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Effects of deep vertical rotary tillage on the grain yield and resource use efficiency of winter wheat in the Huang-Huai-Hai Plain of China 被引量:9
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作者 WU Fen ZHAI Li-chao +6 位作者 XU Ping ZHANG Zheng-bin Elamin Hafiz BAILLO Lemessa Negasa TOLOSA Roy Njoroge KIMOTHO JIA Xiu-ling GUO Hai-qian 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2021年第2期593-605,共13页
Tillage represents an important practice that is used to dynamically regulate soil properties,and affects the grain production process and resource use efficiency of crops.The objectives of this 3-year field study car... Tillage represents an important practice that is used to dynamically regulate soil properties,and affects the grain production process and resource use efficiency of crops.The objectives of this 3-year field study carried out in the Huang-Huai-Hai(HHH) Plain of China were to compare the effects of a new deep vertical rotary tillage (DVRT) with the conventional shallow rotary tillage (CT) on soil properties,winter wheat (Triticum aestivum L.) grain yield and water and nitrogen use efficiency at different productivity levels,and to identify a comprehensive management that optimizes both grain yield and resource use efficiency in the HHH Plain.A split-plot design was adopted in field experiments in the winter wheat growing seasons of 2016–2017 (S1),2017–2018 (S2) and 2018–2019 (S3),with DVRT (conducted once in June 2016) and CT performed in the main plots.Subplots were treated with one of four targeted productivity level treatments (SH,the super high productivity level;HH,the high productivity and high efficiency productivity level;FP,the farmer productivity level;ISP,the inherent soil productivity level).The results showed that the soil bulk density was reduced and the soil water content at the anthesis stage was increased in all three years,which were due to the significant effects of DVRT.Compared with CT,grain yields,partial factor productivity of nitrogen (PFP_(N)),and water use efficiency (WUE) under DVRT were increased by 22.0,14.5 and 19.0%.Path analysis and direct correlation decomposition uncovered that grain yield variation of winter wheat was mostly contributed by the spike numbers per area under different tillage modes.General line model analysis revealed that tillage mode played a significant role on grain yield,PFP_(N) and WUE not only as a single factor,but also along with other factors(year and productivity level) in interaction manners.In addition,PFP_(N) and WUE were the highest in HH under DVRT in all three growth seasons.These results provided a theoretical basis and technical support for coordinating the high yield with high resource use efficiency of winter wheat in the resource-restricted region in the HHH Plain of China. 展开更多
关键词 winter wheat deep vertical rotary tillage resource use efficiency water use efficiency partial factor productivity of nitrogen
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Strip deep rotary tillage combined with controlled-release urea improves the grain yield and nitrogen use efficiency of maize in the North China Plain
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作者 HAN Yu-ling GUO Dong +5 位作者 MA Wei GE Jun-zhu LI Xiang-ling Ali Noor MEHMOOD ZHAO Ming ZHou Bao-yuan 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2022年第9期2559-2576,共18页
Inappropriate tillage practices and nitrogen(N) management have become seriously limitations for maize(Zea mays L.) yield and N use efficiency(NUE) in the North China Plain(NCP). In the current study, we examined the ... Inappropriate tillage practices and nitrogen(N) management have become seriously limitations for maize(Zea mays L.) yield and N use efficiency(NUE) in the North China Plain(NCP). In the current study, we examined the effects of strip deep rotary tillage(ST) combined with controlled-release(CR) urea on maize yield and NUE, and determined the physiological factors involved in yield formation and N accumulation during a 2-year field experiment. Compared with conventional rotary tillage(RT) and no-tillage(NT), ST increased the soil water content and soil mineral N content(Nmin) in the 20–40 cm soil layer due to reduction by 10.5 and 13.7% in the soil bulk density in the 0–40 cm soil layer, respectively. Compared with the values obtained by common urea(CU) fertilization, CR increased the Nmin in the 0–40 cm soil layers by 12.4 and 10.3% at the silking and maturity stages, respectively. As a result, root length and total N accumulation were enhanced under ST and CR urea, which promoted greater leaf area and dry matter(particularly at post-silking), eventually increasing the1 000-kernel weight of maize. Thus, ST increased the maize yield by 8.3 and 11.0% compared with RT and NT, respectively, whereas CR urea increased maize yield by 8.9% above the values obtained under CU. Because of greater grain yield and N accumulation, ST combined with CR urea improved the NUE substantially. These results show that ST coupled with CR urea is an effective practice to further increase maize yield and NUE by improving soil properties and N supply, so it should be considered for sustainable maize production in the NCP(and other similar areas worldwide). 展开更多
关键词 MAIZE strip deep rotary tillage controlled-release urea nitrogen accumulation grain yield
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数学拟合法应用于旋耕机结构设计研究 被引量:1
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作者 杨旭 《农机化研究》 北大核心 2024年第9期240-243,248,共5页
针对旋耕机在作业时存在耕深不够、碎土效果差及土地平整效果差等问题,将数学拟合法应用于旋耕机,对其结构设计进行研究。为了提升旋耕机的作业效果,对旋耕机的结构参数进行优化设计,包括对旋耕机的参数进行分析,并建立旋耕装置的数学... 针对旋耕机在作业时存在耕深不够、碎土效果差及土地平整效果差等问题,将数学拟合法应用于旋耕机,对其结构设计进行研究。为了提升旋耕机的作业效果,对旋耕机的结构参数进行优化设计,包括对旋耕机的参数进行分析,并建立旋耕装置的数学模型。为了验证旋耕机的性能,对其进行了旋耕性能试验和旋耕后农田碎土率测定试验。试验结果表明:旋耕机的耕深、地表平整度和碎土率均达到合格指标,作业效果良好。 展开更多
关键词 数学拟合法 旋耕机结构 耕深 地表平整度 碎土率
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不同耕作方式和前茬作物对冬小麦水肥利用效率及产量影响
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作者 邵云 王鹏飞 +6 位作者 安佳慧 孟晔 陈海情 刘栩辰 刘战东 高阳 马守田 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第6期1-9,17,共10页
【目的】探讨不同耕作方式和前茬作物对冬小麦土壤养分、产量及水肥利用效率的影响。【方法】设置2个主处理:旋耕(RT)和免耕(NT),2个副处理:玉米前茬(MW)和大豆前茬(SW),共4个处理,分别记为RTMW、RTSW、NTMW、NTSW,研究不同耕作方式和... 【目的】探讨不同耕作方式和前茬作物对冬小麦土壤养分、产量及水肥利用效率的影响。【方法】设置2个主处理:旋耕(RT)和免耕(NT),2个副处理:玉米前茬(MW)和大豆前茬(SW),共4个处理,分别记为RTMW、RTSW、NTMW、NTSW,研究不同耕作方式和前茬作物对冬小麦土壤养分、水肥利用效率及产量的影响。【结果】同一前茬作物下,免耕处理土壤含水率高于旋耕处理;同一耕作方式下,玉米前茬处理土壤含水率高于大豆前茬;冬小麦季各处理有机碳量、全氮量、速效磷量、速效钾量、铵态氮量、硝态氮量均随土层深度增加而降低。0~50 cm土层,NTSW处理均有利于冬小麦麦田土壤有机碳、全氮、硝态氮量的积累,较RTMW处理分别提高了4.14%~13.54%、35.51%~54.44%、55.75%~112%;10~50cm土层,RTMW处理后茬麦田速效磷、速效钾量较高;0~50 cm土层,RTSW处理后茬麦田铵态氮量最高,较RTMW处理高13.39%~20.64%;NTSW处理穗数、穗粒数、千粒质量显著高于其他处理,且冬小麦产量也高于其他处理,较RTMW处理增产16.62%;NTSW处理水分利用效率及氮磷钾利用效率均最高。【结论】NTSW处理有利于冬小麦田的养分积累,且水肥利用效率最高,增产效果较好。 展开更多
关键词 旋耕 免耕 前茬作物 土壤养分 水肥利用效率 产量
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聚脲甲醛缓释肥减量深施对小麦和玉米产量及氮肥吸收率的影响
5
作者 吕金岭 尤克 +2 位作者 何斌 寇长林 李太魁 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期96-103,共8页
为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。... 为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。结果表明,对比传统尿素(OPT)处理,PF处理小麦、玉米产量显著高于OPT处理,尤其PFS处理较OPTX处理小麦和玉米季产量分别高12%和6.4%,较OPTS处理分别高3.4%和1.8%;与产量不同,PFS处理仅显示玉米季氮肥利用率(NUE)高于OPTX和OPTS处理,而小麦季NUE甚至低于OPTS处理,这可能与PF在小麦季深耕条件下养分释放速度慢有关。对比两种耕作方式,发现PFS处理小麦季产量与PFX处理产量无显著差别,而玉米季产量显著高于PFX处理;与产量不同,PFS处理小麦季NUE显著低于PFX处理,而玉米季无显著差别,这可能与玉米季更适宜的气象条件和小麦季PF养分的后续释放有关。对比土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)残留量和总氮浓度,发现作物收获后,PFS处理0~30和30~60 cm土层NH_(4)^(+)-N残留量与PFX处理无显著差异,NO_(3)^(-)-N残留量显著低于PFX处理,而总氮含量略高于PFX处理,这可能与PF处理在小麦季深耕条件下氮素未释放完全有关。总而言之,依据作物的产量和氮肥利用效率,聚脲甲醛缓释肥在深耕条件下显示出更高的产量效益和增产潜势,尤其玉米季作物吸氮量、产量和NUE有了显著提升,值得被推荐。 展开更多
关键词 聚脲甲醛缓释肥 小麦玉米轮作 深耕与旋耕 砂姜黑土 氮肥利用率
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粉垄深松深耕改善南疆重度盐碱土理化性质和棉花产量及其后效
6
作者 刘洪光 李智杰 +3 位作者 李玲 徐强 白振涛 王潭刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期45-57,共13页
南疆地区棉田土壤高盐碱与板结限制棉田增产增效。粉垄耕作有利于破除土壤板结层、促进灌溉洗盐作用。为探讨粉垄深松深耕对盐碱棉田的改良效果,该研究开展2 a(2021–2022年)田间试验,共设置3个粉垄耕作深度(DT20:深松20 cm,DT40:深松40... 南疆地区棉田土壤高盐碱与板结限制棉田增产增效。粉垄耕作有利于破除土壤板结层、促进灌溉洗盐作用。为探讨粉垄深松深耕对盐碱棉田的改良效果,该研究开展2 a(2021–2022年)田间试验,共设置3个粉垄耕作深度(DT20:深松20 cm,DT40:深松40 cm,DT60:深松60 cm)与常规耕作(五铧犁翻耕20 cm)交替,并设置CT20为连续2 a常规耕作,分析其对土壤理化性质、棉花生长及籽棉产量的影响,通过结构方程模型量化明确作物增产效应。结果表明:1)粉垄深松深耕能够疏松耕作范围内土壤以优化土壤结构。其中DT60较DT20与CT20显著降低耕作深度范围内的土壤容重、粗大团聚体(>2 mm)的含量与黏粒和粉粒(<0.053 mm),这使得土壤的平均重量直径和平均几何直径显著降低,并增加孔隙度和微团聚体(<0.25~0.053 mm)的含量。2)DT40与DT60处理能够显著增加0~40cm土壤水分,并降低土壤盐分和pH值,而DT20处理则仅能降低0~20 cm的土壤盐分,而DT60能够较DT40显著降低0~60 cm土壤盐分和pH值,但不能显著增加土壤水分。盐分降低促进了土壤中0~40 cm土层有机碳和0~60 cm的全氮累积。3)结构方程模型的分析表明,土壤盐分是影响籽棉产量的间接因子,干物质量累计和棉铃质量为直接因子。土壤盐分的降低,有利于土壤养分累积和根系生长,促进养分向植株运移和累积,提高棉花干物质累积量和籽棉产量。因此DT60处理使得土壤盐分降低的效果最佳,使得该处理下的增产效果最佳。综合分析得,粉垄深松深耕60 cm与常规耕作交替的制度能够实现南疆重度盐碱棉田改良与增产增效协同。 展开更多
关键词 棉花 土壤 盐碱化 粉垄深松深耕 产量 结构方程模型
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新型旋耕开沟施肥播种机的设计与研究
7
作者 张明伟 刘红艳 《农机化研究》 北大核心 2024年第8期120-124,共5页
针对播种施肥难的问题,结合垄作区作物种植的农艺要求,设计了一款新型旋耕开沟施肥播种机。机具适用于小麦、大豆和玉米垄上栽培技术,可实现精确深施肥、精密播种、开沟、覆土和镇压等作业,为小麦、大豆和玉米的规模化、机械化作业提供... 针对播种施肥难的问题,结合垄作区作物种植的农艺要求,设计了一款新型旋耕开沟施肥播种机。机具适用于小麦、大豆和玉米垄上栽培技术,可实现精确深施肥、精密播种、开沟、覆土和镇压等作业,为小麦、大豆和玉米的规模化、机械化作业提供了一定的技术支撑。试验结果表明:设计的新型旋耕开沟施肥播种机对降低漏播、提高播种深度和植株距离的合格率具有重要意义,大大提高了作业质量和效率。 展开更多
关键词 播种机 旋耕 开沟 施肥 播种深度 植株距离
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水稻秸秆离散元柔性模型参数标定与试验验证
8
作者 夏俊芳 张朋 +3 位作者 苑宏文 杜俊 郑侃 李宇飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期174-184,共11页
针对秸秆还田机具关键部件设计优化过程中秸秆-刀具互作关系分析缺乏准确秸秆离散元模型的问题,本文以水稻秸秆为研究对象,基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型,采用颗粒替换方式构建水稻秸秆离散元柔性模型,开展了离散元接触模型... 针对秸秆还田机具关键部件设计优化过程中秸秆-刀具互作关系分析缺乏准确秸秆离散元模型的问题,本文以水稻秸秆为研究对象,基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型,采用颗粒替换方式构建水稻秸秆离散元柔性模型,开展了离散元接触模型参数标定与多工况试验验证。通过物理试验测定了水稻秸秆摩擦因数,以秸秆弯曲试验测得最大载荷作为参数标定试验指标,通过Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验筛选柔性模型显著性因素及其最优值范围,并由Central-Composite试验确定了显著性因素的最优值组合为:法向接触刚度3.040×10^(10)N/m^(3)、切向接触刚度2.296×10^(10)N/m^(3),该标定参数值所得最大载荷仿真值与实测值相对误差为1.82%,表明标定参数有效。通过刀具弯曲试验和旋耕刀旋转切割试验验证上述标定方法在不同工况下的有效性,刀具弯曲试验中仿真所得最大载荷与实测最大载荷相对误差不大于4.55%,旋耕刀旋转切割试验中仿真所得最大扭矩与实测最大扭矩相对误差不大于7.95%,研究结果表明,以弯曲试验参数标定法构建的水稻秸秆柔性模型在秸秆弯曲试验和旋耕刀旋转切割过程仿真中均准确有效,适用于旋耕作业条件下仿真分析,可为秸秆还田机具旋耕部件优化设计提供参考。 展开更多
关键词 水稻秸秆 离散元 参数标定 切割 旋耕
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深松旋耕整地混合施肥联合作业机械设计与试验
9
作者 王云德 刘孜文 何凡 《农机使用与维修》 2024年第3期13-15,共3页
随着现代化农业发展不断推进,为提高农业作业效率,简化土壤在耕整地阶段的工作过程,满足保护性耕作的绿色环保整地理念,设计了一款深松旋耕整地混合施肥联合作业机械。该机械能够一次性实现碎土、翻土、旋耕、施肥、深松作业,且作业过... 随着现代化农业发展不断推进,为提高农业作业效率,简化土壤在耕整地阶段的工作过程,满足保护性耕作的绿色环保整地理念,设计了一款深松旋耕整地混合施肥联合作业机械。该机械能够一次性实现碎土、翻土、旋耕、施肥、深松作业,且作业过程中保证深松铲能够打破犁底层,实现施肥要求。田间试验结果表明,该机械符合土壤耕整地的农艺要求,作业过程中没有出现残茬缠绕现象,排肥通畅,施肥效果均衡,碎土率较高,满足了一机多用的设计使用要求,机具的适应能力高,适合多地区推广使用。 展开更多
关键词 深松 旋耕 施肥 整地 联合作业
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反转旋耕刀作业功耗仿真分析及试验验证 被引量:2
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作者 朱浩 王东伟 +4 位作者 何晓宁 尚书旗 赵壮 谭营 王海清 《农机化研究》 北大核心 2024年第4期15-21,82,共8页
针对油莎豆收获过程中功率消耗过高的问题,设计了一种反转旋耕挖掘装置,确定了主要工作部件旋耕刀的结构参数,并明确了旋耕装置的作业功率消耗主要组成。建立沙壤土土壤颗粒模型和油莎豆植株颗粒模型,最终建立土壤-植株-旋耕刀相互作用... 针对油莎豆收获过程中功率消耗过高的问题,设计了一种反转旋耕挖掘装置,确定了主要工作部件旋耕刀的结构参数,并明确了旋耕装置的作业功率消耗主要组成。建立沙壤土土壤颗粒模型和油莎豆植株颗粒模型,最终建立土壤-植株-旋耕刀相互作用离散元仿真模型,并进行反转旋耕刀功耗仿真试验。采用正交试验设计,以刀辊转速、前进速度、作业深度为试验因素,以功率消耗为试验指标,通过Design-Expert 10.0.1进行数据分析,得出旋耕刀最佳工作参数,确定最优作业参数为刀轴转速233r/min、前进速度0.65m/s、工作深度138mm,此时功率消耗为30.49kW。经田间试验验证,理论值与试验值相对误差平均值为4.22%,表明功率消耗数学模型具有较高的适用性。研究中旋耕刀功率消耗仿真分析结果和最优作业参数可为旋耕挖掘、减阻降耗提供参考。 展开更多
关键词 油莎豆 旋耕挖掘 功率消耗 离散元
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土壤-水稻前茬离散元仿真参数标定及其旋耕轨迹分析 被引量:2
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作者 赵智豪 吴明亮 +4 位作者 谢双鹏 罗海峰 黎鹏程 曾熠 蒋啸虎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期72-82,共11页
在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元... 在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元仿真标定。首先测定了土壤-水稻前茬混合物内各物质物理与相互间接触参数,以堆积角作为评价指标,利用仿真试验进行了显著因素筛选、最优水平取值范围确定及二阶回归模型下最佳参数寻优,对参数进行了标定,得到土壤-水稻前茬混合物模型极显著参数的最优组合为土壤-土壤恢复系数0.407、土壤-土壤动摩擦系数0.123、土壤-水稻前茬静摩擦系数0.596、土壤表面能1.860 J,此时与试验堆积角误差为0.58%。并进行了土壤-水稻前茬间的直剪试验与仿真,得到了稳定后不同垂直应力下试验与仿真的直剪切应力误差分别为:5.4%(50 kPa),4.1%(100 kPa),3.1%(150 kPa)。最后在最优参数组合下,开展了基于MBD-DEM的旋耕土壤-水稻前茬轨迹分析试验,前茬跟随旋耕刀及直接被掩埋两种埋覆场景下仿真与土槽试验轨迹的Spearman秩相关系数分别为0.91、0.84,验证了仿真模型标定参数的准确性。研究结果可为水稻前茬旋耕轨迹调控过程的离散元仿真分析提供可靠的接触参数。 展开更多
关键词 离散元 直剪试验 堆积角 水稻前茬 接触参数 旋耕轨迹
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基于多传感器数据融合的旋耕耕深检测系统研究
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作者 马若飞 伟利国 +3 位作者 赵博 周利明 刘阳春 邢高勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期52-64,共13页
旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构,促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田,检测方法主要为倾角传感器间接检测,而水田土质松软,作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此,... 旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构,促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田,检测方法主要为倾角传感器间接检测,而水田土质松软,作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此,本文设计了一种适用于不同土壤环境的耕深检测系统。为检测地形起伏及机具下陷,设计一种地面仿形机构,通过耦合仿真探究其设计参数,验证可行性;为提高单传感器间接检测稳定性,使用三点悬挂倾角检测和北斗卫星系统(Beidou system,BDS)相对高程数据融合的检测方法,并建立耕深检测模型(Tillage detection model,TDM)。提出自适应迭代扩展卡尔曼算法(Adaptive iterative extended Kalman filter,AIEKF)对传感器获取数据先滤波再融合,获得更稳定、准确的耕深。在参考传统耕深测量方法的基础上,提出了RTK-BDS高程差值的测量方法获取耕深真值,并和传统方法进行了对比。仿形机构耦合仿真试验结果表明,所设计的仿形机构检测绝对误差小于0.5 cm,仿形后土槽高程最大形变量为2.89 mm。田间试验结果表明,TDM检测模型能有效反映耕深变化,AIEKF处理后数据较KF处理后数据信噪比平均提升1.41 dB,融合得到的耕深较两种单一传感器检测的耕深MAPE平均分别提高2.30%和2.07%,融合后平均MAPE为3.95%,平均RMSE为1.08 cm。提出的RTK-BDS差值真值检测法和传统检测法最大绝对误差为2.45 cm,能较好完成耕深真值检测。 展开更多
关键词 旋耕整地 运动仿真 耕深检测 RTK-BDS
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旋耕后农田模型离散元参数标定
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作者 郭凌云 赵美卿 +3 位作者 高有山 王爱红 宁志强 吕世宁 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第8期296-301,共6页
土壤因其含水率、成分、粒径等因素不同导致接触参数存在差异,为提高新型高密度灌木幼苗移栽机开沟覆土作业过程的准确性,对北方春季耕后农田土壤进行离散元参数标定试验。通过物理试验与仿真试验相结合的方法,采用Hertz-Mindlin(no sl... 土壤因其含水率、成分、粒径等因素不同导致接触参数存在差异,为提高新型高密度灌木幼苗移栽机开沟覆土作业过程的准确性,对北方春季耕后农田土壤进行离散元参数标定试验。通过物理试验与仿真试验相结合的方法,采用Hertz-Mindlin(no slip)接触模型以土壤—土壤堆积角和土壤—触土钢滑动摩擦角为响应值,恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数为目标值进行参数标定。首先将目标值应用Box-Behenken响应面分析法进行三因素三水平的正交旋转试验得到二阶回归模型;其次以实际堆积角和滑动摩擦角为响应值,通过Design-Expert寻优模块得到最优参数组合:土壤—土壤恢复系数0.4,土壤—土壤静摩擦系数0.8,土壤—土壤滚动摩擦系数0.39;土壤—钢恢复系数0.27,土壤—钢静摩擦系数0.53,土壤—钢滚动摩擦系数0.16;并进行物理试验与仿真试验的对比,结果表明:两者误差分别为0.68%和1.34%,在可接受范围之内,可信度良好,具有一定工程指导意义。 展开更多
关键词 农田 土壤 旋耕 离散元 参数标定
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温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究
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作者 杨杭旭 周俊 +2 位作者 齐泽中 孙晨阳 赖国梁 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期412-420,共9页
针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业... 针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。 展开更多
关键词 电动拖拉机 温室 旋耕作业 稳定性控制 前馈PID 角度预测
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基于土壤扰动的新型超深旋耕刀具仿真研究
15
作者 孙杰 姜河 +3 位作者 郑贤 农宏亮 曾伯胜 杨望 《农机化研究》 北大核心 2024年第9期66-71,共6页
为解决现有超深旋耕刀具作业时存在的土壤扰动大、表层土壤破碎度低的问题,采用SPH方法建立现有刀具-土壤作业系统模型,开展仿真研究,分析刀具对土壤的作用过程,从而揭示现有刀具作业时土壤扰动大、表层土壤破碎度低的原因;而后,开展超... 为解决现有超深旋耕刀具作业时存在的土壤扰动大、表层土壤破碎度低的问题,采用SPH方法建立现有刀具-土壤作业系统模型,开展仿真研究,分析刀具对土壤的作用过程,从而揭示现有刀具作业时土壤扰动大、表层土壤破碎度低的原因;而后,开展超深旋耕刀具结构创新设计,构建3种新型刀具,并对其扰动效果进行仿真分析,优选出性能最佳的新型刀具,最后与现有刀具的作业性能做对比分析。研究结果表明:现有刀具的螺旋叶片触土面积大,对土壤的推挤和抬升作用大,是土壤扰动大的原因,而刀具上方的切割刀片数量少,难以切碎大幅扰动的表层土壤,导致其破碎度低;与原刀具相比,优选的新超深旋耕刀具对表层土壤的竖直方向扰动量减小了67%,且表层土壤的质量中值下降了42%,功耗幅宽比减小11.67%,能有效减小土壤扰动,提高表层土壤破碎度,同时降低功耗。 展开更多
关键词 超深旋耕 刀具 土壤扰动 优化 SPH
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种子破损率快速检测方法研究
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作者 杨浩勇 王超柱 +3 位作者 刘浩义 关心桐 刘璎瑛 丁永前 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第9期104-110,共7页
旋耕播种机推广鉴定时,需要人工检测种子的破损率。为提高检测效率,以小麦种子为例,对种子破损率快速检测方法进行研究。设计种子破损率自动检测平台,可一次性采集50 g小麦种子图像,基于图像处理技术和机器学习方法,提取小麦种子图像13... 旋耕播种机推广鉴定时,需要人工检测种子的破损率。为提高检测效率,以小麦种子为例,对种子破损率快速检测方法进行研究。设计种子破损率自动检测平台,可一次性采集50 g小麦种子图像,基于图像处理技术和机器学习方法,提取小麦种子图像13个形状特征和8个纹理特征,建立基于特征的种子破损识别模型;识别的破损种子图像与种子质量的关系,建立基于图像的破损种子质量预测模型,按照鉴定大纲要求实现小麦种子破损率的快速检测。对江苏省“丹阳001”“A888”“泰州014”“无锡004”4个品种的小麦种子破损率进行试验测试,每个品种3次取样测定。结果表明:4个品种小麦种子破损率自动检测的平均相对误差分别为0.08%、0.07%、0.06%、0.08%,检测的相对均方根误差为0.08%,检测平均时长为5.216 s。该研究实现小麦种子破损率自动、快速检测,节省农机鉴定时间,推动农机鉴定过程的标准化和智能化。 展开更多
关键词 小麦种子 旋耕播种机 图像处理 破损率 机器学习
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玉米精量播种复合作业机具设计及试验
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作者 韩中东 刘江涛 +2 位作者 杨志杰 李珊珊 李涛 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第8期20-26,共7页
针对现有玉米播种机播种精度以及播种合格指数较低的问题,设计一种玉米精量播种复合作业机具。阐述播种复合作业机具的工作原理以及主要技术参数,一次进地可同时完成苗带旋耕、施肥、精量播种、覆土和镇压等工作。选用苗带旋耕,并对旋... 针对现有玉米播种机播种精度以及播种合格指数较低的问题,设计一种玉米精量播种复合作业机具。阐述播种复合作业机具的工作原理以及主要技术参数,一次进地可同时完成苗带旋耕、施肥、精量播种、覆土和镇压等工作。选用苗带旋耕,并对旋耕机构作业运动状态进行理论分析,确定旋耕刀周向排列,来达到保护性耕作和提高播种精度的要求。确定平行四连杆仿形机构的总体结构,并对其进行受力和尺寸参数分析,通过计算得到仿形机构的杆长,使播种单体有足够的仿形量,保证播深一致性。选用气吸式排种器,确定气吸式排种器结构,计算得出排种器最高转速,可达到精量播种的目的。在黄淮海地区进行田间试验,结果表明:当播种机作业速度为4 km/h,苗带旋耕机构转速为280 r/min时,机具通过性良好,苗带宽度合格率为93.5%,播深合格率为93.1%,粒距合格率为93.5%,重播率为5.9%,漏播率为3.3%,合格粒距变异系数为15.64%。各项性能指标满足农艺要求。 展开更多
关键词 玉米 精量播种机 苗带旋耕 气吸式 仿形机构
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基于光滑粒子流法的振动旋耕减阻效果仿真分析
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作者 刘晓潺 郝文昌 +3 位作者 王远 王云霄 陈永 张秀丽 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第8期284-289,316,共7页
为研究振动旋耕的减阻效果,基于光滑粒子流法对多工况下的旋耕切削过程进行仿真分析。将耕深为0.10 m和0.11 m时仿真得到的刀辊受力与通过经验公式计算得到的力对比,误差分别为11.87%、12.86%;土壤破碎线与刀尖入土角垂直,随深耕增大,... 为研究振动旋耕的减阻效果,基于光滑粒子流法对多工况下的旋耕切削过程进行仿真分析。将耕深为0.10 m和0.11 m时仿真得到的刀辊受力与通过经验公式计算得到的力对比,误差分别为11.87%、12.86%;土壤破碎线与刀尖入土角垂直,随深耕增大,土壤粒子速度下降,验证仿真模型的有效性。随着耕深和转速增大,土壤动能、内能、刀具动能均增大;当耕深从0.10m增大到0.14m时,土壤获得的动能占比从77.51%增大到78.86%;当转速从3.6r/s增大到5.2 r/s时,土壤获得的动能占比从79.41%下降为72.95%,表明只增大转速,对改善土壤耕作效果有限。对由刀辊偏心引起的振动旋耕过程进行仿真分析,当偏心距为0.05 m时,转速为4.0 r/s、4.4 r/s和4.8 r/s时,平均降阻率为58.46%;当耕深为0.10 m、0.12 m、0.14 m时,降阻率分别为50.6%、46.3%、43.1%,降阻率随耕深增加而下降。随着偏心距的增大,刀辊受力呈波动式下降。研究结果可以为振动式旋耕设备的研发提供理论依据。 展开更多
关键词 旋耕刀 振动旋耕 光滑粒子流法 减阻降耗
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自带动力式秸秆还田联合作业机设计及试验
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作者 刘思杰 张立萍 +1 位作者 郑威强 张杰 《新疆大学学报(自然科学版中英文)》 CAS 2024年第5期629-640,共12页
针对新疆地区小麦秸秆还田作业时,现有耕整设备集成化低、作业质量差、周期长、需配套大功率拖拉机等问题,设计了一种自带动力式秸秆还田联合作业机.分析了整机结构并计算了所需配套动力、牵引力大小、旋耕刀辊直径,利用EDEM离散元仿真... 针对新疆地区小麦秸秆还田作业时,现有耕整设备集成化低、作业质量差、周期长、需配套大功率拖拉机等问题,设计了一种自带动力式秸秆还田联合作业机.分析了整机结构并计算了所需配套动力、牵引力大小、旋耕刀辊直径,利用EDEM离散元仿真软件,建立土壤-秸秆-旋耕刀辊仿真模型,对螺旋形排列刀辊秸秆还田率、平整度、碎土率进行分析,以刀辊转速、作业速度、旋耕深度为试验因素,以秸秆还田率、旋耕扭矩为评价指标,开展三因素三水平正交试验,对试验结果进行方差分析和二次回归拟合得到最优旋耕刀辊作业参数,采用田间试验对理论设计和仿真模型进行验证.该机具在刀辊转速为268 r/min、作业速度为0.85 m/s和旋耕深度为10.0 cm作业条件下,碎土率为90.77%、秸秆还田率为91.38%、地表平整度为1.04 cm.结果表明:所设计的自带动力式秸秆还田联合作业机,一次作业可实现深松、细碎、秸秆还田、平整、镇压功能,使土壤达到待播状态,作业性能出色,各项性能指标均优于相关农艺要求和技术标准. 展开更多
关键词 秸秆还田 联合作业机 旋耕 离散元仿真
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旱作区立旋耕和地表覆盖对蒙古黄芪土壤水热、冠层发育及产量的影响 被引量:1
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作者 李丽 潘晓春 +4 位作者 汪淑霞 杨荣洲 刘莉莉 王文娟 王富胜 《中药材》 CAS 北大核心 2024年第1期7-11,共5页
目的:探索旱作区调节蒙古黄芪土壤水热、促进蒙古黄芪冠层发育和抗旱增收的栽培模式。方法:采用裂区设计,设置立旋耕和普旋耕2种旋耕方式,黑膜、玉米秸秆和露地栽培3种覆盖方式,研究立旋耕和地表覆盖对蒙古黄芪土壤水热、冠层发育及产... 目的:探索旱作区调节蒙古黄芪土壤水热、促进蒙古黄芪冠层发育和抗旱增收的栽培模式。方法:采用裂区设计,设置立旋耕和普旋耕2种旋耕方式,黑膜、玉米秸秆和露地栽培3种覆盖方式,研究立旋耕和地表覆盖对蒙古黄芪土壤水热、冠层发育及产量的影响。结果:因种子成熟期蒙古黄芪耗水量较大,其0~100 cm土壤贮水量低于苗期和花期,但立旋耕覆黑膜和普旋耕覆黑膜两个覆膜处理在苗期至种子成熟期0~100 cm土壤贮水量均显著高于普旋耕+露地栽培(CK);不同处理苗期至种子成熟期8∶00、14∶00和18∶00不同深度土层温度均呈先增加后降低的趋势,其中立旋耕覆黑膜处理与CK的土壤温差在花期最高(5.5℃);不同处理苗期至种子成熟期蒙古黄芪冠层温度均表现为CK最高,立旋耕覆黑膜处理最低;蒙古黄芪各生育期叶片叶绿素含量相对值(SPAD值)、叶面积指数(LAI)、单根鲜重、产量和经济收益均以立旋耕覆黑膜处理最高,立旋耕露地栽培、立旋耕覆黑膜和立旋耕覆秸秆处理各指标均显著高于CK。结论:立旋耕结合地表覆盖可使蒙古黄芪处于相对稳定的土壤水热环境中,尤其立旋耕覆黑膜是促进旱作区蒙古黄芪冠层发育、提高土壤水热和产量的重要栽培模式。考虑到覆黑膜会对环境造成污染,立旋耕露地和覆秸秆栽培模式可代替覆黑膜应用于蒙古黄芪的栽培生产中。 展开更多
关键词 立旋耕和地表覆盖 蒙古黄芪 土壤水热 冠层发育 产量
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