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采用EEPA(Edinburgh elssto-plastic adhesion)接触模型模拟土壤耕作特性,探究颗粒球型对土壤离散元模型仿真精度及计算效率的影响。测定了室内土槽土壤的静态堆积角、轴向压力、耕作阻力、耕作堆积角等土壤特性参数,确定并优化了单球土槽土壤离散元模型仿真参数。建立土槽土壤-挖掘犁铲离散元耦合仿真模型并进行仿真参数验证,耕作阻力模拟值与实测值误差为1.70%。以13 mm为等效粒径确定了单球、双球、三球、四球等4种土壤颗粒的外形尺寸,采用单球、单球变粒径、双球、三球、四球、多球混合等填充方式建立了6种虚拟土槽,以耕作阻力、耕作堆积角、仿真时间为试验指标开展挖掘犁铲耕作过程仿真试验。试验结果表明:6种虚拟土槽的耕作阻力模拟值与实测值相对误差均小于8%,能够满足耕作阻力模拟要求;耕作堆积角模拟值与实测值相对误差为2.32%~20.32%,单球变粒径、四球、多球混合等虚拟土槽耕作堆积角相对误差均小于10%;单球土槽挖掘犁铲耕作仿真时间约为80.44 min,受土壤颗粒填充数量、接触关系及颗粒球型等因素影响,其他填充条件下仿真时间均有显著增加。综合考虑仿真精度及计算效率,土壤耕作阻力模拟时虚拟土槽宜采用单球颗粒填充方式,耕作堆积角模拟时虚拟土槽宜采用四球或多球混合填充方式建立。该研究为土壤-机具互作离散元仿真的建模,EEPA接触模型的参数选择,颗粒球型及填充方法的确定提供了依据和参考。 相似文献
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分析双翼深松铲耕作行为是探究双翼深松铲耕作机理和优化深松效果的前提。本文采用离散元法建立了双翼深松铲的耕作模型，分析了深松过程中土壤扰动、土壤运动及双翼深松铲的受力情况。结果表明：在双翼深松铲的工作过程中，各层的扰动程度从大到小依次为耕作层、犁底层和心土层；双翼深松铲对土壤的扰动呈“扇形”分布，对土壤的扰动作用主要体现在土壤抬升、土壤的破碎和不同层土壤的混合等方面，犁底层与耕作层的混合程度大于犁底层与心土层；土壤颗粒最大运动速度下各方向数值从大到小依次为z方向、x方向、y方向；双翼深松铲在0.8 m/s耕作速度、300 mm工作深度的工况下，其土壤扰动系数为63.9%，土壤膨松度为11.1%，地表平整度为22.43 mm；双翼深松铲受到的阻力主要来源于土壤对深松铲前进的阻碍作用，双翼深松铲向上抬升土壤也受到了一定的阻力，土壤对双翼深松铲的侧面挤压作用力较小。 相似文献
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本文以减小犁体阻力,提升耕作效率为目的,基于EDEM以抛物线曲面犁体为基础展开研究,对犁体耕作过程进行仿真分析,观察土壤颗粒的扰动行为,对犁体不同的导曲线、铧刃角、安装角和工作速度对于犁体耕作阻力的影响展开分析,得出了较为理想的犁体参数;结果表明,相比较于抛物线曲面,椭圆曲面在相对稳定阶段时阻力大小为1 591.551 N,比抛物线曲面降低了4.4%,并且对于土壤抬升效果更加明显;对犁体的前进速度、铧刃角和安装角进行单因素分析,在安装角为25°时犁体阻力最小,随着前进速度和铧刃角增加,犁体阻力也随之增大,故在合适的范围内应选取较低的前进速度和铧刃角以降低犁体阻力。 相似文献
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寒地水稻保护性耕作对稻田土壤生理生化状况的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]从耕作的角度探讨如何合理利用土壤,防止土壤肥力退化,维持地力,改善稻田生态环境,提高稻田土壤的生产力。[方法]以水稻垦鉴稻10为材料,采用保护性耕作和常规耕作方式种植,研究水稻节水保护性耕作和常规耕作下土壤根系量、土壤理化性状、土壤酶、秸秆分解率、土壤温度及微生物变化的规律。[结果]水稻节水保护性耕作条件下土壤理化性状明显改善,在旋耕部分根量占绝对优势,同时可降低土壤容重、增大土壤孔隙度、提高土壤速效养分,过氧化氢酶、酸性磷酸酶和脲酶活性分别比常规耕作高5.39%、14.52%、8.33%,蔗糖酶活性比常规低32.82%,表层、全耕层、深层秸秆粗分解率分别比常规耕作高11.71%、4.96%和9.10%,总细菌量大量增加,土壤温度明显改善。[结论]水稻节水保护性耕作方式为黑龙江垦区农业生态发展奠定了良好的基础。 相似文献
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《中国农业文摘-农业工程》2021,(3):F0003-F0003
20210301带翼深松铲深松土壤扰动行为仿真与试验//DOI:10.25165/j.ijabe.20211401.5447揭示带翼深松铲深松土壤扰动行为有助于深入理解带翼深松铲与土壤的相互作用规律,进而为带翼深松铲的设计和优化提供基础。该研究综合利用离散元法和室内土槽试验,研究了带翼深松铲对土壤宏观和微观扰动过程的影响。结果表明:翼铲主要对其上方土壤的扰动范围和破碎程度产生影响;带翼深松铲的铲尖段、犁底层圆弧段、耕作层圆弧段、直柄段受到的牵引阻力分别占69.53%、25.22%、4.73%、0.52%;带翼深松铲对不同深度土壤的侧向扰动范围和破碎程度的影响由大到小依次为:耕作层、圆弧段犁底层、铲尖段犁底层;增加翼铲使圆弧段犁底层、耕作层、铲尖段犁底层土壤扰动面积分别增加47.52%、7.74%和4.59%,同时使总牵引阻力增加36%。与不带翼深松铲相比,带翼深松铲耕作后的土壤蓬松度、土壤扰动系数、地表沟槽宽度和犁耕比均不同程度的增加。离散元仿真与土槽试验结果基本一致,表明离散元仿真能够较为准确地模拟带翼深松铲的耕作过程。 相似文献
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《农业工程技术:农产品加工》2016,(12)
目深松铲的设计制造是一个复杂的过程,本研究基于离散元法对深松铲与土壤的相互作用过程进行了研究。基于传统离散元理论,考虑到土壤颗粒间液桥力作用,建立了土壤颗粒以及深松铲模型。将深松铲在耕速为1 m/s,耕深为180 mm,220 mm和260 mm的条件下进行了离散元法仿真,并获取了耕作阻力曲线。仿真得到的耕作阻力与田间试验结果能较好的吻合,在三个耕作深度下的相对误差分别为2.96%,14.95%以及7.15%。结果证明离散元法能较好的分析深松铲的工作过程,并且对今后进一步优化深松铲的结构有重要意义。 相似文献
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[目的]研究东北黑土区坡面涝渍地季节性渍水对土壤养分的影响。[方法]选取不同坡面上5组涝渍地和与涝渍地相邻的坡耕地为研究对象,对它们的化学性质进行测定,采用t-test评判涝渍土壤与耕作土壤养分含量差异,并且用Pearson相关性分析说明土壤含水量对土壤养分的影响。[结果]与耕作土壤相比,涝渍土壤全氮含量高出约19%,铵态氮含量高3.6倍,而硝态氮含量低约51%;涝渍土壤与耕作土壤相比全磷含量差异不显著,而有效磷含量低约26%;涝渍土壤与耕作土壤全钾及速效钾含量差异不明显,缓效钾含量低约11%。通过相关分析,发现土壤含水量与有机质、全氮、铵态氮、速效钾含量显著正相关,与p H、硝态氮含量、缓效钾含量显著负相关,与全磷、有效磷、全钾含量相关性不显著。[结论]涝渍土壤养分潜力、有效性都较高,土壤养分的形态、含量受涝渍的影响较大。改善坡面涝渍的水分状况将有利于土壤养分的进一步释放,达到涝渍土壤改良的效果。 相似文献
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[目的]研究耕作方式、施用有机肥对玉米产量的影响。[方法]以黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县农业科技园区为平台,设置5种耕作方式(免耕、常规翻耕、深翻打破犁底层、深翻和超深翻)和3种施肥方式(化肥、化肥配施秸秆还田和化肥配施有机肥),测定玉米产量、土壤贯穿阻力、土壤容重、土壤三相结构距离R值和渗透速率。[结果]仅依靠改变耕作方式来调整土壤的物理性状,对提高玉米产量的贡献不大。在相同耕作方式下,与化肥处理相比,化肥配施有机肥可使玉米增产19.2%~32.9%;且比秸秆还田处理增加7.4%~189.0%。总之,在东北风沙土区,施用有机肥是提高玉米产量最有效的方法之一,而秸秆直接还田效果不理想;从耕作方式来看,常规翻耕20 cm是最优耕作方式。[结论]东北风沙土玉米产区最适合在施用有机肥条件下,进行20 cm翻耕作业。 相似文献
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[目的]研制一种自激振动深松机.这种深松机在工作过程中,由于非线性土壤耕作阻力作用到振动深松铲上,压迫弹簧往复振动,从而减小机具的牵引阻力,降低功耗.[方法]通过性能试验和查询已经成熟的技术文献,设计深松铲的结构并优化.为了评估样机性能,进行田间试验.[结果]田间试验表明,从无弹簧到Ⅱ号弹簧,深松机可减阻17.76%,深松深度为386.61~406.23mm,稳定性系数为93.30%左右,土壤蓬松度为24.18%~28.65%,土壤扰动系数为53.55%~57.06%,深松效果良好.[结论]本自激振动深松机能够有效减小牵引阻力,降低机具功耗,各项工作参数达到评定指标. 相似文献
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秸秆覆盖免耕条件下土壤温度动态变化研究 总被引：11，自引：0，他引：11
[目的]研究秸秆覆盖免耕条件下土壤温度的动态变化。[方法]设置常规耕作、秸秆还田和秸秆覆盖免耕3种处理,研究河西内陆河灌区作物生育期土壤温度的动态变化。[结果]8:00时3种耕作方式土壤温度相差不大。14:00时土壤温度增速最明显,覆盖免耕的土壤温度变化较其他两种方式平缓,秸秆的覆盖降温作用在作物生育中前期表现明显,后期减弱。20:00时覆盖免耕的土壤积温分别比常规耕作和秸秆还田小134.31、61.4℃。3种耕作方式的土壤温度差值随土壤深度的增加而减小,降温过程中的差值较增温过程的小。作物生育早期常规耕作和秸秆还田的土壤温度变化剧烈;降温天气覆盖免耕的增温和降温分别为7.42、.4℃,增温天气增温和降温则为13.6、12.7℃。[结论]秸秆覆盖免耕依据气温和作物生育期表现出不同的调温效应,减缓和抑平了土壤时间和空间温度的变化,所产生的"增温效应"和"降温效应"在土壤表层表现突出。 相似文献
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[目的]通过田间试验研究氮肥配施秸秆和厩肥对冬小麦季土壤易矿化态氮和微生物态氮的影响。[方法]试验设7个处理：不施秸秆、氮肥和厩肥;单施氮肥;麦秸＋氮肥;麦秸加倍＋氮肥;麦秸＋氮肥＋厩肥;玉米秸秆＋麦秸＋氮肥;玉米秸秆＋麦秸＋氮肥＋厩肥,以此来研究氮肥配施秸秆和厩肥对冬小麦季土壤易矿化态氮和微生物态氮的影响。[结果]在氮肥配施秸秆和厩肥下,冬小麦季土壤易矿化态氮和土壤微生物态氮数量均以冬前数量为最高,追施氮肥配施秸秆与厩肥对土壤易矿化态氮和土壤微生物态氮数量虽有增加,但增加幅度不大。[结论]通过氮肥配施秸秆和厩肥能够增加冬前土壤矿化态氮和微生物态氮的含量,对补充冬小麦返青后土壤无机态氮的不足,提高氮肥利用率具有重要意义。 相似文献
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留茬覆盖免耕保护性耕作对土壤微生物量碳和有机质含量的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
[目的]揭示不同土壤耕作方式对土壤肥力的影响。[方法]在大田试验中,设20 cm留茬压倒（NPS20）、40 cm留茬压倒（NPS40）、40 cm立秆（NS40）、20 cm立秆（NS20）、6750 kg/hm^2秸秆覆盖（NSB40）、3750 kg/hm^2秸秆覆盖（NSB20）和传统耕作（CT）7个处理,研究不同秸秆覆盖量、留茬高度和秸秆处理对土壤有机质、土壤微生物量碳的含量和作物产量的影响。[结果]土壤微生物量碳含量春季播种前最高,夏季收获后最低。不同时期的土壤耕作措施对土壤微生物量碳的影响不同。从播种期开始,保护性耕作土壤有机质含量高于传统耕作,且其土壤有机质含量随土层深度的增加而递减;NPS20、NPS40、NS40、NS20、NSB40和NSB20的春小麦产量较CT分别增产53.08%、46.59%、40.81%、19.93%、17.33%和4.34%。[结论]该研究为河西地区发展保护性耕作和维持与培育漠土土壤肥力提供了理论支持。 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2017,(1)
针对附属于给定机型颗粒成型机上的螺旋进料器,对玉米秸秆粉料在进料器内的流动特性进行了模拟分析。利用离散元分析软件EDEM,创建了螺旋进料器部件的几何模型,并对玉米秸秆粉料颗粒接触模型和颗粒生成方法进行了研究,通过离散元模拟获得了现有工况下螺旋进料器工作时的粉料流动状态。采用HERTZ-MINDLIN无滑移接触模型,取重力加速度为9.81m·s~(-2),设置接触参数并生成了秸秆颗粒25000个进行仿真模拟。结果表明:在T=13.80~14.30s阶段为一典型的出料波动周期。出料过程中粉料呈浪涌流动状态的不连续脉动流;进一步分别针对颗粒密度、粒径大小、壁面摩擦因数、螺距、螺旋叶片内径参数进行了流态和速度的影响因素分析。颗粒密度分别取40,80,120kg·m~(-3)时,出料所需时间分别为21.37,17.68,15.01s;粒径分别取为2,1.8,1.6mm时,出料所需时间分别为17.68,18.06,19.37s;壁面静摩擦因数分别取为0.58,0.48,0.38时,出料所需时间分别为17.68,16.03,15.84s;螺旋叶片内径分别取为50,60,70mm时,在整个模拟时长20s内出料的平均流量分别为16.73,12.61,8.96g·s~(-1)。其中颗粒密度越大,粒径越大,则出料速度越快,但对粉料流态无明显影响;壁面摩擦因数越小、螺距越大、螺旋叶片内径越小,则出料口流速越快,流场分布越宽,落料范围越大,流态越剧烈。本研究可为适用于生物质颗粒成型机的螺旋进料器的设计和改进提供参考。 相似文献
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深松耕作阻力的影响因素分析与减阻策略 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】识别深松耕作阻力的关键因素及其影响程度,为深松减阻技术与装备研究奠定基础。【方法】采用7因素3水平正交试验和单因变量方差分析方法,研究深松机铲形(箭形、凿形)、铲距(300,400,500mm)、入土角(18°,23°,28°)、土壤含水率(10%,15%,20%)、土壤坚实度(1 000,1 500,2 000kPa)、耕深(250,300,350mm)及牵引速度(2,3,4km/h)对深松耕作阻力的影响。【结果】铲形、铲距、入土角、土壤含水率、土壤坚实度、耕深、牵引速度的检验概率依次为0.613,0.057,0.056,0.495,0.013,0.001和0.797;不同因素对耕作阻力影响程度的排序为耕深土壤坚实度入土角铲距土壤含水率铲形牵引速度,且耕深、土壤坚实度、入土角、铲距对深松耕作阻力变化影响显著。【结论】为减小深松耕作阻力、提高耕作质量,建议在满足农艺要求的前提下,深松深度的确定应以"耕作层+犁底层"的厚度为主要依据;深松作业间隔年限的确定应将土壤坚实度作为重要评价指标;合理配置深松铲的入土角和铲距有助于减小深松作业阻力和提高作业质量。 相似文献
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寒地水稻保护性耕作对稻田土壤生理生化状况的影响(英文) 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]从耕作的角度探讨如何合理利用土壤,防止土壤肥力退化,维持地力,改善稻田生态环境,提高稻田土壤的生产力。[方法]以水稻垦鉴稻10为材料,采用保护性耕作和常规耕作方式种植。保护性耕地作为处理区,实施留茬带状分层旋耕,苗带全层施肥、免除水整地,处理区的基肥和分蘖肥随耕作过程集中施于苗带,全层混拌,其余作业与常规耕作相同;以常规耕作作为对照,常规耕作按旱育稀植栽培技术规范实施,保护性耕作和常规耕作均设6个肥量梯度,N∶P2O5∶K2O5=2∶1∶1。保护性耕作区70%氮肥用作基肥,20%用作穗肥,10%作粒肥。常规耕作区氮肥分配比例为基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1。处理及对照磷肥全部作基肥施入,钾肥按基肥∶穗肥=7∶3施入。试验采用随机区组设计,36个小区间用PVC波纹塑料板做埂分隔,单排单灌。保护性耕作采用宽行行距40cm,窄行行距20cm,穴距12cm;常规耕作行距均为30cm,穴距12cm。研究水稻节水保护性耕作和常规耕作下土壤根系量、土壤理化性状、土壤酶、秸秆分解率、土壤温度及微生物变化的规律。用环刀法测土壤容重,并进一步求得孔隙度。碱解氮用碱解扩散法,有效磷先用浓度0.5mol/LNaHCO3浸提,后用钼锑抗比色法测定,速效钾测定先用NH4OAc浸提,再用火焰光度计测定。[结果]水稻节水保护性耕作条件下土壤理化性状明显改善,在旋耕部分根量占绝对优势,同时可降低土壤容重、增大土壤孔隙度、提高土壤速效养分,过氧化氢酶、酸性磷酸酶和脲酶活性分别比常规耕作高5.39%、14.52%、8.33%,蔗糖酶活性比常规低32.82%,表层、全耕层、深层秸秆粗分解率分别比常规耕作高11.71%、4.96%和9.10%,总细菌量大量增加,土壤温度明显改善。[结论]水稻节水保护性耕作方式为黑龙江垦区农业生态发展奠定了良好的基础。 相似文献
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采用离散元法仿真分析不同弧形深松铲在不同工作速度(0.5、0.8、1.0 m/s),不同深松深度(200、300、400 mm)条件下的的深松过程。以吉林长春地区的壤土作为研究对象,基于耕层与犁底层土壤的不同物理属性,分层建立土壤模型,分析犁底层土壤颗粒的破碎情况及深松铲的受力情况,同时将田间试验结果与仿真结果进行对比分析发现,二者基本一致。结果表明,后掠角为50°的弧形深松铲在深松过程中所受的阻力最小,土壤黏结颗粒被破坏的个数最多,犁底层土壤被翻转到耕层的土壤颗粒个数最少,使用性能最佳,可达到松土而不翻土的效果,提高土壤蓄水保墒的能力,初步证明,采用离散元法仿真分析深松铲工作过程和松土效果具有可行性。 相似文献