水稻直播机气流式分层施肥系统设计与试验

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1、学校代码：10564学号：2016307716分类号：S224.2硕士学位论文水稻直播机气流式分层施肥系统设计与试验郑振晖第一指导教师：罗锡文教授第二指导教师：曾山副研究员学院名称：工程学院专业学位类别：工程领域：农业工程答辩委员会主席：洪添胜教授中国·广州2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：学位论文版权

2、使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南农业大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅或在校园网上发布并供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览（除在保密期内的涉密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。作者签名：日期：导师签名：日期：学位论文提交同意书本学位论文符合国家和华南农业大学关于研究生学位论文的相关规定，达到学位授予要求，同意提交。导师签名：日期：学科带头

3、人签名：日期：摘要我国耕地面积占全球的9%，但却消耗了全球30%的化肥，化肥单位面积均使用量远高于世界上其他国家。化肥利用率低，稻田氮肥吸收利用率为30%～35%，而发达国家的肥料利用率比我国高10%。针对肥料利用率低的问题，本文设计了一种气流式分层施肥系统，该系统能将水稻整个生长期所需的肥料一次分层施入地中，以保证水稻前期、中期和后期生长养分的供给，并进行了田间性能试验。主要研究成果如下：1）对肥料物理特性进行了研究。测定了水稻生产中常用的4种复合肥相关的物理特性。挪威雅苒复合肥，肥料粒径1.5-4mm大于90%，堆积密度为834g/L，滑动角为23.5°；加利禾缓控肥，肥料粒径2-3

4、mm大于90%，堆积密度为870g/L，滑动角为23.8°；海岛水稻专用肥，肥料粒径3-4mm大于90%，堆积密度为845g/L，滑动角为24.9°；万谷颗粒复合肥，肥料粒径2-3mm大于90%，肥料堆积密度为850g/L，滑动角为23.9°,并依据测定结果设计了肥料箱。2）设计了一种气流式分层施肥分配系统。根据水稻生长农艺要求，提出了一种分层施肥方式，确定了浅层和深层施肥位置和施肥量。播种时在水稻播种沟侧同步开一条浅层施肥沟，沟深4cm，距离播种沟5cm，浅层施肥量约为总施肥量的40%，在两条水稻播种沟中间同步开一条深层施肥沟，沟深8cm，深层施肥量约为总施肥量的60%。浅层施肥量和深

5、层施肥量可根据实际需要调整。采用分层施肥方式可为水稻苗期、中期和后期均衡提供养分。在此基础上对气流式分层施肥系统进行了设计，通过肥料悬浮试验和起动试验，确定了气流输肥的最小风速。通过分析，确定气流输肥管道内径为38mm，同时，确定了本系统风机型号及相关参数。用SolidWorkssimulation对气流肥料混合器变截面处不同截面高度时进肥口负风速和气流肥料混合出口处的负压进行了仿真分析，仿真结果表明，气流肥料混合器变截面处截面高度为20mm时能满足本系统对气流肥料混合器的要求，通过试验设计验证了仿真分析结果。3）对影响气流式分层施肥系统的6个因素进行了单因素试验，试验结果表明：系统风速

6、、施肥管道长度、肥料含水率和亩施肥量均对施肥效果有影响，其中影响较显著的是系统风速、亩施肥量和施肥管道长度。通过单因素试验可知，系统风速为16m/s～20m/s，施肥量为30～60kg/亩，施肥管道长为50cm～150cm时，气流式分层施肥系统能够正常工作，且深层施肥量与浅层施肥量的比例的误差较小。选取影响较为显著的3个因素进行了正交试验，试验结果表明：对分层施肥分配器效果的影响顺I序为系统风速＞施肥管长＞施肥量，确定最优方案为：风速为20m/s，施肥量为50kg/亩，排肥管长度为50cm。4）研制了分层施肥开沟器。确定了以异位分层施肥开沟器作为本系统的分层施肥开沟器，其中浅层施肥采用船

7、形铲式开沟器，深层施肥采用芯铧式开沟器。对分层施肥开沟器进行了田间试验，试验结果表明，分层施肥开沟器的开沟深度和距离水稻行的水平距离满足设计要求。5）对气流式分层施肥系统进行了田间性能试验。深层施肥量与浅层施肥量比例稳定性田间试验结果表明：浅层施肥量与深层施肥量比例误差大于台架试验时的误差，但总体误差较小。施肥断条情况试验结果表明：在排肥器正常作业的情况下，亩施肥量为30kg～60kg，系统风速为16m/s～20m/s时，没有出现施