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。     

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。     

基于模态的玉米高速精密排种器振动特性分析

高速高效是目前玉米播种机的发展方向,但随着播种速度的提升,耕作地表激励所产生的振动会对排种器工作性能造成影响。为研究排种器在耕作地表激励下的振动响应,以气吸式玉米高速精密排种器为分析对象,通过模态分析、振动测试相结合的方法,研究排种器自身振动特性及其在播种作业过程中耕作地表激励下的振动响应,判断排种器是否会在工作工程中产生共振,影响工作性能,降低整机耐久性。分析结果表明:当播种机作业速度在6～12km/h时,经功率谱密度分析,耕作地表振动信号主激励频率范围为3～10Hz,远低于排种器总成的1阶约束模态53. 8Hz,排种器在工作过程中不会因地表激励引发共振,结构设计合理。本文有助于协助排种器设计人员了解排种器的刚度分布及地表激励振动频谱分布,对后续设计手段和设计流程的提升有一定的帮助。     

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。     

丘陵果园螺旋开沟机开沟刀耐磨损性能改进与试验

针对丘陵果园螺旋开沟机在土壤富含岩石等杂物环境下作业时出现的开沟刀破损和磨损严重的问题,基于原来开沟刀并借鉴隧道掘进机械刀具设计了硬质合金开沟刀。主要改进措施如下:将开沟刀磨损最严重的的刀齿部位的材料由H13替换为YG11C硬质合金并增大刃厚;在刀体上下表面使用氧乙炔火焰堆焊铸造WC焊条。3种开沟刀磨损台架试验与田间试验均表明耐磨损性能排序为硬质合金开沟刀>修补硬质合金开沟刀>原来开沟刀,验证了硬质合金开沟刀应用线切割—钎焊修补技术的可行性。台架磨损试验60min后,硬质合金开沟刀与修补硬质合金开沟刀磨损质量比原来开沟刀分别减少65.44%、62.65%。5种堆焊方式磨损台架试验结果表明:耐磨损性能排序为相邻法向堆焊>相邻切向堆焊>间隔网状堆焊>间隔法向堆焊>间隔切向堆焊。堆焊密度与堆焊方向对耐磨损性能均具有影响;相邻堆焊优于间隔堆焊,法向堆焊优于切向堆焊;间隔网状堆焊的综合性能较好,适合于大面积堆焊。田间试验4h后,磨损质量硬质合金开沟刀与修补硬质合金开沟刀比原来开沟刀分别减少60.53%、54.67%。     

基于可见/近红外光谱技术的板栗产地识别

采用可见/近红外光谱分析技术对河北和安徽两个产地的板栗进行检测分级,获得板栗样品在600~1 100 nm波长区间的可见/近红外光谱,采用偏最小二乘判别分析（PLSDA）进行建模,比较不同预处理方法和波长范围对PLSDA模型精度的影响。结果显示,不同预处理方法对模型性能影响较大,一阶导数预处理在全波长范围所建PLSDA模型性能最优,校正集和验证集的决定系数分别为0.884和0.863,均方根误差分别为0.170和0.191。不同波长范围也会影响模型的预测和识别性能,在波长区间为750~1 000 nm的光谱所建立的PLSDA模型性能要高于全波长光谱所建立的模型性能,其中经过Savitzky Golay平滑预处理后,模型性能的提高最为明显,且其与原始光谱在校正集和验证集的敏感性和特异性均达到最优,即识别率均可达到100%。因此,可见/近红外光谱分析技术能够对板栗产地进行鉴别。     

丘陵山地作物移栽机井窖式成穴机构设计与试验

针对丘陵山地作物移栽的现有半自动和间歇井窖式成穴装备作业效率和质量较低、人工劳动强度较大等问题,为保证井窖穴体的大深度以及穴体轮廓直径一致的农艺要求,基于非圆齿轮-平行四杆机构设计一种井窖式成穴机构,在阐述机构的组成结构和工作原理的基础上建立其运动学模型。依据运动学模型运用Matlab开发成穴机构的人机交互可视化辅助界面,利用该界面结合二次正交旋转中心组合试验方法建立成穴机构响应指标与试验因素的回归方程,并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系;以回归方程为基础,采用多目标函数优化获取成穴机构的优化参数组合。根据优化后的机构参数组合研制成穴机构样机及田间作业平台并进行田间试验,试验结果表明：穴体深度为181.7 mm、穴体直立角度为90.5°、穴体直径最大值为75.6 mm、穴体直径最小值为68.5 mm、穴体直径方差为7.5 mm²、穴距为503.1 mm,优化后的成穴机构满足丘陵山地作物移栽井窖成穴的农艺要求。