播期与开沟深度对春玉米产量和资源利用效率的影响

2020-2021年在国家农业环境阜新观测实验站开展田间定位试验,试验采用完全随机区组设计,设置5个不同播期和3个不同开沟深度处理。2020年分别于4月11日(T1)、4月18日(T2)、4月25日(T3)、5月2日(T4)和5月9日(T5)播种,2021年分别于4月18日(T2)、4月25日(T3)、5月2日(T4)、5月9日(T5)和5月16日(T6)播种;开沟深度分别为5cm(D0,平作对照)、10cm(D1)和20cm(D2)。玉米收获后测定地上部干重、籽粒产量及产量构成要素,并于播种日和收获日分别测定土壤含水量,计算土壤蓄水量和玉米水分利用效率,探寻播期和开沟深度共同影响下春玉米地上部干物质积累和分配的规律,以及资源利用效率的变化,以期筛选区域适宜播期和开沟深度,优化半干旱区春玉米耕作栽培技术。结果表明,4月18日-5月2日播期处理有利于地上部干物质积累,与其他播期平均值相比,成熟期地上部干物质含量提高8.0%,同时促进干物质向穗重分配,平均产量高于其他播期9.9%,水分利用效率有效提升,光能生产效率、温度生产效率和降水生产效率随着播期推迟均呈现先增加后降低的趋势;不同沟深处理成熟期地上部干物质、穗重表现为D2>D1>D0,D2、D1处理籽粒产量显著高于D0处理(平均11.1%),且2020年水分利用效率差异显著。综合产量、资源利用效率以及产量变异系数认为,适期播种(4月25日-5月2日)和深沟20cm最利于辽西半干旱地区玉米高产高效。

基于ATmega128单片机的开沟深度自控系统试验台的设计

为免耕播种机开沟深度自控系统开发做铺垫,该文设计了一种开沟深度自动控制系统室内试验台,该试验台由检测单元、控制器、驱动板、液压系统、调节机构、开沟器等组成,实现了开沟深度跟踪控制。试验结果表明:当开沟深度相对期望开沟深度过深或过浅50mm时,其稳态响应时间分别为0.48与0.6s,误差均小于10mm;当地表模拟板起伏坡度较小或较大(电机转速分别约为10或25r/min)时,动态响应误差分别在-30～30mm、-60～40mm范围内。所设计的开沟深度自控系统试验台可模拟动、静态响应试验,系统稳定,控制策略有待进一步研究以减少静态响应时间与动态响应误差。

开沟深度定压电液仿形控制系统设计与试验

为克服机械被动仿形中弹簧形变量变化导致开沟深度不一致的问题,该文采用主动仿形方法设计开沟深度定压电液仿形控制系统,该系统基于PLC控制单元,以压力传感器检测的开沟器入土压力与设定值的偏差作为控制信号,控制电液比例减压阀输出压力,保证开沟器入土压力恒定,主要由机械系统、液压系统、控制系统组成。基于理想土壤条件下一定开沟深度对应的仿形压力输出要求,确定了系统液压回路结构、液压元件型号与参数以及控制元件类型与参数、硬件连接方式等,并开发了相应的软件程序。分别建立电液比例减压阀、液压缸、平行四杆机构等系统组成环节的传递函数,得到系统闭环传递函数,利用MATLAB对系统进行稳定性判别与单位阶跃响应分析。仿真结果表明,控制系统运行稳定,超调量为5.02%,响应时间为0.25 s,稳态误差为0.79%。搭建液压试验台,采用液压缸模拟地表起伏状况进行仿形系统试验,结果表明,在20~200 N的开沟力、10~80 mm的开沟深度时,系统的平均响应时间为0.27~0.36 s,最大响应时间为0.4 s;平均稳态误差为1.4~1.8 N,最大稳态误差为2.7 N,标准偏差为0.78%~6.94%。试验值与仿真结果相比,平均响应时间高出4%~44%,最小标准偏差与稳态误差相差0.01%,验证了系统模型的可靠性与准确性。本文设计的控制系统降低了基于压力传感器的电液仿形控制系统的响应时间与稳态误差,可为电液仿形控制系统参数设定与理论分析提供借鉴。

播种机开沟深度控制系统的设计与室内试验

针对播种机开沟深度稳定性影响播种质量、开沟深度难以精确控制、仿形滞后等问题,该文设计了开沟深度控制系统,系统包括地表高度检测机构、四连杆仿形机构、PLC控制系统和液压系统。通过建立开沟深度数学模型,确定了开沟深度闭环控制方案,实现了开沟深度的精确和实时控制;采用补偿延迟时间的方法,实现了开沟深度的同步仿形;对系统进行了试验。试验结果表明,系统的响应时间为0.12 s;开沟器上升和下降的平均速度为78.7、102.8 mm/s;前进速度5 km/h条件下,开沟深度在30、50、70 mm时,系统理论开沟深度稳定性系数分别为90.98%、91.45%、92.32%,测量开沟深度稳定性系数分别为90.66%、91.33%、91.82%,系统测量误差≤0.54%,满足开沟深度稳定性要求。该控制系统的研究为播种机播种单体和开沟深度控制机构设计提供了参考。

精密播种机开沟深度稳定性研究

本文建立了具有四杆仿形机构的精密播种机单体开沟深度稳定性数学模型，阐明了开沟深度稳定性与单体结构参数、土壤力学性质之间的关系。通过室内土槽实验验证了数学模型和理论分析结果。

机械筑台成台机理及开沟深度与台高间函数关系的研究

推广高垄平台耕法，必须有相配套的农业机械．作者首先依据轮作及田间生产工艺，指出研制具有独立筑台功能机械的必要性。在成台机理分析中，作者按开沟器的形式与配置进行了说明，并指出了各自的优缺点．文章最后以两种机理成台类型，分别就开沟深度与筑台高度间函数关系进行了分析计算。这个结论不仅为总体配置提供重要依据，而且为分析成台机理提供证明．

华北地区地下滴灌春玉米出苗及生长对沟播开沟深度的响应

【目的】优化开沟播种技术模式,提高地下滴灌玉米出苗率及产量。【方法】在华北地区开展了春玉米田间地下滴灌试验,研究了不同开沟深度(H0处理:不开沟的平地播种;H10处理:沟深10 cm;H15处理:沟深15 cm)对土壤含水率、玉米出苗、生长和产量的影响。【结果】①种子埋设处土壤含水率随沟深增加而增大,灌35 mm的出苗水后,H10处理与H15处理种子埋设处土壤含水率分别比H0处理增大18.2%和25.7%;②H10处理和H15处理的种子出苗率均达到88%以上,分别比H0处理提高了14.6%和16.3%,差异达到显著水平(P<0.05),但H10处理和H15处理间的差异不显著;③玉米株高随沟深增加而增大,茎粗随沟深的增加而减小,H10处理和H15处理的叶面积指数显著高于H0处理;④H0处理的穗长、穗直径和穗粒数比H10处理和H15处理分别平均增大1.3%、1.6%、2.5%和7.6%、2.7%、11.1%,其中穗粒数和穗长显著高于H15处理;⑤综合穗数和百粒质量,H10处理产量最高,达到12980.0 kg/hm^(2),较H0处理和H15处理分别显著提高13.4%和7.5%。【结论】开沟播种技术适宜华北地区地下滴灌春玉米种植,适宜的开沟深度是10 cm。

基于LabVIEW的果园开沟深度监测系统的设计与试验

针对开沟作业过程中存在作业深度依靠人工监测准确性低、人工工作量大等问题,研制了一种基于LabVIEW的开沟深度监测系统,配套搭建了单片机下位机系统,实现了开沟深度等参数的实时监测、计算、显示与保存。为了降低作业环境、机具抖动对数据造成的影响,分别采用中值滤波、卡尔曼滤波、小波降噪-卡尔曼滤波3种滤波方法对数据进行滤波修正处理。试验验证表明:系统能够实时监测开沟作业过程中的开沟深度,并实时计算开沟深度平均值、开沟深度标准差、开沟深度稳定、作业时间等参数;对比3种滤波算法,小波降噪-卡尔曼滤波降噪效果最好,能够实现对数据的滤波修正处理,修正后系统准确性较好,能够满足系统设计需求。

基于激光传感器的开沟深度控制系统的设计与试验

【目的】针对链式开沟机开沟深度难以精确调节的问题,设计一种基于激光传感器的开沟深度控制系统。【方法】采用激光三角反射式位移传感器实时检测开沟深度,并与设定目标值比较;通过控制系统决策驱动液压系统与执行机构,实现开沟深度的闭环控制;通过田间试验,比较了开沟深度控制系统开启前后控制精度和稳定性。【结果】静态试验结果表明,当开沟深度检测值与目标值相差±50 mm时,系统响应时间分别为0.19和0.31 s,最大控制误差3 mm。田间试验表明,开沟深度分别为200、300和400 mm,前进速度为3 km·h^(–1)时,启动开沟深度控制系统后,链式开沟机开沟深度的控制精度和稳定性均得到提高;与关闭系统相比,启动系统后控制精度提高了2.3%,稳定性系数提高了4.3%。【结论】该控制系统响应迅速、控制精度较高,控制误差满足了设置要求。研究结果为链式开沟机开沟深度控制提供了一种解决方法。

果园开沟深度宽度监测装备设计与试验

针对开沟作业过程中作业深度、宽度依靠人工监测,存在人工工作量大、实时性低等问题,研制果园开沟深度宽度监测装备。通过设计果园开沟深度宽度监测平台,结合LabVIEW上位机人机交互系统与Arduino单片机下位机数据测量系统,最终完成果园开沟深度宽度监测装备的研制,实现开沟作业过程中开沟宽度、开沟深度、作业时间等参数的实时监测、计算、显示与保存等功能。试验结果表明,开沟深度为25 cm时,装备测量误差最大为3.1 cm;开沟深度为30 cm时,装备测量误差最大为2.7 cm;开沟深度为35 cm时,装备测量误差最大为3.7 cm;开沟宽度的测量误差最大为3.1 cm,能够满足实际应用需求,数据实时性较好,能够满足作业监测需求,为智能化果园开沟作业质量实时监测奠定一定的基础。

开沟深度对玉米茎秆强度和产量的影响

为解决春天由于干旱播种困难的问题,本研究模拟机器开沟播种,设置了5个开沟深度,分别为8(KG8)、11(KG11)、14(KG14)、17(KG17)和20(KG20)cm,播种后覆土4 cm,研究不同开沟深度对玉米出苗率、茎秆强度、株高、穗位高、产量及其构成的影响。出苗率以开沟深度为14 cm时最高,与开沟深度为17 cm时相比差异不显著,与其他开沟深度相比差异显著。随着开沟深度的增加,茎秆强度逐渐增大,以开沟深度为20 cm时茎秆强度最大,且在玉米生育期内,茎秆强度随时间减小。株高、穗位高以开沟深度14 cm时最大,但与开沟深度为20 cm时相比差异不显著,2018年开沟深度为14 cm时产量最高,2019年开沟深度为11 cm时产量最高。

基于STM32的农田地形与开沟深度测量系统设计

针对我国南方农田坡度变化大导致开沟深度一致性差的问题,笔者将应用对象聚焦于小型手扶式耕耘机,基于STM32单片机设计了一种用于测量农田地形与开沟深度的系统,测量系统的感知元件采用HY-SRF05超声波传感器,单片机通过IIC通信的方式将数据写入OLED显示屏,通过串口通信及ESP8266 WIFI模块将数据传输至上位机软件,并实时刷新与保存数据。研究结果表明,该测量系统具有成本低、性能稳定、精度高及效率高等优点,可为人工调整犁刀高度与后期调整开沟深度提供依据。

自动调节深度式果园双行开沟施肥机设计与试验

针对国内果园开沟施肥机施肥效率低、一致性差和有机肥与化肥混施难的问题,设计了一种开沟深度可自动调节的果园双行开沟施肥机。该机采用双行开沟施肥的工作方式,可一次完成果园开沟、有机肥与化肥混施、覆土一体化作业。通过理论分析对开沟装置、排肥装置和开沟深度自动调节装置等关键部件进行设计,搭建基于STM32F103的控制系统,实现开沟深度的自动调节。性能试验表明,各工作部件运行稳定,开沟深度一致性较好,开沟深度稳定性系数大于等于94.76%;田间试验表明,各种肥料颗粒混合均匀,有机肥分布稳定性系数大于等于91.44%,化肥分布稳定性系数大于等于92.09%,混合肥分布稳定性系数大于等于93.70%,性能指标满足果园生产要求。

果园遥控开沟施肥机设计与试验

针对现有丘陵果园开沟施肥装备通过性差以及操作人员作业环境差的问题,设计了一种履带自走式果园遥控开沟施肥机。根据设计方案该机可以一次性完成开沟、施肥、覆土作业。该机采用了履带液压电控驱动,不仅提高了机器在丘陵果园的通过性能,还实现了远程遥控,大大改善了操作人员的作业环境。性能试验表明,果园遥控开沟施肥机各工作部件运行良好,开沟深度和施肥量符合设计要求,开沟深度稳定性系数≥96.56%,排肥稳定性系数为90.38%,田间试验开沟深度稳定性≥91.86%。性能试验和田间试验结果表明该遥控开沟施肥机能够满足果园的开沟施肥要求。

设施蔬菜生产无人化开沟施肥机控制系统研究

为解决设施蔬菜生产存在的用工难、用工贵、劳动强度大、作业效率低、农机农艺融合不够等问题,设计基于PLC和自适应Fuzzy-PID的设施蔬菜生产无人化开沟施肥机的控制系统。采用西门子S7-200 SMART PLC作为主控制器开发开沟施肥机的控制系统,实现无人化开沟施肥;再采用自适应Fuzzy-PID控制方法实现精准施肥。通过试验可得开沟深度最大相对误差为7.5%,平均相对误差为1.2%,施肥量最大相对误差14%,平均相对误差为6.6%,满足开沟控制要求和精准施肥要求,控制系统稳定性好,控制精度高,满足生产要求。

果园自走式施肥开沟机田间性能试验研究

为验证自走式施肥机在果园的应用效果,选取标准果园开展作业试验。试验结果表明:开沟和施肥的平均深度分别为273mm和233 mm,地面平整度为4.16 cm,碎土率为92%,符合相关农艺要求;机具的灵活性、稳定性和安全性均较优良。

油菜开沟机的使用与调整

与东风-12型手扶拖拉机配套的1KSH-20型油菜开沟机,可一次性完成开沟、碎土、抛土覆盖（盖土）等作业,特别适合晚稻收割后的稻田免耕撒播油菜作业。该机具有结构简单、操作方便、功效高、效益好、劳动强度低的优点,但机手在使用该开沟机时,应当熟练掌握操作、调整与一般故障处理方法。

IKSH-20型油菜开沟机的使用及故障排除

一、油菜开沟机的使用与调整 与东风-12型手扶拖拉机配套的IKSH-20型油菜开沟机,可一次性完成开沟、碎土、抛土覆盖（盖土）等作业。特别适合在二晚水稻收割后的稻田中进行免耕撒播、开沟覆盖的油菜种植。该机具有结构简单、操作方便、功效高、效益好、劳动强度低的优点,是节本增效的机具。机手在使用该开沟机时,应当注意以下问题：

果园开沟施肥机控制系统的设计

针对果园开沟施肥作业的实际需求,设计了一种基于单片机的开沟施肥机控制系统,并探讨了开沟施肥机施肥作业中开沟深度和施肥量的检测和控制方法。系统以STM32F103VET6微处理器为核心,利用各传感器采集车辆工作参数,通过控制开沟刀盘升降油缸和排肥门开度实现开沟深度和施肥量的实时调节。田间试验结果表明:开沟深度稳定性系数均低于90%,施肥量控制平均误差为4.02%,整机控制系统性能稳定,适应复杂环境,控制精度较高,满足设计要求。

几款链式开沟机的性能及特点比较

链式开沟机这个概念，也许对某些人来说还很陌生，然而它却是目前及今后农村工程应用较广泛的机具之一。它的特点是开沟深度与宽度可调节，较人工和挖掘机有更高的作业效率（是挖掘机的3～5倍，自走式的效率更高）和经济效益，能够广泛应用于果园开沟施肥，种植山药、中药材等深根作物，又可用于葡萄埋藤越冬或园林育苗移栽，在城镇中还可用于铺设管线和电缆等。