履带式联合收获机水田作业转向运动学分析与试验

为设计适于水田土壤环境的履带式联合收获机导航控制器,需准确分析履带联合收获机在水田中的运动规律。该研究在建立履带联合收获机转向运动学模型的基础上,推导了低速侧履带转向滑移率和高速侧履带转向滑转率与转向半径、转向角速度、履带卷绕速度的关系,搭建了履带联合收获机转向运动参数测试系统,采用限幅平均滤波处理转速信号,滤波窗口宽度为10个采样值时,转速信号方差减小了60.8%;采用扩展Kalman滤波器融合定位数据和IMU传感器数据记录履带式联合收获机行进轨迹和航向角,航向监测标准差比滤波前减小53.6%。田间试验表明,水田中履带式联合收获机的转向半径和转向角速度主要与前进速度和滑转率、滑移率相关,高速度侧履带滑转率随前进速度的增加而增大,变化范围为0.066～0.378,低速侧履带滑移率接近1,由于履带转向时的滑移滑转,实际转向半径大于理论转向半径,转向半径修正系数的变化范围为1.737～2.947,与前进速度呈二次函数关系;实际转向角速度小于理论转向角速度,转向角速度修正系数的变化范围为0.315～0.677,与前进速度呈幂函数关系。研究结果可为水田作业的履带式联合收获机导航控制器设计提供理论依据和参考。?     

标准四驱水田自走底盘转向驱动桥设计与工程结构分析

为通过标准四轮驱动形式提高水田自走底盘的通过性,设计了一种转向驱动桥,因其壳体结构及受力非常复杂,为保证在设计过程中精确控制刚度和强度,利用CATIA有限元分析模块,在桥壳3D图形上建立了各组成壳段间具有联接关系和力传递特性的车轿装配体有限元分析模型,并根据底盘工况特点及力学分析的数据划分特征区域、施加约束及载荷边界条件,计算出车桥的变形和应力分别为0.218 mm、121 MPa,结合进一步的实物样机测试表明,该种结构铝制车桥的刚度与强度满足设计要求及相关行业标准。该文为以轻量化和高通过性为目标而采用的标准四驱形式的底盘进入性能验证阶段提供指导,也为类似具有复杂结构及复杂受力机构的设计提供参考。     

水稻插秧机分插机构工作过程的计算机模拟与分析系统

对水稻插秧机连杆分插机构工作过程的计算机模拟与分析方法进行了深入的研究,并开发出相应的计算机软件系统。该文对这类系统的设计要求、数学模型的建立及系统的设计作了概括性的论述,建立了系统关键的数学模型,并提出了系统的总体设计方案。     

东北地区水田土壤下层土与水稻根系生长分布关系

为了探究东北地区水田土壤下层土与水稻根系生长及产量的关系,采用微区试验方法,研究白浆土、黑土、草甸土三种类型水田土壤下层土对水稻根系生长和产量的影响。研究结果表明:不同类型土壤间水稻根系分布密度差异显著,其中黑土>草甸土>白浆土,且有下层土处理>无下层土处理;水稻总根长、根系直径、根尖数在不同类型土壤间差异极显著,不同土壤间表现规律不一致,但各类土壤均为有下层土处理高于无下层土处理;水稻根系总体积、表面积、干重、根冠比、垂直根长各项指标均与水稻产量呈正相关性;比较不同类型土壤水稻产量为:黑土>白浆土>草甸土,下层土对水稻产量贡献率分别为:黑土32.97%、白浆土6.32%、草甸土10.59%。     

耙压式除草轮与水田土壤作用的流固耦合仿真分析及验证

为探明水稻机械除草过程中,除草轮的工作阻力大小变化及水田土壤的动态行为,该文利用ANSYS软件的显式动力分析模块LS-DYNA对耙压式除草轮在水田环境下的作业过程进行仿真分析。采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)多物质耦合算法建立了土壤-水两物质耦合有限元模型;运用流固耦合算法分析除草轮与土壤-水模型的相互作用过程。采用有交互作用的正交试验方法选取土壤种类、水层厚度和除草轮旋转速度3个因素进行仿真试验分析,得到各因素及其一级交互作用对除草轮和土壤-水模型的耦合应力和土壤扰动率的影响规律。利用多目标优化设计方法综合评判仿真试验结果,综合评分结果表明,在不同的土壤工作环境下,除草轮在水层厚度为60mm、转速为160r/min的作业条件下均可获得较优的工作性能。影响除草轮和土壤-水模型耦合应力的因素主次顺序为:土壤种类水层厚度土壤种类×水层厚度土壤种类×除草轮转速除草轮转速水层厚度×除草轮转速。影响土壤扰动率的因素主次顺序为:土壤种类除草轮转速土壤种类×水层厚度土壤种类×除草轮转速水层厚度水层厚度×除草轮转速。为验证仿真结果,进行了田间试验和土槽试验,根据仿真所得耦合应力值推导出除草轮所受土壤反作用力扭矩值,与田间实测值相对误差为8.84%;仿真所得土壤扰动率与土槽试验实测值相对误差为9.86%;仿真所得综合评分结果与试验综合评分结果相对误差为7.02%。仿真分析结果可为轻简式水稻除草机应用在不同稻区的田间作业参数提供参考。     

湖南水田耕整机的发展与前景分析

本文从湖南近几年水田耕整机的发展过程和现状出发,采用指数平滑法预测“八五”期间湖南的耕整机发展趋势。结合长沙地区的大量实测综合数据,进行了耕整机与畜力的比较效益及其作业的规模效益分析,运用单项经济效益替代数学模型,对耕整机技术发展的经济界限进行了探讨。为今后湖南乃至南方各省进行重点推广提供了理论依据。     

天津盐碱荒地农垦过程对土壤环境中微量元素的影响（水田）

以天津盐碱荒地农垦过程为例，分析了盐碱荒地农垦为水田种植水稻后土壤环境中微量元素的变化特征。结果表明，随着垦殖年限的增加，Cd,As,Hg元素大量富集在0－20cm土壤中，其原因与污水泡田相关；Cu,Zn,Mn等植物生长必需的元素在20－40cm的土壤中的含量高于0－20cm土壤中的含量，在0－20cm土壤中这些元素有一部分已经被植物吸收有关；B的含量在0－20cm中较高，与人工施肥有关。污水灌溉仍是农业生产中微量元素变化的主要影响因素。     

石灰性水稻土中硝酸盐依赖型与光合型亚铁氧化过程

厌氧条件下土壤中铁氧化还原过程与土壤氮循环关系密切,且硝酸盐依赖型亚铁氧化(nitrate-dependent ferrous oxidation,NDFO)和光合型亚铁氧化(photosynthetic ferrous oxidation,PFO)是亚铁氧化的两个重要的生物途径,然而目前关于石灰性水稻土中NDFO与PFO之间的关系仍不明晰。以采自黄河中下游地区河南省孟津县的水稻土为样品,设置培养前添加和培养过程中添加10 mmol·L^-1的硝酸根离子/铵离子(NO₃^-/NH₄⁺)的恒温厌氧泥浆培养试验,通过监测泥浆中Fe(Ⅱ)、O₂、NO₃^-和亚硝酸根离子(NO₂^-)的动态变化与培养后的NH₄⁺含量探究了NO₃^-在石灰性水稻土Fe(Ⅱ)氧化过程的作用及其与光合型亚铁氧化的关系。结果...     

长期培肥过程中塿土物理性质演变规律

通过对长期培肥试验田不同处理土壤的比重、容重、孔隙度、团聚体等物理性质的系统分析,企图揭示在长期培肥过程中土壤物理性质演变规律。研究结果表明:未进行培肥作用的土壤(对照)小区仍维持着原来土壤有机质含量水平,该试验小区土壤所具有的是最基础的物理性质,其它不同培肥处理的土壤比重和容重均随有机质积累而明显减小,孔隙度随土壤有机质含量增加而升高。不同培肥措施都明显地促进土壤大团聚体的形成,特别是增加了>0.25mm水稳性团聚体的含量,降低了团聚体破坏率,逐渐地改善了土壤物理性质。在常年休闲过程中土壤结构性能明显地被破坏。     

水稻土中氧化还原过程的研究——Ⅹ.水稻土中氧的消长平衡

氧是土壤中最活泼的电子接受体,与土壤的氧化还原状况有极密切的关系.在土壤空气能与大气进行自由交换的非渍水土壤中,氧是决定氧化强度的主要体系.在土壤淹水后,大气氧向土壤中的扩散受阻,土壤的含氧量由于生物和化学消耗而逐渐减低.过去的研究工作,主要着眼于土壤渍水后氧的生物消耗.但是对于已经处于还原状态的渍水土壤来说, 通过液相扩散或随灌溉水进人土壤中的少量氧,应该主要消耗于易氧化的还原性物质的化学氧化,因为化学反应的速度比生物反应快得多.     

基于DEM-MBD耦合的铲板式滚动触土部件作业机理分析与试验

为探索土壤微形貌加工过程中从动型铲板式触土部件与土壤的互作机理,该研究基于离散元法（Discrete Element Method, DEM）与多体动力学（Multi-Body Dynamics, MBD）耦合算法建立铲板式滚动触土部件与土壤互作的离散元模型。通过EDEM-RecurDyn联合仿真探索滚动部件作业机理,以机具作业速度（0.6、1.0和1.4 m/s）为影响因素,求解机具作业所需水平牵引力与土壤微坑容积,并通过开展台架试验评价仿真模型准确性。耦合仿真结果表明：随机具作业速度的上升,x向水平牵引力和z向垂直力不断变大;机具在不同速度作业下的土壤表面形成的微坑容积分别为3 310.91、3 325.96和3 384.47 mL;根据土壤压缩力、颗粒流向及动能变化,阐释了铲板式滚动触土部件作业过程中土壤微形貌的形成机理。将台架试验与仿真求解结果进行对比,x方向水平牵引力相对误差分别为5.01%、4.58%、4.10%,土壤表面微坑容积误差分别为6.23%、7.09%、5.64%,各作业速度下仿真模型具有较好的准确性。该文所构DEM-MBD耦合模型可为探明铲板式滚动触土部件与土壤互作机理、机具几何结构优化、以及作业参数选择提供理论依据和技术参考。     

水田耕整机的现状、发展与技术经济分析

零陵地区处于湖南省南端,属丘陵山区,自1985年引进水田耕整机,到1989年已推广4704台,平均每年增加1000台。本文预测,到2000年该地区可发展到3.5～4万台,平均每个自然村拥有一台,机耕面积达170～200万亩,机械化程度可发展到45～50％。文中分析了水田耕整机发展迅速的主要原因是投资     

南极Fildes半岛成土过程中主要元素的行为

Nine horizon samples of three soil profiles representative of Dystri-gelic Cambisol, Fibri-gelic Histosol and Relic Ornithosol were taken from Fildes Peninsula of King George Island, South Shetland Islands to quantitatively demonstrate the enrichment, migration and loss of the elements (Si, Al, Fe, Ca, Mg, Mn, K, Na and P) in soil horizons and their behaviour within profiles by application of the enrichment coefficient calculated in terms of the abundance of Ti. Six horizon samples of 4 other profiles randomly taken from the studied area were examined for calculation of the redistributing enrichment coefficient, which was applied for a better understanding of the element redistribution between soil and clay fraction along with soil development. The results showed that the enrichment, migration and redistribution of the elements varied strongly among the investigated soils and horizons, due to the differences of weathering degrees and moisture status, influences of sea bird activities, etc.     

县南沟流域农业产业-资源系统耦合过程模型的建立与分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统演变轨迹发生变化的现实,参照农业生态经济系统耦合过程模型,建立农业产业—资源系统耦合过程模型。并对模型参数(k1,k2,k3,k4)的变化过程及其代表的生态经济意义进行重点讨论,在此基础上对县南沟流域进行了实证。结果表明:不同参数k值组合,形成了不同的农业产业—资源系统互动关系。退耕后,县南沟流域资源所依赖的环境系统的提升空间现已达到极限,产业发展未建立在对资源的合理、有效利用上。现阶段资源系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成负相关,产业系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成正相关。将碳汇产业融入系统后,可使资源系统演化速度提升2.56倍,若通过"轮牧+舍饲"养殖模式进一步改良,可使资源系统演化速度提升4.66倍,使得资源得到合理、高效利用,加速产业结构优化升级。     

试论中国淋溶土的成土过程与基本特性

淋溶土是我国的一类重要土壤，总面积约１２．５万ｋｍ＾２。在我国现行的土壤分类系统中，有几个土类－暗棕壤、棕壤、酸性棕壤、白浆土以及部分褐土可归属于淋溶土＾１）。这些土壤大都是温带针阔叶混交林下的森林土壤，生物地球化学循环别具特征。据３０个剖面的统计分析，其Ｂ／Ａ层粘粒含量比值，从暗中壤－棕壤－黄棕壤，为１．４７－１．８８－２．５３，经统计土壤发育过程中粘粒的生成量（或损失量）相差七倍。上述几种土壤     

水稻土中水溶性有机碳对铁还原过程的贡献

【目的】 淹水稻田中Fe (Ⅲ) 还原过程与有机质的厌氧分解和氮、磷、硫等营养元素的有效性密切相关。通过探讨水溶性有机碳 (DOC) 对Fe (Ⅲ) 还原过程的贡献,以期为深入理解淹水稻田中铁循环耦联的碳、氮、磷、硫循环提供理论基础。 【方法】 采集我国不同植稻区的20个典型水稻土,通过有机碳分析仪及三维荧光光谱扫描比较分析不同水稻土DOC的含量及荧光特性;并模拟稻田淹水过程对水稻土进行厌氧淹水培养,采用微生物生长模型对不同水稻土厌氧培养过程中Fe (Ⅲ) 还原特征进行表征;依据相关分析和冗余分析,明确水稻土DOC与Fe (Ⅲ) 还原过程的关系。 【结果】 不同水稻土DOC含量为0.250～1.082 g/kg,仅占土壤有机碳的2.06%～6.86%。三维荧光光谱扫描鉴定得到不同水稻土DOC中4个共有的类腐殖酸荧光组分,其中陆源的UVC类腐殖酸和UVC+UVA类腐殖酸组分在不同水稻土中具有较高荧光强度,分别为0.799～4.570和0.830～5.273。水源的可见光区类腐殖酸和UVA腐殖酸的含量相对较低。各类腐殖酸来源以外源输入为主,内源输入为辅。不同水稻土铁还原潜势a、最大Fe (Ⅲ) 还原速率 (V_max) 及达到最大Fe (Ⅲ) 还原速率对应的时间 (T_Vmax) 间均差异显著,淹水5 d时水稻土中易被还原的非晶态氧化铁已基本被还原。DOC的腐殖化系数与Fe (Ⅲ) 还原特征参数存在显著相关性。其中以陆源的大分子量UVC类腐殖酸对a和V_max的贡献最高,陆源的UVC+UVA类腐殖酸和水源的UVA腐殖酸与a和V_max的相关关系也达到显著或极显著水平,而DOC含量的贡献最小。 【结论】 水稻土DOC的腐殖化程度及其中陆源腐殖酸类组分的荧光强度与Fe (Ⅲ) 还原潜势和Fe (Ⅲ) 还原反应速率呈正相关。水稻土DOC除了作为Fe (Ⅲ) 还原过程的电子供体外,其还以电子穿梭体的形式在Fe (Ⅲ) 还原过程中起重要作用。      

无黏性土增湿-脱湿过程中接触角的特性

[目的]研究粉土颗粒的接触角滞后特性,掌握土壤增湿或脱湿过程中的界面特性,为建立离散元接触模型提供相应的试验基础.[方法]用躺滴法对土颗粒表面的初始接触角及动态接触角进行测量,用直接观测法对增湿和脱湿条件下土颗粒与孔隙水的接触角进行测量.[结果]天然粉土的平均初始接触角为41.5°,远大于0,广泛用在具有连续表面固体动...     

水稻土中氧化还原过程的研究(Ⅱ)土壤与植物的相互影响

1.水稻根部的氧化还原电位较根外部者为高。根愈密集,电位也愈高。小麦根部的电位则较根外者为低。水稻根系对土壤氧化还原电位的影响,随其生理情况而不同。2.在氧化性较强的土壤中生长的萵苣体内的电位较高,在还原性较强的土壤中生长者,电位也较低。3.在土壤的氧化还原电位低时,萵苣的生长受到抑制,而在本试验的条件下,水稻仍能生长良好。4.叙述了一种甘汞电极的制作方法,用这种电极,可以很方便地作为直接用白金电极测定植物体中氧化还原电位时的对照电极。     

基于DEM-MBD耦合算法的振动深松土壤扰动过程分析

为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析.采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DEM建立耕作土壤的离散元模型,考虑土壤颗粒...