【摘要】：針對東北黑土區(qū)土壤侵蝕嚴重、春耕時土壤含水率低等問題,近年來東北地區(qū)逐漸采取以秋季秸稈覆蓋還田,春季免耕播種為主的保護性耕作模式,其可起到蓄水保墑,固土減蝕的作用。但是,秸稈覆蓋還田作業(yè)易在土壤表面形成絕熱層,免耕作業(yè)又使得土壤孔隙度顯著降低,致使春季播種作業(yè)時耕種層土壤難以吸收熱量,土壤積溫不足,影響作物生長發(fā)育。農(nóng)業(yè)機械中的播種作業(yè)部件可通過影響土壤的物理特性進而改善土壤溫度和土壤含水率,因此研究適宜的播種作業(yè)部件是提高土壤溫度有效方法之一。播種作業(yè)理想的種床土壤結構是“上虛下實”的,即種上土壤相對疏松,種下土壤相對緊實。開溝裝置是播種作業(yè)時開出種溝、塑造種床結構的核心部件,因而可以通過開溝裝置塑造出理想種床土壤結構以提高種床土壤的溫度和含水率。播種作業(yè)時開溝裝置作業(yè)時多采用被動作用式仿形,難以依據(jù)作業(yè)地表的起伏以及土壤堅實度的變化而實時調(diào)整,以保證對種溝的鎮(zhèn)壓力和開溝深度保持穩(wěn)定不變。因此,有必要研究一種可以塑造優(yōu)質(zhì)種床土壤結構,同時保證對種溝的鎮(zhèn)壓力以及開溝深度穩(wěn)定不變的開溝裝置。本文所設計的開溝裝置—仿蚯蚓運動多功能開溝器設計分為兩部分:仿蚯蚓運動多功能開溝器結構設計和種溝鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計。仿蚯蚓運動多功能開溝器結構設計可模擬出蚯蚓在土壤中的運動時體表特征形態(tài)變化,開出種溝的同時松碎土壤,塑造大孔隙含量較多、質(zhì)地較為松軟的種上土壤結構以加快土壤與外界熱量交換、提高土壤溫度,同時具有一定的仿形能力;鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠依據(jù)不同的作業(yè)地表狀態(tài),實時有效的調(diào)整鎮(zhèn)壓力以保證開溝深度和種溝鎮(zhèn)壓的穩(wěn)定性,同時可以塑造大孔隙含量較少、適宜緊實的種下土壤結構以增強種溝土壤的毛細管導水能力、提高土壤含水率。通過理論分析,得到影響仿蚯蚓運動多功能開溝器松土效果的因素為機具作業(yè)速度、波紋圓盤波峰數(shù)量以及波紋圓盤凸起高度。通過運用Design-Expert軟件設計并進行了田間參數(shù)優(yōu)化試驗,并對試驗結果進行方差分析,得到三個因素對平均土壤含水率(0~100mm)顯著性的影響順序依次為:波峰數(shù)量、凸起高度、作業(yè)速度,對平均土壤含水率(0~100mm)為:波峰數(shù)量、作業(yè)速度、凸起高度,三個因素對平均出苗時間顯著性的影響順序依次為:凸起高度、波峰數(shù)量、作業(yè)速度。以平均出苗時間最早為主要尋優(yōu)指標,最終得到仿蚯蚓運動多功能開溝器結構的最佳參數(shù)組合為:作業(yè)速度為8km/h,波紋圓盤凸起高度為6mm,波紋圓盤波峰數(shù)量為15個。鎮(zhèn)壓力自動控制系統(tǒng)主要由鎮(zhèn)壓力調(diào)節(jié)機構、鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件和鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的程序組成。通過鎮(zhèn)壓力標定試驗,確定了鎮(zhèn)壓力與直線位移傳感器輸出信號數(shù)據(jù)間的數(shù)學關系模型。通過土槽試驗,得到在預設3種鎮(zhèn)壓強度下,鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠依據(jù)不同的作業(yè)地表狀態(tài),實時有效的調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓力以保證對種溝鎮(zhèn)壓的穩(wěn)定性,并完全滿足作業(yè)要求。進行了田間綜合試驗,得到采用最佳參數(shù)組合后的仿蚯蚓運動多功能開溝器相較于V型雙圓盤開溝裝置,可分別提高平均土壤含水率(0~100mm)2.7%,提高平均土壤溫度(0~100mm)0.7℃,提前大豆平均出苗時間0.77天。得到在1500N、1600N、1700N三種鎮(zhèn)壓強度下,當施加鎮(zhèn)壓力為1600N時土壤含水率提升效果最顯著。開啟鎮(zhèn)壓力自動調(diào)節(jié)系后開溝器能夠依據(jù)土壤堅實度的變化、地表的起伏變化實時調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓力,并且在作業(yè)過程中能夠?qū)ΨN溝的鎮(zhèn)壓能夠始終維持較高的穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 1.1 優(yōu)質(zhì)種床土壤結構示意圖現(xiàn)大孔隙數(shù)量的增多有助于提高保作物根部良好充氧狀況。Durr種上土壤更容易因植物器官的的前提下快速出苗，，促進幼苗快過分壓實使降水下滲困難，形[31]等人研究得出，當種子萌發(fā)時土，出苗率大大降低。因此，大于地表水分滲透、作物根部充氧的種下土壤壓實處理后，種床一致性[32]。而出苗的一致性影響株較高且根系發(fā)達，它們會和行致晚出苗植株葉面積較少、葉量下降[27]。Iqbal M[33]等人研究

技術路線圖
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S223.19

【參考文獻】

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1 賈洪雷;李楊;齊江濤;范旭輝;王文君;郭明卓;;基于ZigBee的播種行表層土壤堅實度采集系統(tǒng)[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年12期

2 林靜;李寶筏;李宏哲;;阿基米德螺線型破茬開溝和切撥防堵裝置的設計與試驗[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2015年17期

3 孫仕軍;許志浩;張旭東;夏桂敏;遲道才;;地膜覆蓋對玉米田間土壤含水率和地溫變化的影響[J];玉米科學;2015年03期

4 賈洪雷;姜鑫銘;郭明卓;趙佳樂;王福蘭;王立春;;2BH-3型玉米行間播種機設計與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年03期

5 黃東巖;朱龍圖;賈洪雷;于婷婷;;基于壓電薄膜的免耕播種機播種深度控制系統(tǒng)[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年04期

6 王麗學;劉國寶;馬慧;趙寧;姜熙;屈美琰;;保護性耕作對土壤水熱和玉米生長情況的影響[J];節(jié)水灌溉;2014年03期

7 馬云海;馬圣勝;賈洪雷;劉玉成;彭杰;高知輝;;仿生波紋形開溝器減黏降阻性能測試與分析[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2014年05期

8 莊健;賈洪雷;馬云海;李楊;狄英凱;;具有滑刀式缺口的圓盤開溝器設計與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2013年S1期

9 劉斐;陳軍;慕軍營;吳朋濤;韓文霆;;土壤溫度檢測及其與含水率關系研究[J];干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究;2013年03期

10 萬其號;布庫;李巖;焦巍;;大型免耕播種機開溝器結構研究[J];農(nóng)機化研究;2012年03期

本文編號：2628336