2ZFS-1A型多功能烟草移栽机的研制

摘要：为了解决烟苗移栽成活率低、肥料利用率低等问题,研制了2ZFS-1A型多功能移栽机。该机主要由定点定量施肥搅拌系统、投苗移栽系统、浇水系统、传动系统、机架和安全护罩组成。定点定量施肥搅拌系统在传动系统的带动下,实现肥料定点定量穴施及搅拌。该机还可实现投苗移栽和浇水等功能的一体化作业。通过对该移栽机进行的性能试验与生产试验表明：该移栽机质量误差低于0.1%,施肥量误差为0.55%～1.3%,株距误差为1%～2%,施肥深度误差为4%～8%,漏苗率和伤苗率都小于2%,生产性能稳定率达93%以上,故障率低于0.03%,能够满足烟草种植农艺的要求。该研究可为烟草多功能作业机械的设计提供参考。     

履带式丘陵山地胡麻联合收割机设计与试验

针对丘陵山区地块面积小、道路狭窄,大型联合收割机运输难、进地难、转场难、操作难等现状,解决胡麻茎秆易缠绕、易堵塞、难喂入等问题,该研究设计了一种履带式丘陵山地胡麻联合收割机.该机采用防缠绕低损割台、纹杆+杆齿组合式小锥度横轴流脱粒滚筒、组合式窄栅格凹板等结构,可实现胡麻茎秆的防缠绕快速喂入、分段式脱粒与分离、清选等作业...     

有机肥与复合肥配施对楚雄烤烟产量和质量的影响

为了更好地调整施肥方案、提高烟叶有效供给能力,以云烟87为材料,设置不同有机肥等氮替代比例,研究楚雄烟区适宜的有机肥替代比例。结果表明,4种有机肥替代处理对烤烟农艺性状的影响无显著差异,但对烟叶外观质量、化学成分、感官质量和经济性状影响较大。其中10%有机肥+90%烟草专用复合肥处理及20%有机肥+80%烟草专用复合肥处理的烟叶外观质量较优;10%有机肥+90%烟草专用复合肥、20%有机肥+80%烟草专用复合肥处理3个部位的烟叶化学成分协调性中等偏上,10%有机肥+90%烟草专用复合肥处理下部烟叶的综合得分最高,且感官品质最好。从经济性状来看,40%有机肥+60%烟草专用复合肥处理产值最高,其次是10%有机肥+90%烟草专用复合肥处理,但前者上等烟比例低于后者,后者的上等烟比例、中上等烟比例分别较对照100%烟草专用复合肥提高了2.12、2.99个百分点,均价较对照100%烟草专用复合肥提高2.51%,产量适中,产值优于对照。综上所述,10%有机肥+90%烟草专用复合肥处理下,烤烟具有良好的田间表现,产量适中,产值高,且烤后烟叶外观品质优,化学成分协调性好,是楚雄烟区烤烟栽培适宜的有机肥替代化肥比例。     

纳米碳增效肥料对烟草农艺性状和经济指标的影响

为了明确纳米碳增效肥料对烟草农艺性状和经济指标的影响,评估其在我国东南烤烟种植区生产中的应用前景,2014年选用烤烟品种K326开展田间小区试验,设置了常规肥料经验用量(CK)、等量纳米碳增效肥料用量(T1)和减量纳米碳增效肥料用量(T2)3个处理,调查了烟草团棵期、旺长期和圆顶期的田间农艺性状,分析了烤后烟叶的经济指标。结果表明,与CK相比,T1处理可优化烟草田间农艺性状,合理增加烟叶单叶重和产量,提高中上等和上等烟比例,提高烟叶均价,增加产值约3 300元/hm~2,纳米碳增效肥料在我国东南烟区具有良好的应用前景。     

烟草含钾量的基因型差异及钾高效品种筛选

【目的】高含钾量是优质烟叶的一项重要指标。比较不同烟草品种的含钾量及其对施用钾肥的反应,为筛选高钾基因型烟草品种提供基础。【方法】以 93 份烟草种质资源为研究对象,在凉山州进行连续两年的大田试验。设置常规钾 (K₂O = 300 kg/hm2) 与低钾 (K₂O = 150 kg/hm2) 两个水平,成熟期测定烟叶含钾量,以聚类分析将烟草分类,并分析其在不同叶位间的基因型差异。【结果】施钾量影响烟草上、中、下部叶片钾含量,常规钾水平下的烟叶含钾量高于低钾水平,常规施钾量下的上、中、下部烟叶含钾量分别为低钾水平下的 1.13、1.14、1.15 倍 (2014 年) 和 1.10、1.25、1.35 倍 (2015 年) 。将烟叶含钾量进行聚类分析,供试材料被划分为高钾型、普通型和低钾型 3 类,并筛选获得了典型材料。高钾型烟草的上、中、下部烟叶含钾量均显著高于普通型及低钾型烟草材料。常规施钾水平下,高钾型烟草的上、中、下部烟叶含钾量分别是低钾型的 1.50～1.92、1.54～2.52、1.31～2.36 倍;低钾水平下分别为 1.27～1.93、1.66～2.24、1.72～1.73 倍。【结论】高钾基因型烟草上、中、下部烟叶的含钾量均显著高于普通型和低钾型;普通型上部叶的含钾量与低钾型烟草之间无显著差异,中、下部烟叶含钾量普通型显著高于低钾基因型。通过两年田间试验筛选获得了 6 份高钾型烟草材料,包括嘎吉红大、长叶红大、达白 1 号、达白 2 号、MFZS、930032-7,可应用于烟叶生产,亦可为富钾基因型品种选育提供育种亲本材料。     

高地隙折腰式水田多功能动力底盘设计与试验

针对目前水田农用底盘通用性差、转弯半径大、离地间隙低、田间行驶及爬坡越埂稳定性差等问题,结合东北地区水稻种植模式和农艺要求,该文设计了一种高地隙折腰式水田多功能动力底盘,阐述分析了底盘整体结构、传动系统与工作原理.在静态弯曲和扭转工况下进行了有限元分析,得到了满载量化状态下车架载荷分布和薄弱部位,有限元分析表明:在满载弯曲工况下,车架所受最大应力发生在平衡装置摇摆轴处为130.70 MPa,最大位移发生在后车架发动机安装梁处为1.56 mm;在满载扭转工况下,车架所受最大应力发生在右后悬架与纵梁连接处为255.44MPa,最大位移发生在车架左纵梁与后横梁连接处为9.44 mm,为后续开展车架薄弱区域的改进与轻量化设计提供重要依据.在此基础上,对动力底盘的转向性能、行驶性能和越埂性能进行了理论分析,并以行驶速度、最小转弯半径、最大爬坡角和最大越埂高度为试验指标,进行了田间性能试验.试验结果表明:多功能动力底盘田间道路行驶速度范围为1～14 km/h,水田行驶速度范围为1～6 km/h,水田行驶最小转弯半径为3 200mm,最大爬坡角为56°,最大越埂高度为533mm,整机工作性能满足田间管理作业要求,提高了水田综合作业的高效性和适用性,实现动力底盘的一机多用.该研究可为水田田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑.     

基于模态的玉米收获机车架振动特性分析与优化

为研究玉米收获机车架振动特性及其优化方法,该文通过振动测试与模态分析方法,分析车架田间振动特性,并以提高1阶扭转频率为目标优化车架结构。首先,通过有限元建模及模态分析,提取车架固有频率与振型,其次,通过整机田间振动试验,获取车架4个测点处振幅统计特征及功率谱,分析其对车架振动特性的影响,最后,研究车架壁厚和刚度与固有频率的关系,以提高车架1阶扭转频率为目标优化车架。研究结果发现,测点振幅大小依次为:车架后桥上方、发动机横梁位置、发动机纵梁位置、车架前桥上方,其中车架后桥上方振幅已超过发动机振幅,发生共振;模态振型与田间振动试验对比发现,1阶扭转和2阶弯曲模态对车架振动影响较大,引起车架共振主频为9.79 Hz,接近1阶扭转共振频率;发现优化后车架1阶扭转振型位移由7.778下降到3.768,1阶弯曲振型位移由6.83下降到3.651,显著改善了车架振型,1阶扭振频率由15.9927提高到22.4595 Hz,提高车架1阶扭转频率。田间耐久试验表明优化后车架无故障时间由20提高到60 h。该研究可为农机装备的振动特性分析与减振设计提供参考。     

利用烟田套作调控高肥力土壤烤烟生产

在高肥力土壤上,研究烟草套种不同作物,筛选出适宜的套作模式,以达到降低烟草后期养分供应,解决后期烟叶贪青,促进烟叶正常成熟。试验结果表明,与烤烟单作相比,烟田套种白菜、马铃薯和黑麦草在烟草不同生育期能显著降低土壤NO3--N和NH4+-N含量;其它养分含量也都有不同程度的降低。不同套种处理对烟叶产量的影响不显著;除套莱豌豆外,套种白菜、马铃薯及黑麦草能改善烟叶化学成分的协调性,提高烟叶的评吸质量,使烟草产值比单作烟草提高13.73％-33.20％。     

不同施氮水平对烤烟产量和烟碱含量的影响

通过田间小区试验,研究珠东基地单元烤烟主栽品种云烟87在不同施氮水平下对烟叶产量和烟碱含量变化的影响。结果表明:在保障烟草正常生长发育和烟叶产量的基础上,适当控制氮肥用量可有效降低烟叶中烟碱含量,每667 m2施8 kg纯氮的烟叶烟碱含量比较符合我国卷烟工业的需求,其烟叶的刺激性较小,烟气较为柔和,可用性较好。     

烟草田间作业机械评价模型的构建

为评价农业机械的适用性满意度,探索基于实际生产管理需要的农业机械选型方法。以烟草种植和烟草田间作业机械为研究对象,将烟草种植流程划分为3个阶段10个环节,并设定各环节的评价指标体系,每个环节设计了作业成本、作业效率、作业效果、使用效应等4个二级指标,共44个评价指标。结合田间实地测试采集评价指标数据;依据农艺要求量化评价指标的评判基准;采用层次分析法,构建综合评价模型。以起垄环节为例评价模型的应用,共涉及7台不同类型的起垄机组（编号分别为I,II,...VII）,其中,IV、V为"履带式",VII为"复合式",其余均为"手扶式"。测试过程表明,"手扶式"起垄机组工作状态易调整、作业效果好;"履带式"起垄机组整机质量较大,动力不足时容易导致作业、行进速度变缓;"复合式"起垄机组整机结构复杂,操作舒适性和安全性不高。从评价结果看,参与测试的7台起垄机组中,作业成本指标排序靠前是I、III、II号机组,评价值分别为0.91、0.89、0.85;作业效率指标排序靠前的是V、IV、II号机组,评价值分别为1、0.49、0.41;作业效果指标排序靠前的是II、V、I号机组,评价值分别为0.96、0.69、0.66;使用效应指标排序靠前的是I、II、V号机组,评价值分别为0.93、0.75、0.59;综合评价表现较佳的是II、I、V号机组,适用性满意度评分分别为0.75、0.68、0.66,选型评价结果与当地实际情况相吻合。该模型可为农业机械选型定量化的比较提供依据和参考。     

高地隙喷杆式与隧道式一体喷雾机的设计与试验

针对烟草移栽后团棵期到打顶期植株形态差异显著,采用单一喷杆式喷雾病虫害防治效果差的问题,设计了一种集喷杆式和隧道式两位一体喷雾机,以实现在烟叶低矮稀疏的幼苗期进行喷杆式喷雾,在烟叶高大茂密的成熟期进行隧道式喷雾,并实现滴落药液的回收再利用。喷雾机固定在高地隙通用机架上;喷架升降和变形机构实现喷杆式和隧道式2种药液喷施模式;喷架收拢机构实现机器工作态和运输态2种机架形态的变换。试验表明:在相同行进速度和喷雾量的情况下,两位一体喷雾机与普通喷杆式喷雾系统相比,烟草打顶期和采收期时,在植株竖直方向上下层叶片正面平均单位面积雾滴沉积量提高50%左右,上下层叶片反面平均单位面积雾滴沉积量分别提高了30.56%和61.54%;在植株水平方向上内中外各层叶片正面平均单位面积雾滴沉积量提高42%以上;内中外各层叶片反面平均单位面积雾滴沉积量分别提高了46.23%、61.17%和24.11%。田间试验表明:药液雾滴雾化烟叶附着效果良好,并且几乎无烟叶损伤。在大田种植烟草的全生命周期中,该喷雾机具有更好的雾滴沉积效果和整机利用率。     

Topsoil status of cohesive soils as related to trafficability

Adapting soil engaging operations to the soil moisture status may limit damage of the soil structure or degradation processes. This requires the quantification of soil trafficability in dependence on soil hydrological conditions. The aim was to test the relevance of topsoil parameters in relation to trafficability and to study their temporal variability during a springtime period.

On different sites located in the holocene regions east of Berlin, soil moisture, density and strength parameters were analysed and related to the actual score of trafficability. The results show that those parameters being most suitable to characterise the trafficability in the field such as consistence and density, are easy and reliable to estimate on the basis on framework guidelines. Vehicle mobility and the risk of topsoil and subsoil structural damage are mainly influenced by the topsoil status of the upper 10 cm, in particular of the soil surface of cohesive soils. Trafficability state may be derived at least from two or more relevant consistency and density parameters.

Trafficability states are autocorrelated in the time domain. One‐step‐ahead forecasting of trafficability is possible using autocorrelations and weather data.     

基于ANSYS/LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟

为揭示秸秆还田耕整机的螺旋刀辊与土壤之间的关系特性,根据螺旋刀辊切削土壤的工作特点,利用ANSYS/LS-DYNA971软件对螺旋刀辊土壤切削过程进行模拟,得出了螺旋刀辊切削土壤的功率消耗、切削阻力的大小以及土壤等效应力的变化规律.模拟结果表明,螺旋刀辊转速为300 r/min,机组行进速度为1.1 m/s 时,单组螺旋刀辊切削土壤的最大功耗为6.4 kW,最大切削阻力为2820.7 N,且土壤最大等效应力发生在横刀刚入土时的内侧面,所得功耗值与经验推导值相符.研究结果为双轴型水田高茬秸秆还田耕整机的系统参数优化设计提供参考.     

烟叶采收机仿垄行走控制系统设计与试验

为实现烟叶采收机的无人驾驶,设计了一种烟叶采收机仿垄行走控制系统,该系统采用光电测距传感器检测左右两侧车轮到烟垄的距离。该文分析一阶滞后低通滤波的灵敏度、平滑度以及相位滞,同时修正滤波的控制参数,以期达到较好的拟合效果,从而精确剔除杂草、土块等无效的尖锐信号,最后根据优化处理后的数据调整动力系统的电机转速,实现烟叶采收机仿垄行走。一阶滞后低通滤波经动态修正后无论从灵敏度还是平滑度看,效果均较好,相位滞后也得到明显修正。田间试验表明,滤波后的数据标准差为3.8,能够得到较为准确的垄形信息;跑偏角度低于30°时,角度修正较好,成功率为95%,侧移修正成功率为89%;跑偏角度低于20°时,成功率为100%,侧移修正成功率为98.3%。该行走控制系统可准确控制烟叶采收机仿垄行走,为无人烟叶采收机行进控制方法的深入研究提供了参考。     

农业机械室内动态模拟试验装置研制

为研究地面不平度对土壤机器系统工作性能的影响,研制了一套属无静差随动系统动态模拟试验装置,它主要由信号处理,输入环节,脉宽调节电路,驱动电路,电流传感器,位移传感器反馈环节等组成。该装置用于试验研究田间作业机械低频(≤10Hz)大振幅(≤100mm)信号的动态响应特性,试验表明,模拟精度较高。     

机收水稻留茬地紫云英双圆盘开沟撒播组合作业机设计

为解决机收水稻地留茬对紫云英机械化播种的影响,针对目前紫云英开沟、播种环节独立作业时存在的作业质量不高、生产效率低等问题,该文研制了适用于机收水稻留茬地的紫云英开沟撒播机。设计了撒播高度可调装置,根据田间稻茬留量情况将撒播部件升降至适当位置;研制了紫云英专用排种轮和定量匀播装置,实现精量播种的同时提高撒播均匀性;采用双圆盘式开沟组件,确定圆盘直径为900 mm,测得平均开沟深度为22.3 cm,平均开沟宽度为31.2 cm,田间试验测定开沟宽度、深度变异系数均小于6%,满足紫云英种子生长期间的排水要求。通过多因素试验和回归分析,得出机具前进速度、排种轮转速、匀种圆柱直径等因素对撒播效果有显著影响,方差分析可知影响紫云英出苗率和播种均匀性变异系数的主次因素均为:排种轮转速匀种圆柱直径机具前进速度;影响排种量一致性变异系数的主次因素依次为:匀种圆柱直径机具前进速度排种轮转速;确定影响紫云英开沟撒播机撒播质量的因素最佳参数组合为:机具前进速度4.6 km/h,排种轮转速44 r/min,匀种圆柱直径6 mm。通过田间试验验证,最优参数组合条件下紫云英出苗率为95.87%,排种量一致性变异系数12.7%,播种均匀性变异系数8.07%,与模型预测优化结果的相对误差均小于3%,验证了所建模型与优化参数的合理性;与已有紫云英播种方式相比,本文所设计的双圆盘开沟撒播组合作业机作业效率可达1 hm~2/h,优于人工撒播作业效率0.1～0.125 hm~2/h、手摇撒播作业效率0.2～0.3 hm~2/h和机动喷播作业效率0.5～0.8 hm~2/h,低于无人机飞播作业效率3～4 hm~2/h,在撒播质量和组配方式上也明显优于其他播种方式,具有较好的推广应用前景。     

2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机的研制与试验

2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机，设计安装了组合式仿形传动轮，集仿形传动作用为一体。采用了组合内窝孔式玉米排种器，实现精密播种。设置了两组弹簧，以保证播深一致及实现镇压力可调。通过田间作业试验和技术性能分析，证明该机具有良好的工作质量和可靠的技术性能。     

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。     

犁翻旋耕复式作业耕整机的设计与试验

为了满足稻麦轮作耕作方式的整地需求,设计研制一款集翻耕、旋耕、秸秆粉碎还田等多道工序的犁翻旋耕复试作业整地机械。根据机器复试作业的特点,设计过程重点考虑犁耕与旋耕作业之间的交互作用,将旋耕机架整体向右侧偏置210 mm,且左、右旋耕刀辊内侧旋耕刀至副减速箱距离均为50 mm。根据实际田间作业情况,应用 EDEM 仿真软件进行虚拟田间作业仿真,仿真结果表明：碎土率为91.4%,地表平整度小于20 mm。在设计与仿真的基础上,进行田间试验,设计一组先犁耕后旋耕作业试验与犁旋耕整机复式作业相对照,田间试验表明：犁旋耕整机作业后,耕宽、耕深、地表平整度分别为1.98 m、21.6 cm、1.87 cm,耕深稳定系数、耕宽稳定系数、碎土率、植被覆盖率均达到90%以上,各项指标均优于二次整地模式,且在油耗、生产率指标上远远优于后者。该研究为复式整地机械的研制及交互性设计提供参考。     

轮作与连作对烟田土壤微生物区系及多样性的影响

为探讨轮作与连作对烟田根际土壤微生物群落的影响,采用实验室微生物培养联合微生物高通量测序技术,分析了玉米-烤烟轮作和烟叶连作对烟株根际土壤微生物数量、群落结构及其多样性的影响。研究结果表明,轮作烟田根际土壤中可培养细菌和放线菌数量均高于连作烟田根际土壤,但真菌数量低于连作烟田。土壤高通量测序结果表明,轮作烟田根际土壤真菌和细菌群落多样性均高于连作烟田;在烟株的生长过程中,轮作和连作烟田在旺长期和成熟期微生物群落相似度降低。相较于黑胫病/根腐病/根结线虫发病率较高(36. 67%)的连作烟田来说,轮作烟田发病率较低(0%),进一步分析真菌和细菌群落结构发现,轮作烟田根际土壤中拮抗菌如Sphingomonas (鞘脂单胞菌属)、Pseudomonas (假单胞菌属)、Aspergillus (曲霉属)等相对丰度均高于连作烟田,而连作烟田根腐病病菌Pythium (腐霉属)丰度较高。