蔬菜的种植离不开健康优质的土壤环境,土壤消毒是防治土壤连作障碍等问题的有效办法之一。土壤蒸汽消毒因能有效地防治连作障碍且不产生化学污染物,越来越得到蔬菜种植者的青睐。本文根据高温蒸汽消毒机理,并结合复式机械作业要求,设计出一种可在旋耕作业的同时进行土壤蒸汽消毒的机具,并进行了相关性能试验。本文的主要研究内容如下:(1)分析了移动式土壤旋耕消毒机的基本工作原理、总体结构组成及关键零部件设计,通过理论分析及设计计算,完成了移动式土壤旋耕消毒机的总体方案设计与结构设计。(2)通过热量平衡分析得出,在土壤幅宽120 cm,深度15 cm时,土壤消毒到60℃时所需蒸汽功率为87.78 kW,而当土壤蒸汽消毒机蒸汽发生器出口压强为0.6 MPa,温度为158.86℃时,能提供蒸汽功率为97.35 kW,系统损耗为0.61 kW,满足土壤消毒的热量需求。(3)设计了 一个以STM32为控制核心的蒸汽锅炉控制系统,在传统的蒸汽压力控制基础上增加了温度控制补偿:完成了系统硬件及软件的设计。(4)田间试验选取水蒸汽的压力、机具行走速度、消毒毛管直径以及管间距4个性能参数进行田间试验验证,其中压力选取0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 MPa共5个水平,其中每个压力水平下对应的饱和水蒸汽温度分别为120.24、133.56、143.64、151.87和158.86℃;行走速度选取0.38、0.42、0.46和0.5 km/h共4个水平;消毒毛管直径选取了 5、10、15和20 mm共4个水平:管间距则采用了 180、240和300 mm共3个水平。试验通过对比单因素在不同水平下消毒温度效果以选出最优组合。(5)通过田间试验确认了最优组合方案,即当蒸汽发生器出口蒸汽压强为0.6 MPa,温度为158.86℃,旋耕消毒机具行走速度为0.42km/h,消毒毛管管径15 mm,间距为180 mm,基于最优组合方案下的三次重复试验,土壤消毒后的平均温度能够达到62℃左右,可满足土壤旋耕消毒的温度要求。