2BDF-3.0型同步深施肥水稻穴直播机的设计与试验

根据水稻同步深施肥精量穴播技术的要求,设计了2BD-3.0型同步侧位深施肥水稻精量穴播机,可一次性完成开沟、起垄、播种、深施肥、覆土盖肥等工序,测试分析了该机具的田间排肥性能,调查研究了机械深施肥和人工习惯施肥处理下水稻扬花期不同土层中的养分分布。田间排性能试验结果表明:该机具在不同作业速度(0.1~1.3m·s~(-1))下单位面积施肥量均匀稳定,且不受机具作业速度影响,能满足实际生产中对不同施肥量的需求。大田试验结果表明:就杂交稻天优998和常规稻玉香油占2种供试验品种,在扬花期机械深施肥处理在0~5,5~10cm土层中碱解氮、有效磷、速效钾含量均高于人工习惯施肥处理,呈显著性差异;在整个耕作层(0~20cm)中碱解氮、有效磷、速效钾含量机械深施肥处理均高于人工习惯施肥处理,增幅分别为2.74~9.07,8.81~15.09,19.01~48.40mg·kg~(-1),说明采用该机具进行机械深施肥作业将有利于提高土壤保肥能力,具有节约肥料用量的潜力。     

气吹集排式水稻旱直播机关键部件设计与试验

针对中国水稻直播品种不一、高速作业和大播量的要求,该文设计了一种气吹集排式水稻旱地精量直播机,直播机主要由均匀分种装置、定量排种装置、气力输送装置、同步传动装置、大尺寸集成种箱、开沟覆土镇压装置和支撑悬挂装置组成。从直播机的稻种适应性、作业速度、播量调节等方面研究了气吹集排式分种器的分种机理和分种均匀性。根据不同品种水稻种子的物理特性和气流输送原理,分析了不同种子在持续气流作用下,种子在分种器中的运动轨迹。按照大播量可调要求,设计了播量无级可调槽轮式排种器,槽轮槽形为圆弧状,通过双地轮驱动排种器保证播量同步。设计变速传动装置增加定量排种装置高速作业的适应性,气力输送装置使定量排种装置排出的种子在高速作业下连续排入播种沟。分种器的均匀稳定分种提高了直播机播种的均匀性和稳定性,通过减少排种器数量和使用气力输送种子,降低了伤种率。对比不同籼、粳稻品种在直播过程的运动规律和田间播种效果,得到了适应不同稻种的分种器结构及相关参数。试制了气吹集排式直播机并进行田间试验。田间试验结果表明,气吹集排式直播机的播量在75～375 kg/hm2可调,最高作业速度为14 km/h,10行幅宽2 m和20行幅宽4 m的每行播种量变异系数分别为4.89%和5.06%,田间播种的稻种破损率为0.46%。2017年,在宁夏播种富源4号品种的产量为10 372.5 kg/hm2,在广东播种粤农丝苗品种的产量为7 074kg/hm2,生产试验结果表明,所研制的气吹集排式水稻旱直播机达到了设计目标,满足作业需求。     

氮肥和密度对精量穴直播的影响试验（一）——水稻产量形成特性

采用大田随机区组设计，研究了不同的施氮水平和不同的栽培密度水平对精量穴直播晚稻培杂泰丰产量形成特性的影响。结果表明：氮肥和密度对产量，生物产量，叶面积指数，结实率和每穗粒数影响显著。增加施氮量能够显著提高个体和群体生物产量，提高叶面积指数。N2D2处理实际产量和理论产量都最高，分别达到6.945 t?hm-2和8.166 t?hm-2，适合在生产上大面积推广。     

氮肥和密度对精量穴直播的影响试验（二）——水稻生理特性

采用大田随机区组设计，研究了不同的施氮水平和不同的栽培密度水平对精量穴直播晚稻培杂泰丰一些生理特性的影响。结果表明：氮肥和密度可以显著改变一些生理特性，增加施氮量能够显著提高叶绿素含量，提高光合速率，提高植株吸氮量。SOD活性随衰老逐渐下降，POD活性随衰老先降低后增加，MDA活性随衰老先增加后下降。     

不同密度对精量穴直播水稻产量的影响

以2个超级稻品种培杂泰丰和玉香油占为材料,考察了不同机械精量穴直播密度对精量穴直播水稻产量的影响,结果表明:与人工撒播(对照)相比,水稻在4种精量穴直播密度(1.48万株/667 m2、2.38万株/667m2、2.22万株/667m2、1.85万株/667m2)下均表现出较高的有效穗数、群体颖花量和产量水平,不同穴直播密度对2个品种的千粒重的影响均不明显;其中培杂泰丰在4种精量穴直播密度下(P1~P4)分别增产69.07%、40.73%、34.34%和35.09%,玉香油占在4种精量穴直播密度下(Y1~Y4)分别增产109.97%、45.14%、84.86%和46.32%,差异均达到显著水平。不同精量穴直播种植密度中,20cm行距在2个品种间的表现一致,产量和收获指数均达到最高,说明适宜的行距可提高精量穴直播水稻的收获指数;培杂泰丰产量以25cm行距为次高,(35+15)cm宽窄行和30cm行距产量水平相当;玉香油占以(35+15)cm宽窄行和30cm行距产量为次高且两者之间差异不显著,25cm行距再次之。精量穴直播水稻地上部分个体生物产量以30cm行距和(35+15)cm宽窄行为最高,而群体生物产量以20cm行距为最高;增加行距可提高个体生物产量,在适宜行距基础上可形成较高的群体生物产量。精量穴直播水稻在4种精量穴直播密度下均表现出较高的净光合速率,但蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度的差异因品种而异;适宜的行距可保证精量穴直播水稻具有较高的群体光合量。因此,提高精量穴直播水稻产量的主要途径仍是在保证一定群体有效穗数的基础上提高精量穴直播水稻每穗粒数,充分发挥精量穴直播成行成穴的优势,促进个体与群体、产量及其构成因素之间的协调发展以及增加群体光合量,从而提高产量。     

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics, Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。     

水稻穴播同步侧位深施肥技术试验研究

根据水稻种植的农艺要求,在同步开沟起垄水稻精量穴播技术的基础上进一步提出了一种水稻穴播同步侧位深施肥技术。调查了在不同种植方式条件下不同品种的水稻根系在稻田中的分布情况,根据根系的分布情况研究了深施肥技术参数,确定了深施肥深度以不超过10 cm为宜,研究了培杂泰丰、玉香油占2种品种水稻施入0~5 cm土层与5~10 cm土层中的肥料比例关系。试验结果表明华南农业大学研制的同步开沟起垄侧位深施肥水稻精量穴播机能满足水稻穴播同步侧位深施肥技术的要求,可以作为实施水稻穴播同步侧位深施肥技术的载体。生产试验表明:水稻穴播同步侧位深施肥技术具有增产、节本的效用。在同等的施肥条件下,机械播种及深施肥处理的有效穗、穗平均实粒数、结实率均高于机械播种人工撒施肥和人工撒直播人工撒施肥,增产418.5~957 kg/hm2,增幅5.86%~13.41%。该文研究可为深施肥机具的设计提供参考依据。     

气吸式播种机多分支汇流管路气压损失分析与试验

为探究气吸式播种机气力系统多分支汇流管路负压气流的流动规律,掌握管路总体压力损失与管路几何结构之间的关联特性,获取管路总体压力损失的定量预测目标值,该研究对多分支汇流管路气流流动状态进行分析,明确了影响管路气流流动的主要因素,采用单因素试验及Fluent仿真模拟,从宏观、微观尺度阐明多分支汇流管路中的气流流动规律及总流气压损失原因,通过量纲分析法建立了总体压力损失（ΔP,Pa）与空气密度（ρ,kg/ m³）、空气动力黏度（μ,Pa·s）、集管封闭端长度（L,mm）、入口支管1的入口流量（Q,m³/s）、入口支管内径（d,mm）、入口支管长度（l,mm）、入口支管间距（δ,mm）、集管内径（γ,mm）、出口支管内径（D,mm）和出口支管长度（Δ,mm）关系的经验公式。台架试验结果表明,所建立的经验公式应用范围为0.0009 m³/s≤Q≤0.0045 m³/s,28 mm≤d≤45.2 mm,100 mm≤l≤200 mm、200 mm≤δ≤300 mm, 42.6 mm≤γ≤81.4 mm,150 mm≤Δ≤250 mm,34 mm≤D≤42.6 mm、53.6 mm≤D≤57 mm,对多分支汇流管路总体压力损失的预测精度在经验公式计算值的10%以内。所建立的经验公式可为气吸式播种机多分支汇流管路的设计选型、结构优化提供参考。     

机械同步深施肥对水稻品质和养分吸收利用的影响

以超级杂交稻培杂泰丰和超级常规稻玉香油占为材料,通过大田试验,研究精量穴直播水稻机械深施肥对水稻稻米品质、肥料（N、P、K）吸收利用的影响。结果表明：机械深施缓释肥对稻米品质和水稻N、P、K总积累量的影响因施肥量和品种而异。在 0～1 500 kg/hm2范围内,增施机械深施缓释肥一定程度上可以提高精米率、整精米率、直链淀粉含量和蛋白质含量,降低垩白粒率。水稻N、P、K总积累量及每100 kg稻谷需N、P、K量与稻米碾磨品质、直链淀粉含量及蛋白质含量呈正相关,与垩白粒率呈负相关。N、P、K稻谷生产效率和干物质生产效率表现出相反趋势。机械深施缓释肥1 200 kg/hm2（F1）是获得较优的品质和较高的养分吸收与利用率的肥料水平。     

不同灌溉方式对精量穴直播超级稻生产的影响

为了探明精量穴直播超级稻湿润灌溉的需水量和不同灌水量对超级稻产量构成因素的影响,以指导精量穴直播超级稻节水灌溉,通过大田试验,研究了不同灌溉方式对精量穴直播和常规移栽水稻培杂泰丰（超级杂交稻）和玉香油占（超级常规稻）2个超级稻品种生产的影响。结果表明：精量穴直播湿润灌溉处理的灌水量相对于精量穴直播常规灌溉少23.51%,相对于移栽常规灌溉少30.46%,精量穴直播湿润灌溉处理和精量穴直播常规灌溉处理的产量没有明显差异,而这2个处理的理论产量分别比移栽常规灌溉处理高7.75%和9.62%,实际产量分别高9.18%和8.09%;精量穴直播湿润灌溉处理的干物质量和叶面积指数显著高于其他2个处理。说明湿润灌溉有利于精量穴直播超级稻高产的形成。