免耕与秸秆还田对直播稻产量及水分利用的影响

于2017—2018年连续2年设置了翻耕+秸秆不还田(CT+NS)、翻耕+秸秆还田(CT+S)、免耕+秸秆不还田(NT+NS)、免耕+秸秆还田(NT+S)4种处理,研究免耕与秸秆还田对直播水稻的产量及水分利用的影响.试验结果表明,NT+S下直播水稻的产量为9.08~9.63 t/hm²,与CT+NS和CT+S的差异不具有统计学意义,而较NT+NS显著增加了10.05%~13.36%.与CT+S相比,NT+S的需水量显著下降了5.17%~7.24%,达到555.0~576.7 mm.2年间均以NT+S的水分生产率最高,分别为1.63和1.67 kg/m³,较NT+NS显著增长了12.90%和11.56%.与NT+S相比,CT+S的水分生产率无显著变化;CT+NS的水生产率在2017年显著低于NT+S,而在2018年差异不具有统计学意义.     

主动防堵式免耕播种机作业粉尘特性

原茬地免耕覆秸精播机在高速作业过程中，粉尘影响气吸式排种器排种性能，导致播种质量降低。该文对作业粉尘进行物性参数测定，通过理论分析建立粉尘飘移运动学模型，运用CFD-DEM耦合和二次回归正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、风向和风速为试验因素，粉尘浓度为评价指标，探究原茬地免耕覆秸精播机作业周围5m空间内的粉尘分布规律。结果表明：风向和风速对粉尘浓度具有极显著影响(P<0.01)，作业速度具有显著影响(P<0.05)，影响主次顺序为风速、风向、作业速度；最小粉尘浓度分布空间为清秸防堵种床整备装置上方对应中间播种行0.32 m³的立方体空间范围。田间验证试验结果表明，虚拟仿真与田间试验粉尘分布范围相对误差小于8.6%，仿真分析方法可行，结果可靠。研究结果可为主动防堵式免耕播种机特别是原茬地免耕覆秸精播机防尘式气吸排种系统设计提供理论参考依据。     

油菜高速免耕直播机驱动型开畦沟装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区现有油菜直播开畦沟装置高速作业（≥10 km/h）时存在沟形稳定性较差、畦沟两侧厢面质量较差而导致油菜直播作业速度无法提高的问题，该研究研制了一种主动型开畦沟并同步厢面匀土的类螺桨高速开畦沟装置。基于运动学和动力学分析确定了影响减阻性能的关键因素及参数范围，并依此设计和确定了类螺桨低阻开畦沟刀片及其刀组排列方式；为降低阻力和保证抛土效率，开展了基于刀盘-土壤离散元模型的刀片旋切特性仿真试验，结果表明：随螺距角增大，阻力扭矩先减小后增加，且后磨刃的切削阻力小于前磨刃；最佳螺距角、刀刃结构参数组合下类螺桨刀组在作业速度12 km/h、刀盘转速810 r/min时，阻力扭矩较直勺刀组减小176.6 N·m，牵引阻力减小447.7 N。基于动力学分析确定了影响匀土板匀土性能的因素及其参数范围，匀土仿真试验结果表明：左、右匀土板拱度为0.19，下倾角分别为10°、7°时匀土性较好。田间试验结果表明，在作业速度9～12 km/h时，畦沟沟深169.1～188.6 mm，沟深稳定系数92.5%～95.6%、厢面平整度22.2～23.0 mm，两侧匀土变异系数分别为14.3%、17.2%，埋茬率81.96%～87.46%，碎土率93.26～95.33%；作业速度12 km/h时的作业功耗为66.84 kW，满足油菜种植农艺要求。研究结果可为长江中下游稻油轮作区油菜高速免耕直播开畦沟及高质种床制备提供新方法。     

基于EDEM-ADAMS仿真的稻茬地双轴破茬免耕装置研制

针对长江中下游稻麦轮作区的稻茬地根茬量大韧性强、土壤黏度高不宜粉碎等问题，该研究基于仿真试验研制双轴破茬免耕装置。通过EDEM软件建立破茬开沟装置-秸秆-土壤离散元模型，采用正交试验得到破茬开沟装置的刀型、排列方式以及刀具数量，基于EDEM-ADAMS联合仿真，采用单因素试验、正交试验、二次回归正交旋转试验和响应曲面法对甩刀、粉碎装置以及双轴破茬免耕装置进行动力学分析，得到甩刀具参数、旋耕刀轴和粉碎刀轴转速以及双轴轴心水平与垂直高度，得到机具最佳参数：破茬装置选用30把旋耕刀采用双螺旋排列，刀轴转速为286 r/min；粉碎装置选用L型（32把）和直刀（8把）采用双螺旋排列，刀轴转速为605 r/min；双轴水平距离548 mm、垂直高度168 mm。根据最佳参数试制样机并进行田间性能测试。田间试验结果表明，秸秆和稻茬以0.93 kg/m2全量覆盖时，双轴破茬免耕装置对水稻秸秆、根茬的平均切断率以及切茬率分别为95.09%和95.16%，机具通过性良好，田间平均出苗率为95.29%，符合当地农艺要求，适用于秸秆覆盖量大的作业情况。所设计的双轴破茬免耕装置满足长江中下游稻麦轮作区小麦免耕播种作业要求，可为双轴旋转型耕作装置以及根茬不易粉碎、土壤黏度高条件下的免耕播种提供参考。