扫掠式耧刀固定半椭球形种子散布器横向均匀播撒机理及参数优化研究

《AgriEngineering》：Design and Investigation of a Sweep Coulter with a Semi-Ellipsoidal Scatterer for Lateral Distribution of Wheat Seeds

　　

摘要

在土内播撒式播种中，实现扫掠式耧刀工作宽度范围内的均匀横向种子分布仍然是一项挑战。本研究提出了一种配备带有两个对称径向通槽的固定式半椭球形种子散布器的扫掠式耧刀。研究结合了种子运动理论分析、离散元方法（DEM）仿真、实验室试验和统计分析。理论模型描述了种子横向飞行距离对散布器几何参数和冲击条件的依赖关系。DEM仿真提供了冲击后横向流分裂和弹道式种子运动的定性机理证据，并辅以描述性定量结果。采用了一个包含27次试验运行的三因素、三水平全因子设计3³，用于研究散布器底径（d）、安装高度（h）和散布器高度（H）对横向种子分布和总播量变异系数的影响。主要基于Y₁响应面，在设计空间中选择了参数范围d = 39–41 mm、h = 17–19 mm和H = 19–21 mm作为折中范围。Y₂仅作描述性考虑，因为其二次模型不具有统计显著性。理论模型表明，在所研究条件下，使分布范围最大化的反弹角约为22.6–23.2°。方差分析（ANOVA）表明，Y₁模型显著（F(9,17) = 50.571，p < 0.001），其中底径具有最强的线性效应。Y₂模型不显著（F(9,17) = 1.867，p = 0.128），仅作描述性解读。结果揭示了所研究设计空间中散布器几何参数的效应，并为对提出的耧刀设计进行进一步试验评估提供了依据。