油菜基質(zhì)塊移栽機苗床帶整備裝置設(shè)計與試驗

摘要 針對現(xiàn)有油菜基質(zhì)塊苗移栽機開溝裝置作業(yè)存在溝寬穩(wěn)定性差、溝底面平整度低、土壤擾動大等現(xiàn)象，導(dǎo)致立苗率低、覆土作業(yè)難度大等問題，基于船式開溝器腔體大以及芯鏵式開溝器作業(yè)構(gòu)建寬苗床、平溝底特點，結(jié)合類鏵式曲面銜接過度，設(shè)計了一種適用于油菜基質(zhì)塊苗移栽機苗床構(gòu)建的苗床帶整備裝置。建立了土壤與整備裝置互作力學(xué)模型，確定了苗床帶整備裝置構(gòu)建穩(wěn)定苗床的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。以整備裝置作業(yè)速度、作業(yè)深度、類鏵式曲面前端寬度、刃口角為因素，以土壤擾動量、溝寬變異系數(shù)為評價指標(biāo)，利用EDEM 開展四因素三水平二次正交組合仿真試驗，試驗結(jié)果顯示：作業(yè)深度為41 mm、作業(yè)速度為0.52 m/s、類鏵式曲面前端寬度為40 mm、刃口角為61o 時土壤擾動量較小且溝寬變異系數(shù)較??；較優(yōu)參數(shù)組合下臺架試驗得出土壤擾動量為13.01 cm2，溝寬變異系數(shù)8.52%。田間試驗結(jié)果顯示：安裝在移栽單元上的苗床帶整備裝置相較船式開溝器的載苗基質(zhì)塊立苗率增加2.09 百分點，溝寬變異系數(shù)減少13.3%，土壤擾動量減少20.9%，溝底面緊實度增加28.7%，滿足油菜基質(zhì)塊苗機械移栽苗床構(gòu)建要求。

關(guān)鍵詞 油菜；移栽機；苗床帶整備裝置；類鏵式曲面；機械移栽

中圖分類號 S223.9 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2421（2024）02-0215-12

油菜是我國重要的油料作物，其種植面積和產(chǎn)量均居世界前列，冬油菜種植區(qū)主要集中在長江中下游［1-3］。油菜機械化移栽是稻油水旱輪作種植模式下緩解茬口矛盾的重要途徑之一［4-5］，其中油菜基質(zhì)塊育苗移栽具有成活率高、根系損傷低和病蟲害少等優(yōu)點［6-9］。油菜基質(zhì)塊苗移栽機開溝裝置構(gòu)建溝形穩(wěn)定、溝底平整的苗床，是影響栽植效果的關(guān)鍵因素。采用傳統(tǒng)船式開溝器楔角擠壓土壤構(gòu)建苗床，由于土壤易黏附于開溝楔角，導(dǎo)致船式開溝器觸土面幾何形狀發(fā)生改變，作業(yè)阻力增大且溝形不穩(wěn)定，難以構(gòu)建良好的苗床土壤環(huán)境從而影響移栽質(zhì)量。

國內(nèi)外學(xué)者為提高開溝質(zhì)量，對開溝器進行了深入研究。劉曉鵬等［10］根據(jù)土壤切削、擠壓和犁體曲面成型原理，設(shè)計了組合式船型開溝器，有效提高播種時同步開畦溝作業(yè)穩(wěn)定性；劉瑞等［11］設(shè)計了一種寬苗帶減阻燕麥播種機開溝器，解決了播種機開溝器開出的種溝較窄從而無法適應(yīng)燕麥寬苗帶種植農(nóng)藝要求的問題；趙淑紅等［12］為解決免耕播種機開溝器播種深度均勻性差、工作阻力大、土壤擾動大等問題，設(shè)計了一種分段式玉米播種開溝器；王磊等［13］為提高不平地表作業(yè)工況下寬幅播種機各行播深穩(wěn)定性和均勻性，基于仿形輥彈性形變方式設(shè)計了一種鑿式仿形播種開溝器；Solhjou 等［14-16］基于不同傾角、鏟尖形狀、鏟柄形狀開溝器對土壤擾動位移的影響，優(yōu)化了開溝器結(jié)構(gòu)參數(shù)；Nandede 等［17］以牽引阻力、土壤覆蓋率為試驗指標(biāo)進行了鋤鏟式、鏟式和靴式開溝器與雙圓盤和八字形覆土器組合試驗，得到鏟式開溝器與圓盤覆土器是滿足蔬菜吊杯式移栽機農(nóng)藝要求的最佳組合。目前國內(nèi)外學(xué)者對開溝器設(shè)計多集中在減少土壤擾動、降低牽引阻力、滿足寬苗溝要求等方面，而適用于油菜基質(zhì)塊苗移栽機構(gòu)建寬苗溝、平溝底、少擾動的苗床帶整備裝置鮮見報道。

本研究針對現(xiàn)有油菜基質(zhì)塊苗移栽機采用船式開溝器作業(yè)時，存在溝形穩(wěn)定性差、溝底平整度低、土壤擾動大等問題，結(jié)合芯鏵式開溝器溝幅寬、平溝底作業(yè)特點及入土隙角與圓弧腔底面高度差契合的結(jié)構(gòu)特點與船式開溝器腔體大的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合類鏵式曲面組合船式開溝器與芯鏵式開溝器設(shè)計一種適用于基質(zhì)塊苗機械移栽的苗床帶整備裝置，通過EDEM 二次正交組合仿真試驗得到整備裝置最優(yōu)參數(shù)組合，并通過田間試驗檢驗安裝苗床帶整備裝置的油菜基質(zhì)塊苗移栽機工作性能，旨在為油菜基質(zhì)塊苗移栽機苗床構(gòu)建裝置的設(shè)計提供參考。