基于离散元的秸秆-土壤复合体载荷传递研究

针对目前玉米秸秆-土壤混合介质下土壤应力传递特性不明确的问题,以黄淮海麦玉一年两熟区土壤为研究对象,借助离散元仿真软件EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型,建立了0、30%、40%、50%含量的秸秆-土壤混合介质离散元模型。以室内平板载荷试验为基础,对建立的秸秆-土壤混合模型进行离散元模拟仿真,通过控制加载板的施加力大小和作用时间记录不同加载状态下4种秸秆含量土壤颗粒的运动规律;同时,对土壤剖面进行分割,取土壤模型的3个不同深度土层,深度分别为40、90、140mm,进一步从仿真的角度揭示秸秆含量对土壤应力传递的影响。仿真结果表明：在秸秆-土壤混合介质中,秸秆通过减小土壤颗粒间接触面积来减小土壤间摩擦力以及改变土壤颗粒的运动方向等方式对土壤应力的传递起到阻碍作用;秸秆的添加会导致应力垂直传递减少,在40mm处各应力值比无秸秆时分别降低了21.7%、52.9%、67.2%;在同一施加力情况下,土壤应力随着作用时间的增加呈先降低后增加趋势,随秸秆含量的增加呈先增加后降低趋势。综合而言,适量的秸秆含量能够显著改善土壤的力学行为,当秸秆还田比例为10%～30%时土壤应...     

盐碱地后悬挂随动式打孔通气机的设计与试验

针对现有盐碱土改良措施工程量大,农业生产成本高的问题,设计了一种后悬挂随动式打孔通气机,用于疏松土壤,提高土壤通透性,改善土壤环境。分析了该机器的组成及工作原理,建立了五杆打孔机构运动学模型,研究了打孔轨迹形成的机理,在确立关键部件约束条件的基础上,结合工作原理和运动特性,获得了打孔部件和随动装置的结构参数,及不同打孔深度下的最佳机组前进速度。借助Matlab软件进行了打孔通气机打孔过程仿真分析,结果表明：在最佳机组前进速度下,打孔过程中的打孔针摆动角度在?2.2°～2.3°之间变化,垂直性较好。基于理论与仿真分析,设计了后悬挂随动式打孔通气机样机,并对样机打孔特性进行了试验分析,试验结果表明样机打孔特性与理论分析结果一致,试验结果如下：样机作业速度为3～5 km/h时,成孔与水平方向的夹角均值在86.4°～88.5°之间,变异系数小于1.6%,垂直性较好,同时打孔密度为51～128孔/m2,工作效率为3600～6000 m2/h。该研究可为开展盐碱土机械化改良提供参考。     

到西昌，寻找真正的火把节

尤其是在安宁河谷西昌这一块,由于自古以来经济富庶、人烟辐辏。各民族文化交融的程度高,西昌火把节的热烈程度往往让人叹为观止。火把节上最感兴趣的就是玩火,扛着一个大火把在街上跑啊、跳啊,这时候所有的烦恼都一扫而空了。火把节是西昌最大的看点之一,要想不虚此行,火把节的几个环节“拜节”、“狂欢”都要参加。彝族的“阿米子”漂亮得很,你在火把节选美上就能看到……     

基于FRIDA模型的轮胎-土壤接触特性研究

利用喷涂法与土壤传感器埋设法测试了不同胎压条件下轮胎-土壤接触特性,旨在研究轮胎气压对轮胎-土壤接触特性影响,对FRIDA模型在华北一年两熟区壤土区适用性进行评价并优化,结果表明,轮胎-土壤接触面面积A的均方根误差(RMSE)从0.022 m~2降低到0.013 m~2,标准偏差(Bias)的变化范围为-0.19~0.019 m~2,模拟值与实测值的回归线决定系数为0.948;轮胎-土壤接触面平均应力及最大应力的模拟值与实测值的相对误差(RE)均小于0.1,参数优化及验证后的FRIDA模型能够模拟华北一年两熟壤土区轮胎-土壤接触特性。通过田间试验结合优化的FRIDA模型,分析轮胎气压、轴载对轮胎-土壤接触特性影响的结果表明,随着轮胎气压增大,接触面形状由矩形到椭圆形再到圆形的变化过程,接触面积减小,应力分布由M型应力集中到凸型应力集中变化;随着轴载增大,轮胎-土壤接触面形状由类椭圆形变为矩形,面积增大,应力分布出现严重M型应力集中现象,且应力逐渐增大。该研究为合理选择拖拉机胎压及配套农机具提供了理论依据。     

田间土壤压实研究现状

在综述国内外农机土壤压实研究进展的基础上,结合土壤压实形成过程,从土壤含水量、耕作方式、农业机械3方面,内外因相结合的角度分析了影响田间土壤压实的因素。针对影响因素提出减缓土壤压实的可行性措施,总结了目前土壤压实研究中存在的问题和认识上的不足,并提出可行性建议。为进一步开展农业机械土壤压实方面研究提供参考。     

马铃薯机械化收获除杂技术与装备研究进展

高效低损除杂是马铃薯机械化收获的核心环节,直接影响马铃薯的收获效率与收获品质,是助推马铃薯收获模式制定与收获装备研发与产业化进程的关键。由于不同马铃薯种植地区的自然环境等区域差异性较大,各地区马铃薯种植和收获模式复杂多变,因此对马铃薯机械化收获的除杂技术、装置结构和作业原理的需求各不相同。机械化收获除杂是减少生产成本、提高经济效益的重要方法,该研究基于国内马铃薯种植农艺,分析了国内外典型的马铃薯收获机基本结构和技术特点,对马铃薯机械化收获秧膜杂处理技术进行归纳总结,阐述薯土分离、薯秧分离、残膜回收及杂质清选等环节的装置结构与工作原理,对比分析不同除杂装置的特点与技术指标。针对国内覆膜种植、丘陵地区土壤粘重等特点,指出制约国内马铃薯除杂机械化发展的关键问题,并提出规范种植体系,研制适用机型与专用装备,农机农艺农信相融合和产学研相结合等建议,以期为马铃薯机械化收获除杂技术装备的研发应用奠定基础。     

马铃薯收获机扰动分离装置设计与试验

针对现有的小型马铃薯收获机筛面土块破碎效果不佳而影响分离效率和收获品质等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式和常用杆条式分离装置,设计了一款马铃薯收获机扰动分离装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯的碰撞特性和土块的破碎过程分析,得到影响薯块损伤和土块破碎的主要因素为扰动深度、偏心轮转速和偏心距;通过EDEM-RecurDyn耦合构建仿真模型,单因素试验得到扰动杆数量最优为4,以扰动深度、偏心轮转速和偏心距为试验因素,以马铃薯碰撞力和土块破碎率为评价指标,运用Box-Behnken中心组合设计方法进行仿真试验,对试验结果进行方差分析,利用响应面分析了各交互因素对试验指标的影响规律,结合实际工况确定影响因素最佳取值。验证试验表明：当收获机分离筛运行速度为0.7m/s、扰动深度为51.5mm、偏心轮转速通过调速器设为2.3r/s、偏心距为31mm时,土块破碎率为60.7%,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为790.66m/s2,小于马铃薯临界损伤阈值。     

免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性和作物根系的影响

为研究免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系的影响,于2013—2016年在河北涿州免耕试验田设置免耕(NT)、免耕深松(STNT)、免耕压实(CNT)和免耕压实深松(CSNT)4种处理,分析4种处理对土壤水稳团聚体、土壤容重、土壤紧实度、作物根系生长的影响。试验结果表明,在3年的试验周期内,CNT处理对大团聚体含量的影响具有累积效应,随着耕作时间的增加,CNT处理各土层土壤大团聚体含量逐渐减小,在深度上CNT处理对大团聚体含量的影响深度逐渐增加,且CNT处理能够显著减小土壤团聚体平均质量直径(MWD);10~40 cm土层,CNT处理土壤容重明显高于NT、STNT、CSNT处理;0~30 cm土壤紧实度由大到小表现为:CNT、NT、CSNT、STNT,CNT处理平均土壤紧实度分别比NT、CSNT、STNT处理大38.2%、58.9%、59.4%;0~20 cm土层CNT处理玉米平均根系质量百分比分别比NT、STNT、CSNT处理大24.0%、24.9%、19.3%(P0.05),CNT处理20~40 cm土层平均根系质量百分比仅有11.6%;CNT、NT、STNT、CSNT处理小麦平均最大根长密度分别为0.63、0.83、0.84、0.83 cm/cm3。免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系生长影响显著,深松技术能够显著缓解压实,未受轮胎压实的免耕区域虽然能够增加土壤容重、紧实度,但影响不显著,短期内不需采取疏松措施。     

华北一年两熟区玉米秸秆覆盖对冬小麦生长的影响

于2014—2016年在河北涿州保护性耕作试验田开展了设置6种不同秸秆覆盖还田量:5 t/hm~2(全量还田,OM)、4 t/hm~2(80%还田,EM)、3 t/hm~2(60%还田,SM)、2 t/hm~2(40%还田,FM)、1 t/hm~2(20%还田,TM)及无秸秆覆盖地表(NM)的田间试验,分析了不同秸秆覆盖量对田间土壤含水率、冬小麦出苗率、叶面积指数(LAI)、根系生长及产量的影响。试验结果表明,秸秆覆盖量与土壤含水率之间呈线性关系,含水率随秸秆覆盖量增大而增大;冬小麦出苗率随秸秆覆盖量先增大后减小,FM处理出苗率最优,2014—2016年FM平均出苗率比TM、NM、SM、EM、OM分别大6.9%、10.0%、11.9%、23.8%、33.7%;2014—2016年冬小麦整个生长周期内,FM、TM、NM、SM、EM、OM处理平均LAI分别为5.3、4.5、3.6、4.0、3.3、3.0;2014—2016年FM、TM、NM、SM、EM、OM处理最大根长密度分别为0.98、0.95、0.93、0.93、0.86、0.67 cm/cm~3;2014—2016年FM处理冬小麦平均产量分别比TM、NM、SM、EM、OM高2.94%、7.56%、7.91%、11.50%、13.53%。适量秸秆覆盖(2 t/hm~2)能促进冬小麦生长,实现增产,秸秆覆盖量较大时应该增加播量并提高播种机防堵质量。     

华北玉米秸秆覆盖对砂土、壤土水土保持效应的影响

通过野外径流场模拟降雨试验,研究玉米秸秆覆盖对砂土和壤土产流产沙过程的影响,探索不同土壤质地下水土保持的临界秸秆覆盖条件。处理分为2种土壤质地类型和5个水平的秸秆覆盖度:0、10%、20%、30%和40%。结果表明:壤土抗侵蚀能力优于砂土,但透水性弱于砂土;不同土壤质地条件下秸秆覆盖效益存在差异,相同的秸秆覆盖时,砂土条件下的土壤侵蚀防治效果优于壤土;2种土壤质地条件秸秆覆盖度30%时可显著提高土壤入渗总量(25.7%~33.9%),减少产沙总量(22.2%~46.4%),对水土流失具有良好的防治效果。考虑到过大的秸秆覆盖度(大于80%)会造成播种机堵塞,在华北保护性耕作研究实践中,建议砂土和壤土质地下的农田地表保持1 600~3 000 kg/hm2(30%~60%)的玉米秸秆覆盖,以达到较好的水土保持效果和播种质量。