收获期小麦茎秆力学特性参数的试验研究

我国是一个农业大国,农业在国民经济中占有非常重要的的地位。小麦是我国三大主要粮食作物之一。小麦的根茎叶是一种天然的有机高分子材料,由于天然材料的诸多技术问题没有解决,导致农业生物质高效、安全利用所需的重要技术特性参数等关键基础性数据缺乏,制约我国农业生物质综合利用的技术性、安全性以及产业化发展,极大地限制了它们的应用范围。小麦茎秆是整个小麦植株的躯干,是植株正常生长的基础,而倒伏是小麦生长过程中限制产量的主要因素之一,更重要的是它决定了群体质量的好坏。因此,本文通过在质构仪上以不同试验因素水平(不同节间、不同加载速率和不同含水率)对小麦茎秆进行拉伸、剪切和弯曲试验,得到了不同试验条件的小麦茎秆力学特性参数,并对试验结果运用SPSS12.0数理统计软件进行单因数方差分析,获得了不同条件下对小麦茎秆力学特性参数影响的试验因素,为小麦抗倒伏和工业利用的重要依据。 本文主要研究内容与结论如下： (1)通过进行拉伸、剪切和弯曲试验,分析了得到的曲线中载荷的变化规律。宜宾1号小麦茎秆的第2-4节间最大载荷和强度极限均沿着茎秆生长的方向递减；而西农889小麦茎秆则相反,第2-4节间最大载荷和强度极限均沿着茎秆生长的方向递增,造成这样的结果是由于茎秆节间的壁厚不同所造成的差异；小麦茎秆在剪切时,宜宾1号、矮抗58、周麦22和豫麦7号第2-4节间的剪切强度变化趋势均为先减小再增大；小麦茎秆弯曲时,郑麦9023、周麦22和平安6号小麦茎秆的上部弹性模量均大于中部弹性模量。 (2)由于小麦在生长过程中,物质的运输与存储在不同部位存在差异,因此对不同节间的小麦茎秆进行拉伸、剪切和弯曲试验,获得试验参数,运用分析软件对试验参数进行单因数方差分析,结果表明：不同节间的强度极限、弹性模量和抗弯刚度的影响极显著(P<0.01),却对剪切强度影响不显著(P>0.05),表明节间是影响小麦茎秆拉伸和弯曲性能的一个重要因素,对剪切性能无显著影响。 (3)由于查阅文献时发现国内外学者对小麦茎秆进行拉伸、剪切和弯曲试验时所采用的加载速率均记载不一,本文设计不同加载速率对小麦茎秆同一节间的强度极限、剪切强度和弹性模量是否有显著性影响。结果显示：不同加载速率对小麦茎秆的强度极限、剪切强度、剪切功和弹性模量影响不显著(P>0.05),却对抗弯刚度的影响极显著(P<0.01),显示加载速率对小麦茎秆拉伸、剪切和弯曲性能无显著影响 (4)含水率对农作物茎秆的力学性能影响较大,通过对不同含水率下的小麦茎秆进行拉伸、剪切和弯曲试验,研究表明：不同含水率对小麦茎秆的强度极限、剪切强度、弹性模量和抗弯刚度的影响均为极显著(P<0.01),因此含水率是衡量小麦茎秆拉伸、剪切和弯曲性能的一个重要指标。 (5)不同标距对小麦茎秆的弹性模量影响极显著(P<0.01),说明标距是影响小麦茎秆弯曲性能的又一重要因素。