侧深施肥直斜偏置式免耕播种开沟器设计与试验

采用侧深施肥技术,施肥铲作业后播种带两侧土壤高度不一致,易加剧播种机横向偏摆,进而导致播种深度均匀性和播种横向一致性较差。为解决上述问题,该研究设计了一种直斜偏置式免耕播种开沟器。该开沟器主要由切土斜刃、挡土定位板、偏置推土板等组成,作业时滑切土壤并将其推移至肥沟一侧拓宽种沟,避免种子落至肥沟后位置过深,提高播种质量。通过离散元仿真试验,以前进阻力、肥沟回土深度、种沟回土深度为试验指标进行二因素五水平正交旋转组合试验,得到斜刃滑切角为37°、偏置角为15°时开沟器作业性能最好。在最优参数下与双圆盘式、尖角式开沟器进行田间作业性能对比试验,相对于双圆盘式和尖角式开沟器,直斜偏置式开沟器播种深度变异系数分别降低41.12%、19.41%;播种横向变异系数分别降低39.00%、28.41%;前进阻力分别降低7.26%、28.20%;作业后肥沟与种沟回土深度分别提高9.47%、13.68%和33.33%、7.14%。试验结果表明,该开沟器可以减小前进阻力,增加肥沟与种沟回土,提高播种深度均匀性和播种横向一致性,可为播种开沟器的设计提供参考。     

多功能集成式播种开沟器的设计与试验

针对播种作业时土壤扰动大、种床土壤紧实度不足、播种深度均匀性差等问题,设计了一种集开沟、回土、镇压一体化的多功能集成式播种开沟器,其滑刀、挡土板、镇压轮相互配合能够实现开出种沟,种子落至沟底,湿土回流沟内,镇压轮镇压种沟,种子与土壤紧密接触。通过土槽试验,以土壤扰动量、土壤紧实度为试验指标进行三元二次回归正交试验得到开沟器各参数最优组合为滑刀滑切角44.6°、挡土板倾角3.2°、弹簧形变量11.8 mm。在最优参数下与双圆盘播种开沟器、尖角式进行田间对比试验,多功能集成式播种开沟器播深变异系数比双圆盘开沟器播深变异系数低了32.4%,比尖角式开沟器低了25.2%;集成式开沟器作业后的土壤紧实度比双圆盘开沟器紧实度高38.6%,比尖角式开沟器紧实度高62.9%;多功能集成式播种开沟器作业产生的土壤扰动量比双圆盘开沟器降低16.3%,比尖角式开沟器降低36.5%,其回土量比双圆盘开沟器提高29.9%,比尖角式开沟器提高61.5%。试验结果表明该开沟器可以改善种床环境,增强土壤紧实度,提高播种深度均匀性,可为播种开沟器的设计提供参考。     

仿旗鱼头部曲线型开沟器设计与性能试验

为了减小播种开沟器的工作阻力,降低其对土壤的扰动,根据旗鱼头部的流线型曲线,建立了拟合曲线的数学模型,设计了仿旗鱼头部曲线型开沟器。为获得该开沟器工作时工作阻力及其对土壤扰动情况,进行离散元仿真和室内土槽试验。在前进速度为0.5 m/s时,分别以3种土壤含水率、3种开沟器开沟深度为因素进行仿真及室内试验。仿真结果:在含水率为12%±1%时,工作阻力、对土壤扰动宽度和回土深度随开沟深度的增加呈增加趋势;在开沟深度为60 mm时,工作阻力随含水率的增加而增加,但对土壤扰动宽度、回土深度影响不明显。工作阻力仿真与试验结果对比,两者变化趋势大致相同,相对误差在5.04%~27.08%之间。土壤扰动情况仿真与试验结果对比:回土深度的仿真与试验结果接近,而土壤扰动宽度的仿真与试验结果差别较大,可能是土壤颗粒粒径较大引起的,但变化趋势基本一致。由此说明了采用离散元法模拟开沟器的工作阻力及其对土壤扰动情况的可行性。该文可为开沟器的设计与优化提供参考。     

滑刀开沟-气力引射式液肥雾化侧深施肥装置设计与试验

为提高肥料利用率,降低肥料对水田的污染,该研究结合侧深施肥技术与液肥优点,研制一种水田滑刀开沟-气力引射式液肥雾化侧深施肥装置。该装置采用滑刀式开沟器开沟,利用气力引射式雾化施肥器雾化和引射液肥,将液肥侧深施于水稻根区附近土壤。设计了气液同轴气力引射式雾化施肥器内腔结构,以喉嘴距、混合室（喉部）直径、气体压力为因素进行全因子土槽试验,分析各因素对排肥量（液肥质量流率）和耗气量（气体流量）的影响。结果表明,影响液肥质量流率的主次因素顺序为混合室（喉部）直径、气体压力、喉嘴距;影响气体流量的主次因素顺序为气体压力、喉嘴距、混合室（喉部）直径。采用EDEM离散元仿真软件进行仿真优化,利用加权评分法综合评判仿真试验结果,结果表明,在不同工作速度下,滑切角为32.5°、刃口角为45°时,滑刀式开沟器可获得较优的工作性能。开展土槽试验验证仿真结果,滑刀式开沟器入土深度为30 mm、前进速度为1.2 m/s时,牵引阻力实测值为8.5 N,仿真结果为6.9 N,相对误差为18%,土壤扰动面积仿真结果为 1965.6 cm²;入土深度为50 mm、前进速度为0.6 m/s时,牵引阻力实测值为14.4 N,仿真结果为12.2 N,相对误差为15%,土壤扰动面积仿真结果为2137.2 cm²。土槽性能试验结果表明,该装置在入土深度为30 mm,前进速度为1.2 m/s时,排肥量标准差为0.2427 g/s,与最大排肥量的相对误差为1.42%,施肥深度与入土深度的相对误差为4.4%;在入土深度为50 mm,前进速度为0.6 m/s时,排肥量标准差为0.4796 g/s,与最大排肥量的相对误差为2.13%,施肥深度与入土深度的相对误差为2.1%。研究结果可为水田液肥侧深施技术的应用提供参考。     

小麦免耕播种机开沟器的设计

针对西南丘陵地区保护性耕作模式下小麦免耕播种机尖角型开沟器易缠草,堵塞,使用寿命短等问题,设计了圆弧刃口型开沟器。该文建立了圆弧刃口型开沟器的几何模型,采用离散元法对圆弧刃口型开沟器的工作阻力进行了分析。试验结果表明：平均开沟宽度为40 mm,开沟深度偏差为5 mm,玉米根茬的切断率超过86%,土壤扰动为18%～22%。圆弧刃口型开沟器提高了播种机的通过性,开沟破茬效果好,能够满足西南丘陵地区小麦免耕播种的开沟要求。     

玉米原茬地侧向清茬刀设计与试验

针对玉米原茬地免耕播种作业过程中残留玉米根茬和须根导致施肥播种部件堵塞、播种质量降低等问题,该文设计了一种玉米原茬地免耕播种用侧向清茬刀,分析了侧向清茬刀工作与结构参数对根茬清除率、土壤扰动率和功耗的影响。对侧向清茬刀清茬、输送、抛扔等作业过程进行分析,并依此对侧向清茬刀结构及正切刃工作曲线进行设计,确定了影响其作业性能的关键参数。应用三因素三水平正交试验和模糊综合评价方法,选取正切刃折弯角α、正切刃宽度B、清茬刀角速度ω为影响因素,根茬清除率、土壤扰动率、当量功耗为性能指标,对影响作业性能的侧向清茬刀结构和工作参数进行优化。结果表明:在作业速度7.2 km/h条件下,正切刃折弯角0.86 rad、正切刃宽度50 mm、清茬刀角速度52 rad/s时,根茬清除率为94.3%,土壤扰动率为54.3%,当量功耗为3.4 kW,工作过程中未出现堵塞与秸秆缠绕现象。研究结果可为玉米原茬地免耕播种作业提供参考。     

指夹式玉米免耕精密播种机的设计与试验

该文为解决北方地区播种时秸秆量大各地区种植模式差异大,传统玉米免耕精密播种机适应性差、作业效率低、开沟器易堵塞等问题,设计了指夹式玉米免耕精密播种机,分析和确定了施肥开沟器、拨草轮、玉米免耕播种单元等关键部件的结构参数。田间试验表明采用渐开线式齿形拨草轮能有效的将杂草、秸秆拨离苗带,有效防止开沟器堵塞和种子播在秸秆上的现象。在9 km/h的作业速度下,机具播种深度合格率92%,粒距变异系数9.6%,漏播指数2.5%,重播指数4.5%。一次能完成开沟深施肥、拨草整理苗带、单粒精密播种、覆土、镇压覆土作业,土壤搅动小,作业质量满足农艺要求。     

非对称式大小圆盘开沟装置设计与试验

为解决东北一年一熟区玉米秸秆覆盖地免耕播种玉米存在的秸秆覆盖量大导致机具堵塞严重和双圆盘开沟器入土困难等问题,该文设计了一种非对称式大小圆盘开沟装置,该装置采用大、小圆盘一前一后非对称设置,大圆盘预先切割秸秆、残茬,小圆盘完成秸秆拨离并开出种沟,为玉米免耕播种提供清洁种床。无秸秆覆盖下的EDEM离散元仿真试验和田间试验,预先验证了开沟装置的作业性能。秸秆覆盖下的田间试验表明:该装置在秸秆覆盖条件下仍可实现较为稳定可靠的开沟效果,平均开沟深度为71.41 mm,平均开沟宽度为38.27 mm,满足玉米免耕播种作业要求;不同秸秆覆盖条件下,该装置作业流畅、种沟整洁,无明显堵塞和连续晾仔、断条现象,切茬、入土性能良好。该研究可为玉米少免耕播种开沟装置的改进及研发提供理论支持和技术基础。     

基于离散元法的凸圆刃式深松铲减阻效果仿真分析与试验

针对深松作业阻力大、能耗高等问题,该文在深松铲铲尖顶部设计了一种能有效减阻降耗的凸圆刃。以安装凸圆刃的凸圆刃式深松铲为研究对象,建立了土壤模型。为提高土壤模型的准确性,选用非线性粘结弹性塑形接触模型(edinburgh elasto-plastic adhesion model,EEPA),对凸圆刃式深松铲进行耕作阻力虚拟仿真。利用插件将颗粒与深松铲接触作用力导出,分析凸圆刃式深松铲应力和形变,校验其结构强度;采用EDEM软件分析不同耕深和速度对深松耕作阻力的影响,并以国标深松铲为比较对象,分析了凸圆刃式深松铲的减阻效果;通过田间试验验证了土壤模型和凸圆刃式深松铲设计的准确性和可行性。田间试验结果表明,与国标深松铲相比,凸圆刃式深松铲耕作阻力平均降低了10.24%。仿真结果与实测值较为接近,数值误差在3%～10%,证明土壤模型基本符合土壤的力学特性,能近似代替真实的土壤环境。该研究证明了采用离散元法分析深松耕作阻力可行性,可为进一步优化深松铲结构提供参考。     

小麦免耕播种机开沟器对作物生长的试验研究

为了研究具有不同开沟器的免耕播种机对动力消耗以及作物生长的影响,该文利用3种典型开沟器即短翼尖角、单圆盘和旋耕刀式在一年两熟区玉米收获地的壤土中进行了田间免耕播种试验研究,分别从土壤扰动量、返青期小麦根系状况以及单株干重和产量等方面进行了测定与分析。结果表明,3种开沟器对小麦产量影响不大,但对土壤扰动和耗油量以及返青期的小麦生长影响较大。旋耕刀开沟器土壤扰动较大,高达40%～60％,动力消耗多,返青期小麦的次生根数也最多;单圆盘开沟器播种后土壤扰动较小,仅为10%～15％,动力消耗较小,返青期小麦的次生根数和单株干重也最小;尖角开沟器土壤扰动、耗油量以及小麦根系情况居于其间。因此,可以看出不同的开沟器适应于不同的地区和需要,在保护性耕作实施过程中,可根据当地的气候环境等实际情况来设计或选用。     

耕作微地形单元对溅蚀的影响

探究不同微地形特征对溅蚀的影响,为黄土高原水土保持耕作方式提供科学布设依据.选取杨凌塿土为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,降雨强度分别为20,40,60,80,100,120 mm/h,降雨历时10 min,研究不同耕作措施(平整地、点种、条播)下造成的微地形单元对溅蚀的影响特征.结果表明:(1)不同坡度条件下(0...     

大麦不同播种密度和不同播种期叶面积动态及经济性状的表现

对沪麦4号6个不同播种密度、沪麦4号和舟麦1号7个不同播种期的各生育期叶面积指数及若干经济性状进行测定。结果表明,沪麦4号在土壤较肥沃的水田,各生育期群体叶面积指数以基本苗17.2万/亩处理最高,理论产量以基本苗13.0和17.2万/亩两处理较高;在土壤较瘠薄的旱地,群体叶面积指数则以基本苗21.6万/亩处理最高,理论产量以基本苗16.2和21.6万/亩两处理较高。在各播期中,早播群体发展较快。亩产量均随播种推迟而下降,且11月25日(沪麦4号)、11月5日(舟麦1号)以后播期的亩产量剧降。认为,在土壤肥力较低时,沪麦4号亩播量10kg,基本苗18～20万/亩为宜;土壤肥力较高时,亩播量应控制在5.0～7.5 kg,基本苗8～12万/亩范围。在南宁,沪麦4号播前期不应迟于11月下旬,舟麦1号不应迟于11月上旬。     

播深和播量对宁夏地区直播稻幼苗素质和产量的影响

为探究播深和播量对宁夏地区直播稻幼苗生长发育和产量的影响,以宁夏水稻主栽品种富源4号为试验材料,采用二因素裂区设计,设置4种播深：1、2、3和4 cm,4个播量：112.5、187.5、262.5和337.5 kg·hm^-2,研究不同播深和播量对直播稻幼苗素质及其产量的影响。结果表明,播深×播量对水稻出苗率的影响存在显著的互作效应,其中播深1～2 cm、播量112.5～187.5 kg·hm^-2四种组合较其他组合的出苗率明显增加;幼苗素质中苗高、茎基宽、充实度和壮秧指数4个指标均在播深2 cm、播量262.5 kg·hm^-2组合中优于其他组合;发根力在播深2～3 cm、播量187.5 kg·hm^-2两种组合中优于其他组合;幼苗整齐度在播深3 cm、播量262.5 kg·hm^-2组合中优于其他组合。在幼苗素质指标中,播深×播量对充实度和壮秧指数的影响均存在极显著的互作效应。对于根系生理指标,根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积在播深2 cm、播量187.5～262.5 kg...     

地膜小麦增产节水效果与适播期研究初报

小麦地膜穴播覆盖栽培技术具有较好的保墒蓄水、增温保温效能,有明显的增产增收作用,适期播种增产率可达50%以上,能有效解决冬小麦生产中存在的粗、旱、冻等突出问题,是小麦生产再上台阶的一项有力措施,值得在陕西省渭北缺水区大力推广应用.     

往复式排种器用于谷子精密播种机的初探

为了取代谷子生产传统耕作方法中的间苗劳动,作者创新设计了往复式排种器应用在谷子精密播种机上。经过理论分析与实地试验的初步探索认为,在精密播种机上使用往复式排种器,可以很好地实现谷子的定植、定株精密单粒播种,从而取消了谷子间苗的手工劳动,为谷子生产推广创造了良好条件,为谷子精密播种机在农业生产中的使用带来广阔前景。     

单粒精播对夏直播花生生育生理特性和产量的影响

为探明单粒精播对夏直播花生的个体发育和群体结构以及产量的影响,以‘花育22号’花生为试验材料,研究了麦茬夏直播花生单粒精播(SS)和双粒穴播(DS)在相同密度条件下的植株发育动态、叶片生理特性和产量及其构成因素的差异。结果表明:夏直播花生单粒精播在生育前期的主茎高和侧枝长均高于双粒穴播,而在生育后期则低于双粒穴播,但差异不显著。单粒精播在各个生育期的主茎节数、主茎绿叶数、分枝数和叶面积指数均高于双粒穴播,尤其是分枝数差异显著。夏直播花生单粒精播在饱果期和成熟期的叶片SOD、POD、CAT活性和叶绿素含量以及净光合速率均高于双粒穴播,而其MDA含量低于双粒穴播,其中在成熟期除了CAT活性差异不显著外,其余指标均显著差异。夏直播花生单粒精播的单株饱果数增多,单株果重增加,荚果产量显著高于双粒穴播。夏直播花生荚果产量与单株果重和叶片净光合速率极显著正相关,与经济系数、主茎绿叶数、叶面积指数和叶绿素含量呈显著正相关。     

江西省双季早稻直播适宜播种期的区域划分

以江西省3个主栽常规早籼稻品种为材料,于2017−2018年在南昌县进行9个播期的水稻分期播种试验,各播期分别为3月6日（B1）、11日（B2）、16日（B3）、21日（B4）、26日（B5）和31日（B6）,以及4月5日（B7）、10日（B8）和15日（B9）,研究播期对直播早稻产量、成苗率和生育期的影响,并分析近59a（1961−2019年）内江西地区早稻安全直播初日的时空变化规律。结果表明,随着播期推迟,直播早稻全生育期缩短,B9处理较B1缩短21～25d。播期对直播早稻成苗率、有效穗数、穗粒数及千粒重有明显影响,本试验条件下,成苗率达50%及以上时,能获得足够基本苗和有效穗数,确保较高的产量。确保50%及以上成苗率前提下,试验水稻品种安全直播初始温度为11.64℃。此温度下,近59a内80%保证率下江西早稻安全直播初日呈提前趋势,但赣北、赣中、赣南3个区域的变化有所不同,近9a（2011−2019年）稳定通过11.64℃初日最早,其中赣北为3月29日,赣中为3月28日,赣南为3月21日。     

宽幅播种提高不同播期小麦产量与氮素利用率

为明确在较宽播期范围内可实现小麦高产高效稳产的播种方式及其理论基础,采用宽幅播种和常规条播2种播种方式,设计10月3日(早播)、10日(传统播期)、17日(晚播)和24日(再晚播)共4个播期处理(分别用D1、D2、D3、D4表示),研究了播种方式与播期互作对小麦产量和氮素吸收利用的影响。相对于常规条播,宽幅播种通过提高单位面积分蘖数和穗数,平均提高产量16.68%;通过提高氮素吸收效率(吸氮量/供氮量)、稳定或提高氮素利用效率(产量/吸氮量),平均提高氮素利用率(产量/供氮量)16.64%。随播期推迟,2播种方式下单位面积穗数、单穗籽粒质量分别呈降低和升高趋势,相对于D1和D2播期,宽幅条件下D3、D4播期的成熟期穗数下降比例显著低于条播,并与其单穗籽粒质量提高的比例相当,进而实现9.00 t/hm2水平的高产稳产;常规条播下晚播因穗数大幅下降导致减产,平均减产0.34 t/hm2。随播期推迟,2播种方式下氮素吸收效率和氮素利用效率分别呈降低和升高趋势,相对于D1、D2播期,宽幅条件下D3、D4播期氮素吸收效率下降的幅度与氮素利用效率提升的幅度相当,因此仍可维持较高的氮素利用率;常规条播下晚播处理氮素吸收效率下降的幅度显著高于氮素利用效率提升的幅度,进而导致氮素利用率平均降低1.01 kg/kg。相对于常规条播,小麦生产上采用宽幅播种,在高产高效的同时可实现较宽播期范围内产量和氮素利用率的稳定。     

耕作方式、播深及覆土对机播套作小麦麦苗素质的影响

为了探索提高丘区套作小麦机播质量的农艺措施,本试验分别在翻耕和免耕条件下,设置了播深（2,5,8 cm）、覆土（不覆土为对照）处理对麦苗素质的影响。结果表明,3种措施中播深对麦苗素质影响最大,5 cm播深利于培育壮苗,播深2 cm时表现为出苗率、基本苗,根系活力、干物质质量及叶面积显著下降,而播深8 cm时地中茎极显著增长导致出苗率下降,单株茎蘖数、最高苗、干物质质量及叶面积极显著降低;翻耕条件下分蘖节埋得较深,促进了植株分蘖,但地中茎加长,出苗率变低;免耕条件下植株生长量大,株高和绿叶面积增大;覆土处理单株茎蘖数、最高苗及根系活力显著提高,幼苗素质较不覆土高。因此,丘区套作小麦机播配套的农艺措施应选择“免耕+播深5 cm+覆土”利于提高麦苗素质。