试析农作物高秆翻埋还田机械技术研究

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1、华中农业大学硕士学位论文农作物高秆翻埋还田机械技术研究姓名：周勇申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：许绮川20030501摘要本文是在对因内外秸秆还田机械技术广泛了解的基础上，结合我国秸秆还田的现状及其对机械技术发展的需求，针对我国南方主要粮食作物收获后滞留在田间的秸秆日益增高的态势，提出了一种基于犁耕基础上的集土壤翻耕与高秆翻埋功能于一体，结构紧凑、使用方便、性能可靠的机械化技术方案及配套装置。由分禾板、翘头镇压滑撬、加载弹簧、固定架等组成的滑撬式分禾镇压装置，位于铧式犁耕机组犁体的前上方，其工作幅宽与耕幅等同。该装置集“分禾一推秆一

2、镇压”功能于一+体。本文对秸秆自倒伏力学特性；横向载荷作用下的茎秆弹塑性变形与秸秆被推倒的力学条件：机组作业速度与滑撬曲面半径的关系：秸秆压实厚度与加载作用点的相对位簧；配套装置与犁体相对位置；秸秆压实厚度下的翻垡系数等，进行了较详细的理论分析_并建立了相关数学模型。在此基础上，本项研究还选择性地进行了计算机辅助分析和日=

3、间模拟试验。利用ANSYS功能模块对在不同机组作业速度V和推杆作用点L情况下，茎杆最大应力计算得知：茎秆的最大应力SMX随着机组作业速度V的增加而增大，在机组作业速度V和秸秆密度一定时，提高推秆作用点，可保证推秆过程顺利进行。本

4、文在不同秸秆高度，不同镇压载荷，不同机组作业速度等单因素试验分析的基础上，通过对残留秸秆高度L和镇压载荷P两个因素的正交试验发现，残留秸秆高度对秸秆回弹系数有特别显著影响：镇压力对秸秆回弹系数有显著影响。同时认为，当机组作业速度为1．4m／s左右，残留秸秆高度为700mm，镇压力为42Kg时，秸秆回弹系数仅为0．051，镇压翻埋效果最佳。关键词：高秆翻埋联合机械技术农作物高秆翻埋还田机械技术研究第一部分综述1．1研究目的和意义在我国现代农业生产发展进程中，农民为了提高农作物产量而大量使用化肥，致使化肥施用量不断增加的态势居高不下。这一方面造成了农田

5、土壤中的有机质含量逐年减少，土壤板结硬化，地力衰退，生产成本增加，农产品品质下降：另一方面，由于化肥的大量使用，造成农业生态环境污染，严重威胁着种植业的可持续发展。1985至1995年，我国化肥使用量以平均每年10．2％的速度增长，远远高于同期世界化肥使用量0．2％的增长速度。在此期间，占世界耕地7％的我国化肥使用量出占世界化肥总使用量的14％上升到27％⋯1。1994年，我国农田的化肥施用量已达349．5kg／hm2：发达国家为81kg／hm!；世界平均水平为91．5kg／hm?，我国超出世界平均水平2．8倍多二“。实践证明，为了有效增加土壤有机

6、质含量，改善土壤结构，培肥地力．提高土壤蓄水保水能力，提升农产品品质和提高农作物产量，促进农业生态系统的良性循环，大幅度降低生产成本，秸秆还田是行之有效的途径之一。有关研究资料表明，我国粮食播种面积约1．13亿h皿：，粮食总产量约4．9亿t。年生产秸秆达6亿t以上，其中小麦、稻谷、玉米及油菜的秸秆总量约为5亿t，如表卜1、表l一2所示。若将这些农作物秸秆为变为肥料，大约相当于280万t氮肥、60万t磷肥和570万t钾肥。按照现有农业生产水平，如果每公顷耕地还田农作物秸秆4500～7500kg，即可增产粮食375kg。连续三年秸秆还田，可增加土壤有机

7、质0．2～O．4个百分点。我国每年秸秆约有30％用作生活燃料：25％用作饲料；2～3％用于工业生产：仅有6～7％直接还田：还有约35％以上近2．2亿吨秸秆末得到利用⋯’。随着农业生产发展和农民生活水平不断地提高，农村用秸秆作肥料和生活燃料越来越少，加上秸秆综合利用技术发展相对滞后，农村就地焚烧秸秆的现象愈来愈严重，它不仅污染环境，危害人民健康，影响交通，而且是秸秆资源的极大浪费．不利于有机农业的可持续发展。我国传统的秸秆还田有沤制还田、过腹还田和焚烧还田三种方式。前两者因受到时间、劳力、牲畜饲养规模等条件限制，能利用的秸秆数量有限。后者是将收获后的

8、秸秆直接在田间焚烧，以草木灰的形式施入±壤，此种方式不仅损失大量氮肥，保留在灰烬中的P、K也极易被淋失，造成肥分极大浪费，而且燃烧过程中烟尘对环境污染严重，乃至可能造成巨大的相关损失。因此，随着我国农业生产水平的提高，农作物收获技术的不断进步，量大面广的秸秆还田问题引起了我国政府及农业部门的高度重视．秸秆还田机械化技术正在迅速发展和推广应用之中。2华中农业人学2003届硕士毕业论义注：摘自中国农业统计年箍2000[M]．北京：中国农业出版社．2000．52．理想的秸秆还田机械化技术是采用机械作业方式将田间秸秆直接埋入土壤，力求使传统的割、摘、捆、运

9、、撤、翻等多项作业工序一次完成，生产效率提高40～120倍，并使之成为争抢农时、减少工序、节省劳力、减轻劳动强度，达到优质