速400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°,此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验,试验结果表明：转速为400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°时,秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。     

油稻免耕种植模式的土壤理化特性和酶活性

2016年，在湖南省益阳市南县免耕试验基地开始设计不同种植模式处理；2018—2020年，采集冬闲–稻(IR)、冬闲–稻–稻(IRR)、油–稻(OR)、油–稻–稻(ORR)等4种油稻种植模式的土壤样品，测定土壤的容重、微团聚体、养分和酶活性，探究免耕条件下不同油稻种植模式对土壤理化特性和酶活性的影响。结果表明：2018、2019年，同一年内不同油稻种植模式土壤容重间的差异无统计学意义；2020年，IR和IRR的土壤容重显著高于OR和ORR的；2020年，OR和ORR的0.250~1.000 mm粒级微团聚体质量分数较2018年的分别降低了52.04%和49.41%，不同种植模式对大粒级(>0.010 mm)微团聚体质量分数的影响较大，对小粒级(<0.010 mm)的影响较小；2018、2019年，同一年内4种种植模式土壤有机质质量分数间的差异无统计学意义，2020年，ORR的土壤有机质质量分数显著高于其他模式的；同一年内，OR、ORR的土壤速效钾质量分数显著低于IR、IRR的，ORR的土壤纤维素酶、磷酸酶活性均较IRR的高。可见，免耕条件下，油–稻和油–稻–稻种植模式可减缓土壤的紧实度，改变土壤微团聚体组分，延缓有机质含量降低速率，提高土壤纤维素酶和磷酸酶活性。