基于离散元法的深松作业玉米秸秆运动规律

东北垄作区玉米秸秆还田条件下,针对垄台播种带秸秆残茬易导致深松铲以及后续机具缠草堵塞和阻力增加等问题,建立深松铲-土壤-秸秆-根茬的离散元模型,分析仿真因素秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角、根茬状态（根茬中间切割、根茬一侧切割、根茬挑起和无根茬）和秸秆之间相互影响对深松作业过程中秸秆拨离垄台的影响。进一步探究深松铲作用下垄上秸秆运动规律并分析其扰动比阻（秸秆扰动力矩与深松铲阻力之比）。仿真结果表明：秸秆距垄台中心距离对秸秆位移中的水平侧向运动的影响最大;秸秆水平侧向位移随着秸秆与机具前进方向夹角增大呈减小趋势;根茬状态影响秸秆位移的主次顺序依次为：根茬挑起、根茬一侧切割、无根茬、根茬中间切割;当秸秆距垄台中心距离为60 mm时,秸秆之间相互影响对秸秆位移中的前进方向运动的影响最大;当秸秆距垄台中心距离大于60 mm,秸秆前进方向位移呈增大趋势。秸秆运动的力矩变化趋势为平稳变化,后产生峰值,最后又趋于平稳;影响秸秆力矩的主次顺序依次为：根茬状态、秸秆之间相互影响、秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角。深松过程中,秸秆扰动比阻在切割根茬一侧时达到最大值0.152 mm。田间对比试验结果表明,仿真模型得到的秸秆总位移、水平侧向、前进方向和垂直方向位移与田间试验值的误差分别为0.36%～9.67%、0.16%～12.31%、0.56%～10.11%和0.43%～4.63%,秸秆力矩的误差为0.16%～11.06%。研究结果可为深松铲设计以及优化提供一定的理论依据。     

基于离散元法的凸圆刃式深松铲减阻效果仿真分析与试验

针对深松作业阻力大、能耗高等问题,该文在深松铲铲尖顶部设计了一种能有效减阻降耗的凸圆刃。以安装凸圆刃的凸圆刃式深松铲为研究对象,建立了土壤模型。为提高土壤模型的准确性,选用非线性粘结弹性塑形接触模型(edinburgh elasto-plastic adhesion model,EEPA),对凸圆刃式深松铲进行耕作阻力虚拟仿真。利用插件将颗粒与深松铲接触作用力导出,分析凸圆刃式深松铲应力和形变,校验其结构强度;采用EDEM软件分析不同耕深和速度对深松耕作阻力的影响,并以国标深松铲为比较对象,分析了凸圆刃式深松铲的减阻效果;通过田间试验验证了土壤模型和凸圆刃式深松铲设计的准确性和可行性。田间试验结果表明,与国标深松铲相比,凸圆刃式深松铲耕作阻力平均降低了10.24%。仿真结果与实测值较为接近,数值误差在3%～10%,证明土壤模型基本符合土壤的力学特性,能近似代替真实的土壤环境。该研究证明了采用离散元法分析深松耕作阻力可行性,可为进一步优化深松铲结构提供参考。     

深松对不同耐密性春玉米增密增产调控机制

为了探明深松对玉米品种耐密性的影响机制,该研究在内蒙古三大平原灌区,以不同耐密性春玉米品种为试验材料,在深松和浅旋耕作条件下,设置4.5～10.5万株/hm~2范围5个种植密度梯度,对植株根系结构特征、冠层生理特性及产量变化进行对比分析。研究结果表明,深松后土壤环境得到明显改善,从而促进根系生长发育,有效地缓解植株后期的衰老,延长叶片的持绿期和光合生产时间,延缓单株干物质积累量随密度增加的下降速度,提高玉米的耐密性,最终达到增密增产效果。强耐密性品种通过深松调控能够增密0.79万株/hm~2,增产1.37 t/hm~2;弱耐密性品种通过深松调控能够增密0.60万株/hm~2,增产1.06 t/hm~2。花后日温差10℃天数、花后日照时数8 h天数、花后日均温度和土壤中速效磷含量是造成玉米品种对深松响应区域间差异的主要因素,强耐密性品种的深松调控效果在区域间更稳定,该研究可为内蒙古平原灌区采用深松措施实现再增密增产提供科学依据。     

辽阳市农机深松作业发展措施研究

根据辽阳市的农业生产特点及实际情况,从思想认识、组织指导、项目实施、技术优势、推广范围、监督检查6个方面,探讨在辽阳市推广农机深松作业的具体措施,为全面实施保护性耕作技术提供有益的借鉴。     

黄土高原休闲期深松后覆盖播种对旱地小麦产量的影响

为明确旱地麦田休闲期深松、生育期覆盖对土壤水分的影响及其与产量构成因素的关系,探索旱地小麦增产增效的最佳蓄水保墒土壤管理技术,于2014-2016年在山西省闻喜县旱地麦田进行大田裂区试验,以休闲期深松和当地传统耕作（对照）为主区,以全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播三种播种方式为副区,研究休闲期深松、生育期覆盖播种对土壤水分和产量及其构成因素的影响。结果表明：两试验年度休闲期深松耕作显著提高了播种期土壤蓄水量,0~300 cm土层较传统耕作多蓄水达24~33 mm;越冬-成熟期土壤蓄水量提高了12%~16%,休闲期土壤蓄水效率显著提高了18%~24%,降水生产效率提高了6%~11%,水分利用效率显著提高了15%~23%。2 a休闲期深松较对照小麦产量分别提高了12%~16%、18%~24%。休闲期深松条件下两种覆盖播种模式较常规条播产量显著提高了9%~13%、8%~21%;对照条件下,产量分别提高了6%~13%、12%~19%。2 a膜际条播较全膜覆土穴播产量分别提高了3%~7%、6%~12%,降水生产利用效率和水分利用效率均以膜际条播最高。年份对产量和穗数有极显著影响,休闲期深松效果大于播种方式效果。此外,本试验条件下,穗数的形成与越冬期上层土壤水分、拔节期中层土壤水分、孕穗期深层土壤水分相关性极显著。产量的形成与越冬期上层、拔节期上层和中层、孕穗期和开花期深层水分相关性极显著。休闲期深松可实现蓄水增产,土壤蓄墒每增加1 mm,2 a休闲期增墒增产量分别达26 kg·hm^-2、46 kg·hm^-2,且结合膜际条播蓄水对产量的贡献最高。总之,休闲期采用深松、生育期采用覆盖,均有利于提高花前土壤水分,增产主要通过提高穗数来实现,且降水少的年份增产效果明显。因此,休闲期深松结合生育期膜际条播处理是兼顾高产蓄水高效的耕作栽培方式。     

深松旋耕碎土联合整地机设计与试验

为减少耕作阻力、改善土壤耕层结构、提高碎土率,该文对联合整地机的深松部件、碎土机构进行设计,设计了入土角度可控的自激振动深松铲,并建立了自激振动深松铲的运动学模型和力学模型,确定弹簧行程为15mm、负载为7 500～15 000 N,并确定了弹簧的结构参数。设计了具有二次碎土功能的笼状碎土辊,并依据农艺要求确定了其结构参数。通过室内土槽试验,验证了自激振动深松铲的减阻效果和耕作质量,并对整机的作业质量进行了田间测试。土槽试验结果表明:与对照相比,自激振动深松铲平均减阻9.22%,土壤蓬松度和土壤扰动系数分别为26.16%和77.21%,减阻效果明显,作业效果较好。田间试验结果表明:联合整地机的深松深度稳定系数、旋耕深度稳定系数、地表平整度和植被覆盖率分别为94.92%、92.50%、1.17 cm和93.36%;笼状碎土辊在整个试验过程中未出现土壤粘附和拥堵现象,碎土率为84.18%,加装普通齿状碎土辊机具的碎土率为71.41%,笼状碎土辊的碎土率提高了12.77个百分点,碎土效果明显改善。深松旋耕碎土联合整地机减阻效果明显、整地质量好,可有效改善土壤的耕层结构,降低土壤容重,提高蓄水保墒能力。     

深松耕作和秸秆还田对农田土壤物理特性的影响

[目的]为了增加中国干旱半干旱地区农田土壤蓄水保墒能力。[方法]采用野外试验和室内分析相结合的方法研究了深松和深松结合秸秆还田耕作技术对晋中北部地区两种主要类型土壤物理特性的影响。[结果]深松可以打破土壤犁底层,显著降低黏土和壤土10—30cm土层范围内的土壤容重;调节土壤孔隙度,增加了黏土10—30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度,同时增加壤土10—30cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度和20—30cm土层土壤非毛管孔隙度;改善黏土和壤土20—30cm土层土壤固、液、气3相状况;深松结合连年秸秆还田进一步优化了壤土耕层环境,同时显著降低了玉米拔节期土壤地表结皮的厚度和紧实度。[结论]深松结合连年秸秆还田和深松耕作技术可以缓解土壤板结状况,增加降雨入渗。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

玉米深松全层施肥精量播种机关键部件的设计

设计一种玉米深松全层施肥精量播种机,该机具进地一次可完成深松、全层施肥、精量播种、覆土和镇压等多项作业。同时,在介绍整机的基础上,对深松铲和可调全层施肥装置进行了研究设计。通过试验得出:当导肥槽与地面的角度为55°、导肥管与竖直方向的角度不超过45°时,全层施肥效果较好;通过调整施肥调整片,可以达到最佳的全层施肥效果。