油菜联合直播机种床松旋装置设计与试验

针对冬油菜机械化播种时种床带土壤板结严重导致油菜产量下降的问题,开展油菜联合直播机种床松旋装置的设计与试验。研制一种实现种床带浅松作业的类深松铲,通过分析类深松铲触土刃口力学特性,确定其主要结构参数。基于提高种床带作业质量目的,以工作幅宽为2 000 mm的2BYM-6/8型油麦兼用精量联合直播机为试验平台,确定种床带为IT245旋耕刀片、非种床带为IT225旋耕刀片,以类深松铲为主要工作部件,类深松铲的布局以"前四后二"的排布方式开展田间试验。田间试验结果显示:浅松旋耕联合作业后,种床带浅松深度为229.4～239.4 mm,旋耕深度为124.8～139.2 mm,耕深稳定性达90%以上,厢面平整度为25.71～27.14 mm。田间试验作业效果达到设计要求,满足油菜播种农艺要求。     

油菜种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁设计与试验

针对长江中下游土壤黏重板结、含水率波动大及前茬水稻秸秆留存量大的复杂工况和油菜种植需开畦沟的生产要求,研制了油菜机械直播种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁.选择平滑抛物线作为滑切刃口曲线,开展仿靴形锐角开沟犁三面楔建模和犁体与土壤相互作用动力学分析,确定滑切刃口曲线的滑切角范围为23°～67°、犁体入土角为30°、犁尖张角...     

驱动犁翻与反转旋耕组合式油菜直播种床整理机设计与试验

针对稻-油轮作区秸秆茬高量大、土壤黏重板结且含水量波动大的作业工况,考虑单一功能耕作机械多次进地压实土壤且作业功耗大的生产实际问题,提出"犁组左翻埋茬、刀辊反转碎土、犁铧两侧开沟"的油菜种植种床整理工艺方案,并研制了一种驱动犁翻与反转旋耕组合式油菜直播种床整理机.该机主要由驱动圆盘犁组、反转旋耕刀辊、开畦沟前犁、开畦沟...     

犁旋组合式稻茬全量还田油菜直播种床整理机设计与试验

针对长江中下游地区稻茬田土壤黏重板结、地表秸秆量大且禁止焚烧导致油菜直播时机具易堵塞缠绕的难题,设计了一种犁翻埋茬、旋耕碎土、侧边作畦开沟的油菜直播种床整理机。该机主要由犁翻部件、旋耕部件及开畦沟部件组成,可实现秸秆全量还田、碎土平整及开畦沟功能;基于土垡运动规律确定了扣垡犁导曲线、直元线角及犁体尾翼长度等关键犁体曲面参数和犁体数量及距离等布局结构参数。田间试验显示：当机组前进速度由3.3 km/h增加至4.2 km/h时,整机牵引阻力增加了23.7%,功耗增加了57.2%。在旋耕深度相同作业条件下,当机组前进速度分别为3.3、4.2 km/h时,由于增加了犁翻部件,整机总功耗相比于单个旋耕机独立作业分别增加12.3%、20.7%,但有效提高了机组的通过性和整地的作业质量。与单个旋耕机相比,在2种工况下,整机的平均碎土率为92.8%,提高了2.6%,耕后地表平整度平均为11 mm,提高了39.0%,秸秆平均埋覆率为92.9%,提高了22.2%。试验表明,设计的整理机各项性能参数均满足油菜种植农艺要求。     

油菜基质块移栽机苗床带整备装置设计与试验

针对现有油菜基质块苗移栽机开沟装置作业存在沟宽稳定性差、沟底面平整度低、土壤扰动大等现象,导致立苗率低、覆土作业难度大等问题,基于船式开沟器腔体大以及芯铧式开沟器作业构建宽苗床、平沟底特点,结合类铧式曲面衔接过度,设计了一种适用于油菜基质块苗移栽机苗床构建的苗床带整备装置。建立了土壤与整备装置互作力学模型,确定了苗床带整备装置构建稳定苗床的主要结构参数。以整备装置作业速度、作业深度、类铧式曲面前端宽度、刃口角为因素,以土壤扰动量、沟宽变异系数为评价指标,利用EDEM开展四因素三水平二次正交组合仿真试验,试验结果显示：作业深度为41 mm、作业速度为0.52 m/s、类铧式曲面前端宽度为40 mm、刃口角为61o时土壤扰动量较小且沟宽变异系数较小;较优参数组合下台架试验得出土壤扰动量为13.01 cm²,沟宽变异系数8.52%。田间试验结果显示：安装在移栽单元上的苗床带整备装置相较船式开沟器的载苗基质块立苗率增加2.09百分点,沟宽变异系数减少13.3%,土壤扰动量减少20.9%,沟底面紧实度增加28.7%,满足油菜基质块苗机械移栽苗床构建要求。     

油菜机直播播期试验分析

为探明海门市机直播油菜的最佳播种期,为给今后机直播油菜的大面积推广提供科学依据,特进行了油菜机直播的适宜播期试验研究。结果表明,油菜机直播的最佳播期应在9月25日～10月5日,与往年试验结果一致。     

一种油菜浅耕直播机排种排肥系统的改进

针对油菜浅耕直播机在作业过程中出现漏种、漏肥等问题,对湖南农业大学研制的2BYD6型油菜浅耕直播施肥联合播种机排种排肥系统进行了改进,将排种排肥动力系统由被动传动改为伺服电机主动驱动,电机转速同步机具前进速度,于种、肥箱下方与排种管末端设计并安装监控报警装置,对肥料箱底部进行了改进设计,同时增设覆土镇压装置。田间试验结果表明,改进后的播种机生产率提高15.4%,并能对非正常排种、排肥进行自动报警。     

油菜直播机犁式正位深施肥装置设计与性能试验

研制一种犁式正位深施肥装置,采用类铧式犁面开沟,施肥犁柱中间落肥,与油菜联合直播机旋耕装置相配合,可实现正位深施肥,提高肥料利用率。对类铧式犁面、施肥犁柱、犁侧板等结构进行设计,分析确定起土曲面与导土平面的结构参数,采用室内数字化土槽试验考察前进速度对施肥深度和施肥后沟深的影响。结果表明,在前进速度为1.1、2.2、3.3km/h下,施肥深度合格率达到95%,稳定性系数在90.37%以上。将犁式施肥装置安装于油菜联合直播机的田间试验表明,犁式施肥装置田间施肥深度合格率为94%,各行稳定性系数为96.87%。对正位深施肥和带状混施的2种施肥方式下播种的油菜苗期根系和产量分析表明,用犁式施肥装置正位深施肥有利于油菜根系生长和产量提高。     

2BFQ-4 型油菜精量联合直播机的研制

研制了一种与手扶拖拉机配套的2BFQ-4 型气力式油菜精量联合直播机。该机以正负气压组合式油菜 精量排种技术为核心、高度集成免耕开沟/种床旋耕灭茬、气力精量播种、施肥、覆土等机械化作业环节、可实现油菜 机械化精量联合直播作业、并能根据农艺要求进行播量调节。经检测、该机性能指标全部达到设计要求、有效实现了 农机与农艺的结合、综合效益明显、适应稻-油、棉-油种植的机械化油菜直播。     

基于经典力学的油菜直播机旋耕功耗分析与仿真

由湖南农业大学自主研发的2BYD–6型油菜直播机,采用T245型国标旋耕刀,左右弯刀各20把,以阿基米德螺线排布,旋转半径为0.287 5 m。基于经典力学,提出旋耕作业过程中切割土壤体积的计算方法以及其受力平衡方程,计算刀片在作业过程中的切土扭矩和抛土扭矩,建立了旋耕功耗的计算模型,分析了旋耕功耗与直播机运动参数的关系。旋耕功耗模型计算结果表明,旋耕刀作业过程中,水平方向受力随着刀轴转速和直播机前进速度的增大而增加,垂直方向受力变化较小,直播机前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s时,旋耕功耗与刀轴转速呈线性关系,拟合方程分别为y=–4.481+0.101 6x、y=–4.947+0.109 0x、y=–4.466+0.113 0x。采用EDEM仿真模拟计算油菜直播机旋耕功耗,在前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s,刀轴转速为100～160 r/min条件下,与功耗模型计算结果的误差为2.51%～6.69%。     

基于辐射传输模型的FPARgreen与几种植被指数的关系研究

为了更好地分析不同植被指数与真实光合有效辐射吸收比例(FPAR_(green))的相关性,利用PROSPECT+SAIL模型对FPAR_(green)进行计算,同时模拟在植被指数类别、叶倾角分布和土壤背景反射率等不同输入参数条件下的多种常见植被指数,观察各植被指数与FPAR_(green)线性拟合精度,寻找最优的植被指数。结果表明,NDVI、SAVI和EVI都是反演FPAR_(green)较好的植被指数。     

正、反转旋耕不同耕作性能的比较

为分析和比较正转旋耕和反转旋耕的作业情况 ,进行了正、反转旋耕的对比试验 ,并对田间试验后的土壤进行了计算机扫描。结果表明 :对全耕层土壤的扫描分析 ,可以看到地表与下层土壤不同的碎土情况 ,能够比较真实地反映不同旋耕方式的实际作业效果 ;可以通过配备碎土挡草栅栏等附属装置来改善和提高旋耕机械的作业质量 ;带有碎土挡草栅栏的反转旋耕机的翻土和覆盖性能较好 ,旋耕后可获得良好的土壤耕作层     

油菜直播机导航路径识别方法研究

针对油菜直播机视觉导航路径识别效果受天气、稻茬噪声等影响的难题,提出一种结合小波变换和改进随机抽样一致性(RANSAC)的导航路径识别方法。首先,对原始图像灰度化后进行小波变换,在大尺度低分辨率下凸显导航路径宏观轮廓;然后利用直播机作业区与未作业区图像对比度大的特点获取导航路径上的特征点集合;最后针对获取的特征点集合运用结合预检验和后处理校正的改进随机抽样一致性算法区分内外点,并对内点集运用最小二乘法进行导航路径直线拟合,从而获取导航路径参数。田间图像测试表明,该方法可以稳定、准确地检测出导航路径,正确率达到96.7%,同时每帧图像的处理时间在31 ms以内,能为油菜直播机的视觉导航提供技术支撑。     

微耕机配套的玉米免耕播种机防堵开沟部件设计与试验

【目的】为解决我国西南地区土壤黏重,田块面积相对较小,现有免耕播种机作业时机具通过性差,播种质量难以保证等问题,设计一种微耕机配套的圆盘刀式玉米免耕播种机。【方法】应用圆盘刀与限深轮行走装置具备的破茬开沟、限深防滑功能,研究对比播种机平面、波纹与缺口圆盘刀作业时对破茬、牵引阻力和油耗等的影响;通过LS-DYNA对3种类型圆盘刀切割土壤过程进行仿真模拟,并实现关键参数的设计。【结果】田间试验结果表明,配置平面圆盘刀的免耕播种机土壤扰动量、油耗较波纹圆盘刀分别低4.03%和14.64%;较缺口圆盘刀分别低1.15%和7.51%;牵引阻力在0.54 m·s~(–1)时最低,为1.20 k N;使用3种类型圆盘刀的种肥深度合格率达85%以上,粒距合格指数为90.3%。【结论】本研究可为西南地区圆盘刀破茬的免耕播种机设计提供依据。     

旱地玉米立式深旋耕作栽培技术

总结旱地玉米立式深旋耕作栽培技术,包括选地整地、起垄覆膜、品种选择、播种、田间管理、病虫害防治、收获等方面内容,以为种植者提供参考。     

基于离散元法的旋埋刀辊功率分配特性研究

旋埋刀辊作业功率是研究旋埋机理、优化刀辊结构的重要指标,研究旋埋刀辊各部件间功率分配特性可分析旋埋刀辊作业功率组成。通过土槽试验对离散元法仿真的土壤颗粒模型输入参数进行标定,对比不同接触模型在旋埋刀辊作业过程仿真中效果,并对不同工作条件下旋埋刀辊的功率分配特性进行单因素试验。结果表明：Hertz- Mindlin接触模型和Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中对刀辊扭矩较为敏感的输入参数为土壤-土壤滚动摩擦系数和粘结刚度,验证试验显示上述输入参数标定的平均误差小于6.5%;对比两种接触模型的仿真效果,Hertz-Mindlin with Bonding接触模型因引入额外粘结力,与实测值平均误差仅为0.7%,更适合对黏土进行仿真;旋埋刀辊作业功率超过一半来自螺旋横刀,不同工作条件下螺旋横刀功率均占刀辊总功率60%左右,且受前进速度、刀辊转速和耕深影响更大;由旋埋刀辊功率分配特性可知,螺旋横刀对刀辊总功率影响较大,应作为旋埋刀辊减阻降耗研究的重点。     

水田旋耕路径的识别方法

为减少耕作过程中产生的重耕、漏耕现象,提高耕作效率,针对导航视觉系统采集的水田非结构化自然环境彩色图像设计一种旋耕机耕整路径识别方法,探讨适宜于水田的彩色特征模型的选择。结合水田土壤区域噪声小而秸秆区域噪声大的特点,利用过量补偿法对水田图像进行去噪,再对图像进行逐行扫描,得到每个像素点的彩色特征值。利用土壤区域和秸秆区域的彩色特征值差异得到边界点信息,最后利用最小二乘法将得到的边界点拟合成一条直线,求得直线的倾角即为旋耕机的转向角,从而确定旋耕机的前进方向即确定路径信息。     

Strip deep rotary tillage combined with controlled-release urea improves the grain yield and nitrogen use efficiency of maize in the North China Plain

Inappropriate tillage practices and nitrogen(N) management have become seriously limitations for maize(Zea mays L.) yield and N use efficiency(NUE) in the North China Plain(NCP). In the current study, we examined the effects of strip deep rotary tillage(ST) combined with controlled-release(CR) urea on maize yield and NUE, and determined the physiological factors involved in yield formation and N accumulation during a 2-year field experiment. Compared with conventional rotary tillage(RT) and no-t...     

Effects of deep vertical rotary tillage on the grain yield and resource use efficiency of winter wheat in the Huang-Huai-Hai Plain of China

Tillage represents an important practice that is used to dynamically regulate soil properties,and affects the grain production process and resource use efficiency of crops.The objectives of this 3-year field study carried out in the Huang-Huai-Hai(HHH) Plain of China were to compare the effects of a new deep vertical rotary tillage (DVRT) with the conventional shallow rotary tillage (CT) on soil properties,winter wheat (Triticum aestivum L.) grain yield and water and nitrogen use efficiency at different productivity levels,and to identify a comprehensive management that optimizes both grain yield and resource use efficiency in the HHH Plain.A split-plot design was adopted in field experiments in the winter wheat growing seasons of 2016–2017 (S1),2017–2018 (S2) and 2018–2019 (S3),with DVRT (conducted once in June 2016) and CT performed in the main plots.Subplots were treated with one of four targeted productivity level treatments (SH,the super high productivity level;HH,the high productivity and high efficiency productivity level;FP,the farmer productivity level;ISP,the inherent soil productivity level).The results showed that the soil bulk density was reduced and the soil water content at the anthesis stage was increased in all three years,which were due to the significant effects of DVRT.Compared with CT,grain yields,partial factor productivity of nitrogen (PFP_N),and water use efficiency (WUE) under DVRT were increased by 22.0,14.5 and 19.0%.Path analysis and direct correlation decomposition uncovered that grain yield variation of winter wheat was mostly contributed by the spike numbers per area under different tillage modes.General line model analysis revealed that tillage mode played a significant role on grain yield,PFP_N and WUE not only as a single factor,but also along with other factors(year and productivity level) in interaction manners.In addition,PFP_N and WUE were the highest in HH under DVRT in all three growth seasons.These results provided a theoretical basis and technical support for coordinating the high yield with high resource use efficiency of winter wheat in the resource-restricted region in the HHH Plain of China.