设施农业高效用水信息化发展及其技术体系探讨

发展设施农业用水信息化是提高水资源利用效率与效益,实现水资源优化配置的重要途径。在分析国内外设施农业用水信息化发展现状的基础上,结合信息化发展的需求,研究了设施农业高效用水信息化的技术体系,重点分析了基础数据的监测网络及共享平台、作物需水信息评价与检测、输配水系统的构成、功能及工作过程,旨在为提高设施农业用水信息化水平提供决策依据。     

深松作业效果试验及评价方法研究

【目的】分析单、双铲深松作业效果及评价方法,为提高耕作质量和减少能源消耗的深松作业提供决策依据。【方法】以箭形深松铲为对象,在模拟大田土壤环境的基础上,利用室内土槽研究了单、双铲深松作业效果及评价方法,提出了土壤硬度变化系数、土壤体积膨松系数、单位松土带宽度耕作阻力系数和土壤相互扰动系数等4个评价指标。【结果】(1)单、双铲深松作业后的平均土垄高度差分别为7.342cm和6.492cm,双铲比单铲的平均土垄高度差减少11.58%,说明双铲深松后的地表平整性优于单铲,且深松铲间距是影响土壤体积膨松程度的主要因素,其对深松后土壤形成的垄形与坑形有重要影响;(2)在土壤扰动区域内,当深松深度为3~17cm时,双铲作业的土壤硬度变化程度较单铲显著,当深度为17~30cm时,单铲作业的土壤硬度变化程度大于双铲;(3)深松单位松土带宽度时,双铲的平均耕作阻力为单铲的0.668倍,较单铲减少69.31N,双铲的能耗较单铲减少33.2%;(4)双铲的土壤相互扰动系数为1.170,深松铲布局方式对土壤扰动有重要影响。【结论】本研究结果有利于深入理解单、双铲的深松作业效果,促进符合节能减阻要求的深松机具的研发及田间作业机器系统的优化选用。     

深松耕作阻力的影响因素分析与减阻策略

【目的】识别深松耕作阻力的关键因素及其影响程度,为深松减阻技术与装备研究奠定基础。【方法】采用7因素3水平正交试验和单因变量方差分析方法,研究深松机铲形(箭形、凿形)、铲距(300,400,500mm)、入土角(18°,23°,28°)、土壤含水率(10%,15%,20%)、土壤坚实度(1 000,1 500,2 000kPa)、耕深(250,300,350mm)及牵引速度(2,3,4km/h)对深松耕作阻力的影响。【结果】铲形、铲距、入土角、土壤含水率、土壤坚实度、耕深、牵引速度的检验概率依次为0.613,0.057,0.056,0.495,0.013,0.001和0.797;不同因素对耕作阻力影响程度的排序为耕深土壤坚实度入土角铲距土壤含水率铲形牵引速度,且耕深、土壤坚实度、入土角、铲距对深松耕作阻力变化影响显著。【结论】为减小深松耕作阻力、提高耕作质量,建议在满足农艺要求的前提下,深松深度的确定应以"耕作层+犁底层"的厚度为主要依据;深松作业间隔年限的确定应将土壤坚实度作为重要评价指标;合理配置深松铲的入土角和铲距有助于减小深松作业阻力和提高作业质量。     

河套灌区农业用水信息化发展及对策——以巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例

提高农业用水信息化发展水平是提高水资源利用效率和效益,实现水资源优化配置的重要途径。以内蒙古巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例,在分析该地区农业用水信息化发展现状的基础上,探讨了灌区农业用水信息化发展存在的问题,从基础设施建设、基础数据的获取能力、信息传输及网络结构的构建、自动化控制设备布置、信息化运行与管理等方面提出相应的对策与建议,为河套灌区农业用水信息化的发展提供决策依据。     

深松铲铲尖对土壤扰动过程及效果的试验与分析

铲尖是深松铲的关键部件之一,其对土壤扰动产生重要影响。在分析铲尖对土壤扰动过程及影响机理的基础上,以凿形铲、箭形铲、翼形铲为对象,用碎土率、土壤蓬松度、土壤扰动系数、地表平整度等评价指标,并用高速摄影技术进一步研究不同铲尖形状对土壤扰动过程及效果的影响。结果表明:(1)铲尖形状对土壤扰动过程产生重要影响,翼形铲作业形成垄沟的地表宽度及沟底宽度最大,箭形铲次之、凿形铲最小;(2)随深松铲铲尖与土壤接触面积及土块间的二次接触概率的增加,土壤破碎效果不断改善,采用凿形铲、箭形铲、翼形铲深松后,10cm耕层的碎土率分别为89.29%、90.87%、94.75%,全耕层的碎土率分别为85.09%、92.23%、96.13%;(3)铲尖形状是影响土壤疏松程度和地表平整性的重要因素,凿形铲对土壤的疏松效果较箭形铲与翼形铲差,但其耕后地表平整度优于箭形铲与翼形铲。综合考虑作业质量、减阻效果、材料等因素,应合理确定铲尖与土壤接触面积,加强铲尖对土壤类型的适应性研究,强化带翼凿式铲铲翼的合理布置位置及其结构参数的研究。     

深松土壤扰动行为的离散元仿真与试验

分析深松土壤的扰动行为是深入研究深松铲-土壤互作用规律的基础。采用离散元方法建立深松工作模型,结合高速摄影技术及室内土槽试验,对比分析了不同位置深松土壤的微观运动及宏观扰动行为。结果表明,土壤的扰动范围随土壤与深松铲之间距离的增大而减小;不同位置土壤的扰动范围由大到小依次为:浅层、中层、深层;在深松范围内,土壤的运动速度随土壤与深松铲之间距离的增大而逐渐减小,等速度土壤颗粒的分布曲线与深松铲的铲柄弧线基本吻合;不同深度土层土壤颗粒在不同方向上的平均运动速度为:在x方向上由大到小依次为浅层、中层、深层,在y方向上由大到小依次为中层、浅层、深层,在z方向上由大到小依次为深层、中层、浅层;离散元仿真能够较准确模拟深松土壤的扰动行为,仿真与试验获取的土壤扰动截面轮廓形状基本吻合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差分别为13.21%、17.38%;地表土壤纵向堆积角的仿真值与试验值的相对误差为9.42%。