Projeto e experimentos com uma única máquina de escavação e fertilização de profundidade fixa em espiral

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7798 (2023) Citar este artigo

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Visando os problemas de baixa eficiência de fertilização, principalmente a operação do processo e a profundidade de fertilização inconsistente das máquinas domésticas de fertilizantes para jardins de chá, uma máquina de fertilização e escavação de profundidade fixa de espiral única é projetada apropriadamente. Esta máquina é capaz de executar a operação integrada de escavação, fertilização e cobertura do solo ao mesmo tempo através do modo de operação de escavação e fertilização em espiral simples. A análise teórica e dimensionamento da estrutura dos principais componentes são devidamente realizados. A profundidade de fertilização pode ser ajustada através do sistema de controle de profundidade estabelecido. O teste de desempenho revela que a máquina de escavação e fertilização de espiral única apresenta um coeficiente de estabilidade máximo de 96,17% e um mínimo de 94,29% em termos de profundidade de vala e um máximo de 94,23% e um mínimo de 93,58% em termos de uniformidade de fertilização, atendendo aos requisitos de produção das plantações de chá.

A aplicação de fertilizantes é um dos aspectos cruciais da produção agrícola, a qualidade da aplicação de fertilizantes influencia diretamente o crescimento das culturas, e a aplicação razoável de fertilizantes é comumente considerada uma das medidas importantes para garantir alta qualidade e alto rendimento das culturas1,2,3 ,4. O principal método de cavar e fertilizar na China é construir uma trincheira com uma enxada rotativa, depois utilizar um distribuidor de fertilizante ou espalhar o fertilizante manualmente e, finalmente, fazer o preparo do solo manualmente5,6,7. Esta abordagem de fertilização tende a ter eficiência de uso de fertilizante relativamente baixa e fertilizante residual deixado na superfície, o que poderia facilmente poluir o meio ambiente8,9. Uma situação de fertilização adequada é capaz de melhorar a taxa de utilização de fertilizantes10,11. Uma posição de fertilização muito longe das raízes pode facilmente levar a uma absorção deficiente da cultura e uma baixa taxa de fertilizante, e uma posição de fertilização muito próxima das raízes pode facilmente resultar em problemas de queima de fertilizantes nas raízes. Pesquisas de agrônomos revelaram que uma posição de fertilização razoável garante a máxima absorção de fertilizante pelas raízes da cultura, melhora a taxa de utilização de fertilizantes e é crucial para diminuir a taxa de fertilizantes11,12,13,14.

Os países estrangeiros desenvolvidos têm o início precoce da pesquisa sobre máquinas de fertilização, e o desenvolvimento de suas máquinas de escavação levou ao rápido desenvolvimento de dispositivos de fertilização e escavação, experimentando vários estágios de arados, escavadeiras rotativas e escavadeiras de corrente15,16,17. O início das máquinas de valas e adubação foi relativamente tardio no país, sendo predominantemente utilizadas as máquinas de adubação de sulcamento rotativo18. Xiao et al.19 desenvolveram uma vala espiral dupla e uma máquina de fertilizante para jardins, que é usada em conjunto com um trator para aplicar fertilizante uniformemente e pode atender às necessidades agronômicas de fertilização de jardins. A Gaomi Yifeng Machinery Co., Ltd. produziu um dispositivo de fertilização multifuncional independente, que passa por um distribuidor de fertilizante de parafuso para ajustar a quantidade de plantio de fertilizante e um chassi de esteira com bom desempenho de passagem. Shen Congju et al.20 desenvolveram um dispositivo autopropelido de adubação de afrouxamento profundo a gás para jardins, que resolveu os problemas técnicos de perfuração e dosagem de fertilizantes em solo duro, e uma base teórica e suporte técnico para o desenvolvimento de adubação de afrouxamento profundo a explosão de gás máquina para pomar21.

A partir dos resultados de pesquisas dentro e fora do país, fica claro que as máquinas domésticas de fertilidade são principalmente operações de um processo e carecem de dispositivos automáticos de ajuste de profundidade. As máquinas estrangeiras de escavação e fertilização são mais avançadas, mas são caras e não atendem às necessidades operacionais de nosso país. No presente trabalho, uma máquina espiral de escavação e fertilização de profundidade fixa é projetada, que pode executar adequadamente a operação integrada de escavação, fertilização e cobertura do solo, e pode ajustar automaticamente a profundidade de fertilização para obter fertilização de profundidade constante, a fim de melhorar a eficiência operacional e o efeito de fertilização da máquina de escavação e fertilização. Este artigo está dividido em quatro partes, onde a primeira parte faz uma introdução ao estado atual da pesquisa sobre máquinas de adubação. A segunda parte visa projetar a estrutura mecânica e o sistema de controle da máquina de fertilização. A terceira parte trata do teste de vala, teste de fertilização e teste de campo. A quarta parte resume todo o artigo e os principais resultados obtidos.