山东高效农业模式下田间管理装备研究进展与对策

现代高效农业是追求经济、社会和生态综合效益最佳的现代农业产业,其发展面临着资源和环境双重压力。从产品设计与制造、机械除草、变量施肥和精准施药等角度深入分析国内外田间管理主要环节作业装备的研发现状,指出肥药资源的精准供给和农机资源的高效利用是山东省高效农业模式下田间管理装备发展面临的两大关键问题。对此,提出在田间管理全环节的关键基础理论和核心技术突破基础上,通过“以机代药”和智能化技术有机融合,实现减药降污及作业过程的精确感知与精准管控,在保证农艺要求的同时减少资源浪费,缓解生态安全问题;提出通过模块化设计使农机装备得以“按需组装”,实现高效利用;并结合现代传感、物联网等先进技术手段将田间管理装备作业过程纳入到智能农业互联网平台,构建全新高可靠农机大数据,从而实现全农艺环节的高质高效,促进山东省现代高效农业的发展。     

基于监督抽查的植物保护机械发展现状及趋势

简述了植物保护机械产品的重要性、山东省植物保护机械行业现状,对2010—2019年山东省植物保护机械产品监督抽查结果进行系统分析,结合产品合格率、不合格项和产品种类变化等情况,分析了植保机械产品质量问题出现的原因和行业发展趋势,对提升植物保护机械行业水平及提高植保机械产品质量具有重要意义。      

变量施肥机连续混合装置中肥料颗粒运动的数值分析

连续混合装置是混合变量施肥机的重要组成部分,混合装置中肥料颗粒的运动是影响各种肥料成分精确混合配比的重要因素。为了研究混合装置中肥料颗粒的混合特性,采用离散单元法跟踪每一个颗粒,仿真混合装置内颗粒的混合过程。在Hertz接触理论和牛顿第二定律基础上建立了肥料颗粒运动的数学模型,以变异系数作为反映颗粒混合程度的指标,着重探讨了混合装置内部结构、主轴转速对肥料颗粒混合特性的影响。数值仿真结果表明:增加装置内分洒盘、拦料筒数目可以改善肥料颗粒的混合效果;随着主轴转速的增加,肥料颗粒混合均匀程度得到明显改善。仿真结果可为混合装置设计提供参考。     

2BYML-4型玉米垄作免耕播种机的设计与试验

研制一种可一次性完成玉米根茬粉碎还田、起垄、施肥、精密播种联合作业的2BYML-4型玉米垄作免耕播种机,对其整机结构和工作原理进行了分析,通过理论计算确定了仿形机构、灭茬刀转速和控制系统的相关参数。田间试验结果显示:垄高、垄顶宽、垄间距合格率分别达到94.73%、90.64%和90.13%;粒距合格指数92.0%,标准差11.99,变异系数5.24%;漏播指数4%,重播指数 4%;种子覆土深度合格率为88.3%,种下施肥合格率为89.7%,变异系数分别为9.71%和10.32%。该机田间作业垄形规则,种、肥田间分布均匀合理,其结构参数和工作参数组合,更好地满足了旱地农业保护性耕作要求并有效改善生态环境。     

丹参膜上倾斜移栽机构设计与试验

针对丹参膜上倾斜移栽人工作业效率和质量较低、劳动强度较大、现有移栽机不适合丹参膜上倾斜移栽等问题,结合丹参大垄双行覆膜高效生产技术提出的膜上倾斜移栽农艺要求,设计一种基于变形椭圆齿轮-双变速曲柄五杆机构的鸭嘴式丹参膜上倾斜移栽机构。在移栽机构所要求的运动轨迹、栽植器倾斜姿态和设计要求的基础上,分析机构的工作原理并建立机构理论模型。依据数学模型运用Matlab开发出移栽机构人机交互可视化辅助程序,应用该辅助程序研究机构参数对栽植器倾斜角和栽植器端点轨迹的影响规律,通过人机交互的方式得到符合丹参膜上倾斜移栽机构农艺要求的参数组合。根据优化后的参数组合设计样机并进行虚拟仿真和样机田间试验,试验结果表明:变形椭圆齿轮-双变速曲柄五杆式丹参膜上倾斜移栽机构在满足丹参膜上倾斜移栽要求的同时能保证作业质量,移栽机构的立苗角度合格率为90. 7%、漏栽率为2. 7%、株距变异系数为5. 6%、栽植深度合格率为93. 7%。     

驱导辅助充种气吸式精量排种器设计与试验

针对现有气吸式排种器充种环节工作压力要求高、高速作业时充种性能不佳,导致排种质量下降的问题,采用主动驱导种群、减少局部种间接触的方法,提高排种器高速条件下的充种率,并基于此设计了一种驱导辅助充种气吸式精量排种器。分析了排种器充种过程中种子的受力状态,阐述了排种盘导种槽辅助充种的工作原理,以及在充种过程各阶段提高种子充填率的设计思路;对导种槽外形曲线方程、斜面倾角进行了理论计算,确定了曲线的基本参数;利用气固耦合数值分析方法 CFD-DEM,以型孔处局部空隙率为指标,进行了单因素仿真试验,确定了导种槽曲线方程的基圆半径最优值。为了验证设计结果,在工作压力-5、-6 kPa条件下,分别与其他2种气吸式排种器进行速度单因素对比试验,试验结果表明,所设计的排种器在高速条件下的漏充率优于其他排种器。对所设计的排种器进行了前进速度、工作压力的双因素试验,通过多目标优化方法,确定了排种器的最佳工作参数。将所设计的排种器安装在气力式玉米免耕播种机上,在3个工作速度下进行了单因素田间试验,结果表明,当作业速度为9. 11 km/h时,粒距合格指数为95. 48%,高速条件下充种性能较为稳定。     

正反转旋耕后土壤和秸秆位移试验分析

土壤和秸秆在耕作后的位移变化是保护性耕作和秸秆还田重要组成部分。为分析和比较耕作后两者的位移变化,针对正、反转旋耕2种作业方式以及180、230、280 r/min 3种转速设置重复性试验。试验中按刀辊轴向布置标记铝块和横、纵向秸秆,运用示踪法(以点代面)思想,即根据标记的铝块和秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内土壤和纵、横向秸秆的位移变化。将得到的标记点位置进行标定,并在二维CAD中绘制出标记点在二维地表的形态,该形态与旋耕刀在刀轴上排列相似。2种耕作方式的地表形态和位移对比分析表明:正转旋耕的秸秆埋覆率要高于反旋,反转旋耕破碎率要优于正旋;土壤在耕作后分布较均匀,横、纵向秸秆在正反旋作业后均出现聚集现象,正旋作业更为明显;土壤以及地表秸秆位移反旋作业大于正旋作业,但随着机具转速增加,反旋作业位移呈递减,正旋作业位移呈递增。基于以上因素考虑,可以根据实际作业需要来改变耕作方式、转速以及刀具在刀辊上螺旋线形状来满足不同农艺要求。     

果园施药技术研究进展

水果产业一直是中国的传统优势产业,实现水果生产机械化对促进水果产业持续健康发展具有重要意义。果园施药作为水果生产中的一个重要环节,随着农药施用量的不断增加及人们对生态环境和食品安全问题的日益关注,已成为需要注意的主要问题之一。文中讨论介绍了国内外先进的施药技术与理论,分析了国内外果园施药机械与技术的研究进展,指出了果园施药机械发展中存在的问题。为促进果园施药机械的创新发展,笔者建议,进一步做好农机农艺的结合,多学科协同互助,从新品种选育、种植模式到修剪管理全面统筹考虑,才能更好地加快推进果园施药技术发展进程,在实现机械化和自动化的前提下,进一步提高智能化及信息化水平。     

机械收获方式及籽粒含水率对玉米收获质量的影响

该文选用13个玉米品种为研究对象,通过田间试验系统研究了常规玉米栽培模式下延缓收获期间玉米含水率的变化规律,分析了果穗收获和籽粒收获2种收获方式对玉米收获损失率、籽粒破碎率和含杂率的影响,初步研究了不同机械收获方式及籽粒含水率对不同品种玉米收获质量的影响,建立了含水率与籽粒含杂率之间的数学函数。结果表明,延缓收获期间不同品种玉米的含水率均有显著的降低(P0.05),但其变化率存在差异。同期进行的果穗收获和籽粒收获2种收获方式的收获总损失率之间没有显著差异(P0.05),机械收获方式仅显著影响落粒率(P0.05)。延缓收获使落粒率和落穗率都显著下降(P0.05)。采用果穗收获方式时,籽粒含水率与各损失率之间不存在显著相关性;而籽粒收获时,籽粒含水率与落粒率、总损失率、破碎率和含杂率之间存在显著相关性。延缓进行籽粒收获后,籽粒含杂率均值为1.32%,总损失率均值为1.74%,均低于国标要求;而平均籽粒破碎率达13.23%,高于国标要求。含杂率与籽粒含水率之间满足线性关系,根据二者之间关系预测可知,籽粒含水率低于32.40%的收获就可以保证含杂率满足国标要求。该研究可为玉米籽粒收获技术的研究与推广提供数据支撑和科学依据。