土壤特性測定及耕作性能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、土壤特性測定及耕作性能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 土壤-機(jī)器-植物系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室2013.31 / 38實(shí)驗(yàn)一 土壤緊實(shí)度測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐寥谰o實(shí)度又稱土壤堅(jiān)實(shí)度或土壤硬度，它是指土壤抵抗外物穿透的阻力，其值的大小與柱塞（或錐體）插入土壤時(shí)所需的垂直應(yīng)力值相等，單位為kg/cm2。測定土壤緊實(shí)度，可以了解土壤的物理機(jī)械性質(zhì)，推斷農(nóng)業(yè)機(jī)械在土壤上的行駛能力，預(yù)測農(nóng)業(yè)機(jī)械行走系統(tǒng)可能壓實(shí)的深度，估測作業(yè)部件的耕作阻力及作物根系的穿插阻力，為合理的設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械行走系統(tǒng)、耕作部件，評價(jià)土壤的耕性，檢查耕作質(zhì)量和運(yùn)用合理的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等提供重要的土壤參數(shù)和依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采取測定實(shí)驗(yàn)地各代表性點(diǎn)的不同土層的緊實(shí)度，并與土壤

2、含水量測定點(diǎn)相結(jié)合，找出兩者之間的變化規(guī)律和相關(guān)關(guān)系。二、設(shè)備、工具TYD-2土壤硬度計(jì)、記錄筆、記錄本、板尺、盒尺。三、儀器參數(shù)及功能TYD-2土壤硬度計(jì)，其最大負(fù)荷50kg；分辨率0.01kg；精度±0.5%；測定深度0 45cm；電池連續(xù)工作時(shí)間4 8h。1. 【開機(jī)】鍵：打開電源；2. 【設(shè)置】鍵：系統(tǒng)數(shù)據(jù)更改、修正、確定；3. 【通訊】鍵：可切換屏幕數(shù)字正、倒反轉(zhuǎn)；4. 【單位】鍵：執(zhí)行計(jì)測單位的切換選擇N（牛頓）、kg（公斤）、lb（磅）；5. 【峰值】鍵：設(shè)定峰值測量模式（若顯示不為零時(shí)，按【置零】鍵清零），按此鍵一次為PEAK；兩次為AUTO PEAK；三次為負(fù)荷實(shí)時(shí)

3、值。6. PEAK表示手動峰值保持，按此鍵亦可退出記憶鍵直接進(jìn)入測試；7. AUTO PEAK表示自動峰值保持，按此鍵資料會被儲存起來；8. 無PEAK和AUTO PEAK顯示時(shí)，表示為負(fù)荷實(shí)時(shí)值；9. 【儲存】鍵：儲存PEAK（手動峰值狀態(tài)）下所測得數(shù)據(jù)；10. 【記憶】鍵：存儲的測試數(shù)據(jù)（記憶數(shù)據(jù)）會依次被調(diào)出來顯示在屏幕上，“2 / 38MEM”字樣閃爍首先顯示記憶次數(shù)，2秒后自動顯示記憶數(shù)據(jù)。11. 【清零】鍵：屏幕上的測試值被歸零，按此鍵4秒鐘，存儲測試的數(shù)據(jù)可以全部清零；12. 【關(guān)機(jī)】鍵：關(guān)閉電源；13. 【LO BAT】：提示電壓不足，需重新充電；14. 【OE】：表示數(shù)據(jù)儲存

4、已滿，本機(jī)儲存數(shù)據(jù)為896個(gè)；TYD-2土壤硬度計(jì)可與電腦連接，將測試數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)；查看、打印測試次數(shù)、平均值、最大值、最小值以及判斷測試結(jié)果是否符合設(shè)定要求。四、測定要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)地的條件和測試內(nèi)容：1. 依據(jù)各班人數(shù)，分成小組，每組45人。2. 了解和測定出實(shí)驗(yàn)地不同區(qū)域內(nèi)（020cm）土壤緊實(shí)度狀況。3. 測定實(shí)驗(yàn)地不同土層（5cm、10cm、15cm、20cm）的土壤緊實(shí)度數(shù)據(jù)。4. 本測試與土壤含水量測定同步進(jìn)行。五、測定方法和步驟（一）測試地點(diǎn)的選定與測試步驟1. 在實(shí)驗(yàn)地內(nèi)，用對角線取樣法選定5個(gè)測試地點(diǎn)（如圖1）。用小鏟將測量處的地表面整平。2. 用六角扳手旋緊四個(gè)M4的螺釘，

5、使安裝板與測力儀聯(lián)結(jié)固定。隨后將手把固定在安裝板上。3. 將測試頭固定到測力儀上，使其旋緊。4. 按【開機(jī)】鍵打開電源。5. 按【單位】鍵將單位設(shè)定為kg（公斤）。6. 按【峰值】鍵1次選擇峰值測量模式為PEAK（手動峰值狀態(tài)）。7. 用雙手握緊儀器手柄，將儀器錐體尖端垂直地表面，依次插入規(guī)定測量的土層深度內(nèi)。8. 按【儲存】鍵儲存此次PEAK（手動峰值狀態(tài)）所測得數(shù)據(jù)。測定完畢后，將土壤硬度計(jì)垂直順向拔出。9. 按【記憶】鍵依次查看各次所測得測點(diǎn)各土層的硬度數(shù)據(jù)值；此值即為土壤緊實(shí)度（堅(jiān)實(shí)度或硬度）值。按【清零】鍵退出記憶察看界面。10. 按【清零】鍵清除錯(cuò)誤記錄，屏幕上的測試值會被歸零；按

6、此鍵4秒鐘，存儲測試的數(shù)據(jù)全部清零。2 / 3811. 按【關(guān)機(jī)】鍵關(guān)閉電源。12. 卸下安裝板上的手把，用扳手將四個(gè)螺釘松開；并將測力儀上的安裝板與測試頭分別卸下，擦拭清潔后置于儀器箱內(nèi)。（二）記錄測試數(shù)據(jù)1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試的要求，按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中表1所示的表格，繪制出不同土層的待用記錄表，以供測定時(shí)做記錄使用。2. 測定各點(diǎn)的土壤硬度數(shù)據(jù)，并將各土層每次測得的土壤緊實(shí)度值填入記錄表，供數(shù)據(jù)處理和分析。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)所測得數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出不同深度下土層的土壤緊實(shí)度平均值。2. 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，分析各土層的土壤緊實(shí)度變化規(guī)律，并繪出變化曲線圖。3. 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，分析A、B、C、D、E

7、五個(gè)測試點(diǎn)各層（任意一層或全層）的土壤緊實(shí)度變化規(guī)律，并繪出變化曲線圖（圖2）。4. 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，分析A、B、C、D、E五個(gè)測試點(diǎn)各層（任意一層或全層）的土壤含水量與土壤堅(jiān)實(shí)度的相關(guān)關(guān)系，并繪出變化曲線圖（圖4）。5. 根據(jù)所測得數(shù)據(jù)，分析所測試點(diǎn)的土壤是否適合于耕作、播種的理想土壤緊實(shí)度，為機(jī)械化作業(yè)和對作物的產(chǎn)量影響提供科學(xué)依據(jù)。附錄：3 / 38圖1 實(shí)驗(yàn)地測試點(diǎn)取樣示意圖 圖2 不同深度土層下的土壤緊實(shí)度變化示意圖 圖3 不同深度土層下的土壤體積含水率變化示意圖4 / 38 圖4 土壤緊實(shí)度與土壤體積含水率相關(guān)性曲線示例圖 （以根系密集水分較多的草原土壤實(shí)測值為例）表1 土壤緊實(shí)度測

8、定表測試地點(diǎn)： 測試日期： 測定人： 記錄人： 測試地點(diǎn)土層深度（cm）土壤緊實(shí)度（kg/cm2）平均值(kg/cm2）12345A5101520B5101520C55 / 38101520D5101220E51015206 / 38實(shí)驗(yàn)二 土壤含水量測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐寥浪质峭寥赖闹匾M成部分，是土壤肥力的一個(gè)重要因素，也是作物生長發(fā)育的基本條件。土壤水分狀況一般用土壤含水量表示，通常采用重量含水率和體積含水率兩種表示方法。了解和掌握土壤水分狀況，并采取相應(yīng)的有效措施，對其進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制和管理，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要任務(wù)。二、設(shè)備、工具土壤水分測試儀（TSC型智能化土壤水分快速測試儀

9、）、記錄筆、記錄本。三、儀器參數(shù)及功能TSC型智能化土壤水分快速測試儀，其測定參數(shù)為土壤體積含水率，單位為%（m3/m3）；量程為050%（m3/m3）；精度在±2%（m3/m3）；測量區(qū)域90%的影響在圍繞中央探頭的直徑為5cm、長為中間探頭長度的圓柱體內(nèi)；穩(wěn)定時(shí)間在通電后10s；工作電壓±9VDC；工作電流6010mA。1. 【開/關(guān)】鍵：電源開關(guān)；2. 【探頭】選擇鍵：選擇探頭使用的規(guī)格；3. 【測量】鍵：測量土壤體積含水率；4. 【液晶顯示屏】：顯示測量值；5. 【探頭類型】指示燈：指示探頭使用的規(guī)格；6. 【電池狀態(tài)】指示燈：指示儀表內(nèi)電池儲存電能的狀態(tài)；7. 【

10、充電電源】插口：接220v交流電源；8. 【輸入信號】插口：接土壤水分傳感器數(shù)據(jù)線。四、測定要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)地的條件和測試內(nèi)容：1. 依據(jù)各班人數(shù)，分成小組，每組45人。2. 測定出實(shí)驗(yàn)地不同區(qū)域內(nèi)（020cm）土壤含水量狀況。3. 測定實(shí)驗(yàn)地不同土層（06cm、010cm、015cm、020cm）土壤體積含水率的數(shù)據(jù)。4. 本測試與土壤堅(jiān)實(shí)度測定同步進(jìn)行。7 / 38五、測定方法和步驟（一）測試地點(diǎn)的選定與測試步驟1. 在實(shí)驗(yàn)地內(nèi)，用對角線取樣法選定5個(gè)測試地點(diǎn)（見圖1）。2. 在每一測試地點(diǎn)，用盒尺量出1m2的方框，再選5個(gè)測試點(diǎn)，分層進(jìn)行土壤的（取土）含水量測定，在選定測試地點(diǎn)上，用小鏟將地

11、表面整平。3. 將土壤水分傳感器的數(shù)據(jù)線與儀表板連接固定。4. 按【開/關(guān)】鍵，打開電源開關(guān)。5. 選擇所需的測量探桿，將探桿安裝在土壤水分傳感器上，并用扳手將螺母固定。6. 按【探頭】鍵，探頭類型指示燈亮，選擇相應(yīng)測試探桿的測試指示燈。7. 雙手握緊土壤水分傳感器，將儀器探頭錐體尖端垂直地表面，插入被測土層中。8. 按【測量】鍵，儀表板上的液晶顯示屏?xí)@示出所測土層的土壤容積含水量，單位為%（水m3/土m3）。06cm為所測土壤的表土容積含水量，將數(shù)據(jù)填寫在記錄表內(nèi)。9. 測量多點(diǎn)和多層次的土壤水分含量時(shí)，重復(fù)步驟6）、7）、8）、9）的操作。注意更換不同長度的探頭（10cm，15cm，20

12、cm），并按【探頭】鍵選擇相應(yīng)的探頭類型指示。10. 土壤水分含量測定結(jié)束，按儀表版上的【開/關(guān)】鍵，即可關(guān)閉電源。11. 卸下儀表板上土壤水分傳感器的數(shù)據(jù)線，用扳手將測試探頭卸下，擦拭清潔后置于儀器箱內(nèi)。（二）記錄測試數(shù)據(jù)1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試的要求，按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中表2所示的表格繪制出待用的記錄表，以供測定時(shí)做記錄使用。2. 測定各點(diǎn)的土壤含水量數(shù)據(jù)，并將各土層每次測得的土壤含水量值填入記錄表，供數(shù)據(jù)處理和分析。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)所測得數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同深度下土層的土壤體積含水量平均值。2. 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，分析A、B、C、D、E五個(gè)測試點(diǎn)各層（任意一層或全層）的土壤含水量變化規(guī)律，并繪出變

13、化曲線圖（圖3）。8 / 383. 根據(jù)所測得數(shù)據(jù)，分析所測試點(diǎn)的土壤是否適合于耕作、播種的理想含水量，為機(jī)械化作業(yè)和對作物的產(chǎn)量影響提供科學(xué)依據(jù)。表2 土壤水分含量測試數(shù)據(jù)記錄表測試地點(diǎn)： 測試日期： 測定人： 記錄人： 測試地點(diǎn)土層深度（cm）土壤含水量(m3/m3）平均值(m3/m3）12345A0 60 100 150 20B0 60 100 150 20C0 60 100 150 20D0 60 100 150 20E0 60 109 / 380 150 20實(shí)驗(yàn)三 土壤容重測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐寥廊葜貞?yīng)稱干容重，又稱容積密度，是指單位體積自然狀態(tài)下土壤（包括土壤空隙的體積）的干重，是衡

14、量土壤松緊狀況的一個(gè)指標(biāo)。容重的大小是土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、孔隙、耕作措施等的綜合反映，容重與土壤松緊及孔隙度有著密切的關(guān)系。土壤過松、過緊均不適宜作物生長發(fā)育的要求。測定容重不僅能反映土壤或土層之間物理性狀的差異，而且是計(jì)算土壤孔隙度、土壤體積含水率和一定體積內(nèi)土壤重量等不可缺少的基本參數(shù)。二、儀器、工具環(huán)刀（容積為100 cm3）、環(huán)刀托、橡皮錘、鋁盒、電子天平、烘箱、修土刀、鐵鍬、板尺 三、測定原理測定土壤容重通常采用環(huán)刀法，即用一定容積的環(huán)刀（一般為100cm3）切割自然狀態(tài)的土體，并使其所切的土體盡量與環(huán)刀體積相等，然后將土壤烘干稱土重量，計(jì)算單位體積的烘干土重量，以求土壤的容

15、重。10 / 38土壤容重（g/cm3）=利用此方法同時(shí)可以測定出土壤的質(zhì)量含水率，其計(jì)算方法如下：土壤含水率=四、測定要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)地的條件和測試內(nèi)容：1. 依據(jù)各班人數(shù)，分成小組，每組45人。2. 測定出實(shí)驗(yàn)地不同區(qū)域內(nèi)（020cm）土壤容重狀況。3. 測定實(shí)驗(yàn)地不同土層（010cm、1020cm）土壤容重的數(shù)據(jù)。本測試可同時(shí)測定土壤的質(zhì)量含水率。五、操作步驟1. 在田間選擇挖掘土壤剖面的位置，按使用要求挖掘土壤剖面。一般如只測定耕層土壤容重，則不必挖土壤剖面。2. 用修土刀修平土壤剖面，并記錄剖面的形態(tài)特征，按剖面層次，分層取樣，耕層4個(gè)，下面層次每層重復(fù)3個(gè)。3. 將環(huán)刀托放在已知重量的

16、環(huán)刀上，將環(huán)刀刃口向下垂直壓入土中，直至環(huán)刀筒中充滿土樣為止。4. 用修土刀切開環(huán)周圍的土樣，取出已充滿土的環(huán)刀，細(xì)心削平環(huán)刀兩端多余的土，并擦凈環(huán)刀外面的土。同時(shí)在同層取樣處，用鋁盒采樣，測定土壤含水量。5. 把裝有土樣的環(huán)刀兩端立即加蓋，以免水分蒸發(fā)。隨即稱重（精確到0.1g），并記錄。6. 將裝有土樣的環(huán)刀放入烘箱中在105±2恒溫下，烘干6-8小時(shí)，到質(zhì)量不變?yōu)橹?，隨烘箱冷卻到常溫稱重（精確到0.1g），測定土壤容重?；蛘咧苯雍娓射X盒中土樣測定土壤含水率。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求11 / 38根據(jù)所測得數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同深度和全層深度下土層土壤容重和含水率。1. 分析選定測區(qū)內(nèi)測定的全

17、層（0-20cm）的土壤容重、體積含水率和質(zhì)量含水率之間如何轉(zhuǎn)換以及土壤容重、含水量和緊實(shí)度之間的變化關(guān)系。表3 土壤容重、含水率測定表測試地點(diǎn)： 測試日期： 測定人： 記錄人： 取樣點(diǎn)取樣深度編號濕土+鋁盒重干土+鋁盒重鋁盒重土壤容重含水率A0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值B0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值C0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值D0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值E0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值F0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值G0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值13 /

18、 38H0-10cm10-20cm0-20cm全層平均值實(shí)驗(yàn)四 振動松土機(jī)作業(yè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳钏勺鳛橥寥栏鞯囊豁?xiàng)重要技術(shù)，在國內(nèi)外越來越受到重視。深松是利用深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤、打破犁底層、加深耕作層，從而達(dá)到調(diào)節(jié)土壤三相（固、液、氣態(tài)）比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕和提高蓄水保墑能力的目的。振動式深松是指利用振動松土部件對全層需耕作土壤進(jìn)行深松，其工作原理是：利用拖拉機(jī)后功率輸出軸驅(qū)動振動源，促使安裝在機(jī)架上的深松工作部件按一定頻率和振幅產(chǎn)生振動，機(jī)具邊前進(jìn)，深松工作部件進(jìn)行上下振動或左右振動。該作業(yè)方式可以降低土壤對機(jī)具工作部件的阻力，減少功耗。影響振動松土機(jī)作業(yè)

19、性能的因素包括土壤條件、耕深、振動頻率、前進(jìn)速度、振幅和振動角等，為了更好的了解其作業(yè)時(shí)的狀態(tài)，在土槽試驗(yàn)臺上進(jìn)行振動松土機(jī)實(shí)驗(yàn)。通過本實(shí)驗(yàn)，了解振動松土機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作業(yè)性能指標(biāo)；了解試驗(yàn)臺耕作阻力的測定方法與裝置；了解影響振動松土機(jī)作業(yè)性能的參數(shù)以及機(jī)具在不同參數(shù)下的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量。二、設(shè)備、工具實(shí)驗(yàn)設(shè)備：土槽試驗(yàn)臺、振動松土機(jī)工具：開口扳手、活扳手、卷尺、直尺、耕深尺、記錄本、筆三、振動松土機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1為振動松土機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，機(jī)具由機(jī)架、偏心軸連桿式振動裝置、工作架、松土工作部件等組成工作單體。機(jī)具橫向配置2組工作部件，每組間隔600mm，每組松土部件工作幅寬280mm，機(jī)具通過T型螺

20、栓固定在門架式六分力測力機(jī)構(gòu)的連接板上。14 / 38其松土作業(yè)過程為工作架前端通過銷軸與機(jī)架相連，后端連接偏心軸連桿式振動裝置，在該裝置的作用下，工作架繞傳動主軸做上下擺動，使固定在其上的松土部件產(chǎn)生振動，實(shí)現(xiàn)對耕層土壤的振動松土作業(yè)。圖1 振動松土機(jī)結(jié)構(gòu)圖1、門架式六分力測力機(jī)構(gòu) 2、機(jī)架 3、變速箱4、偏心軸連桿式振動裝置 5、松土部件 6、工作架 7、聯(lián)軸器 8、萬向節(jié)四、作業(yè)性能的測定方法1、測力機(jī)構(gòu)14 / 38圖2 門架式六分力測力機(jī)構(gòu)耕作阻力的測定是利用試驗(yàn)臺上的門架式六分力測力機(jī)構(gòu)完成，如圖2所示，該機(jī)構(gòu)由前、后兩塊門架板和六個(gè)拉壓傳感器組成，其中三個(gè)傳感器為牽引方向布置（X

21、軸），一個(gè)傳感器為側(cè)向布置（Y軸），兩個(gè)傳感器為垂直方向布置（Z軸）。機(jī)具的三維空間受力完全通過六個(gè)拉壓傳感器來傳遞，其傳感器配置方式如圖2右圖所示。2、轉(zhuǎn)矩的測定通過試驗(yàn)臺上安裝的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器來測定機(jī)具作業(yè)時(shí)的轉(zhuǎn)矩，圖3所示。3、功耗的計(jì)算牽引功耗：動力功耗：總功耗：式中：功率輸出軸轉(zhuǎn)矩，；圖3 轉(zhuǎn)矩傳感器安裝圖 功率輸出軸轉(zhuǎn)速，。15 / 38五、作業(yè)質(zhì)量的測定方法1、松土寬度、松土深度、松土比的測定在實(shí)驗(yàn)區(qū)測區(qū)內(nèi)，沿機(jī)組前進(jìn)方向每隔5m測定一點(diǎn)，每行各測定4點(diǎn)，測定每個(gè)松土組件的松土寬度、松土深度和松土截面面積，記入表6。按公式（5）、（6）、（7）計(jì)算，松土深度平均值、松土深度穩(wěn)定

22、性變異系數(shù)和松土比。（1）松土深度平均值（1）每行的松土深度式中：第k行的松土深平均值，cm；第i個(gè)松土組件的第j個(gè)測點(diǎn)的松土深度值，cm；n松土機(jī)的松土組件數(shù)；m每行的測點(diǎn)數(shù)。（2）總松土深度式中：總的松土深度平均值，cm；第k行的松土深度平均值，cm；測定的行數(shù)。（2）松土深度穩(wěn)定性松土深度標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和穩(wěn)定性系數(shù) （6）式中：第j行的松土深度標(biāo)準(zhǔn)差，cm；16 / 38第j行的松土深度變異系數(shù)；第j行的松土深度穩(wěn)定性系數(shù)。（3）松土比計(jì)算式中：松土比，%；松土組件松土截面積平均值， ；B總工作幅寬， ；松土深度平均值， 。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、耕深試驗(yàn)在此試驗(yàn)中保持其他參數(shù)不變，耕深H的變

23、化范圍從50250mm，增量為50mm，探討振動松土機(jī)在不同耕深深度下的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量。2、振動頻率試驗(yàn)在此試驗(yàn)中保持其他參數(shù)不變，振動頻率f的變化范圍從010Hz，增量為2Hz，探討振動松土機(jī)在不同振動頻率下的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量。3、前進(jìn)速度試驗(yàn)在此試驗(yàn)中保持其他參數(shù)不變，前進(jìn)速度V0的變化范圍從0.52.5km/h，增量為0.5km/h，探討振動松土機(jī)在不同前進(jìn)速度下的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定的數(shù)據(jù)（表5所示），分別繪制出不同參數(shù)下的牽引力、扭矩和功耗特性變化曲線；2、根據(jù)所繪制的曲線，分析振動松土機(jī)在不同參數(shù)下的作業(yè)性能和作業(yè)質(zhì)量的變化。表5 性能試驗(yàn)報(bào)表

24、17 / 38表6 松土深度、松土寬度、松土比的測定測定日期： 測定地點(diǎn)： 測定人： 記錄人： 測點(diǎn)工作部件組號松土斷面參數(shù)松土面積cm2工作幅寬m上邊寬度cm下邊寬度cm松土深度cm11221231218 / 38412松土平均深度松土深度穩(wěn)定性系數(shù)松土比19 / 38實(shí)驗(yàn)五 鏵式犁耕作實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母厥寝r(nóng)業(yè)生產(chǎn)田間作業(yè)中最基本的作業(yè)，也是田間機(jī)械化作業(yè)中消耗能量最大的作業(yè)項(xiàng)目，其目的是為農(nóng)作物的種植和生長創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。通過翻耕，可以疏松土壤，改善土壤中的水分、空氣和土粒間的結(jié)構(gòu)狀況，增強(qiáng)土壤吸水和透氣的能力；通過翻耕，鏟除并覆蓋雜草、綠肥、作物殘茬和肥料，增加耕層的腐殖質(zhì)和肥力，

25、將土層下面的蟲卵翻至地表消滅，除去病蟲害。耕地機(jī)械主要是鏵式犁和圓盤犁，尤以鏵式犁因其優(yōu)良的翻土和覆蓋性能得到最廣泛的應(yīng)用。為了更好的了解鏵式犁耕作時(shí)的狀態(tài)，在土壤機(jī)器植物試驗(yàn)臺上進(jìn)行鏵式犁的耕作實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)，了解鏵式犁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作業(yè)指標(biāo)；了解鏵式犁耕作阻力的測定方法與裝置；了解影響鏵式犁作業(yè)質(zhì)量的參數(shù)以及鏵式犁曲面在不同參數(shù)下（耕深、前進(jìn)速度）的牽引力特性和作業(yè)效果。二、設(shè)備、工具實(shí)驗(yàn)設(shè)備：土槽試驗(yàn)臺、懸掛式鏵式犁工具：平頭改錐、十字改錐、開口扳手、活扳手、耕深尺、直尺。圖1 主犁體的結(jié)構(gòu)圖20 / 38三、鏵式犁的結(jié)構(gòu)（一）工作部件1、主犁體由犁鏵、犁壁、犁側(cè)板、犁托和犁柱等組成（圖1

26、），作業(yè)時(shí)為增強(qiáng)覆蓋性能，避免雜草、綠肥等纏繞犁柱，需安裝覆草板、延長板和滑草板。在多鏵犁的安裝時(shí)一般在最后一個(gè)犁體的犁側(cè)板末端常裝有可更換的犁踵。犁體的作用是切割、破碎和翻轉(zhuǎn)土垡和雜草。犁鏵在犁耕作時(shí)沿水平方向切開土垡，形成犁溝的底面，切下的土垡沿犁體工作曲面翻轉(zhuǎn)和破碎；犁鏵有多種類型，主要有三角形、梯形、鑿桿形、組合鑿形等；犁鏵的工作阻力約占犁體總阻力的一半，是犁體上磨損最快的零件。犁壁又稱犁鏡，結(jié)構(gòu)形式有整體式、組合式和柵條式三種。犁體安裝犁側(cè)板以平衡耕地時(shí)所受得側(cè)向力，提高犁體在水平面內(nèi)的耕寬穩(wěn)定性。多鏵犁的最后一個(gè)犁體可用長的犁側(cè)板，末端也可加裝犁踵（磨損后可進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整或更換），其

27、余犁體用短犁側(cè)板，利于土垡在相鄰犁體間順利通過和翻轉(zhuǎn)。犁托的曲面部分與犁鏵、犁壁背面貼合連接，平面部分與立柱和犁側(cè)板相連。犁柱下端固定犁托，上端和犁架連接。犁柱有鑄造直、彎犁柱和鍛造直、彎犁柱，也有將犁托和犁柱合成一體的鑄造直犁柱。2、小前犁：小前犁的型式有鏵式、切角式和圓盤式等。我國應(yīng)用最多的是鏵式小前犁，裝在主犁體前方，結(jié)構(gòu)和曲面設(shè)計(jì)與主犁體相似，犁柱和犁托常制成一體，無犁側(cè)板，其作用是將上垡的一部分先翻入溝底，以提高犁的翻土覆蓋性能。3、犁刀：安裝在主犁體和小前犁的前方，其功能是垂直切開土壤和雜草殘?jiān)?，減輕阻力，減少主犁體脛刃的磨損，保證溝壁整齊，改善覆蓋質(zhì)量。（二）犁的輔助部件1、犁架

28、：犁架是犁的骨架，它起著連接各部件并傳遞牽引力的作用。犁架可分為平面犁架和鉤形犁架兩種，平面犁架又分為螺栓組合式和焊接式。焊接犁架又分為三角形架、梯形架和獨(dú)梁架。22 / 382、犁輪：犁輪的作用是支持犁的重量，限制耕深，增加犁耕穩(wěn)定性，便于運(yùn)輸和完成犁的升降等，懸掛犁與具有高度調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的拖拉機(jī)配套時(shí)必須配帶限深輪。3、掛接裝置：掛接裝置是將犁和拖拉機(jī)掛接在一起的連接裝置，其作用是傳遞牽引力，調(diào)整機(jī)組特性以保證耕作質(zhì)量。在懸掛犁上，掛接裝置主要是指懸掛裝置，由懸掛架、懸掛軸和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。懸掛架由左、右支桿和中央支桿固定在機(jī)架上，組成穩(wěn)定的三角架。懸掛軸可分為直軸式、曲軸式及耕寬調(diào)節(jié)器式三

29、種形式。四、鏵式犁作業(yè)質(zhì)量的測定方法鏵式犁的作業(yè)質(zhì)量要求因地域、種植作物和土壤條件而異?；镜囊罂筛爬椋焊钜恢隆⒎彝旰?、碎土良好、溝底平整、不漏耕和重耕。通常用以下三項(xiàng)主要指標(biāo)來衡量：（1）耕深 耕深是指犁耕形成的溝底至未耕地面的垂直距離。 檢測方法：首先，確定測區(qū)。測區(qū)長度應(yīng)在20m以上（越長測量準(zhǔn)確度越高，建議以測區(qū)長度的倍數(shù)增長），兩端預(yù)備區(qū)不低于5m（為機(jī)具入土后至穩(wěn)定工作需要的距離）；測區(qū)寬度至少為每個(gè)參測機(jī)型一個(gè)往返作業(yè)幅寬之和。其次，確定測點(diǎn)。按機(jī)組的前進(jìn)方向，在測區(qū)長度20m內(nèi)每個(gè)行程均勻選擇5個(gè)測點(diǎn)。其三，采用耕深尺或兩直尺，沿設(shè)定的測點(diǎn)，測量后犁體耕深（如圖2所示）

30、，其中，ai（i=1,2,n）為耕深，bi（i=1,2,n）為耕層厚度，n為選擇的測點(diǎn)數(shù)。其四，按順序記錄不同測點(diǎn)的ai和bi。 計(jì)算方法如下。a、每行程值按下式計(jì)算：已耕地表面圖2 機(jī)械翻耕后土層切面示意圖aibi未耕地表面犁墻犁溝犁底層22 / 38b、每工況值按下式計(jì)算：式中：各測點(diǎn)耕深值，; 每行程測定點(diǎn)數(shù)； 每行程平均耕深，； 每行程標(biāo)準(zhǔn)差，； 每行程變異系數(shù)，； 每行程耕深穩(wěn)定性系數(shù)，；工況平均耕深，；工況測定點(diǎn)數(shù)； 工況耕深標(biāo)準(zhǔn)差，； 工況變異系數(shù)，； 工況耕深穩(wěn)定性系數(shù)，。（2）重耕率、漏耕率指標(biāo)的檢測方法及評價(jià)基準(zhǔn) 檢測方法：在耕深測點(diǎn)處檢測，先從溝墻處向未耕地量出比犁的理論

31、耕寬稍大的寬度L1，作標(biāo)記，待第二行程耕過后，量出新的溝墻到標(biāo)記處的寬度L2，兩者之差L1-L2，即為犁的實(shí)際耕寬（如圖3）。求取平均耕寬值，若大于犁的理論耕寬就有漏耕，反之就有重耕。 測算方法：令工作機(jī)組在測區(qū)內(nèi)作業(yè)的總行程長度為L，其實(shí)際耕寬為：23 / 38 （3-6）圖3 耕寬測量示意圖L2第二條犁溝第一條犁溝L1標(biāo)記線若，則有漏耕，測量漏耕長度；若，則有重耕，測量重耕長度，則式中：漏耕率，%；重耕率，%；各測點(diǎn)的實(shí)際耕寬，cm；各測點(diǎn)的平均耕寬，cm；n測點(diǎn)數(shù)；犁的理論耕寬，cm。評價(jià)基準(zhǔn)。2.5%；5.0%。（3）覆蓋 覆蓋是指翻耕作業(yè)的土垡翻轉(zhuǎn)、植被覆蓋性能，也因農(nóng)業(yè)技術(shù)要求而異

32、，如對于秸稈還田和綠肥還田的翻耕，要求土垡翻轉(zhuǎn)完整、植被覆蓋率高，水稻田翻耕則要求垡片架空以利于曬垡。不同類型和耕寬的犁體曲面其翻垡、覆蓋性能也不同，翻滾型犁體好，串垡型犁體差，通用型犁體居中。鏵式犁的植被覆蓋率用“地表以下”植被覆蓋率和“8cm深度以下”植被覆蓋性（旱田型）兩個(gè)指標(biāo)來表示，測定方法應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14225.2-93）的有關(guān)規(guī)定，計(jì)算方法如下。測定方法：每工況不少于3個(gè)測點(diǎn)，在已耕地上取寬度為（為犁體工作幅寬），長度為30的面積，分別測定地表以上的植被和殘茬重量，地表以下至8深度內(nèi)的植被和殘茬重量和8以下耕層內(nèi)的植被和殘茬重量（見圖4）。圖4 殘茬覆蓋示意圖24 / 38

33、式中：地表以下植被和殘茬覆蓋率，； 8深度以下植被和殘茬覆蓋率，； 露在地表以上的植被和殘茬重量，； 地表以下8深度內(nèi)的植被和殘茬重量，； 8深度以下植被和殘茬重量，。（3）碎土 翻耕作業(yè)的碎土性能用“碎土率”表示，與土壤類型和含水率密切相關(guān)。對于旱田“碎土率”用5cm土塊的百分比來表示，對于水田“碎土率”用每米長度內(nèi)斷條次數(shù)來表示，其測定方法應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14225.2-93）的有關(guān)規(guī)定。測定方法：每工況不少于3個(gè)測點(diǎn)，在不小于（）面積耕層內(nèi)，分別測定最大尺寸大于、小于和等于5cm的土塊重量，按下式計(jì)算。式中：土垡破碎率，%； 全耕層土垡總重量，； 全耕層內(nèi)最大尺寸小于、等于5cm土塊的重量，。鏵式犁在水耕或旱耕其垡片成條時(shí)，測定斷條率。測定最后犁體的垡片斷條數(shù)，最大垡片長、平均垡片長。垡片斷裂的面積超過該斷面面積的一半者為