带状旋耕式小麦免耕播种机耕作刀具的优化

目的 对带状旋耕式小麦免耕播种机的耕作部件进行优化设计,提高其作业质量。方法 采用C型弯刀、直刀、深耕刀以及一种优化设计后的刀具组合形式(直刀与深耕刀组合),在田间地表秸秆集中处理条件下进行刀轴转速为180、280、380和510 r/min的田间原位耕作试验。结果 C型弯刀能够创造连续完好的种沟,但耕作过程中大部分土壤破碎体被抛洒至种沟外,回填效果最差。深耕刀具有良好的耕作碎土性能,创造的种床连续、完整但边界不规则,在耕作过程中不能有效地控制土壤扰动范围。直刀可控制种沟边界,但刀轴转速为180和510 r/min时不能耕作出连续的种沟,刀轴转速为280和380 r/min时耕作形成的土壤破碎体过大(平均质量直径>40 mm)。组合刀得益于直刀与深耕刀的有机结合,使其在形成的种沟形状、土壤破碎体回填效果、破碎程度和能耗方面均具有突出优势。结论 在田间地表秸秆集中处理条件下,推荐使用组合刀作为黏性水稻土的带状旋耕式小麦免耕播种机的耕作机具。     

田间原位综合耕作试验台设计与应用

土壤耕作试验台是开展耕作与种植机具性能试验的关键装备,通常采用室内土槽的形式,但室内重塑的土壤难以反映田间土壤固有的结构性和耕性。本文在前期工作的基础上具体阐述了田间原位综合耕作试验台原理,所设计的原位综合耕作试验台充分发挥室内土槽试验系统在控制精准、互换性强、测试对象及试验内容丰富等优势,为不同种类的牵引型与驱动型耕作部件的试验研究提供了专用的装备。试验台采用框架导轨的结构形式,整体吊装运输。在田间工作时4个立柱支撑在地面铺放的轨道上实现整体横向进位和纵向移动,兼顾长途运输、田间移位、以及在试验区测试过程精准定位的方便性。各种耕作部件都可挂接在多功能测试台车上完成测试,台车配有功能完备的传感器且设置动力驱动模块,提供驱动型耕作部件的驱动和信号测试功能。试验台的轨道提供测试台车的导向并通过电力拖动系统牵引测试台车,牵引速度在0~1 m/s范围内可调。试验台的升降由4个立柱上端的同步电机驱动,满足旋耕、犁耕、开沟器等测试过程的刀具入土及耕深控制要求。立柱的整体升降配合测试台车上的螺杆调节装置可以实现最大80 cm的深度调节。试验台配备完备的供电及控制系统,提高了田间试验的电气化程度。经检验所设计的原位综合耕作试验台满足多因子多水平田间测试的要求,节约试验用地并提高了效率。     

基于数字图像三维重建的土壤粗糙度测量

土壤粗糙度影响径流与入渗,是参与土壤-大气界面与植物生长的重要影响因子,常规土壤粗糙度测量的方便性与成本不够理想。在进行基于软硬件集成的数字图像三维重建方法基础上,以江苏中部宁镇扬丘陵地带撂荒裸地土壤粗糙度三维重建为目标,结合数字图像拍摄与Autodesk-Remake微地貌构建,并利用Geomagic-Studio的点云模拟、格式转换及样线抽取等技术实现高精度数字化。研究表明:使用常规相机的数字图像法土壤粗糙度三维重建技术操作简便,能够实现土壤粗糙度的快速数字化。用探针式土壤粗糙度测量仪所得数据的标定结果表明,使用该方法提取的微地貌高程分辨率高达1.5 mm,均方根误差低于1.1 mm,表明该技术手段用于丘陵坡地精细尺度范畴的微地貌土壤物理、生物及水文过程研究的潜力。     

耕作方式对小麦根系构型及生长趋势的影响

为揭示耕作方式对小麦根系构型及生长趋势影响的作用机理。基于根系构型数字化平台研究全幅旋耕（FT）和2种带状耕作（ST1、ST2）方式对小麦根系3D构型及生长趋势的影响，提出了土体空间覆盖率差异系数（P）、角度拓展趋势差异系数（P_a）、长度拓展趋势差异系数（P_L）3种量化指标。结果表明，带状耕作条件下，小麦根系沿种沟方向生长趋势明显，ST1处理下在距离苗期14、28 d时沿种沟方向土体P、P_a、P_L分别比FT处理高出1 455%、4 520%、3 583%和2 610%、241%、 740%。ST1、ST2处理相比较发现，涂抹后的种沟壁对根系生长的限制更为明显，在距离苗期14、28 d时，ST1处理下小麦根系沿种沟方向P、P_a、P_L分别比ST2处理高出78%、88%、31%和20%、81%、37%。耕作方式直接影响小麦根系的空间拓展趋势，本研究提出的研究方法和评价指标能够简明耕作方式对小麦根系生长趋势影响的作用机理，为耕作机具的优化设计提供更加全面的理论支持...     

植保无人飞机喷施叶面肥作业参数对枇杷冠层雾滴沉积分布的影响

为探究植保无人飞机（大疆T30）作业参数对枇杷冠层雾滴沉积分布的影响。本文利用3个因素（作业高度、作业速度、亩用液量），3因子的正交实验，进行植保无人飞机喷洒枇杷树的喷雾试验。试验结果表明：从雾滴沉积密度、雾滴覆盖率和雾滴穿透性等因素来看，植保无人飞机对枇杷树的最佳作业参数为：作业高度2.0m、作业速度4.5m·s-1、亩用液量2.0L。对雾滴穿透冠层的影响最大的因素是工作高度；在1.5m的作业高度下雾滴沉积穿透性最佳。本研究对指导植保无人飞机枇杷树精准喷施叶面肥具有重要意义。     

耕作部件对带状旋耕耕作质量的影响研究

应绿色可持续农业的发展要求，带状免耕播种技术在我国南方稻麦种植区得到推广与应用。为简明耕作部件对带状旋耕耕作质量的影响，在280、380和510 r/min刀轴转速下对凿型旋耕刀、直刃旋耕刀和IT225型旋耕刀进行田间耕作试验。试验结果表明，影响耕作质量的主要因素是耕作部件形状和刀轴转速。在刀轴转速为510 r/min时，IT225型旋耕刀创造的土壤回填率只有7%，土壤回填效果明显低于具有较小正切刃的直刃旋耕刀和凿型旋耕刀。凿型旋耕刀能够创造出较好的回填和土壤破碎的效果，但由于其没有侧切刃无法创造出整齐的种床截面。在刀轴转速为180 r/min时，凿型旋耕刀造成的种床截面扰动率高达20%。直刃旋耕刀能够形成齐整的种床截面和高于50%的土壤回填率，但产生的土壤破碎体粒径过大，不能满足播种的需求。本研究为带状旋耕耕作部件优化指明方向，即兼顾直刃旋耕刀和凿型旋耕刀的特点，将两种或几种刀具进行有机结合，以满足不同土壤条件下带状旋耕播种的需求。     

基于压实分析模型的土壤应力传递系数研究

机械压实是造成土壤退化的重要原因之一,研究并预测土壤应力有助于科学规划田间机械使用,缓解压实问题。基于分析模型预测土壤应力的关键在于选择合适的集中系数。然而在已有的研究中集中系数取值混乱,导致该模型使用时存在很大争议,其原因在于对该参数随土壤环境的变化缺乏规律性认识。本文通过对集中系数表达式的进一步推导,在理论上提出了能够代表土壤环境对集中系数影响的无量纲参数σ_z/σ_0,定义为应力传递系数(STC)。基于水稻土和黄棕壤两种土壤,通过控制含水率和湿密度于室内重塑30种状态的土壤,在单轴压缩实验中运用土压力传感器测量计算应力传递系数,建立应力传递系数与土壤环境参数,如含水率、干密度和先期固结压力等之间的相关性分析。结果表明应力传递系数随土壤含水率的增大而增大,土壤初始干密度和先期固结压力与应力传递系数之间负相关性明显。根据所得应力传递系数计算相应土壤状态下的集中系数,其取值在1.20~12.39之间,与以往的研究结果相差不大,但包含了关于集中系数随土壤环境变化的具体信息。这意味着作为一个稳定可测的无量纲参数,应力传递系数为集中系数的计算提供了一个相对科学的方法,在定量描述土壤环境对集中系数影响的同时,完善了分析模型。