农业工程学报

作者：胡灿,赵映,林茂,马晨,戚江涛,刘进一,刘世豪,杨然兵,

关键词：核桃果园, 变量施肥, 开沟施肥, 离散元法, 优化

基金：42

针对新疆核桃果园开沟施肥机普遍体型较大、功能单一，且缺乏根据果树直体大小进行精准变量施肥的问题，该研究设计一款集开沟、施肥、混肥和覆土功能为一体的小型智能螺旋开沟施肥机，同时搭载着多传感器融合的树干识别智能控制系统，通过实时探测果树直径与树-机距离，动态调节开沟位置、深度及施肥量，实现针对果树最优吸肥区的精准变量施肥。通过机理分析与运动学分析，完成开沟装置与施肥装置的设计，根据新疆核桃果园砂壤土的特点选择Hertz-Mindlin（no slip）接触模型建立仿真模型，以最低开沟功耗和最小施肥均匀度变异系数为目标，设计Box-Behnken试验对智能开沟施肥机的运动参数和开沟刀具的结构参数进行优化。试验结果表明：开沟刀具转速为460 r/min、整机前进速度0.12 m/s、开沟刀具结构参数选择螺旋角30°、刀具半径170 mm、刀齿厚度4 mm、刃长20mm、齿数8个，开沟功耗为4.32 kW，施肥均匀度变异系数为4.85%。整机田间试验的开沟深度稳定性系数为97.43%，沟底宽度一致性系数为96.84%，施肥均匀性系数为5.21%，开沟功耗为4.78 kW，各项指标均满足农艺要求，相较于传统开沟施肥机肥效利用率提高14.06%，可为核桃果园精准施肥装备研发与轻简高效生产提供参考。/

来源：2026年第8期

《农业工程学报》期刊编辑部

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