Progettazione e sperimentazione di una macchina per l'affossamento e la fertilizzazione a spirale singola a profondità fissa

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7798 (2023) Citare questo articolo

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Mirando ai problemi di bassa efficienza di fertilizzazione, principalmente al funzionamento del processo e alla profondità di fertilizzazione incoerente delle macchine fertilizzanti per il giardino del tè domestico, è stata progettata in modo appropriato una macchina per l'ammaraggio e la fertilizzazione a profondità fissa a spirale singola. Questa macchina è in grado di eseguire contemporaneamente l'operazione integrata di scavo, fertilizzazione e copertura del terreno attraverso la modalità operativa di scavo e fertilizzazione a spirale singola. L'analisi teorica e la progettazione della struttura dei componenti principali sono adeguatamente eseguite. La profondità di fertilizzazione può essere regolata attraverso il sistema di controllo della profondità stabilito. Dal test prestazionale risulta che la macchina per l'escavazione e la fertilizzazione a spirale singola presenta un coefficiente di stabilità massimo del 96,17% e minimo del 94,29% in termini di profondità di scavo e massimo del 94,23% e minimo del 93,58% in termini di uniformità di fertilizzazione, soddisfare le esigenze di produzione delle piantagioni di tè.

L'applicazione dei fertilizzanti è uno degli aspetti cruciali della produzione agricola, la qualità dell'applicazione dei fertilizzanti influenza direttamente la crescita delle colture e un'applicazione ragionevole dei fertilizzanti è comunemente considerata una delle misure importanti per garantire un'alta qualità e un'elevata resa delle colture1,2,3 ,4. Il metodo principale per scavare e concimare in Cina è costruire una trincea con una motozappa, quindi utilizzare uno spandiconcime o spargere il fertilizzante manualmente e infine eseguire la lavorazione del terreno a mano5,6,7. Questo approccio di fertilizzazione tende ad avere un’efficienza di utilizzo dei fertilizzanti relativamente bassa e residui di fertilizzanti lasciati sulla superficie, che potrebbero facilmente inquinare l’ambiente8,9. Una situazione di fertilizzazione adeguata è in grado di migliorare il rapporto di utilizzo dei fertilizzanti10,11. Una posizione di fertilizzazione troppo lontana dalle radici potrebbe facilmente portare a uno scarso assorbimento del raccolto e a un basso rapporto di fertilizzante, mentre una posizione di fertilizzazione troppo vicina alle radici potrebbe facilmente causare problemi di combustione dei fertilizzanti da parte delle radici. La ricerca condotta dagli agronomi ha rivelato che una posizione di fertilizzazione ragionevole garantisce il massimo assorbimento del fertilizzante da parte delle radici delle colture, migliora il rapporto di utilizzo dei fertilizzanti ed è fondamentale per ridurre la quantità di fertilizzante11,12,13,14.

I paesi sviluppati stranieri hanno avviato precocemente la ricerca sulle macchine fertilizzatrici e lo sviluppo delle loro macchine scavafossi ha portato al rapido sviluppo di dispositivi per l'escavazione e la fertilizzazione, sperimentando diverse fasi di aratri a vomeri, scavafossi rotanti e scavafossi a catena15,16,17. L'introduzione delle macchine per l'escavazione e la fertilizzazione è avvenuta relativamente tardi nel paese, mentre sono state utilizzate principalmente macchine per la fertilizzazione a solco rotante18. Xiao et al.19 hanno sviluppato un fossato a doppia spirale e una macchina fertilizzante per giardini, che viene utilizzata insieme a un trattore per applicare il fertilizzante in modo uniforme e in grado di soddisfare le esigenze agronomiche della fertilizzazione del giardino. Gaomi Yifeng Machinery Co., Ltd. ha prodotto un dispositivo di fertilizzazione multiuso autonomo, che passa attraverso un distributore di fertilizzanti a vite per regolare la quantità di semina di fertilizzante e un telaio cingolato con buone prestazioni di passaggio. Shen Congju et al.20 hanno sviluppato un dispositivo di fertilizzazione ad allentamento profondo a gas semovente per giardini, che ha risolto i problemi tecnici della punzonatura e dosaggio del fertilizzante in terreni duri, e una base teorica e supporto tecnico per lo sviluppo di un'esplosione di gas di fertilizzazione ad allentamento profondo macchina per frutteto21.

Dai risultati dei lavori di ricerca all’interno e all’esterno del paese, è chiaro che le macchine per la fertilità domestiche sono principalmente operazioni a processo unico e mancano di dispositivi automatici di regolazione della profondità. Le macchine per l’escavazione e la fertilizzazione straniere sono più avanzate, ma sono costose e non soddisfano le esigenze operative del nostro Paese. Nel presente articolo è stata progettata una macchina per l'ammaraggio e la fertilizzazione a spirale a profondità fissa, in grado di eseguire opportunamente l'operazione integrata di scavo, fertilizzazione e copertura del terreno e in grado di regolare automaticamente la profondità di fertilizzazione per ottenere una fertilizzazione a profondità costante, al fine di migliorare l'efficienza operativa e l'effetto di fertilizzazione della macchina per l'ammaraggio e la fertilizzazione. Questo articolo è diviso in quattro parti, di cui la prima parte fornisce un'introduzione allo stato attuale della ricerca sulle macchine fertilizzatrici. La seconda parte è finalizzata alla progettazione della struttura meccanica e del sistema di controllo della macchina fertilizzatrice. La terza parte riguarda la prova del fossato, la prova di fertilizzazione e la prova sul campo. La quarta parte riassume l'intero articolo ed i principali risultati ottenuti.