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为解决肥料穴施排肥装置装载和成穴性能不足问题，研究人员开展旋转离心式颗粒肥料穴施排肥装置（RCGF-HDD）研究。经理论分析设计关键部件，模拟与试验后发现最佳参数，该装置适应性良好，可为同类设计优化提供参考。
在农业生产的大舞台上，施肥环节就如同给农作物 “喂饭”，至关重要。合理施肥能大幅提升农业生产力，可要是施肥方式不对，不仅会造成严重的环境污染，还可能给人们的健康带来隐患。截至 2020 年，全球农田氮、磷、钾肥的施用量分别达到了 8500 万吨、700 万吨和 1200 万吨，然而肥料的平均利用率却只有 50% - 62% 。在众多施肥方式中，穴施肥法脱颖而出，它就像精准投喂，能让肥料 “各就各位”，减少高达 50% 的肥料消耗，还能把肥料利用率提高 8% 以上，对可持续农业发展和环境保护意义重大，因此备受关注。
但目前的机械化颗粒施肥方法存在不少难题。常见的槽轮式排肥装置和离心盘撒肥机，虽然设计初衷是保证施肥量精准、分布均匀，可在实际操作中，随着施肥作业速度加快，要同时做到每穴施肥量准确和保持肥料在施肥沟内成簇就变得异常困难。而且，现有的研究大多聚焦在低水平的肥料装载上，面对复杂的田间环境，比如秸秆、土块，这些排肥装置很容易受损，难以满足高速穴施肥料的需求。肥料轮直接从储肥箱取肥，每穴施肥量误差大，高速作业时更明显。引入气流虽能提高卸肥速度，却又会严重干扰肥料成穴长度。所以，研发一款新型、简单有效的颗粒肥料穴施排肥装置迫在眉睫。
在这样的背景下，国内研究人员肩负重任，开展了关于旋转离心式颗粒肥料穴施排肥装置（Rotary Centrifugal Granular Fertiliser Hole-applied Discharge Device，RCGF-HDD）的研究。这项研究成果发表在《Biosystems Engineering》上，为农业施肥技术的革新带来了新希望。
研究人员在开展这项研究时，采用了多种关键技术方法。首先，运用离散元法（Discrete Element Method，DEM）对肥料装载和成穴特性进行模拟。这种方法就像是给肥料的运动 “拍特写”，能清晰观察肥料颗粒的运动和分布情况。同时，通过设计台架试验来验证模拟结果，并探究排肥装置对不同肥料的适应性。另外，利用响应面分析来优化装置的各项参数，找出最佳组合。
下面来详细看看研究结果：
- 肥料腔深度对穴施性能的影响：研究人员对不同肥料腔深度进行了研究，范围设定在 8 - 24mm。结果发现，随着肥料腔深度变化，平均穴长在 105.4 - 110.1mm 之间波动，穴长变异系数为 15.84% - 18.87% ，每穴施肥量误差最小值为 1.44%。当肥料腔深度在 12 - 24mm 时，每穴施肥量误差处于较低水平。这表明肥料腔深度对穴施性能有着不可忽视的影响，为后续参数优化提供了重要依据。
- 参数优化结果：通过响应面分析，研究人员找到了 RCGF-HDD 的最佳参数组合。当肥料腔深度为 21.6mm、前进速度为 3.6km/h、每穴施肥量为 5.3g 时，装置的装载和成穴性能达到最优。此时，平均穴长为 72.4mm，穴长变异系数为 8.91%，每穴施肥量误差为 1.24% 。这个结果就像是为排肥装置找到了 “黄金配方”，大大提升了其工作效率和精准度。
- 台架试验验证：在台架试验中，研究人员进一步验证了装置在最佳参数组合下的性能。结果显示，平均肥料簇长度为 22.2mm，变异系数为 7.88%，每穴施肥量误差为 5.86%。而且，在前进速度为 8 - 12km/h 时，平均肥料簇长度低于 50.0mm，这说明 RCGF-HDD 具有一定的适应性和良好的肥料团聚性能，即使在不同作业速度下，也能保证肥料成簇效果，减少肥料分散。
综合上述研究，研究人员得出结论：用穴长来衡量肥料簇的聚集程度，能有效反映成穴性能。RCGF-HDD 在特定参数组合下，装载和成穴性能达到最佳，且在不同前进速度下表现出一定适应性。这项研究意义非凡，它所设计的 RCGF-HDD 成功满足了农业生产中对肥料穴施排肥装置的需求，其研究方法和成果为其他肥料穴施排肥装置的设计和优化提供了宝贵参考，就像在农业施肥技术的发展道路上点亮了一盏明灯，指引着未来研究的方向，助力农业朝着更高效、更环保的方向发展。
