为克服草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的开沟问题,在草地切根改良的基础上实现施肥补播,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺构建种床与肥床,设计分层交错式覆土开沟装置,建立种沟与肥沟双圆盘开沟器需满足的参数关系。基于土壤扰动造成土壤坚实度下降理论,通过对比试验,确定种沟开沟器距切根沟缝的距离对土壤坚实度的影响,得到将种沟开沟器布置在距离切根沟20mm处,可使开沟器入土处的土壤坚实度下降62%。将分层交错式覆土开沟装置应用于9QFB-2.4型破土切根施肥补播复

为实现开沟施肥覆土一体化联合作业,在微型手扶开沟机基础上,设计了排肥装置和覆土装置,主要有排肥装置的肥料箱、重心配置、覆土板和仿形装置结构设计。实现了动力从行走轮传到排肥器、肥料箱重心稳定、排肥量可调、覆土板能在上下高度差约80 cm实现仿形功能。田间试验结果表明,设计配有排肥和覆土装置的开沟机工作时施肥量达到50 kg/h,覆土率达78.3%,覆土均匀度较好。

［目的］为了评价施肥机实时施肥效果，设计了一种基于皮带秤的施肥机施肥性能检测装置。［方法］该装置可以检测排肥口的实时流量，同时利用皮带秤的运行速度模拟施肥机的田间行驶速度，在室内实现施肥机单位面积实时施肥性能的检测。［结果］精度测量试验表明：检测装置能检测施肥机的动态施肥特性，其计量相对误差平均值为１．７６％，方差１．０３％。应用检测装置对苏南地区应用广泛的外槽轮式施肥机的施肥性能进行了测定，结果表明：检测装置能有效测定排肥口流量和单位面积施肥量的动态特性。［结论］在满足施肥流量要求的前提下，减小槽轮开度和增加槽轮齿数有利于改善槽轮式施肥机的施肥特性。

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。

针对1GQ-1.6型中置铧式犁起垄机在高稻茬黏重土壤环境中作业壅泥缠草、沟边土壤堆积、厢面土块不细碎等问题,将原有中置铧式犁设置成双翼开沟犁,并在中置双翼开沟犁后部旋耕刀轴上左右对称设置分土螺旋,以最大土壤推送量为目标,设计了分土螺旋的螺旋叶片直径、螺距及螺旋升角;基于农艺要求的沟型,设计了双翼开沟犁犁体高度、宽度,研制出由机架、双翼开沟犁、可调深度机构、中间变速箱、分土螺旋和旋耕刀辊组成的螺旋分土开沟装置。室内土槽试验结果表明,中置螺旋分土装置工作性能的各项评价指标均符合国家标准和农艺要求,其中沟深稳定

秸秆深埋还田机在进行田间作业时,能否开出符合机具作业要求的深沟是秸秆深埋的关键。目前国内秸秆还田机种类繁多,但具有深埋作用的机具相对较少,东北地区常年使用小四轮拖拉机进行田间作业,犁底层逐年加厚上移,导致土壤耕层变浅,土壤肥力下降,影响了作物产量。针对这一情况,设计一种具有螺旋开沟装置的秸秆深埋还田机,探究单螺旋开沟装置和并排双螺旋开沟装置的优缺点,并通过田间试验最终确定螺旋开沟装置的主要结构配置。通过对螺旋开沟过程中土壤颗粒的运动过程分析,确定螺旋叶片的主要参数,单轴螺旋线对称布置的螺旋开沟器为变螺距螺

针对目前施肥开沟机缺少作业信息检测装置及其远程监测的需要,基于惯性传感器技术、数据处理技术及网络通讯技术,开发施肥开沟机作业信息远程监测系统。所检测施肥开沟机作业信息包括开沟深度、油耗、作业时间、作业轨迹和作业距离,其中,油耗采用超声波油位传感器检测,作业时间通过设定界限值判断是否为作业段来检测,作业距离和作业轨迹则依赖于GPS定位。由于开沟深度和农作物产量相关,作业信息检测方法重点围绕开沟深度进行研究。采用2个惯性传感器分别检测开沟机和车身的俯仰角,相减得到的倾角差值结合开沟机相关尺寸计算可得开沟深度。基于卡尔曼滤波算法对倾角差值进行滤波以减小机具振动等产生的检测误差。在MATLAB中建立倾角差滤波模型进行仿真,仿真发现:Q/R比值不变,Q、R值变化时,滤波效果基本相同;Q/R比值不同时,随Q/R减小,滤波后倾角差的方差越小,但滞后效果越明显。倾角差滤波试验分为2部分:1)滤波验证试验以模型车为载体,利用不同Q、R参数进行试验,结果与仿真结论一致;2)土槽试验中固定Q、R参数,倾角差经滤波,其方差由4.07减小为0.47,表明滤波有效。田间试验对作业信息进行检测,结果表明:1)开沟深度检测误差在5%以内,结果精确;2)其他作业信息检测准确,检测方法可靠,远程监测系统具有实用价值。

针对免耕播种机分层施肥开沟器存在纵向尺寸大、分层效果差的问题,设计了一种由主开沟器及浅层尾管组成的控位分层施肥开沟器,通过浅层尾管的位置调节,实现分层施肥位置的横向控制。利用EDEM建立开沟器离散元仿真模型,模拟其切土开沟分层施肥作业过程。对开沟器侧位及正位施肥方式的土壤耕作阻力进行了理论分析及仿真验证。结果表明:开沟器侧位施肥方式较之正位方式,具有相对较高的土壤耕作载荷及较小的载荷波动;侧位施肥方式具有较佳的肥料分层效果及更为集中的颗粒空间分布特性。田间验证试验结果表明,控位分层施肥开沟器可实现分层施肥

针对一年两熟灌溉区玉米覆盖地免耕播种小麦时播种机堵塞问题,设计研制了一沟双行小麦施肥播种单体,该单体1次作业可同时完成施1行肥和播2行小麦,进行小麦宽窄行机械化种植。田间试验以窄行距离分别为8 cm和10 cm的施肥播种单体与普通尖角开沟器进行性能对比。结果表明:同一平均行距宽窄行种植的播种机通过性较均行距种植普通尖角开沟器播种机的好;窄行距离为10 cm的单体播深变异系数和行距变异系数最小,分别为7.3%和5.6%;窄行距离为8 cm的单体牵引阻力和肥深变异系数最小,分别为459.2 N和3.5%;确定优化的小麦宽窄行平均种植行距为20 cm,作业质量满足农艺要求,解决了高覆盖量工作条件下播...

针对4YBG–1型烟草拔秆机在南方烟区作业过程中出现烟秆拔取输送不畅、切蔸不稳及操作不便等问题,设计了一种前置挂接在手扶式拖拉机上的拔秆切蔸装置。以HZ07–11烟秆为试材,对影响烟秆拔断率、漏拔率及切蔸率的双排夹持输送链速度、拖拉机前进速度、夹持间隙进行单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,双排夹持输送链速度为0.8~1.1 m/s,拖拉机前进速度为0.5~0.6 m/s,夹持间隙9~15 mm时,可完成烟秆拔秆切蔸作业。正交试验结果表明,影响烟秆拔断率、漏拔率和切蔸率的因素大小依次为夹持间隙、双排夹持输送链速度、拖拉机前进速度,双排夹持输送链速度为0.8 m/s、拖拉机前进速度为0....

为降低退化草地切根改良机械的作业功耗，根据草地切根作业的要求，按照滑切角的变化规律，设计了基于对数螺线、阿基米德螺线、正弦指数曲线、偏心圆弧线的４类１６种刀具刃口曲线。通过土槽试验，测得不同种类刃口曲线刀具与土壤作用的牵引力和扭矩，计算得到比功耗大小；拟合不同种类曲线的参数与比功耗的关系，以比功耗最小为目标，优化得到不同种类曲线的最优参数组合，再比较４类刃口曲线最优参数组合下的最小比功耗大小，得到最优的刀具刃口曲线。优化结果表明，初始静态滑切角为４０°，静态滑切角的增量与极角的比例系数为－０．１时对应的正弦指数曲线切根比功耗最小，为３ ３４５ｋＪ／ｍ３，是试验条件下的切根最优刃口曲线。

了解燕麦(Avena sativa)品种、施肥和箭筈豌豆混播比例对燕麦栽培草地各器官生物氮素储量的影响及动态变化,为燕麦栽培草地生态评价提供理论依据。采用3因素4水平正交试验设计[L16(45)],研究了高寒区燕麦栽培草地在品种、施肥和混播处理下的生物氮素储量。结果表明,对燕麦混播栽培草地群落而言,地上和地下生物氮素储量均受品种、施肥和混播共同作用影响,其中品种、施肥和混播比例均显著影响燕麦草地植物各器官氮素储量,品种主要影响燕麦茎和花序生物氮素储量,施肥主要影响燕麦叶生物氮素储量,品种和施肥共同影响燕麦根生物氮素储量;混播主要影响箭筈豌豆(Vicia sativa)茎、叶和根生物氮素储量。选用青海甜燕麦、尿素+磷酸二铵+有机肥施肥处理和混播75 kg·hm–2箭筈豌豆处理下,乳熟期地上、地下总生物氮素储量分别可达128.60和13.20、112.45和10.08、122.20和11.30 kg·hm–2。随着生育期的推进,群落地上总生物氮素储量呈增加变化,地下总生物氮素储量则呈下降变化;燕麦地上、茎、叶和根生物氮素储量分别呈增加、"先增后降"、"先增后降"和下降的变化;箭筈豌豆地上总生物、茎生物、叶生物氮素储量呈增加变化,而箭筈豌豆根生物氮素储量呈"先增后降"的变化。

针对我国稻麦轮作区在作物收获后均可进行免耕播种的作业要求,在原设计的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的基础上,对开沟装置结构参数、运动参数及分土导流装置结构进行优化,利用开沟抛起的土块对免耕直播的种子进行覆盖。田间试验表明:优化改进后的开沟分土装置作业效果良好,作业后土垡边长不大于4 cm、碎土率达90%,抛土均匀性不小于85%,单侧平均抛土幅宽1.1~1.2 m,抛土集中区平均覆土厚度2.3 cm,不仅达到开沟机械作业的质量标准要求,还能满足当地农艺上的覆土盖种要求。

【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。

【目的】研究燕麦/箭筈豌豆混播及燕麦单播草地产量和水分利用对施肥的响应,以探明混播及施肥影响人工草地水分利用的效应及机理,并提出青藏高原荒漠草原区水分高效利用的栽培草地播种和施肥模式。【方法】大田试验于2017年和2018年在青海省乌兰县金泰牧场开展,试验设置2个种植方式,分别为燕麦/箭筈豌豆混播和燕麦单播,设置2个施肥水平,分别为高肥(120 kg N·hm~(-2), 103 kg P_2O_5·hm~(-2))和低肥(60 kg N·hm~(-2), 51.5 kg P_2O_5·hm~(-2)),共4个试验处理,完全随机区组设计。所有处理在春季播种前进行灌溉,生育期无灌溉。试验测定指标包括主要生育时期人工草地地上生物量、植株氮含量、土壤体积含水量等,计算指标包括牧草生育期内耗水量、干物质水分利用效率和粗蛋白水分利用效率。【结果】通过混播和施肥均可大幅提高草地产量,2017年和2018年高肥处理干物质产量比低肥处理分别提高34.7%和9.7%,粗蛋白产量分别提高41.3%和20.4%,混播处理干物质产量比单播处理分别提高14.4%和9.2%,粗蛋白产量分别提高74.7%和62.9%。混播高肥处理产量为所有处理中最高,2017年收获期干物质和粗蛋白产量分别为10 251.7和827.2 kg·hm~(-2),2018年分别为7 589.3和570.2 kg·hm~(-2)。通过增施化肥增加了草地的水分消耗,同时大幅度提高了草地水分利用效率。2017和2018年两个生长季中高肥处理牧草耗水量分别比低肥处理增加6.2%和4.3%,干物质水分利用效率提高了21.0%和4.9%,粗蛋白水分利用效率提高了30.1%和17.4%。通过混播也增加了草地的耗水量,对草地的干物质水分利用效率影响不显著,但大幅提高了蛋白质水分利用效率。2017和2018年混播草地耗水量分别比单播处增加17.9%和9.2%,干物质水分利用效率比单播处理提高-5.9%和0.5%,粗蛋白水分利用效率比单播处理提高46.7%和51.3%。【结论】通过混播和合理施肥能够减少土壤水分无效蒸发、促进土壤贮水有效利用,提高栽培草地产量、品质及水分利用效率,推荐在高寒荒漠草原区有春季灌溉条件的草地使用。研究可为我国高寒干旱、半干旱区栽培草地建设和优良饲草生产提供一定的借鉴。