玉米全膜双垄沟残膜回收机作业性能优化与试验

为进一步提高玉米全膜双垄沟残膜回收机工作性能,对玉米全膜双垄沟膜-茬分布特性与对应的机械化残膜回收工艺进行了探讨,通过对玉米全膜双垄沟残膜回收机关键部件相关作业机理进行分析,确定了影响样机残膜漏收率、缠膜率作业效果的相关参数。采用四因素三水平Box-Behnken试验设计方法,建立了关键参数与残膜漏收率、缠膜率之间的数学模型,确定了样机较优的运动参数组合(样机前进速度0.46 m/s、偏心挑膜滚筒转速163 r/min、卷膜主动辊转速77 r/min和中间送膜轴转速45 r/min),并对最优作业参数间的关系进行了分析。田间验证试验表明,作业机残膜漏收率均值为6.06%、缠膜率均值为0.73%,试验结果满足国家相关标准规定的要求。研究方法与结果可为西北旱区玉米全膜双垄沟残膜回收装备的研发提供参考。

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。

生物降解膜降解、保墒增温性能及对玉米生长发育进程的影响

通过3年试验,研究生物降解膜降解、增温保墒性能及全覆盖双垄沟播玉米苗期0-25 cm土壤温度动态和对玉米生长发育进程的影响,明确生物降解膜在生产中对普通农用地膜的可替代性。结果表明,生物降解地膜埋入土壤约30 d左右可以观测到降解效果,40 d以后开始快速降解,到80-90 d时降解可达到85%-95%,种植地膜玉米后,压入土壤或地膜上有土覆盖的部分同样有明显的降解效果,而垄上的地膜在玉米收后绝大部分仍与常规膜一样保持完好;生物降解膜保墒性能达普通农用地膜的90.4%-95.4%;作物生育前期0-25 cm土层08∶30、14∶30和20∶30平均温度比普通农用地膜低0.85℃,比露地高1.91℃;生物降解膜全覆盖双垄沟播玉米比裸地平作出苗提前5-9 d,成熟期提前11-12 d。生物降解地膜具有一定的增温、保墒作用,降低生产成本后,可在一定程度上替代不能降解的普通农用地膜。

旱地玉米双垄全膜覆盖“一膜用两年”免耕栽培模式研究

在推广应用旱地玉米双垄面集雨全膜覆盖沟播技术基础上,从减少投入、提高经济效益入手,进行了旱地玉米双垄全膜覆盖“一膜用两年”免耕栽培模式的试验研究。结果表明,该项技术玉米农艺性状明显优于常规覆膜栽培,玉米产量比常规栽培增产956.1 kg/hm2,增加16.31%;前期土壤含水量显著提高,玉米出苗率比双垄面集雨全膜覆盖沟播和常规覆膜栽培分别提高2.58%、14.5%;比双垄面集雨全膜覆盖沟播栽培和常规覆膜栽培分别减少投入1 350元/hm21、860元/hm2,纯收入分别增加703.9元/hm2、3 055.1元/hm2,经济效益显著。

旱地玉米全膜覆盖双垄沟精量播种机工作参数优化

旱地玉米全膜覆盖双垄沟精量播种机采用凸轮与曲柄组合机构控制成穴器,能够实现播种时成穴器水平绝对速度为零,可改善播种作业过程中成穴器撕膜、挑膜及穴孔错位。以播种机前进速度、曲柄机构转速、凸轮机构转速和切膜刀角为自变量,穴孔错位率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了各因素与穴孔错位率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对穴孔错位率影响的主次顺序依次为凸轮机构转速、曲柄机构转速、播种机前进速度和切膜刀角;最佳工作参数为:播种机前进速度0.50 m/s、曲柄机构转速50.2 r/min、凸轮机构转速46.4 r/min和切膜刀角23.6°,此条件下穴孔错位率为1.221%。验证试验表明该组合下试验相对误差较小。

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机设计与试验

针对传统膜上播种机具作业存在的撕膜、挑膜、穴孔错位等问题,通过应用转动导杆机构与正弦机构进行串联,结合强排播种机构、直插播种装置及排种系统,设计了基于近等速机构的玉米全膜双垄沟直插式电动穴播机,并对其关键部件结构参数进行了设计。田间试验表明,通过近等速补偿机构与放大机构相配合,对直插播种装置进行控制、协调,实现了成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,穴孔布置及播种作业运动轨迹合理;强排播种机构能够实现成穴器扎入覆膜种床后的准确开启投种、快速闭合,可有效缓解膜下播种多粒、空穴与成穴器堵塞问题。作业机田间播种性能试验指标均达到了国家相关作业质量评价技术规范要求,与一代样机作业性能相比有较大改进与提升,符合玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。

旱地全膜双垄沟播秋覆膜对玉米产量和水分利用率的影响

在推广应用旱地玉米全膜双垄沟播栽培技术基础上,为了进一步减少冬春季土壤水分的无效蒸发,提高土壤含水量,改善玉米经济性,提高玉米产量,采用全膜双垄沟播秋覆膜对旱地玉米产量和降水利用率影响进行研究。结果发现:全膜双垄秋覆膜沟播栽培的玉米产量比全膜双垄沟播栽培播种前覆膜和半膜覆盖栽培分别增产16.13%和46.08%,水分生产率比全膜双垄沟播栽培播种前覆膜和半膜覆盖栽培分别提高34.5%和57.8%。全膜双垄秋覆膜沟播栽培可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,增产效果明显,玉米的经济性状明显改善。

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机作业性能试验

应用Plackett-Burman试验设计并结合玉米全膜双垄沟穴播机工作原理分析获得的8个初始参数(放大机构比例、近等速机构传动比、成穴器开启位移、成穴器角度、曲柄转速、机器前进速度、主动杆转速、成穴器播深)进行筛选,得到作业机曲柄转速、机器前进速度以及主动杆转速对穴孔错位率、采光面机械破损率影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上,根据Box-Behnken试验结果分别建立了穴孔错位率、采光面机械破损率与显著性参数的二阶回归模型,探究单一因素及交互因素对不同响应值的影响效应,并结合OptimizationNumerical计算方法对直插式穴播机工作参数进行优化与田间试验验证。试验结果表明:样机作业性能在符合国家标准要求前提下,各显著性参数对其穴孔错位率的影响主次顺序为机器前进速度、曲柄转速、主动杆转速;对采光面机械破损率的影响贡献由大到小为机器前进速度、主动杆转速、曲柄转速。优化所得的样机最佳工作参数条件为:机器前进速度为0.52 m/s、曲柄转速为72 r/min、主动杆转速为140 r/min。同时在此条件下,样机田间验证试验的穴孔错位率均值为1.23%,采光面机械破损率均值为9.56%,较优化前穴孔错位率(1.56%~5.87%)、采光面机械破损率(10.63%~73.37%)有明显的下降,表明在优化工作参数条件下作业机能够实现零速投种,基本无穴孔错位与撕膜、挑膜现象出现,能够有效避免对采光面地膜的机械损伤,表明建立的回归模型是可靠的。

杂草对全膜双垄沟播田集水保墒效果影响

在陇东旱塬区测定了杂草对全膜双垄沟播田地膜完好性及集水保墒效果的影响。结果表明,全膜双垄沟播玉米田杂草于播前20d开始发生,以拔节至大喇叭口期受害最大,膜面被重度撑起和撑破,集水沟消失,田间集水保墒性处于最差状态;出苗期至幼苗期受害较重,地膜被中度撑起但未被撑破,集水沟明显变浅,田间集水性处于欠佳状态,保墒性尚好;孕穗期以后,杂草逐渐腐烂死亡,之前被撑起的膜面逐渐回落,其危害逐渐减小甚至消失。玉米生育时期越晚、土层越浅,杂草引起全膜双垄沟播田土壤水分下降的幅度越大,玉米大喇叭口期至成熟期下降6.6~27.5g/kg,0~100cm土层下降22.6~6.0g/kg。杂草对全膜双垄沟播玉米主要农艺性状均产生不良影响,其中穗粒数显著减少是引起玉米减产的主要原因,草害区玉米减产20.76%。

除草地膜在全膜双垄沟播玉米田的应用效果

覆膜至播种期土壤持续干旱条件下对2种除草地膜在全膜双垄沟播玉米田中的应用效果进行了研究。结果表明,化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜覆盖下玉米出苗率依次为76.39%、69.44%和81.48%,三处理间差异不显著,与白色地膜相比,化学除草地膜和黑色地膜覆盖下,玉米株高略有降低,降幅依次为0.04%和3.29%;化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜覆盖下,玉米株高整齐度依次为29.23、50.24和37.18,三者差异不显著;化学除草地膜和黑色地膜覆盖下,玉米成穗株率均略低于白色地膜,降低幅度依次为0.86%和2.72%;化学除草地膜和黑色地膜均较白色地膜有一定的增产作用,增产幅度分别为9.71%和10.56%;化学除草地膜的株防效和鲜重防效分别为4.38%和23.09%,黑色地膜的株防效和鲜重防效分别为96.72%和99.20%,两者差异极显著。黑色地膜在全膜双垄沟播玉米栽培中具有较大的应用价值,化学除草地膜在土壤持续干旱条件下不宜推广。

全膜双垄沟播直插式玉米播种装置双面凸轮的设计

针对全膜双垄沟播直插式玉米播种装置的核心部件单面凸轮控制的穴播杆水平位移不精确、振动较大等问题,设计采用双面凸轮代替。在沟播机虚拟样机基础上,生成双面凸轮内外接触轨迹曲线,由于生成的双面凸轮轨迹在奇点处过渡急剧,会造成凸轮与顶杆运动过程中冲击过大而无法实现设定的运动,甚至卡死,对轨迹过渡奇点段进行了圆弧过渡优化,对优化前后的凸轮在x、y方向位移曲线进行了对比,相应位移量较小。经沟播机虚拟样机仿真,双面凸轮驱动下的成穴器在入土前不会与地面发生干涉;对双面凸轮进行的冲击力和拉力作用下最大形变和应力进行分析的结果表明,双面凸轮在受到最大冲击力和拉力时最大变形量为0.092 mm,且其最大Von–Mises应力均远低于67 MPa,应能满足直插式玉米全膜覆盖双垄沟播机作业需求。

西北旱区玉米全膜双垄沟机械化播种技术与装备研究进展

玉米全膜双垄沟播技术抗旱、增产,被我国西北旱农区大面积推广,实现机械化膜上播种是必然趋势。本文从近10年来国内外的玉米全膜双垄沟播技术发展、相关机械化膜上播种技术及其配套农机装备现状进行阐述,归纳和讨论了目前玉米全膜双垄沟实现机械化膜上播种存在的问题与不足。对该领域的研究方向和前景进行了展望:重点开展基于直插破膜成穴特性播种方式的作业机理研究,并对其产量效应进行深入分析,以期满足玉米全膜双垄沟机械化膜上播种的农艺需求,为探索我国西北典型旱区玉米全膜双垄沟适宜的机械化膜上播种模式提供参考。

玉米全膜双垄沟自走直插式精量穴播机设计

为适应中国西北玉米全膜双垄沟播农艺技术要求,解决传统膜上播种机具作业所存在的挑膜、撕膜、穴孔错位等问题,研制了全膜双垄沟自走直插式玉米精量穴播机,为高性能膜上直插播种农机装备的开发奠定理论基础。依据直插播种作业原理,对样机结构组成、传动方案及关键作业部件进行分析;借助Step函数建立运动算例,对影响样机直插播种性能的盘形凸轮轮廓及所对应播种轨迹作分析研究,并进行田间播种试验。完成样机运动放大机构、直插成穴播种装置设计,获得盘形凸轮最大尺寸为182.719 mm,最小曲率半径为53.057 mm及相应Step控制函数;样机播种作业后穴孔错位率达0.43%,地膜采光面机械破损程度为45.5 mm·m-2。自走直插式玉米精量穴播机播种运动轨迹合理,直插成穴装置位于播种段与出土段的水平分速为零,能够实现对全膜双垄沟覆膜种床的自适应低损伤播种,符合膜上播种作业质量评价技术规范要求。

基于离散元的施肥机肥料块破碎装置参数的优化

为解决2BF–02型玉米全膜双垄沟扎穴施肥机作业因肥料结块而排肥不顺的问题,设计了一种由箱体和辊轮组成的肥料块破碎装置。在离散元软件EDEM中建立肥料块离散元模型,按照3因素3水平正交试验方案对肥料块破碎装置工作过程进行虚拟试验。结果表明:影响肥料块破碎率的因素由大到小依次为辊轮间距、辊轮转速、辊轮齿数。当辊轮间距为6 mm、辊轮转速为150 r/min、辊轮齿数60个时,肥料块破碎率为98.8%(最高值)。对仿真结果进行试验验证,结果肥料块破碎率为94.4%。

土壤封闭除草剂在全膜双垄沟播玉米田局部减量施用效果

研究了土壤封闭除草剂在全膜双垄沟播玉米田垄沟底、全垄沟和全地面的施用效果。结果表明,垄沟底、全垄沟和全地面施药方式下玉米出苗率依次为83.33%、83.06%和82.78%,均较CK略低,3处理间差异不显著。与CK相比,垄沟底、全垄沟和全地面施药处理玉米株高略有增高,增幅依次为0.10%、0.39%和0.95%,且玉米株高整齐度依次为17.63、15.99和16.05,三者差异不显著。垄沟底和全垄沟2种局部施药方式下玉米成穗株率略高于CK,增幅依次为1.02%和0.40%;全地面施药方式则略低,降幅为0.41%。全垄沟和全地面施药下,玉米增产效果较好,较CK分别增产10.30%和10.53%。全垄沟施药方式的除草效果较好,株防效和鲜质量防效分别为59.23%和62.41%。垄沟底除草剂施用量最少仅为全地面施药方式的1/4,玉米纯收入较CK提高6.93%。

注灌施肥对全膜双垄沟播玉米产量及土壤水分的影响

在榆中县旱作区全膜双垄沟播栽培下，观察了不同注灌施肥处理对玉米产量及土壤水分含量的影响。结果表明，不同水肥条件对玉米产量均有一定的影响。基施N 180.00 kg/hm2、P2O5120.00 kg/hm2、ZnSO47.50 kg/hm2、K2O 30.00 kg/hm2，拔节期和大喇叭口期各注水30 m3/hm2处理下玉米折合产量最高，为14157.6 kg/hm2。玉米抽雄期0～60 cm土层含水量各处理变化趋势相同，均表现为0～20 cm土层含水量较高，20～60 cm土层含水量相对较低，且相互间无明显差异。注水对水分利用效率的影响不显著。

陇东旱塬全膜双垄沟播耐密植易机收玉米品种筛选试验初报

在全膜双垄沟播种植条件下,为筛选出耐密植、易机械化粒收的适宜陇东旱塬地区种植的玉米品种,于2020年对8个玉米品种进行了比较试验。结果表明,8个玉米品种的生育期为129~137 d,均可正常成熟;在各时期的干物质积累量存在差异,但均符合S曲线,其中陕单650的单株干物质总量最高,为1026.0 g。折合产量以联创825最高,为14266.80 kg/hm^(2);新玉108次之,为13695.15 kg/hm^(2);科河699居第3位,为13211.10 kg/hm^(2);瑞普909最低,为11117.25 kg/hm^(2)。8个玉米品种机械粒收时的籽粒含水率、破碎率、杂质率、损失率等指标均满足《GB/T 21962-2020》要求,以籽粒含水率低、脱水快,生育期短和折合产量高为原则,推荐新玉108和先玉335可作为陇东旱塬地区全膜双垄沟播耐密植宜机收玉米品种推广。九圣禾2468籽粒含水率高达24.00%,联创825的破碎率≥5%,均不宜机收。

化控对全膜双垄沟播玉米穗部性状及产量的影响

为探讨化学调控技术提高玉米产量的内在机理,研究了叶面配合喷施磷酸二氢钾和DA-6对玉米穗部性状和产量的影响,结果表明,叶面配合喷施DA-6和磷酸二氢钾使玉米秃顶长缩短,穗粗、行粒数、穗粒数增加,从而提高了产量。苗期喷施的效果好于抽雄期喷施,且以苗期喷施DA-6 75g/hm^2、抽雄期追施磷酸二氢钾3 750 g/hm^2的处理穗部性状表现最好,折合产量最高,为12 762.44 kg/hm^2,较对照不施生长素增产13.39%。

地膜种类和覆膜时期对全膜双垄沟播玉米的影响

试验观察了不同地膜和不同覆膜时期对全膜双垄沟播玉米生物性状及产量的影响,结果表明,玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期的土壤含水量以黑色地膜秋季全膜覆盖处理保水保墒效果最好,0～30 cm耕层土壤平均含水量较对照白色地膜播前半膜覆盖分别增加59、37、32 g/kg,折合产量最高,为8 681.8 kg/hm2,较对照增产21.7%。白色地膜秋季全膜覆盖处理次之,耕层土壤含水量较对照分别增加加55、34、25 g/kg,折合产量8 454.4 kg/hm2,较对照(CK)增产18.5%。

全膜双垄沟播玉米平衡施肥技术研究

以沈单16号为指示品种,研究了甘肃省陇东旱区玉米全膜双垄沟播栽培条件下平衡施肥的效应,结果表明,当氮磷钾肥(N-P2O5-K2O)的用量分别为200、200、125 kg/hm2时,玉米折合产量为13 806 kg/hm2,分别较对照、OPT增产13.28%、1.00%,产值为26 232元/hm2,分别较对照、OPT增加3 077元/hm2和259元/hm2,但纯收益最高,为23 692元/hm2,分别较对照、OPT增加537元/hm2和1 129元/hm2,可作为陇东旱区玉米平衡施肥方案。