秸秆土壤旋耕机交互下秸秆位移与埋覆效果研究

分析秸秆土壤机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆土壤旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据BoxBehnken试验原理进行了室内土槽试验。以旋耕埋草作业中的秸秆长度、耕作深度、刀轴转速为影响因素,以秸秆位移和埋覆率为指标进行三因素三水平的二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对旋耕埋草效果的影响。试验结果表明:影响秸秆埋覆率和位移的主次顺序为耕作深度、秸秆长度、刀轴转速;秸秆长度与耕作深度交互作用对秸秆埋覆率和位移影响显著,其余参数交互作用不显著。多目标优化结果表明:当秸秆长度为5 cm、耕作深度为14.99 cm、刀轴转速为320 r/min时,埋草效果最优,其对应指标秸秆埋覆率与位移分别为95.5%和27.6 cm。利用优化后的参数进行试验验证,秸秆埋覆率与位移分别为93.3%和28.1 cm。研究结果可为旋耕埋草作业参数调整提供参考,为秸秆土壤机具交互机理研究提供理论支撑。

稻麦轮作区秸秆行间集覆清秸装置参数设计与试验

【目的】稻麦轮作制度是我国长江流域的主要种植制度之一,在保障国家粮食安全和农业可持续发展方面占有重要的地位。但稻麦轮作区免耕播种机在秸秆全覆盖地作业时存在秸秆架空种子、堵塞机具等问题,为此,设计了一种将秸秆拨离种带并抛掷到种行间的驱动式秸秆行间集覆清秸装置。【方法】首先通过驱动式弹齿拨草理论与秸秆合理横向位移限制的分析,建立拨草间距和秸秆横向位移数学模型,确定了影响清秸率和秸秆最大横向位移的主要参数为前进速度、弹齿转速和工作夹角,且各参数的取值范围为前进速度4~8 km/h,弹齿转速160~220 r/min,工作夹角25°~35°。然后以前进速度、弹齿转速和工作夹角为试验因素,以清秸率和秸秆最大横向位移为试验指标,开展三因素三水平二次回归正交室内土槽试验。【结果】土槽试验结果表明,对清秸率影响的主次顺序为弹齿转速、前进速度、工作夹角,其中弹齿转速与工作夹角的交互项对清秸率影响显著,前进速度与弹齿转速、前进速度与工作夹角的交互项对清秸率影响不显著;对秸秆最大横向位移影响的主次顺序为转速、工作夹角、前进速度;其中前进速度与工作夹角、弹齿转速与工作夹角的交互项对秸秆最大横向位移影响显著,前进速度与弹齿转速的交互项对秸秆最大横向位移的影响不显著;多目标参数优化模型求解得到最优参数组合为前进速度4.27 km/h、弹齿转速219.6 r/min、工作夹角25.88°,此时清秸率为84.7%,秸秆最大横向位移为37.5 cm。最后用调整后的最优参数组合开展了该清秸装置的作业性能田间试验。结果表明,该驱动式秸秆行间集覆装置工作稳定,清秸率为80.6%,平均清秸幅宽为25.1 cm,幅宽稳定系数为82.2%,作业效果满足免耕播种农艺要求。【结论】所设计的驱动式秸秆行间集覆装置清秸率高,幅宽稳定,可为稻麦轮作区秸秆全覆盖地的秸秆行间集覆作业研究提供参考。