车载式施肥喷药一体机设计与试验

针对丘陵山区施肥喷药劳动强度大、作业效率低、肥料和药液利用率不高等问题,设计了一种车载式施肥喷药一体机。阐述了一体机的结构和工作原理,对施肥、喷药的关键部件进行了设计,并分析了肥料颗粒的运动特性和喷杆机构的运动原理。一体机通过肥量调节机构、撒肥圆盘设置施肥量和实现均匀施肥,通过PWM(脉宽调制)技术、双向多方位喷杆机构调节喷药量及实现竖直、倾斜、对地3种喷药模式的任意切换,提高了药液利用率。试验结果表明:施肥作业时,不同施肥口开度下的平均施肥量为16.56~540.76 g/min;当落肥口开度为60%时,施肥均匀性变异系数(Cv=9.01%)最小,施肥性能最好。喷药作业时,不同PWM占空比下的喷头喷药量范围为74.94~345.41mL/min;当PWM占空比增大到100%时,喷药量变异系数(CV=2.54%)最低,喷药性能最好。同时,通过试验建立了施肥、喷药量控制数学模型,旨在为丘陵山区施肥、喷药机械的设计与研发提供技术与理论支撑。

轻简水肥一体机的设计及其在日光温室黄瓜种植中的应用效果试验

为解决农户传统水肥一体化灌溉方式中存在的施用营养液浓度均匀性差、劳动强度大、过量施肥等问题,研究设计了一种与膜下微喷灌高灌溉流量特性相匹配的大吸肥量、低成本的轻简水肥一体机。通过自主设计的性能测试平台对其吸肥性能进行了测试,从而确定了吸肥泵的安装位置。为验证该水肥一体机应用效果,首先检测了应用水肥一体机和传统方式下灌溉营养液浓度均匀性,然后按照追肥总量比传统方式减少30%的方案进行了日光温室黄瓜栽培对比试验。结果表明,在水肥一体机出口压力分别为0.09、0.11、0.13 MPa时,吸肥泵前置吸肥效果好于后置;应用轻简水肥一体机灌溉施肥与传统方式相比,灌溉营养液浓度的空间均匀性没有显著差异,但时间均匀性差异显著,传统方式下灌溉营养液浓度随时间的推移不断下降,而应用水肥一体机的则保持稳定;在减施化肥30%情况下,与传统方式相比,应用水肥一体机灌溉仍可增产6.18%,每栋温室(670 m^(2))毎个生长季(7个月)可节约工时14 h,减施化肥27 kg,可提高效益2.15万元/hm^(2)。综上,该轻简水肥一体机灌溉营养液均匀、节省人工和肥料、提高生产效益,具有较好的推广应用前景。