油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置研究

作     者：张青松 廖庆喜 王泽天 陈杰 朱龙图 ZHANG Qingsong;LIAO Qingxi;WANG Zetian;CHEN Jie;ZHU Longtu

作者机构：华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFD2000401) 国家自然科学基金项目(32001427) 财政部和农业农村部:国家现代油菜产业技术体系项目(CARS-12) 中国博士后科学基金项目(2021M701341) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第3期

页      码：68-78页

摘      要：针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R2分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明:相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置测量土壤坚实度、含水率、粘聚力和内摩擦角结果的平均相对误差分别为3.34%、5.06%、10.40%和8.20%。研究结果可为油菜直播地表土壤多个物理机械特性参数的快速、集成测量提供技术参考。

主 题 词：油菜直播地 土壤含水率 土壤抗剪强度 土壤坚实度 测量装置 

学科分类：08[工学] 0828[工学-建筑类] 09[农学] 0903[农学-动物生产类] 082801[082801] 090301[090301] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2023.03.007

馆 藏 号：203120968...