分层深松有利于深层土壤的熟化,减少残茬、杂草的堵塞,具有较大的应用前景。本文以分层深松的理论分析为基础,使用数字化土槽试验方法,研究前铲的入土深度、铲形及入土角度对分层深松土壤扰动的影响,为分层深松机的设计提供依据,有助于深松作业质量的提高。本文的主要研究内容和结论如下。(1)土壤分层深松的理论研究。分析了分层深松条件下的土壤剪切、破碎过程,以土壤抬升体积预测模型的形式,深入探讨分层深松铲-土壤的相互作用关系;得到影响分层深松土壤扰动的主要因素为前、后铲的入土深度、铲宽(铲形)、入土角和前后铲的纵向间距。(2)不同前铲入土深度对分层深松土壤扰动的影响。采用数字化土槽试验方法,通过深松土壤扰动效果的评价指标,研究了前铲入土深度为100、150、200、250mm条件下分层深松土壤扰动效果的差异情况。EDEM仿真结果表明,与单铲深松相比,分层深松可分离、疏松不同土层的土壤,减少上下土层土壤的混合;随着前铲入土深度的增加,后铲的土壤运动范围随之减少。土槽试验结果表明,随着前铲入土深度的增加,分层深松的土壤坑形轮廓宽度和土壤蓬松度随之增大;当前铲入土深度为150mm时,分层深松的土壤扰动系数和深松深度稳定性最高;不同前铲入土深度条件下,分层深松后土垄垄沟的宽度和土壤扰动系数均大于单铲深松,土壤地表平整性和深松深度稳定性优于单铲深松,但分层深松后的土垄高度均低于单铲深松。(3)不同前铲铲形对分层深松土壤扰动的影响。以凿形铲、箭形铲和翼形铲为对象,对比研究了前铲铲形对分层深松土壤扰动的影响。结果表明,当分层深松铲的前铲为翼形铲时,土壤坑形轮廓、深松沟底和土垄垄沟的宽度、土壤蓬松度和扰动系数最大,且土壤地表平整性和深松深度稳定性最好,箭形铲次之,凿形铲最小;不同前铲铲形条件下,分层深松的土垄垄沟宽度均大于单铲深松,地表平整性和深松深度稳定性优于单铲深松,但分层深松的土壤坑形轮廓宽度和土垄高度均小于单铲深松。(4)不同前铲入土角对分层深松土壤扰动的影响。通过数字化土槽试验方法,研究前铲入土角度为15°、19°、23°、27°、31°条件下分层深松土壤扰动效果的变化。试验结果表明,分层深松后,土壤坑形轮廓宽度随前铲入土角的增大而减小;当前铲入土角为15°时,分层深松铲的土壤蓬松度、土垄高度最大;当前铲入土角为27°时,分层深松铲的土壤扰动系数最大;分层深松铲在前铲入土角为31°时的垄沟宽度最大,土壤地表平整性和深松深度稳定性最好;不同前铲入土角条件下,分层深松的土壤坑形轮廓宽度均小于单铲深松。