科研产出
基于离散元法的旋耕刀受力分析
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为分析旋耕刀在有秸秆覆盖和无秸秆覆盖土壤中工作时的受力情况,该文采用离散元法构建土壤-旋耕刀相互作用和秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型。在土槽试验中采用扭矩传感器测量旋耕刀所受扭矩,在仿真中导出每个时刻旋耕刀受到的扭矩和力数据,试验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕作深度100 mm及4种转速77、100、123、146 r/min下进行。结果显示旋耕刀最大扭矩值随着转速增加呈现增加的趋势;在无秸秆覆盖土壤中,试验值与仿真值的相对误差为16.3%;在有秸秆覆盖土壤中二者相对误差为19.1%。耕作过程中旋耕刀所受合力、水平力及侧向力都呈现先升后降的趋势;合力、水平力和垂直力的最大值,都随着转速的增加而增加。旋耕刀刚开始切土时,在有秸秆覆盖的土壤中受到的阻力总比无秸秆覆盖的土壤中所受阻力要大;之后旋耕刀在有秸秆覆盖的土壤中受到的最大力要大于在无秸秆覆盖的土壤中受到的最大力。仿真的水平力和垂直力与旋耕刀理论模型计算得到的旋耕刀水平力和垂直力变化一致。利用离散元法研究旋耕刀切土过程,对探讨刀具与土壤的相互作用机理及设计和优化高秸秆含量土壤中工作的耕作机械具有重要意义。
关键词： 农业机械 扭矩 秸秆 土壤 力 旋耕刀 离散单元法
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华北地区地膜残留及典型覆膜作物残膜系数
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为阐明华北地区残膜污染现状及当年地膜残留系数,2008-2011年采用问卷调查及样方检测方法对华北地区主要作物的地膜残留状况进行系统调查,在此基础上2011-2014年通过定点试验监测方法研究典型覆膜作物(花生、棉花)的地膜残留系数。结果表明:华北地区土壤耕层地膜残留强度分布范围为0.2~82.2 kg/hm2,其平均值为26.8 kg/hm2。区域内不同作物和不同省份间地膜残留强度存在显著差异(P<0.05),花生和棉花地膜残留强度较高,分别为32.0和31.8 kg/hm2;华北地区所有省份中,河北省农田地膜残留强度最高,为36.8 kg/hm2。2011年,华北地区农田地膜残留总量为14.8万t,其中地膜残留总量居前3位的作物是蔬菜(5.5万t)、棉花(3.9万t)、花生(3.0万t),占残膜总量的83.8%。3 a的地膜残留系数定点监测试验结果表明,花生和棉花的地膜残留系数分别为9.7%和14.3%,如果一直沿用目前的地膜使用模式,预计到2021年,花生地和棉田的地膜残留强度将会达到69.1和70.4 kg/hm2,超过国家农田残膜限值标准,成为残膜污染区域。研究可为华北地区残膜防治提供参考。
山东省设施蔬菜施肥量演变及土壤养分变化规律
《土壤学报 》 2008 北大核心 CSCD
摘要：山东省是中国蔬菜的主要产区,常年蔬菜种植面积占全国的10%以上,设施蔬菜的面积占全国的近50%。1994~1997年山东设施蔬菜年平均施肥量达到N1351kghm-2、P2O51701kghm-2和K2O539.6kghm-2,在这段时间内施肥量逐年增加,2004年的施肥量与1997年相比氮肥和磷肥的用量有所减少,钾肥的用量有所增加,有机养分占总养分的比例明显增加。设施蔬菜土壤养分表观平衡为氮磷钾均盈余,且盈余量较大。设施蔬菜在大量施肥的情况下,肥料的利用率较低,1997年寿光设施蔬菜氮肥的表观利用率为21.33%,磷肥的表观利用率只有2.82%,钾肥的利用率较高达到61.34%。大棚蔬菜土壤pH值与露地相比有降低的趋势,土壤有机质含量高于露地土壤。山东省不同地区大棚土壤中碱解氮含量差异较大,以地处鲁西的德州最低,寿光的最高,平均达到205.4mgkg-1。不同地区大棚土壤中有效磷含量差异很大,寿光设施蔬菜土壤中有效磷含量最高,平均为225.2mgkg-1,土壤有效磷具有明显的积累效应,设施种植时间与土壤有效磷含量之间存在极显著的正相关性(r=0.550**,n=35)。土壤母质类型对土壤速效钾具有一定的影响,寿光设施蔬菜土壤中速效钾含量最高,平均为369.7mgkg-1。土壤速效钾也具有明显的积累效应,设施种植时间与土壤速效钾含量之间具有极显著的正相关性(r=0.502**,n=35)。设施表层土壤中水溶性钙的含量平均为337.9mgkg-1,土壤水溶性镁的含量平均为67.8mgkg-1,明显高于露地土壤。设施蔬菜土壤中微量元素含量均高于露地土壤。
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