在阅读本文前点个关注，每日分享有价值的信息，感谢支持

成功的农业经营是防止土壤破坏和能源浪费并允许可持续消费农业生产的经营。对于播种操作，必须有一个合适的苗床来发芽谷物并获得所需的作物产量。农业机械及其连接工具的重量和尺寸都增加了，以满足农业运营的巨大需求，从播种到收获不同的作物。

大麦播种通常在土壤温和潮湿的条件下进行，这有可能增加土壤破坏和能源浪费。在这种潮湿的土壤条件下，拖拉机轮胎工具系统在土壤上的交通，对土壤施加机械应力，并通过压实导致严重的土壤退化，这是23%耕地退化的原因。

当机械应力超过其承载力时，通气良好的土壤结构会发生变形，这是生物孔的压缩，孔隙连续性的剪切和孔隙尺寸分布的变化。这种变形直接通过土壤穿透阻力、堆积密度和剪切强度的增加来转化。

压实导致有机物矿化、植物资源可用性、土壤渗透性、谷物发芽能力以及根系发育和渗透能力的减少。表土压实影响土壤水力状态，导致耕作性能和肥料改良的有效性降低，然后间接导致作物产量和可耕地面积的损失，然后给农民和社会带来巨大的成本。

表土和轮胎之间的相互作用导致随机轮胎挠度和土壤变形，浪费高达55%的拖拉机可用能量。当燃料燃烧的所有能量都用于拖拉机的牵引杆工作而没有土壤损坏时，可以获得可实现的能量优化。

使用双轮胎可以获得更宽的接触面积，但它会导致更宽的表面冲击，然后可以获得更好的结果，降低单轮胎的充气压力。扩大这种接触面积的有效方法之一是使用橡胶履带代替轮胎，这会导致较低的压缩，但会导致更高的土壤剪切力。

在拖拉机牵引作业期间，如播种，适当调整轮胎负载压力对于通过减少轮胎打滑来提高拖拉机牵引力至关重要，从而减少土壤压实和能源浪费。这种改进通常是通过配置后轮胎和前轮胎之间的道砟负载分布来实现的。

在静态条件下，车轮的载荷占总轴载荷的55-65%，超载道砟会增加滚动阻力和土壤压实，这也浪费了能量。土壤压实发生在机械压力的振动过程中。拖拉机速度的增加减少了该过程的保持时间，并在较低的滑移下消耗更多的动力，因此可能会引起对土壤的压实减少。

因此，它应该在节省时间和燃料之间找到折中方案，以根据土壤条件获得更好的能量性能。除了免耕制度外，农民耕种土壤，为播种准备苗床。为了减少土壤退化和能源浪费，操作人员可以发挥耕作或土壤工作深度的作用。

土壤耕作或播种前工作通过压实块的减压和开裂来软化压实的土壤。初级耕作是准备苗床的有效做法之一，增加了结构大孔隙度并打破了压实的土壤，但在新耕作的土壤上进行二次耕作后，可能会产生显著的土壤压实。

这些设置通常作为单一组合一起设置，但以前的研究只关注最接近的设置，例如轮胎充气压力和压载或轮胎充气压力和拖拉机速度等。精力充沛和农艺表现很少被视为成功农业经营的单一目标。

本研究的目的是研究通过减少燃料消耗来调和优化能量性能的可能性，以及通过保护苗床上的土壤物理特性和最佳作物生产来优化农艺性能的可能性。本研究的目的是找到由可调参数组成的最佳组合，以呈现能量和农艺性能之间的权衡。

1. 材料和方法

1.1. 研究地点和实验设计

该研究是在位于法国北部泰兰河畔米利的10.3公顷平坦表面上的农业地块上进行的。属亚海洋气候，年平均降水量749毫米，年平均气温10.8°C。该地块用于谷物种植：在大麦之前，该地块是在小麦中种植的。两种谷类作物被白芥菜的芸苔科覆盖作物分开。将地块秸秆，然后在播种前将土壤耕作至30厘米，浅耕至5厘米。

二手拖拉机轮胎工具系统由一台 140 马力的四轮驱动拖拉机组成，挂在装有圆盘耙凹扇形圆盘的拖曳迷你耕机空气播种机上。选择作为控制系数的可调参数是：拖拉机速度、充气压力、土壤工作深度和静态轴载荷分布。整个系统在不等轴载荷分布下的总载荷为9.3 Mg，在等轴载荷分布内的总载荷为9.28 Mg。

在处理条之间还固定了三条3 m宽的附加线：第一条是非播种线，用作控制土壤，其他线用作喷雾器的交通路径，以保护处理条在播种后免受任何额外的交通。播种于23月下旬进行，播种期间土壤接近田间容量。

1.2. 高能数据采集

能源消耗的特点是每工作公顷的特定燃料消耗。拖拉机拉力是使用测力框架确定的，该机架配备两个三轴力传感器 SIXAXES FX2.3。发动机的RPM、拖拉机实际速度和全球定位系统数据等部分数据通过CAN总线网络提供。

在小径期间，直截了当的路线由梅西弗格森自动导航 3000 的自动转向选件与安装在拖拉机驾驶室中的 RTK 接收器控制，并使用精度为 1939.2 厘米的位置协议 J5。在每次处理中，一旦达到地面速度的目标值并且电机状态稳定，就开始机械数据记录。平均而言，从播种开始在处理条上约20 m后，运动状态稳定。

2. 结果

2.1. 控制因素对土壤性质的影响

BD作为受控因子函数的回归表明，随着轴重分布不均、拖拉机速度和土壤工作深度的结合，BD显著增加土壤工作深度，充气压力，不均匀轴载荷分布，拖拉机速度和土壤工作深度的组合，不均匀轴载荷分布，拖拉机速度和充气压力的组合，不均匀轴载荷分布，土壤工作深度和充气压力的组合，和拖拉机速度的组合， 土壤工作深度和膨胀压力。

K一个在以下情况下显著下降：轴载荷分布不均和土壤工作深度的组合，拖拉机速度和土壤工作深度的组合，不等轴载荷分布和充气压力的组合，土壤工作深度和充气压力的组合，以及四个因素的组合

2.2. 控制因素对大麦出苗和作物产量的影响

出苗植物数量随轴载分布不均、充气压力以及轴荷载分布不均、土工作深度和充气压力的组合而显著减少。同样，由于负荷分布不均、土壤工作深度和充气压力，作物产量显著下降。

2.3. 受控因素对油耗的影响

燃料消耗显着增加：轴重分布不均，土壤工作深度，拖拉机速度，土壤工作深度和拖拉机速度的组合，不均匀轴载荷分布，拖拉机速度和土壤工作深度的组合，不均匀轴载荷分布，拖拉机速度和充气压力的组合，不均匀轴载荷分布的组合， 土壤工作深度和充气压力，以及拖拉机速度、土工作深度和充气压力的组合。

由于轴载分布不均和充气压力，以及拖拉机速度和充气压力的组合，油耗显着降低。下图显示了油耗与连续拖拉机速度的函数关系，并根据土壤工作深度和轴载荷分布进行了分类。

3. 讨论

3.1. 可调参数对农艺性能的影响

农艺性能是根据土壤物理性质的保护和播种操作的成功来评估的。BD 和 k一个呈负相关，但它们没有表现出相似的响应。对照因子及其组合对k的影响较大一个 比BD。

事实上，据报道，空气渗透性对大孔隙度和孔隙连续性高度敏感，孔隙连续性的变化超过了孔隙体积的变化，表明结构扰动对透气性的影响最大。k的增加一个 随着土壤工作深度的增加，表明更深的土壤耕作工作可以提高土壤孔隙度及其连续性。

与预期相反，通胀压力的增加并没有导致下降。一个 通过土-轮胎接触面积的减小，BD也没有明显增加。这可以归因于土壤深耕后土壤压实的可能有益影响，在这种影响下，作为土壤渗透性决定因素的团聚体稳定性可能会降低。

BD 和 k一个受控制因素组合的影响，当作为单一体因子应用处理时R^2的增加可以解释四个可调参数在它们之间相互作用并解释土壤性质的变化。这支持了我们的假设，即为了减少苗床上的土壤压实，应将拖拉机-轮胎-工具系统作为一个整体进行调整，而不是单独处理每个参数。

因此，土壤孔隙度的压缩阻碍了大麦幼苗，但透气性的增加有利于大麦的生长，从而提高产量。因此，控制因子对土壤物理性质的影响间接影响了植物幼苗和作物产量。

3.2. 可调参数对能量性能的影响

我们的研究结果表明，当轴载荷均匀分布时，油耗会降低。它们与以前的研究一致，显示燃料消耗随着耕作深度和拖拉机速度的增加而增加。尽管如此，通货膨胀压力仅对燃料消耗没有显着影响。

充气压力与拖拉机速度或不均匀的轴载荷分布相结合时，具有显着降低油耗的能力。相反，当土壤工作深度添加到这两种组合中时，油耗显着增加。

油耗随拖拉机速度的提高而略有降低，这是由拖拉机速度、土体工作深度和轴载分布共同作用引起的。当土体工作深度减小且轴载分布均匀时，这种组合对降低油耗有显著影响。

关于拖拉机拉力随拖拉机连续速度的变化，并根据土壤工作深度和轴重分布进行分类，我们观察到与油耗几乎相似的关系，但与拖拉机速度成反比。油耗和拖拉机总拉力相关，这两个变量取决于受控因子及其组合的变化。

此外，影响显著油耗的因素及其组合对拖拉机牵引力有显著影响。运行格兰杰因果检验以调查拖拉机拉力是否可用于预测油耗，我们发现拖拉机拉力显着导致格兰杰导致油耗。

与我们在研究拖拉机-轮胎-工具系统的农艺性能时发现的类似，当我们应用作为单一身体因子处理时，R^2的增加可以解释四个可调参数在它们之间相互作用并作为组合来解释能量性能的变化。

能量性能必须在高效的拖拉机拉力和更低的油耗之间取得平衡。在方差分析后，使用邓肯事后检验比较拖拉机拉力的平均值，然后参照拖拉机拉力的中位数进行比较。

当拖拉机拉力明显等于或高于此中位数时，处理的拖拉机功率被认为是有效的。一些处理显示出高效的拖拉机拉力和更低的油耗，包括处理显示出高油耗。能量性能的处理是那些表现出最佳油耗和高效牵引的处理。

4. 结论

本文介绍了第一项研究，显示了拖拉机-轮胎-工具系统中可调参数对土壤保持、农艺生产和能源优化的综合影响。研究表明，操作员可以通过简单的方式调整拖拉机速度、轴重分布、土壤工作深度和充气压力之间的组合，以优化能量和农艺性能。

研究发现，在拖拉机-轮胎-工具系统中，孔隙连续性比孔隙空间对可调参数的变化更敏感。油耗取决于可调参数及其组合的变化。大麦成功育苗、大麦产量和苗床物理土壤特性保护所揭示的农艺性能，以及燃料消耗优化所揭示的能量性能，取决于所研究的可调参数的组合显示为处理。

我们指出，目前的工作显示了在一个具有特定土壤条件和农业年一个季节的地点进行的实验的结果。因此，作为观点，补充研究将在其他季节和其他条件下进行，他们将支持本手稿中提出的发现。

参考文献：

1. J. Alblas, F. Wanink, J. van den Akker, H.M.G. van der Werf,Impact of traffic-induced compaction of sandy soils on the yield of silage maize in The Netherlands,Soil and Tillage Research,Volume 29, Issues 2–3,1994,Pages 157-165,ISSN 0167-1987,https://doi.org/10.1016/0167-1987(94)90052-3.
2. Johan Arvidsson, Aron Westlin, Fredrik S"orensson,Working depth in non-inversion tillage—Effects on soil physical properties and crop yield in Swedish field experiments,Soil and Tillage Research,Volume 126,2013,Pages 259-266,ISSN 0167-1987,https://doi.org/10.1016/j.still.2012.08.010.
3. Zhan-Tao Bai, Tong Liu, Xue-Yan Pang, Feng Jiang, Ming Cheng, Yong-Hua Ji,Functional depletion of capsaicin-sensitive primary afferent fibers attenuates rat pain-related behaviors and paw edema induced by the venom of scorpion Buthus martensi Karch,Neuroscience Research,Volume 62, Issue 2,2008,Pages 78-85,ISSN 0168-0102,https://doi.org/10.1016/j.neures.2008.06.004.
4. R.I. Barnhisel, J.M. Hower,Coal Surface Mine Reclamation in the Eastern United States: The Revegetation of Disturbed Lands to Hayland/Pasture or Cropland,Editor(s): Donald L. Sparks,Advances in Agronomy,Academic Press,Volume 61,1997,Pages 233-275,ISSN 0065-2113,ISBN 9780120007615,https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60665-3.
5. Hamza Mohieddinne, Andrii Yatskul, Carolina Ugarte, Julien Thibaut, Julien Guidet, Simon Ritz,Trade-off between agronomical and energetical performances during barley sowing varying adjustable parameters in a tractor-tire-tool system,Soil and Tillage Research,Volume 226,2023,105582,ISSN 0167-1987,https://doi.org/10.1016/j.still.2022.105582.