Método numérico para optimizar la distribución del suelo utilizando simulación DEM y validación empírica mediante propiedades químicas
Autores: Kang, Seokho; Kim, Yonggik; Park, Hyunggyu; Son, JinHo; Han, Yujin; Kim, YeongSu; Woo, Seungmin; Kwon, Seunggwi; Jang, Youngyoon; Ha, Yushin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método numérico para optimizar la distribución del suelo utilizando simulación DEM y validación empírica mediante propiedades químicas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Estiércol
Distribución del suelo
Operación rotativa
Análisis DEM
índice de uniformidad
Capas de suelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
La distribución de estiércol en el suelo crea un entorno propicio para el cultivo de cultivos. Sin embargo, la formación de terrones y la concentración de estiércol en el campo pueden ocurrir, dificultando la fertilización del suelo para el crecimiento de las plantas, y la aleatorización de nutrientes en diferentes profundidades del suelo lo acelera. Para superar los desafíos asociados con las pruebas agrícolas, como el alto costo, el mal tiempo y otras limitaciones, a menudo se utiliza el análisis computacional. En este estudio, se realizaron operaciones rotativas utilizando el método de elementos discretos (DEM) para garantizar la distribución uniforme de estiércol y cuatro capas de suelo. El análisis DEM se realizó con tres factores experimentales, y se diseñaron conjuntos de simulación utilizando el método de combinación central de Box-Behnken. Los resultados DEM se evaluaron utilizando el índice de uniformidad (UI), y la prueba de campo de la operación rotativa se realizó con el conjunto que mostraba la distribución más uniforme entre los resultados. Debido a partículas indistinguibles en la realidad, la uniformidad se validó mediante una comparación de las características químicas de L y L en términos de antes y después de la operación rotativa. El parámetro DEM del suelo se determinó realizando mediciones de campo a diferentes profundidades del suelo (0-20 cm), y este parámetro se calibró realizando una prueba de penetración. El método de combinación central de Box-Behnken se implementó utilizando los siguientes factores: profundidad de labranza (X), velocidad de revolución de la toma de fuerza (X) y velocidad de la máquina hacia adelante (X). Estos factores se obtuvieron utilizando el modelo de regresión UI y el método de superficie de respuesta. En los resultados, se indicó que el UI fue afectado por los factores en el siguiente orden: X > X > X. Los valores de los factores optimizados fueron X = 25 cm, X = 800 RPM y X = 1.8 km/h, lo que llevó a un UI de 6.07, que fue consistente con los resultados del análisis. Los parámetros operativos se mantuvieron durante la prueba de campo, y los datos adquiridos se introdujeron en el sistema de medición. El valor más bajo de UI de 6.07 tuvo el efecto más fuerte en disminuir la disparidad entre L y L, especialmente en términos de pH, materia orgánica, P, Ca y Mg. En resumen, los resultados indicaron que la distribución del suelo puede controlarse ajustando los parámetros mecánicos para garantizar características químicas uniformes en varias profundidades del suelo.
Descripción
La distribución de estiércol en el suelo crea un entorno propicio para el cultivo de cultivos. Sin embargo, la formación de terrones y la concentración de estiércol en el campo pueden ocurrir, dificultando la fertilización del suelo para el crecimiento de las plantas, y la aleatorización de nutrientes en diferentes profundidades del suelo lo acelera. Para superar los desafíos asociados con las pruebas agrícolas, como el alto costo, el mal tiempo y otras limitaciones, a menudo se utiliza el análisis computacional. En este estudio, se realizaron operaciones rotativas utilizando el método de elementos discretos (DEM) para garantizar la distribución uniforme de estiércol y cuatro capas de suelo. El análisis DEM se realizó con tres factores experimentales, y se diseñaron conjuntos de simulación utilizando el método de combinación central de Box-Behnken. Los resultados DEM se evaluaron utilizando el índice de uniformidad (UI), y la prueba de campo de la operación rotativa se realizó con el conjunto que mostraba la distribución más uniforme entre los resultados. Debido a partículas indistinguibles en la realidad, la uniformidad se validó mediante una comparación de las características químicas de L y L en términos de antes y después de la operación rotativa. El parámetro DEM del suelo se determinó realizando mediciones de campo a diferentes profundidades del suelo (0-20 cm), y este parámetro se calibró realizando una prueba de penetración. El método de combinación central de Box-Behnken se implementó utilizando los siguientes factores: profundidad de labranza (X), velocidad de revolución de la toma de fuerza (X) y velocidad de la máquina hacia adelante (X). Estos factores se obtuvieron utilizando el modelo de regresión UI y el método de superficie de respuesta. En los resultados, se indicó que el UI fue afectado por los factores en el siguiente orden: X > X > X. Los valores de los factores optimizados fueron X = 25 cm, X = 800 RPM y X = 1.8 km/h, lo que llevó a un UI de 6.07, que fue consistente con los resultados del análisis. Los parámetros operativos se mantuvieron durante la prueba de campo, y los datos adquiridos se introdujeron en el sistema de medición. El valor más bajo de UI de 6.07 tuvo el efecto más fuerte en disminuir la disparidad entre L y L, especialmente en términos de pH, materia orgánica, P, Ca y Mg. En resumen, los resultados indicaron que la distribución del suelo puede controlarse ajustando los parámetros mecánicos para garantizar características químicas uniformes en varias profundidades del suelo.