手推式電動(dòng)小型免耕播種機(jī)三維設(shè)計(jì)【三維SW】【18張CAD圖紙+PDF圖】

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Glycine max Merr. Sorghum vulgare L. Sorghum vulgare L. 覆蓋作物 Avena sativa L. Avena sativa L. Triticum aestivum L. Triticum aestivum L. Vicia sativa L. Vicia sativa L. Vicia sativa L. Vicia sativa L. Vicia faba minor L. Secale cereale L. FAO 土壤分類標(biāo)準(zhǔn) Eutric fluvisol Eutric fluvisol Eutric fluvisol Eutric fluvisol 結(jié)構(gòu)(0–10 cm depth) 沙土地 沙土地 黏土地 淤泥地 沙子(%)Clay 21 19 22 9 泥沙 (%) 21 20 53 55 土(%) 58 61 25 36 土壤有機(jī)碳 1.45 2.27 0.99 1.45 在 2002 年，黏質(zhì)試驗(yàn)田 A 和實(shí)驗(yàn)田 B 含有不同數(shù)量的有機(jī)碳，分別為：1.45%和2.27%；在 2003 年，兩塊不同土壤結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)田，一塊為沙質(zhì)土壤（試驗(yàn)田 C）和一塊沙質(zhì)覆蓋的黏質(zhì)土壤（試驗(yàn)田 D），它們的有機(jī)碳的值比 2002 年更接近。根據(jù) FAO 的分類標(biāo)準(zhǔn)，所有土地按真空量分類。 觀測(cè) 2002 年 4 月 26 日和 2003 年 4 月 15 日種植并使用除草劑的玉米，雙翼型開(kāi)溝 器和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的種植密度分別為 8.2 每平方米和 7.7 每平方米。調(diào)整不同播種機(jī)調(diào)整機(jī)構(gòu)，可以將開(kāi)溝器的種子密度降到最小，在一般情況下，至少在這項(xiàng)研究中，開(kāi)溝器間的不同種植間距并不影響研究參數(shù)。 在本地的測(cè)試中，1961—1990 年間的年平均降雨量為 1200mm 比 4 月份和 8 月份下降了 680mm(57%),年平均氣溫為 12.9 攝氏度，8 月份最高氣溫為 24 攝氏度，11 月份最低氣溫為 1.5 攝氏度。在 2003 年的作物循環(huán)周期，（4 月—到 8 月）平均氣溫較 2002 年高，和過(guò)去三十年相比降雨量低，而在 2002 年，情況恰恰相反，事實(shí)上 2002 年的降雨量為 1410mm，在作物生長(zhǎng)期下降了（46%）650mm。2003 年的降雨量為 966mm，在作物生長(zhǎng)期下降了（37%）362mm。3 氣溫和降雨量一類的數(shù)據(jù)，由本地部門和環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)提供。 對(duì)土壤物理性能和根系密度的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)實(shí)在玉米播種后 25 天且沒(méi)有降雨的情況下進(jìn)行的，這些數(shù)據(jù)由播種機(jī)的測(cè)量孔測(cè)得，和播種機(jī)構(gòu)相比土壤參數(shù)受開(kāi)溝器和鎮(zhèn)壓輪的影響。 2.3 播種深度 在2002和2003年,分別出現(xiàn)向前四和二排放置的五個(gè)播種排,每排一個(gè)苗木。因此,總數(shù)為20和10個(gè)植物，這些能完全地從土壤中生長(zhǎng)出來(lái)嗎？允許無(wú)葉綠素的長(zhǎng)度量過(guò)。當(dāng)深度的系數(shù)變化,也就是，尺寸被認(rèn)為是種子沉淀的深度，那么播種深度是有計(jì)劃的,在標(biāo)準(zhǔn)的偏離和理論上的深度之間的比是3，但在地勢(shì)比較高的地方這個(gè)參數(shù)的數(shù)值時(shí)能降低的。 2.4 幼苗出土 幼苗出芽率的計(jì)算是看在播種后的一段不同的時(shí)間內(nèi)在一個(gè) 3 平方米的區(qū)域內(nèi) 5 行種子的發(fā)芽率（2002 年和 2003 年分別重復(fù) 5-8 次），2002 年的計(jì)算是在播種后的 8、 10、12、14、21、和 25 天內(nèi)進(jìn)行計(jì)算的，2003 年的計(jì)算是在播種后 6、8、14、19 和 25 天內(nèi)進(jìn)行的。幼苗出芽率的百分比用來(lái)確定種子的最終出芽率，The Gompertz 得出的時(shí)間和發(fā)芽率的方程式如下： Y=c e-e-b(x-m) 回歸系數(shù) C、B、M 和它們確定的曲線被列在表 2。圖中表明系數(shù)最大值 Y（三） 和時(shí)間 X 等于 30 米時(shí)的值（二）。 表 2. 回歸系數(shù)(±S.D.)描述的治療過(guò)程中出現(xiàn)各種情況 實(shí)驗(yàn)田 開(kāi)溝器 回歸系數(shù) R2 c b m A 雙翼型開(kāi)溝器 96.2824 ± 2.9 396 0.4236 ± 0.0 596 8.7565 ± 0. 2254 0 .998 A 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器 99.2545 ± 0.7 570 0.5999 ± 0.0 304 7.9177 ± 0. 0562 0 .999 B 雙翼型開(kāi)溝器 97.1697 ± 3.2 363 0.4957 ± 0.0 871 8.3468 ± 0. 2415 0 .997 B 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器 99.02 ± 0.676 7 0.8779 ± 0.0 648 7.5918 ± 0. 0539 0 .999 C 雙翼型開(kāi)溝器 98.8516 ± 0.5 534 1.2774 ± 0.6 005 7.4987 ± 0. 2363 0 .999 C 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器 97.8762 ± 1.7 358 1.4639 ± 2.0 625 7.3201 ± 0. 9582 0 .999 D 雙翼型開(kāi)溝器 98.5250 ± 0.8 890 1.3280 ± 0.8 893 7.4308 ± 0. 3820 0 .999 D 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器 98.7097 ± 0.5 268 2.3322 ± 16. 6515 7.0413 ± 6. 7630 0 .999 2.5 種床不平 開(kāi)溝器對(duì)土壤的破碎是通過(guò)對(duì)播種行的（2 年內(nèi)的重復(fù) 5 次）種床不平度測(cè)量得到的。土壤斷面的輪廓用黑色描繪在白色的 A4（21 厘米*29.7 厘米）紙上，長(zhǎng)的一邊固定在土壤里由同樣尺寸的鍍鋅金屬支撐， 根據(jù)桑德拉的解釋（1998 年），土壤的覆蓋指數(shù)是根據(jù)種溝平度標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)的。例如：從薄片底部到黑色最低點(diǎn)的外形在播種作物行間隔 20 厘米寬的斷面的標(biāo)準(zhǔn)偏差 的測(cè)量值在 0—5 厘米。 2.6 覆蓋指數(shù) 覆蓋指數(shù)(CI)，是由數(shù)碼照片檢測(cè)到的作物殘留物來(lái)確定的，該數(shù)碼照片由奧林巴斯 2000 攝象機(jī)在土壤表面（兩年重復(fù) 4 次）一點(diǎn)圍繞播種行固定區(qū)域(0.4 米×0.4 米) 內(nèi)拍到的，播種行距可以隨意設(shè)定。也可以在播種之前重復(fù)相同的次數(shù)。對(duì)作物殘留值 (RI)在的估計(jì)被用來(lái)區(qū)分播種前后的土壤覆蓋指數(shù)。 在把圖像傳送給電腦后, 是一個(gè)虛擬的 25 點(diǎn)珊格被下載到圖象上， 因此能手動(dòng)計(jì)算每一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否有作物殘留，相交點(diǎn)作物殘留量用來(lái)確定土壤覆蓋指數(shù)，根據(jù) 1988 年的資料。 2.7 土壤水分和土壤容重 在深 6 厘米直徑 8 厘米中未被破碎的土核，在烤干至 105 度且恒重后來(lái)確定土壤水 分含量和土壤容重.在 2003 年是在播種 6 和 8 天內(nèi)來(lái)提取樣本來(lái)確定土壤水分和土壤容重。 2.8 土壤滲透阻力 在兩年內(nèi)，用一個(gè)平伸的管狀透度針來(lái)測(cè)試種溝的土壤滲透阻力，測(cè)試是在雙圓盤(pán)開(kāi)溝器和雙翼型開(kāi)溝器形成的種溝一側(cè)每 1—5 厘米深的斷面內(nèi)重復(fù)測(cè)量 3 次，斷面位 置在靠近種行 1 厘米處，在這兩年內(nèi)，三次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)被作為以后播種的參考（圖 3）。 圖 3 雙翼型開(kāi)溝器種溝形狀 (上左) 和雙圓盤(pán)(上右) 開(kāi)溝器 和 草圖表示(下).垂直向下的箭頭說(shuō)明土壤滲透系數(shù)的測(cè)量方法 3.結(jié)果和討論 3.1 播種深度和幼苗移植 雙翼型開(kāi)溝器和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器在不同條件的土壤中的播種深度幾乎相同，過(guò)去平均兩年的播種深度分別為 26.5mm 和 26.4mm，差別并不明顯，除了在干燥的試驗(yàn)田 C 中， 覆蓋土明顯比雙圓盤(pán)開(kāi)溝器要淺，（17.4mm 對(duì) 26.7mm）。開(kāi)溝器間的播種深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差差別并不明顯，雙翼型開(kāi)溝器和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器分別為 0.73mm 和 0.63mm，因此， 深度均值接近，盡管比中耕鏟開(kāi)溝器和鑿型開(kāi)溝器的期望值低些。在傳統(tǒng)文獻(xiàn)的報(bào)道中， 雖然情況如此。但在我們看來(lái)，雙翼型開(kāi)溝器完整的覆土系統(tǒng)的播種深度的深度值是可以精確提高的。 關(guān)于幼苗移植，雙翼型開(kāi)溝器比雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的推遲期明顯可見(jiàn)，尤其在 2002 年， 相差一天—試驗(yàn)田 A—0.84 天，試驗(yàn)田 B—0.25 天，為了觀測(cè) 50%的幼苗出土情況。（圖4） 圖 4 玉米發(fā)芽在四塊不同土壤的時(shí)間進(jìn)程 當(dāng)移植延期明顯時(shí)，也許部分原因就是由于過(guò)低的土壤容重和滲透阻力的下降，通過(guò)觀察上面的用雙圓盤(pán)開(kāi)溝器播的種子，都使土壤直接接觸種子。這是對(duì)以前作物研究 結(jié)果的進(jìn)一步支持，隨沒(méi)有推遲幼苗移植期但卻降低了作物產(chǎn)量和在干旱土壤中播種機(jī)的壓力輪得不到利用。 3.2 土壤形態(tài)學(xué)的影響 表層的土壤破碎因開(kāi)溝器的不同和不同土壤的物理性能不同而有著明顯的差別（表 3）。四塊試驗(yàn)田的中，使用雙翼型開(kāi)溝器的試驗(yàn)田的粗糙程度要比使用雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的更高些，分別為 0.91 和 0.41，被作為高于種溝平度偏差的證據(jù)。這種結(jié)果在所有的試驗(yàn)田里明顯可見(jiàn)，它是由于兩種開(kāi)溝器的不同作業(yè)系統(tǒng)導(dǎo)致的。雙翼型開(kāi)溝器的前鑿刀和端犁刀更大、更長(zhǎng)，破碎和混合土壤的效果要比雙圓盤(pán)開(kāi)溝器好。 表 3 不同開(kāi)溝器對(duì)不同領(lǐng)域土壤的破碎效果的影響 試驗(yàn)田 雙翼型開(kāi)溝器 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器 CI (%) RI (%) FR SD CI (%) RI (%) FR SD 播種前 播種后 播種前 播種后 A 69 a 37 b 32 a 1. 04 a 75 a 68 a 7 a 0. 43 a B 79 a 54 b 25 b 0. 81 b 83 a 78 a 5 a 0. 48 a C 67 a 44 b 23 b 0. 70 b 81 a 77 a 4 a 0. 29 b D 67 a 41 b 26 b 1. 07 a 88 a 79 a 9 a 0. 43 a Me an 71 a 44 b 27 A 0. 91 A 82 a 76 a 6 B 0. 41 B 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的土壤斷面呈典型的 V 型，這種結(jié)果導(dǎo)致的土壤不平在各個(gè)試驗(yàn)田中是很相似的，除試驗(yàn)田 C，試驗(yàn)田 C 有較低的種溝不平標(biāo)準(zhǔn)偏差，由于圓盤(pán)盤(pán)的有限的沖擊使的土壤水分很低（表 3）。雖然使用雙翼型開(kāi)溝器的表面并非完全對(duì)稱，表面的高低觀察較為明顯（圖 5）。 圖 5 種溝的寬度和高度 然而,我們測(cè)量了在土壤坎坷上有些變化用不同的情況,低種溝不平標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了土壤水分（試驗(yàn)田 C）（兩種開(kāi)溝器）和有機(jī)碳的高含量（試驗(yàn)田 B）（僅雙翼型開(kāi)溝器）（表 3），主要原因是由于表土聚集體面積的大小。 兩個(gè)開(kāi)溝器的不同作業(yè)體制對(duì)土壤覆蓋指數(shù)還有些影響（表 3），雙圓盤(pán)開(kāi)溝器并沒(méi)有改變土壤表面所有作物殘留物的數(shù)量，因此作物殘留物仍然包含在土壤里面，播種前后的土壤覆蓋指數(shù)分別是 85%和 76%。前排鑿刀導(dǎo)致作物殘留物仍然殘留在土壤中 （RI=27%），土壤覆蓋指數(shù)從 71%下降到 41%，有一種要超出種溝不平度標(biāo)準(zhǔn)偏差的趨勢(shì)。 3.3 土壤的物理特性和對(duì)根系生長(zhǎng)的影響 不同的開(kāi)溝器對(duì)不同土壤的破碎程度不同，并且希望上層 5 厘米處為濕度不同的土 壤。盡管如此，兩種開(kāi)溝器在播種前后幾小時(shí)內(nèi)的測(cè)量值幾乎相同。在 2003 年，在播種后 8 天內(nèi)且降雨稀少的情況下，對(duì)試驗(yàn)田 C 和試驗(yàn)田 D 的土壤濕度的檢測(cè)并不明顯， 盡管不能排除 0—5 厘米的土壤斷面的差別，這表明作物殘留物可用來(lái)保護(hù)土壤的水分流失，即使雙翼型開(kāi)溝器和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的土壤覆蓋指數(shù)比較低。 開(kāi)溝器的類型以不同的方式影響土壤容重，雙翼型開(kāi)溝器幾乎使所有類型的土壤容重下降，試驗(yàn)田 A 下降 17%，試驗(yàn)田 B 下降 20%，試驗(yàn)田 D 下降 14%。（圖 6）在試驗(yàn)田 C 中，容重并不確定，F(xiàn)RSD 可能和土壤水分和土質(zhì)含量低有關(guān)，而雙圓盤(pán)開(kāi)溝器對(duì)這種土壤特性的影響較小，是土壤破碎小 圖 6 一般而言，兩種開(kāi)溝器都降低了種區(qū)的滲透阻力，但在土壤的類型上有一定的差別。在 2002 年，兩種試驗(yàn)田中有機(jī)碳的含量不同——即使它們有相同的黏質(zhì)土質(zhì)結(jié)構(gòu)，在播種前不僅受土壤指數(shù)的影響而且受開(kāi)溝器的影響。兩種開(kāi)溝器導(dǎo)致有機(jī)碳的含量明顯不同（試驗(yàn)田 A 和試驗(yàn)田 B），例如，播種前滲透阻力和深度有關(guān)（232Kpa，平均 0 —5 厘米），但播種后變化相當(dāng)明顯，兩種開(kāi)溝器有明顯的不同，尤其在 0—3 厘米處（圖 7） 圖 7 兩種開(kāi)溝器在 4 塊土壤上層 5 厘米處的土壤滲透阻力 在平均 0—5 厘米處。使用雙翼型開(kāi)溝器滲透阻力下降 64%；而使用雙圓盤(pán)開(kāi)溝器僅下降 23%，并且使容重更低。在試驗(yàn)田 B 中，播種前滲透阻力比試驗(yàn)田 A 降低了 2.6 倍，開(kāi)溝器的影響更低了，尤其是雙圓盤(pán)開(kāi)溝器。在 2003 年，在試驗(yàn)田 C 和試驗(yàn)田 D， 和 2002 年相比，使用雙翼型開(kāi)溝器明顯降低了滲透阻力（圖 7） 鑒于使用雙圓盤(pán)開(kāi)溝器使土壤斷面的特性曲線和播種前比較僅有一點(diǎn)變化。當(dāng)滲透阻力的標(biāo)準(zhǔn)值較播種前有很明顯的變化時(shí)，使用雙翼型開(kāi)溝器得到的特性曲線和所有試驗(yàn)田 3 厘米初的滲透阻力相比下降明顯，而在 2 厘米處增加相當(dāng)明顯，它們的標(biāo)準(zhǔn)值變成>1。（圖 8） 圖 8 使用兩種開(kāi)溝器的四塊試驗(yàn)田在播種前的土壤滲透阻力這些情況表明：不同程度的平整性對(duì)播種深度的影響由端鏟控制。根據(jù)土壤類型和水分濕度，雙圓盤(pán)開(kāi)溝器對(duì)滲透阻力的影響較標(biāo) 準(zhǔn)值更不明顯，有一種隨深度增加其值降低的趨勢(shì)。 圖 9 使用兩種開(kāi)溝器的四塊試驗(yàn)田的根系土壤容重 盡管雙翼型開(kāi)溝器使土壤滲透阻力在前 3 厘米內(nèi)下降，在幾乎所有的試驗(yàn)田根系生長(zhǎng)的長(zhǎng)度和深度沒(méi)有明顯增長(zhǎng)的信息被透露，這兩種根系特征明顯和兩種確定的高度系數(shù)有關(guān)（2002 年：R^2=0.87，在 2003 年：R^2=0.71）。出乎意料，在使用雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的試驗(yàn)田 A 低于根系容積系數(shù)的值在頂層 5 厘米處被發(fā)現(xiàn)。（圖 9）也許因?yàn)槠秸鹊挠绊?，它使一些根斜向生長(zhǎng)，至少在初始階段有一部分鉆出了土壤容積。開(kāi)溝器在 5 厘米以下的深度對(duì)根系生長(zhǎng)的影響并不明顯，即使在其它兩種土壤內(nèi)，也要比正常深度減少，試驗(yàn)田 A 的高根系容積密是由于極低的滲透阻力和大量有機(jī)碳含量導(dǎo)致的。 對(duì)于根系的直徑，兩種開(kāi)溝器對(duì)在不同測(cè)試地和不同深度影響并不明顯，盡管這種根系的特征受土壤物理特性的影響。例如：滲透阻力隨開(kāi)溝器的不同而不同。盡管如此， 在這項(xiàng)研究中也要求滲透阻力的值不能太高，不能超過(guò) 400Kpa(實(shí)驗(yàn)田 C，深度：5 厘米)。 4．結(jié)論 在意大利，對(duì)低環(huán)境影響和低成本的土壤耕作制的關(guān)注，使他們注重新型機(jī)器的設(shè)計(jì)，在這一項(xiàng)研究中，一種新型雙翼型開(kāi)溝器對(duì)土壤特性的影響和雙圓盤(pán)開(kāi)溝器對(duì)土壤特性的影響相比有明顯不同。雙翼型開(kāi)溝器由一個(gè)平行連桿體系連接，在統(tǒng)一播種深度和清除作物殘留物的土壤耕作中達(dá)到了較高的程度，它還影響滲透阻力和容重，雖然這些參數(shù)有所降低，但是仍然超過(guò)了雙圓盤(pán)開(kāi)溝器。它的平整性明顯影響了播種深度，稍微降低了根系的生長(zhǎng)及其生長(zhǎng)方向，但對(duì)直徑并無(wú)影響，在玉米生長(zhǎng) 3 個(gè)月的時(shí)候，在 頂層 5 厘米的黏土地中有少許的有機(jī)碳。各種溝的特性表現(xiàn)在兩種開(kāi)溝器在不同土壤中的穩(wěn)定性，在某些情況下，由于某些特性的初始條件（例如水分減少、土壤容重等）的變化是明顯的，尤其是雙圓盤(pán)開(kāi)溝器。 這些發(fā)現(xiàn)是一個(gè)少有的綜合運(yùn)用力學(xué)，物理學(xué)和土壤根系生態(tài)學(xué)的例子，它表示為了更好的了解農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)作，應(yīng)當(dāng)考慮幾個(gè)緊密結(jié)合的研究課題。 鳴謝 我們感謝克勞德在工業(yè)制圖方面的幫助和加布里埃爾對(duì)英文所做的修改。 60