水稻高速插秧机固体颗粒肥料变量施肥装置设计与试验

作者：马旭; 赵旭; 刘赛赛; 王宇唯; 王曦成; 李泽华^*

来源：农业机械学报, 2023, 54(09): 99-110.

• 水稻插秧机
• 同步侧深施肥
• 变量施肥
• 控制系统
• 肥料流量
• 质量检测

变量施肥技术是实施科学施肥的重要手段，可使施肥更精准、更有针对性，有效减少农田污染。在水稻高速插秧与同步施肥作业时，施肥量的调节主要采用提前标定方式调控，其调控费时、精度不稳定。为快速准确地调节施肥量，实现变量施肥作业，本文设计了一种自动控制的固体颗粒肥料变量施肥装置，阐述了变量施肥装置总体结构和工作原理，进行了关键部件设计与试验；以单片机STM32为控制核心，构建了施肥量在线检测及智能调控系统。采用试验设计优化方法，对肥料流量在线检测系统性能与主要影响因素进行试验，确定了最佳因素组合；通过试验分别构建了3种主要固体颗粒肥料检测流量与压电片电压之间的关系模型、3种主要固体颗粒肥料实际流量与排肥轴转速之间的关系模型、排肥轴转速与电动推杆工作长度和插秧机前进速度之间的关系模型，并对模型进行试验验证与分析。开展了排肥轴转速分别为20、25、30 r/min肥料质量检测精度试验，当插秧机前进速度为1 m/s匀速条件下，3种肥料总体质量检测精度平均值分别为94.45%、93.85%和93.15%;进行了复合肥施肥量为200、250、300 kg/hm2和尿素施肥量为165、195、225 kg/hm2调控性能试验，当插秧机前进速度为0.6～1.4 m/s条件下，3种肥料总体施肥量变异系数平均值分别为3.02%、3.15%和2.82%;进行了施肥量分别为180、225 kg/hm2的田间试验，当插秧机前进速度为1～1.4 m/s条件下，挪威复合肥施肥量准确率平均值分别为94.89%和97.82%。理论与试验分析表明，该变量施肥装置调控性能稳定，能够满足水稻侧深变量施肥的作业要求。

• 单位
  华南农业大学