旱地全膜双垄沟玉米精量播种机的设计与试验

为满足旱地全膜双垄沟农艺技术要求,设计了一种玉米精量播种机。为实现播种机平稳工作、保证膜下播种深度,采用双向平行四杆仿形机构,根据初始工作角和最大上下仿形量,确定了仿形机构的各项尺寸参数,上下仿形量可达到98.35 mm,左右仿形角达到15.2°,满足仿形播种要求;为减少漏播,降低空穴率,采用凸轮-平面连杆开启式穴播轮;借助ADAMS软件对穴播器成穴过程进行仿真分析,探讨了穴播轮滑移率对穴孔形状的影响,并以此对播种机的前进速度进行优化,降低了空穴错位率。田间试验结果表明：全膜双垄沟播玉米精量播种机作业后空穴率为0.9%,穴粒数合格率为93.6%,膜下播种深度合格率为91.8%,穴位错孔率为2.5%,作业质量符合行业技术标准要求。     

旱地全膜双垄沟播玉米高效用水机制研究

通过田间试验对半干旱区不同栽培方式下玉米土壤水分分布及水分利用效率的研究,探明了全膜双垄沟播玉米农田高效用水的机制。结果表明:全膜双垄沟播栽培不同位置大垄、垄沟、小垄土壤平均含水量在0~60 cm土层内差异显著(P0.05),且垄沟含水量最高,其次为大垄,小垄最低;播种期0~60 cm土层平均体积含水量全膜双垄沟播与露地平作差异显著(P0.05),升高14.19%,且拔节期以前全膜双垄沟播种植土壤贮水量最高,表明全膜双垄沟播栽培有利于玉米的出苗及前期的生长;全膜双垄沟播栽培较半膜平作增产26.76%,水分利用效率较半膜平作提高14.83%。     

玉米全膜双垄沟电动式精量播种机设计与试验

为满足旱地全膜双垄沟农艺技术要求,设计了一种玉米全膜双垄沟电动式精量播种机。以穴播轮容种高度、穴播轮转速、活动鸭嘴长度为因素,以空穴率和单粒率为指标进行了正交试验。再利用试验结果做出了方差分析,得出影响播种机工作性能的因素主次,进一步优化了组合部件参数。试验结果表明:容种高度为130 mm,穴播轮转速为0.85 m·s-1,活动鸭嘴长度为65 mm时,该播种机的平均空穴率为1.9%,平均单粒率为93.1%,播种效果良好,满足玉米精量播种的要求。     

旱地全膜双垄沟播玉米生长发育动态及产量形成规律研究

通过田间试验研究了半干旱区旱地全膜双垄沟播栽培技术对玉米生长发育的影响。结果表明,全膜双垄沟播技术能够加快玉米生长发育进程,不同程度地增加了玉米株高、叶片数、叶面积指数(LAI)、光合势和单株干物质积累量等,且玉米生长发育阶段越是干旱,增加优势越明显,能明显减除玉米"卡脖旱"现象;全膜双垄沟处理较常规半膜平作处理增产26.76%,休闲期免耕覆盖处理比免耕立茬增产10.77%,比免耕增产19.75%;增产主要表现在生育后期(吐丝后)提高双穗率,即促进雌穗分化发育和提高结实率,及玉米后期粒重的增加。     

不同覆膜方式对粮饲兼用玉米田土壤温度的影响

在年降雨量240 mm的靖远县若笠乡曹岘村,以饲料玉米富试0601为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤温度的影响.结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同土壤深度的地温和有效积温均是秋季全膜双垄沟播栽培＞春季顶凌全膜双垄沟播栽培＞播前全膜双垄沟播栽培＞半膜平铺＞不覆膜.并且秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温而不覆膜的有效积温则不能满足,这导致不覆膜饲料玉米难以成熟,产量低下,667m2产籽粒仅130.95 kg,而秋季全膜双垄沟播栽培的饲料玉米667m2产量达到567.27 kg,增产效果非常显著.     

玉米全膜双垄沟气动直插式穴播机设计与仿真

玉米全膜双垄沟播农艺技术抗旱、增产,实现其机械化膜上播种将是必然趋势。依据玉米全膜双垄沟农艺技术要求,设计了气动直插式穴播机,对作业机关键作业参数进行了设计计算,并结合STEP控制函数对其播种运动轨迹进行仿真分析。为揭示气动播种单体成穴器与种床土壤互作机理,借助ABAQUS有限元法构建了成穴器与种床土壤互作三维模型,分别获得了对应的Mises应力云图、空间位移云图和塑性应变云图。仿真结果分析表明:在相同的气动直插播种作用力下,锥形成穴器与种床土壤互作应力最大值约为1.541 MPa,是楔形成穴器与种床土壤最大值的1.39倍;在相同的载荷与分析步时间内,锥形成穴器对种床土壤作业下的最大塑性变形量约为19.35mm,楔形成穴器对种床土壤的最大塑性变形量约为12.35 mm。因此,锥形成穴器较楔形成穴器形成播种穴孔的能力及动土量效果更好。研究结果将为西北旱区玉米全膜双垄沟机械化播种装置的研发提供参考。     

玉米顶腐病发生与全膜双垄沟播技术关系研究

全膜双垄沟播玉米是一项高产、抗旱新技术。但是随着大面积推广应用,其顶腐病为害呈逐年上升趋势,已经成为全膜双垄沟播玉米高产的制约因素。本研究依据全膜双垄沟播玉米顶腐病的发生为害现状,开展了全膜双垄沟播玉米顶腐病发生为害与其栽培新技术的相关性试验研究。结果表明,秋覆膜、垄沟点种、提旱播种、连作3年以上、土壤旋耕病株率分别为8.6%、6.9%、7.85%、19.25%、12%。依据掌握的发病规律,在玉米顶腐病发生严重的区域示范推广适地、适时、适墒开展顶凌覆膜,在春季墒情较好的情况下示范推广垄侧点种、残膜过冬与露地过冬间隔3年轮换深翻冬晒等农业综合栽培技术可以预防顶腐病的发生为害。     

不同覆膜方式对陇东旱塬玉米田土壤温度的影响

在海拔1 700 m以下的陇东旱塬选择年降雨量和年平均积温相近的3个试验点,以玉米为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤地温的影响。结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同的土壤深度的地温和有效积温均是A.秋季全膜双垄沟播栽培>B.春季顶凌全膜双垄沟播栽培>C.播前全膜双垄沟播栽培>D.半膜平铺>E.不覆膜。并且在海拔1 700 m以下区域,秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温。不覆膜的有效积温不能满足玉米正常生长所需的积温。     

不同覆膜方式对山旱地菜豆土壤水分及利用效率的影响

以秋季和春季半膜平覆、全膜平覆、全膜双垄沟6种覆膜方式为处理,研究了不同覆膜方式对山旱地菜豆土壤水分及其利用率等的影响.结果表明,秋季全膜双垄沟和秋季全膜平覆较春季全膜双垄沟、秋季半膜平覆、春季全膜平覆和对照春季半膜平覆在播种时0～ 100 cm土层中土壤贮水量分别提高7.62％～14.20％、7.44％～14.02％...     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

旱地全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的仿真优化

针对膜上播种需求,设计了一种新型曲柄滑块机构驱动平行四杆机构直插式播种装置,该装置结构简单,能够实现播种时成穴器"零速"播种,不易挑膜、撕膜。以成穴器相对于机架x方向的速度差v、排种管入出土后水平位移差s为优化目标,在Solidworks Motion中进行了该装置结构优化仿真。得到结果为:当以0.5 m·s~(-1)为前进速度时,曲柄Ⅱ长度69 mm、连杆长度167 mm、曲柄机构转速100 r·min~(-1)的播种装置能得到较好的直插播种性能。     

2BMD-12型小麦对行免耕施肥播种机改进与试验研究

2BMD-12型小麦对行免耕施肥播种机用于一年两熟地区夏玉米整秆覆盖下免耕直播冬小麦,一次作业可同时完成秸秆粉碎、开沟、施肥、播种、镇压等多道工序。通过粉碎刀轴打碎玉米秸秆和田间杂草,并将碎秆、杂草等抛送至开沟器侧后方,有效地解决了玉米整秆覆盖下免耕播种小麦易发生严重堵塞的问题。在其第二代样机的基础上改进设计完成了第三代样机,通过对刀座的排列及对刀轴受力分析的研究,改进设计了粉碎刀轴,并进行了播种性能试验。试验表明在玉米整秆覆盖下对行免耕播种小麦技术可行,机具结构设计合理,为一年两熟地区冬小麦免耕播种提供技术支持。     

基于Richards模型的全膜双垄沟播与传统栽培模式玉米生长势差异研究

应用Richards生长方程,以春玉米为材料,设了3种栽培处理,从动态数学模型的角度,研究大田条件下全膜双垄沟播模式与传统栽培模式玉米的生长势特征差异及对产量的影响。结果表明:3种处理株高、单株叶面积、单株可见叶数生长积累量均呈"慢—快—慢"的S型Richards模型曲线变化;全膜双垄沟播玉米各指标的生长累积Richards曲线和生长速率及速率变化率曲线形态与半膜和露地对照相比有明显差异,其生长起始势(R0)高,生长势指标进入指数和稳定生长阶段早于对照8~20 d;最大生长速率及出现的时间都明显高于和早于露地对照,全膜双垄沟播玉米的株高最大增长速率为6.755 cm·d~(-1),是对照的1.384倍;单株绿叶面积最大增长速率为330.6 cm2·d~(-1)·株~(-1),是对照的1.391倍;单株可见叶数最大增长速率为0.412片·d~(-1)·株~(-1),是对照的1.383倍;全膜双垄沟播玉米增长速率变化幅度大,呈现加速快但减速也快的特点;稳定增长阶段明显增长,为露地对照的1.493~1.618倍。全膜双垄沟播使作物在生长后期将更多的能量分配给了生殖生长,使玉米叶片后期早衰速度减慢,利于玉米抽雄授粉和灌浆,表现较高的穗粒数、粒叶比和百粒重,显著提高产量。     

旱地小麦黑膜全覆盖穴播栽培的效应与模式研究

本研究通过对黑膜、无色膜、垄作、平作、沟播等因素进行组合,探讨了旱地冬小麦地膜全覆盖穴播不同栽培模式的膜下茎和杂草发生规律、土壤温度和水分变化动态及增产增收效果。结果表明,小麦采用黑膜覆盖,自动出苗率比无色膜覆盖平均提高63.73%,膜下茎密度和鲜重分别降低74%以上和98%左右,杂草盛发期的密度和鲜重分别比无色膜覆盖降低62.03%和96.70%,比露地栽培降低70.00%和92.93%。黑膜覆盖小麦全生育期0~25 cm土壤积温比无色膜覆盖降低108.8℃,比露地降低62.9℃,但在播种至拔节阶段,比露地增加72.8℃,拔节至成熟比露地降低135.7℃。水分利用效率黑膜覆盖比无色膜覆盖提高4.48%,比露地提高45.75%。黑膜覆盖比无色膜增产3.05%,比露地增产47.81%。3种起垄方式中,垄作比平作小麦自动出苗率平均提高44.00%,沟播则降低23.80%;膜下茎密度垄作降低35.59%以上,沟播增加25.64%以上;膜下茎鲜重垄作降低30.62%以上,沟播增加12.09%以上。垄作提高土壤积温90.5℃,沟播降低23.5℃;垄作增产3.24%,沟播增产4.90%。以黑色全膜垄作穴播为最佳模式,较全膜覆土穴播自动出苗率平均提高146.93%,膜下茎密度降低98.74%以上,杂草鲜重降低99.90%以上,全生育期增加土壤积温52.0℃,水分利用效率提高10.75%,增产8.68%,节本4 020元·hm~(-2),增加纯收益5 422元·hm~(-2)。且膜面覆土量减少75%,易于清除残膜。其中通用垄沟半微垄模式具有宽窄行距的特点,较微垄模式增产3.89%,增收11.33%,并且适宜机械化作业。     

垄沟覆盖种植对晚播夏玉米生长和产量的补偿效应

针对晚播对夏玉米生长发育造成的不利影响,采用垄覆膜沟不覆盖（LN）、垄覆膜沟覆秸秆（LJ）和垄沟全覆膜（LM）3种垄沟种植方式,以常规播期平作不覆盖（CK1）和晚播平作不覆盖（CK2）为对照,分析了不同垄沟种植方式对晚播夏玉米农田土壤水分、土壤温度及玉米生长和产量的影响,对比不同垄沟覆盖种植方式对晚播玉米生长的补偿效应。结果表明：垄沟种植显著提升了夏玉米0~25 cm土层土壤温度,促进了晚播夏玉米生长;生育期内多雨导致各处理0~200 cm土层土壤含水率一直在18%（75%田间持水率）或更高水平,覆膜对土壤水分的影响不明显;垄沟种植夏玉米整体生长状态在8月中下旬（抽雄~灌浆阶段）与CK1处理达到相同水平;地上部干物质量在成熟期达到或超过CK1处理水平;低温多雨导致晚播夏玉米生育期延长了8~9 d;垄沟种植处理倒伏率较低,最高值仅为3%,平作处理倒伏严重,CK1和CK2处理倒伏率分别达73.1%和20.1%;CK2处理全生育期各项生长及产量指标均较低,LJ处理前期生长状态差,后期贪长,最终相对CK1处理减产7.9%;LN处理产量9 783.8 kg·hm^-2,与CK1处理持平,LM处理达到最高产量11 101.7 kg·hm^-2,相对CK1处理增产12.2%。综合考虑土壤水热、夏玉米生长、产量等各方面因素,多雨条件下垄沟全覆膜方式对晚播玉米生长达到了最好的补偿效果。     

旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机设计与试验

设计了旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土复式作业机,突破了化肥精量深施、开沟入土部件节能降耗、沟底无损覆膜等技术难题,可实现旱塘瓜田的化肥深施、开沟起垄、沟底覆膜、膜上覆土的机械化复式作业。该机由机架、三点悬挂机构、传动机构、开沟起垄机构,施肥机构、覆膜机构等组成,可完成侧条施肥深度10~15 cm,施肥量2.7~4.1 kg·hm^-2精量可调,满足了西北旱塘瓜的化肥深施农艺要求;沟底覆盖的农膜无损伤,且与沟底、沟壁贴合,不仅起到了增温保墒的作用,并有效抑制了杂草生长,使得旱塘瓜全生育期无需施用除草剂;整机功耗＜40 kW。该机具经过田间性能试验验证,当作业地块平整,机具行进速度为匀速0.5 m·s^-1左右时,采光面机械破损程度为41.6 mm·m^-2,膜边覆土厚度27.3 mm,膜边覆土宽度44.6 mm,膜边覆土厚度合格率96.1%,膜边覆土宽度合格率95.6%,地膜纵向拉伸率92.3%,排肥均匀性变异系数5.6%,开沟深度32.5 cm。试验结果表明相关性能指标均已达到国家标准以及农艺要求,能够实现旱塘瓜开沟施肥覆膜覆土机械化作业,适宜推广应用。     

不同密度与施氮量对干旱区玉米产量及其构成因素的影响研究

为确定甘肃中部干旱区玉米种植的最佳密度和施氮量,采用田间试验方法,选用适宜性玉米新品种福地201和高玉811为试验材料,研究了不同密度与不同施氮量对其产量及产量构成性状的影响,分析其产量表现及综合性状以确定最佳增产配方,为提高甘肃中部旱作农业区全膜双垄沟播玉米增产潜力提供理论支持。结果表明:(1)在全膜双垄沟播栽培技术条件下,通过分析密度和施氮量对玉米产量相关因素关系的影响得出,高产稳产最佳种植密度为7.2万株·hm~(-2),施氮量675 kg·hm~(-2),果穗干物质产量达13 792.35 kg·hm~(-2);(2)产量随施氮量增加明显,茎粗则随追氮肥量增加先缓增后明显下降;(3)密度增加,产量下降不明显,但茎粗减小极显著,抗倒性降低,稳产性减弱,低密度增施氮肥,增产效果明显;(4)不同密度与施氮量处理下各性状与产量相关系数达到0.7977,通过0.001信度检验,达到极显著相关水平。     

圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置设计与试验

免耕播种机是保护性耕作的关键机具之一,其播种质量的好坏在很大程度上影响着保护性耕作的效果。为了优化免耕播种机的关键部件破茬刀,研制了一种圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置,该装置能够实现实时地测绘出圆盘破茬刀待测点的运动轨迹。通过对三种圆盘破茬刀的运动轨迹的测绘与试验,得出光面圆盘破茬刀上待测点的运动轨迹为光滑的摆线,半圆型缺口盘和阿基米德螺线盘上待测点的运动轨迹为由不同长度的圆弧组成的云曲线。在此基础上对三种圆盘破茬刀冲击情况、入土滑切角和滑切速度变化进行了分析比较,建立了阿基米德螺线型圆盘破茬刀切割根茬运动的运动学模型。描绘出阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的运动轨迹是由不同长度的圆弧组成的云曲线,建立了阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的运动方程。发现阿基米德螺线型圆盘破茬刀刃口上点的轨迹具备了光面圆盘破茬刀的摆线规律,也具备了半圆型缺口圆盘破茬刀的冲击性,并且滑切角较大,滑切性能更好。通过圆盘破茬刀切割玉米根茬运动特性测绘装置的两因素三水平正交试验分析,得出阿基米德螺线型圆盘破茬刀、机具配重为100 kg时破茬效果达90%以上,破茬率较高。