中小型机具固定道作业系统节能机理研究

As an efficient solution to soil compaction in current conservation tillage system, controlled traffic system has obvious advantage on fuel saving and emission reducing. However, the application of controlled traffic system is restricted significantly, due to the lack of research on energy saving mechanism of controlled traffic system with medium and small scale agriculture machinery. Based on characteristics of controlled traffic system, the energy saving mechanism of controlled traffic system with medium and small scale machinery is conducted. On the basis of long-term controlled traffic experiment, soil comapction characteristics induced by medium and small scale machinery is explored,then soil compaction model is established, to resolve the fundermental issue of controlled traffic system with medium and small scale machinery. Then, the systematic research on mechanism of energy saving on wheel travel and machiery operation are conducted, to demonstrate the energy saving mechanism for controlled traffic sytem. This mechanism is applied to controlled traffic system in the typical agriculture zones. The effect of energy saving and emission reducing are quantified, to illustrate the application potential of controlled traffic sytem with medium and small scale machiery, thus to provide theoritical and technical fundation for the development of controlled traffic system.

固定道作业系统是解决保护性耕作技术土壤压实问题的有效途径，具有明显的节能减排优势。中小型机具固定道系统节能机理系统性研究的缺乏，严重制约了固定道系统在我国的推广应用和保护性耕作技术的发展。根据中小型机具固定道系统作业特点，本项目依托多年固定道试验区，开展中小型机具固定道系统节能机理研究。采用田间定位试验和实验室数值模拟相结合的方法，研究中小型机具行走对土壤的压实特性，建立中小型机具土壤压实模型，揭示中小型机具行走对土壤的压实机理，阐明影响中小型机具固定道技术发展的基础理论问题，在此基础上，系统试验研究固定道系统行走节能和作业节能机理，应用于典型农业区固定道系统，定量揭示中小型机具固定道系统节能减排优势，阐明中小型机具固定道系统在我国的推广潜力，为固定道技术的发展和推广应用提供理论基础和技术支持。

固定道作业系统是解决保护性耕作技术土壤压实问题的有效途径，具有明显的节能减排优势。中小型机具固定道系统节能机理系统性研究的缺乏，严重制约了固定道系统在我国的推广应用和保护性耕作技术的发展。根据中小型机具固定道系统作业特点，本项目依托固定道试验区，开展中小型机具固定道系统节能机理研究。开展中小型机具固定道系统行走土壤压实特性的研究，试验研究中小型机具行走对土壤容重、紧实度、水分入渗和作物根系的影响，明确了中小型机具固定道系统对土壤特性的影响，试验测定了土壤的力学特性，结合土力学方法，建立了轮胎-土壤模型，分析了土壤压实应力在垂直方向的分布特性，研究了轮胎-土壤接触特性，揭示了中小型机具行走对土壤的压实机理；试验研究了中小型机具固定道系统滚动阻力特性，明确了固定道作业系统行走节能机理，研究了中小型机具固定道系统开沟器作业阻力特性和作业牵引阻力特性，阐明了固定道系统的作业节能机理，揭示了中小型机具固定道系统通过行走节能和作业节能的节能机理；开展典型地区固定道系统油耗和排放特性的研究，定量分析了中小型机具固定道系统的节能减排特性，明确了中小型机具固定道系统在能量投入和产出方面的优势。项目共发表学术论文6篇，其中SCI 论文2篇、EI 论文3篇；申请国家发明专利1项，授权实用新型专利1项；培养青年骨干教师2名，培养硕士研究生3名。项目研究成果丰富了固定道系统理论基础，有利于揭示我国中小型机具作业下固定道系统的节能减排机理，揭示了中小型机具固定道系统在我国的推广潜力，可以为高效、节能的固定道技术的发展和推广应用提供理论基础和技术支持，有利于我国农业的可持续发展。