中耕施肥機的試驗與改進案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u21568中耕施肥機的試驗與改進案例分析 1164221.1靜態(tài)排肥試驗 135421.1.1排肥量測定試驗 27831.1.2排肥量穩(wěn)定性試驗 444041.1.3施肥斷條率試驗 4172201.1.4靜態(tài)排肥試驗結(jié)果 5260581.2田間試驗 5106281.2.1土壤參數(shù)測定 572031.2.2碎土率測定 730281.2.3傷苗率測定 790301.2.4除草率測定 8127471.2.5中耕深度和培土高度測定 8118711.2.6田間試驗結(jié)果 931171.3問題與改進 9查閱和研究馬鈴薯中耕追肥農(nóng)藝需求以及國家農(nóng)機作業(yè)相關(guān)要求后，結(jié)合云南省內(nèi)的大春、秋馬鈴薯種植栽培情況，對馬鈴薯中耕追肥機的施肥、中耕、培土、除草的作業(yè)效果進行檢測。通過對試驗結(jié)果的分析，評估中耕追肥機在作業(yè)過程中的施肥、培土作業(yè)質(zhì)量是否符合相關(guān)農(nóng)藝要求和標準[58-60]，為該機型的設(shè)計、產(chǎn)品定型和生產(chǎn)試制提供依據(jù)。1.1靜態(tài)排肥試驗根據(jù)中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/T7864-2013《中耕追肥機》中的試驗方法，進行了靜態(tài)排肥試驗，實驗場地平整，實驗現(xiàn)場如圖1.1所示。圖1.1排肥性能試驗Fig1.1Performanceexperimentoffertilizer試驗設(shè)備：直尺、卷尺、電子秤等。選取長度50m、寬3m的平整場地為試驗區(qū)，機具工作時的狀態(tài)如表1.1所示。表1.1機具工作狀態(tài)Table1.1Workingstatusofthemachine行進速度/m·s-1肥料箱容積/L肥料帶間距/cm排肥口離地高度/cm0.5~1.52740101.1.1排肥量測定試驗使用國產(chǎn)SLA600設(shè)備，通過3D打印技術(shù)試制了四種不同槽數(shù)、不同槽徑的外槽輪式排肥器材料及尺寸參數(shù)如表1.2所示。表1.2四種槽輪的參數(shù)表Table1.2Parametersofthefourtypesofsheaves編號材質(zhì)槽數(shù)槽徑/mm1光敏樹脂3102光敏樹脂6123光敏樹脂8124光敏樹脂128對四種排肥器進行排肥量測試，試驗時，排肥箱內(nèi)所裝肥料應占總肥料箱體積的三分之二以上。調(diào)節(jié)排肥器的槽輪工作長度至最小、最大位置，收集排肥口所排肥料并稱重，共取30m并取每米長度上肥料重量的平均值，最終換算單位得到每公頃最小、最大排肥量。試驗數(shù)據(jù)如表1.3與表1.4所示。表1.3槽輪最小工作狀態(tài)排肥量記錄表Table1.3Fertilizerdischargeintheminworkingstateofthegroovedwheel編號0m-10m排肥量/g10m-20m排肥量/g20m-30m排肥量/g平均排肥量m/g1號施尿素80.588.776.78.21號施復合肥106.3118.2111.511.32號施尿素160.4175.3168.316.82號施復合肥188.3182.1172.618.13號施尿素206.3215.3193.420.53號施復合肥247.8240.6222.623.74號施尿素205.3196.5186.219.64號施復合肥221.7215.7201.621.3表1.4槽輪最大工作狀態(tài)排肥量記錄表Table1.4Fertilizerdischargeinthemaxworkingstateofthegroovedwheel編號0m-10m排肥量/g10m-20m排肥量/g20m-30m排肥量/g平均排肥量m/g1號施尿素330.6326.7320.732.61號施復合肥476.1457.2437.745.72號施尿素545.3520.4491.3522號施復合肥811.2770.5743.377.63號施尿素641.6603.4591.161.23號施復合肥885.7839.1801.281.34號施尿素629.3595.4566.359.74號施復合肥859.2811.6783.281.9整理以上原始數(shù)據(jù)可以得到各類槽輪在施撒不同肥料時的排肥量范圍，云南省馬鈴薯中耕追肥農(nóng)藝要求：按照每公頃約67500棵馬鈴薯植株計算，馬鈴薯出苗后每公頃需要施不少于150kg尿素，馬鈴薯苗高10cm-20cm時每公頃需要施不少于225kg馬鈴薯復合肥。由此換算出單壟單行種植模式的馬鈴薯需要的尿素量不少于8.9g/m，復合肥量不少于13.3g/m；單壟雙行種植模式的馬鈴薯需要的尿素量不少于17.8g/m，復合肥量不少于26.7g/m。1.1.2排肥量穩(wěn)定性試驗調(diào)節(jié)槽輪工作長度，控制排肥量符合農(nóng)藝要求，機具以正常速度在平整的地面上行駛，施肥長度20m，取其中10m，平均分為10段。計算每段的平均排肥量、標準差和變異系數(shù)。排肥量穩(wěn)定性由各段距離內(nèi)排肥量的差異決定，實驗數(shù)據(jù)見表1.3與表1.3，本節(jié)僅介紹計算公式，結(jié)果在1.1.4中表示。每段平均排肥量即機具每米排肥量，按式（4-1）計算：(4-1)式中：—每米排肥量的平均值，g；—第i段排出的肥料重量，g；n—測定時分段總數(shù)，此處n=10。排肥量標準差按式（4-2）計算：(4-2)式中：S—排肥量標準差，g。排肥量變異系數(shù)按式（4-3）計算：(4-3)式中：V—排肥量變異系數(shù)，%。1.1.3施肥斷條率試驗施肥過程中，長度大于10cm的無肥料區(qū)段為斷條。測定5m內(nèi)的斷條數(shù)量和最大斷條長度，計算斷條總長度占排肥總長度的百分比，即為施肥斷條率。實驗中沒有出現(xiàn)斷條現(xiàn)象，施肥斷條率為0%。1.1.4靜態(tài)排肥試驗結(jié)果經(jīng)過試驗并整理原始數(shù)據(jù)，得到該機具的施肥性能試驗結(jié)果如表1.5所示。表1.5施肥性能試驗結(jié)果Table1.5Fertilizerperformancetestresults肥料種類最小排肥量kg/hm2最大排肥量kg/hm2斷條率/%變異系數(shù)/%尿素20565001.74復合肥20596001.86試驗結(jié)果表明：該機具可按相關(guān)農(nóng)藝要求完成尿素和馬鈴薯復合肥的施肥。選用槽數(shù)為3、槽徑16mm的排肥器，調(diào)節(jié)外槽輪工作長度，使尿素和復合肥的排肥量符合農(nóng)藝要求。兩種肥料的流動性好，斷條率為0%；排肥器的排肥均勻性好，排肥量變異系數(shù)≤6%。1.2田間試驗為了驗證履帶式馬鈴薯中耕追肥機中耕性能，在云南省玉溪市江川區(qū)進行了田間試驗。試驗用到的設(shè)備主要有：SC-900型數(shù)字式土壤緊實度儀、直尺、卷尺、電子秤等。1.2.1土壤參數(shù)測定采用土壤水分測試儀測定土壤含水率，土壤堅實度測試儀測定土壤堅實度，其方法為在試驗區(qū)地塊對角線上取5點，然后在每個測點用25厘米×25厘米方框框定，并在其區(qū)域內(nèi)測定0cm～5cm、5cm～10cm、10cm～15cm深度土壤含水率和土壤堅實度，并記錄在記錄表內(nèi)。表1.6各層土壤含水率檢測記錄表Tab1.6Testrecordtableofsoilmoisturecontentofeachlayer土壤厚度（cm）采樣點0-55-1010-15樣方1烘干前質(zhì)量（g）181.6192.7203.4烘干后質(zhì)量（g）156.2156.6151.4含水率（%）13.9818.7421.13樣方2烘干前質(zhì)量（g）195.3201.3211.5烘干后質(zhì)量（g）167.5162.1162.6含水率（%）11.2319.4621.21樣方3烘干前質(zhì)量（g）159.3175.1187.5烘干后質(zhì)量（g）136.4140.1140.3含水率（%）11.3720.1225.17樣方4烘干前質(zhì)量（g）163.4168.7176.1烘干后質(zhì)量（g）140.1135.2132.8含水率（%）11.2619.8521.56樣方5烘干前質(zhì)量（g）172.8185.4193.3烘干后質(zhì)量（g）148.9150.7147.1含水率（%）13.8318.6823.92表1.7各層土壤堅實度檢測記錄表Table1.7Testrecordofsoilfirmnessofeachlayer土層厚度（cm）土壤堅實度（MPa）0-55-1010-15樣方10.3270.4260.618樣方20.3320.4220.616樣方30.3150.4160.608樣方40.3220.4180.613樣方50.3250.4210.614將原始數(shù)據(jù)處理后得到土壤特性參數(shù)表。表1.8試驗區(qū)域土壤參數(shù)Table1.8Soilparametersoftestplots土層厚度/cm土壤堅實度/MPa土壤含水率/%0~50.32411.135~100.42119.3710~150.61421.40試驗條件符合中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/T7864-2013《中耕追肥機》中規(guī)定的要求，即：土壤為含水率在15%~25%之間、堅實度為0.4MPa~2.0MPa的中等壤土；顆粒狀肥料含水率不大于12%，排肥量在150kg/hm2~225kg/1.2.2碎土率測定在機具工作后的行間寬度內(nèi),往返行程中隨機選取五個深0.1m、面積0.25m2的區(qū)域，稱量其中直徑小于25mm的土塊質(zhì)量和土壤的總質(zhì)量。計算小于25mm的土塊質(zhì)量和土壤總質(zhì)量的比值，得出碎土率。按式（4-4）計算：(4-4)式中：E—碎土率，%；—土壤總質(zhì)量；—直徑小于25mm的土塊質(zhì)量。表1.9碎土情況記錄表Tab1.9Recordofbrokensoil取樣點直徑25mm以上（kg）直徑25mm以下（kg）碎土率（%）10.281.987.120.221.4586.830.311.1578.740.302.1587.850.212.0590.71.2.3傷苗率測定選取試驗區(qū)域內(nèi)機具行程上5壟，以作業(yè)幅寬為寬度，長度20m的區(qū)域。在中耕前后，測定區(qū)域內(nèi)馬鈴薯植株的數(shù)量，傷苗率按式（4-5）計算：(4-5)式中:S—馬鈴薯植株損傷率，%；—測定長度內(nèi)傷苗、埋苗數(shù)；—測定長度內(nèi)總苗數(shù)。表1.10傷苗情況記錄表Tab1.10RecordFormofInjurySeedlings試驗組馬鈴薯植株傷苗數(shù)量傷苗率（%）119831.5220541.9319621.0420752.4520131.51.2.4除草率測定在中耕作業(yè)區(qū)域內(nèi)選取5條壟溝各20m長度為測定區(qū)域，測定中耕前后區(qū)域內(nèi)雜草的數(shù)量。取平均值，除草率按式（4-6）計算。(4-6)式中：—中耕前的雜草數(shù)量；—中耕后的雜草數(shù)量。表1.11除草情況記錄表Tab1.11Recordsheetofweedingsituation試驗組中耕前的雜草數(shù)量中耕后的雜草數(shù)量除草率（%）112283.3210190.039188.8414285.7512191.61.2.5中耕深度和培土高度測定在正常行駛速度和工作狀態(tài)下測定，每個測區(qū)間隔5m長度，等距離選取5個測點，插上標桿，各壟行的中耕機測定點應交錯排列，用耕深尺或其他測量儀器，測量耕深。分別計算出每一壟的平均耕深，參數(shù)如表1.9所示。表1.12中耕深度測量數(shù)據(jù)記錄表Table1.12Cultivationdepthmeasurementdatarecordtable測區(qū)位置測點1測點2測點3測點4測點5平均值/cm第一壟9.89.710.310.510.710.2第二壟8.89.29.610.19.89.5第三壟10.28.99.910.59.59.8第四壟10.19.38.711.210.710.1在正常行駛速度和工作狀態(tài)下測定，在測定中耕深度的同一測點記錄培土高度，并計算出每一壟的平均培土高度，參數(shù)如表1.10所示。表1.13培土高度測量數(shù)據(jù)記錄表Table1.13Cultivationheightmeasurementdatarecordtable測區(qū)位置測點1測點2測點3測點4測點5平均值/cm第一壟1.51.45.15.25.51.9第二壟3.81.11.45.11.51.4第三壟5.13.81.55.21.41.6第四壟5.11.13.85.75.51.81.2.6田間試驗結(jié)果表1.14中耕性能試驗結(jié)果Table1.14Cultivatorperformancetestresults碎土率/%除草率/%傷苗率/%土壤蓬松度/%86.287.91.715.6中耕性能試驗結(jié)果如表1.9所示,試驗結(jié)果表明：在中耕深度10cm，機具行駛速度1m/s的情況下，可完成馬鈴薯的中耕作業(yè)。碎土率達到86.2%，除草率達到93.2%，傷苗率1.7%，土壤蓬松度達到15.6%，培土高度≥4cm。1.3問題與改進經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，該馬鈴薯中耕追肥機在工作時存在如下問題：（1）履帶的寬度較窄，工作時不易掌握左右平衡，（2）履帶接地面積不足，培土阻力過大時有打滑的現(xiàn)象發(fā)生；（3）換擋桿過長，撥動較為費力，不易掛擋。根據(jù)試驗中發(fā)現(xiàn)的問題，特進行如下改進：（1）加寬履帶的寬度，由原本的13cm加寬到16cm；（2）增加一對承重輪，加大