晚稻免耕抛秧养鸭技术应用

为解决免耕抛秧技术需大量使用农药和除草剂的缺点,将稻田围栏养鸭引入免耕抛秧技术.试验结果表明,与翻耕相比,本技术体系无须使用农药和除草剂而能有效地控制杂草和病虫害,有利于改善农田生态环境,而且生产了无污染的生态米和生态鸭.有效穗数每公顷增加了6×104穗,单产增加了141kg/hm2;免耕抛秧养鸭比翻耕每公顷节约农药、除草剂费用320元,节约机耕费用600元,农民增加纯收入4390元,经济效益显著.     

免耕与秸秆还田对直播稻产量及水分利用的影响

于2017—2018年连续2年设置了翻耕+秸秆不还田(CT+NS)、翻耕+秸秆还田(CT+S)、免耕+秸秆不还田(NT+NS)、免耕+秸秆还田(NT+S)4种处理,研究免耕与秸秆还田对直播水稻的产量及水分利用的影响.试验结果表明,NT+S下直播水稻的产量为9.08~9.63 t/hm²,与CT+NS和CT+S的差异不具有统计学意义,而较NT+NS显著增加了10.05%~13.36%.与CT+S相比,NT+S的需水量显著下降了5.17%~7.24%,达到555.0~576.7 mm.2年间均以NT+S的水分生产率最高,分别为1.63和1.67 kg/m³,较NT+NS显著增长了12.90%和11.56%.与NT+S相比,CT+S的水分生产率无显著变化;CT+NS的水生产率在2017年显著低于NT+S,而在2018年差异不具有统计学意义.     

主动防堵式免耕播种机作业粉尘特性

原茬地免耕覆秸精播机在高速作业过程中，粉尘影响气吸式排种器排种性能，导致播种质量降低。该文对作业粉尘进行物性参数测定，通过理论分析建立粉尘飘移运动学模型，运用CFD-DEM耦合和二次回归正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、风向和风速为试验因素，粉尘浓度为评价指标，探究原茬地免耕覆秸精播机作业周围5m空间内的粉尘分布规律。结果表明：风向和风速对粉尘浓度具有极显著影响(P<0.01)，作业速度具有显著影响(P<0.05)，影响主次顺序为风速、风向、作业速度；最小粉尘浓度分布空间为清秸防堵种床整备装置上方对应中间播种行0.32 m³的立方体空间范围。田间验证试验结果表明，虚拟仿真与田间试验粉尘分布范围相对误差小于8.6%，仿真分析方法可行，结果可靠。研究结果可为主动防堵式免耕播种机特别是原茬地免耕覆秸精播机防尘式气吸排种系统设计提供理论参考依据。     

氮肥深施对免耕稻田土壤有机质化学特性和胞外酶活性的影响

为了探究氮肥深施措施对免耕稻田土壤有机质化学特性及土壤酶活的影响机制,于2015—2016年在湖北省武穴市花桥镇试验点开展水稻-油菜免耕复种大田试验。本试验通过13C核磁共振和热裂解气相色谱/质谱联用法测定土壤有机质的化学特性,通过冗余分析揭示土壤有机质化学特性及土壤胞外酶活性之间的相互作用关系。结果表明,与传统表施相比,氮肥深施提高腐殖质中胡敏酸的有机碳含量(10.5%～30.7%)、轻组有机质的有机碳含量(31.7%～53.5%)、胡敏酸的疏水性(1.3%～11.6%)和轻组有机质中多糖与脂质的含量(9.0%～24.1%和43.4%～68.3%),降低土壤β-葡萄糖苷酶(BG)(22.2%～48.9%)和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性(32.7%～40.4%),提高L-亮氨酸氨基肽酶(LLA)(37.1%～38.5%)和酚氧化酶(PHO)活性(11.0%～16.0%)。冗余分析显示,土壤有机质的化学特性与LLA和PHO活性呈正相关,与BG和NAG活性呈负相关。本研究结果表明,与传统表施相比,氮肥深施尤其是深施10 cm主要通过促进作物和微生物群落生长提高土壤胡敏酸和轻组有机质的有机碳含量,且通过调控土壤BG、NAG和PHO活性改变胡敏酸和轻组有机质的化学组成与性质,从而改善土壤惰性有机质稳定性且提高活性有机质,最终提高土壤肥力和质量。因此氮肥深施尤其是深施10 cm值得在免耕稻田生产中得到进一步推广。     

油菜高速免耕直播机驱动型开畦沟装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区现有油菜直播开畦沟装置高速作业（≥10 km/h）时存在沟形稳定性较差、畦沟两侧厢面质量较差而导致油菜直播作业速度无法提高的问题，该研究研制了一种主动型开畦沟并同步厢面匀土的类螺桨高速开畦沟装置。基于运动学和动力学分析确定了影响减阻性能的关键因素及参数范围，并依此设计和确定了类螺桨低阻开畦沟刀片及其刀组排列方式；为降低阻力和保证抛土效率，开展了基于刀盘-土壤离散元模型的刀片旋切特性仿真试验，结果表明：随螺距角增大，阻力扭矩先减小后增加，且后磨刃的切削阻力小于前磨刃；最佳螺距角、刀刃结构参数组合下类螺桨刀组在作业速度12 km/h、刀盘转速810 r/min时，阻力扭矩较直勺刀组减小176.6 N·m，牵引阻力减小447.7 N。基于动力学分析确定了影响匀土板匀土性能的因素及其参数范围，匀土仿真试验结果表明：左、右匀土板拱度为0.19，下倾角分别为10°、7°时匀土性较好。田间试验结果表明，在作业速度9～12 km/h时，畦沟沟深169.1～188.6 mm，沟深稳定系数92.5%～95.6%、厢面平整度22.2～23.0 mm，两侧匀土变异系数分别为14.3%、17.2%，埋茬率81.96%～87.46%，碎土率93.26～95.33%；作业速度12 km/h时的作业功耗为66.84 kW，满足油菜种植农艺要求。研究结果可为长江中下游稻油轮作区油菜高速免耕直播开畦沟及高质种床制备提供新方法。     

基于EDEM-ADAMS仿真的稻茬地双轴破茬免耕装置研制

针对长江中下游稻麦轮作区的稻茬地根茬量大韧性强、土壤黏度高不宜粉碎等问题，该研究基于仿真试验研制双轴破茬免耕装置。通过EDEM软件建立破茬开沟装置-秸秆-土壤离散元模型，采用正交试验得到破茬开沟装置的刀型、排列方式以及刀具数量，基于EDEM-ADAMS联合仿真，采用单因素试验、正交试验、二次回归正交旋转试验和响应曲面法对甩刀、粉碎装置以及双轴破茬免耕装置进行动力学分析，得到甩刀具参数、旋耕刀轴和粉碎刀轴转速以及双轴轴心水平与垂直高度，得到机具最佳参数：破茬装置选用30把旋耕刀采用双螺旋排列，刀轴转速为286 r/min；粉碎装置选用L型（32把）和直刀（8把）采用双螺旋排列，刀轴转速为605 r/min；双轴水平距离548 mm、垂直高度168 mm。根据最佳参数试制样机并进行田间性能测试。田间试验结果表明，秸秆和稻茬以0.93 kg/m2全量覆盖时，双轴破茬免耕装置对水稻秸秆、根茬的平均切断率以及切茬率分别为95.09%和95.16%，机具通过性良好，田间平均出苗率为95.29%，符合当地农艺要求，适用于秸秆覆盖量大的作业情况。所设计的双轴破茬免耕装置满足长江中下游稻麦轮作区小麦免耕播种作业要求，可为双轴旋转型耕作装置以及根茬不易粉碎、土壤黏度高条件下的免耕播种提供参考。     

稻麦联合收获开沟埋草一体机播种系统设计与试验

目前免耕播种机多为收获后免耕播种作业,未有将免耕播种系统与收获、秸秆还田相结合的复式机型,为了满足此种集成作业需要,达到抢农时、提高作业效率、减少机器下地次数的目的,设计了一种免耕播种系统与稻麦联合收获开沟埋草一体机相结合的机型,该播种系统主要由排种装置、种沟开沟装置、抛土装置构成。性能试验结果表明:设计的小型免耕开沟器开沟深度为3.1 cm,开沟宽度为3.6 m,破茬率为83.4%;延伸板长度为12 cm的抛土装置单侧抛土幅宽为105 cm,覆土厚度为2.2 cm,碎土率为97.8%,抛土均匀性为91.7%。播种系统水稻旱直播田间试验表明:当播种系统播种水稻干种、湿种播量分别为112.5 kg/hm~2、135 kg/hm~2时,产量分别为6 532.4、6 510.0 kg/hm~2,满足一体机免耕旱直播的播种需求。     

免耕播种机漏播补偿系统设计与试验

针对免耕播种机作业时存在漏播问题,设计了一种漏播自动补偿系统,建立了补偿装置驱动的数学模型,应用滑模变结构控制算法设计了补偿系统控制器,并对补偿系统的动态响应性能进行了仿真分析。通过补种控制算法,确定了补种机构与主排种器的距离S和离地高度H,得到了补种排种盘转速n和播种机行进速度v_m、粒距L_l之间的关系曲线,对排种器安装高度H、粒距L_l、传送带速度v_m进行了二次回归正交试验,验证了漏播补偿系统的补种性能。台架试验的最佳工况组合为,补种排种器安装高度15.33 cm、粒距25.16 cm、传送带速度3.52 km/h时,补种成功率可达96.5%。田间试验表明,安装漏播补偿系统后,免耕播种机播种合格率均值为98.72%,有效提高了播种质量。     

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。