旋耕作业中喷施位点对液态土壤改良剂空间再分布影响的离散元模拟与试验验证

本研究通过离散元法（DEM）模拟与田间试验相结合，创新性地定义了归一化改良剂混合指数（AMI），定量分析了旋耕过程中喷施位置对液态土壤改良剂空间分布的影响。研究发现前置喷施可获得最优混合效果，且模拟与试验结果无显著差异（误差仅7.08%），为农业机械作业参数优化提供了可靠的数字孪生技术支撑。

　　

Highlight

土壤与改良剂描述

试验田（123°31′56″E, 41°48′20″N）位于中国沈阳，耕作土壤为粉砂壤土，其干密度为1377±121 kg·m^?3，湿基含水量为8.63%±1.32%（质量分数），饱和含水量为29.03%±4.30%（质量分数，采用压力板仪测定）。采样...

模拟垂直切片空间（VSS）的AMI

仅含浸渍组分与仅含未浸渍组分的最小子空间具有特殊性——它们的单一组分类型可能导致相同的混合状态。如图7所示，仅含浸渍组分的最小子空间位于表层（AMI=1），而仅含未浸渍组分的最小子空间位于底层（AMI=0）。传统混合指数定义无法区分这两种极端状态...

讨论

在有机改良剂的机械化施用中，应关注由改良剂分布不均引起的有机质异质性问题（Roper et al., 2015）。通过量化再分布过程并优化喷施配置，可改善此现象。本研究结果有助于减少改良剂浪费并提升机械化施用中的分布均匀性。需要认识到本研究存在以下局限：局限性源于...

结论

本研究进一步验证了DEM模拟在旋耕作业液态改良剂喷施位点选择中的附加价值。通过定义归一化混合指数量化液体添加剂与土壤的混合状态，筛选出具有最高混合指数的喷施位点进行田间试验，并通过对比试验与模拟结果评估了模拟可靠性。主要结论如下：