秸秆、土壤和圆盘犁之间的相互作用机理是当今农业工程领域的一个重要研究方向。传统耕地作业过程中,主要面临秸秆、土壤和圆盘犁之间交互作用与影响、土壤对农机具的高阻抗性以及能源消耗等问题。提高耕作机械和土壤处理机械能源利用效率,降低其能源消耗是国内外广泛关注的热点问题。同时在中国,水田环境下秸秆、土壤和农机具相互作用机理研究也还处于起步阶段。本课题研究了圆盘耕犁在3种不同耕作速度(1.25ms-1,1.98ms-1和2.47ms-1)和不同耕深(5cm、10cm和15cm)下的工作性能。试验在一个覆盖了水稻和小麦秸秆的156m2的土槽进行。在整个试验过程中,土壤的水分含量和密度保持恒定不变。研究结果总结如下：1、在3种不同的加载速率(15mm min-1,20mm min-1和25mm min-1)和3个内部测量点(N1居上、N2居中、N3居下)分别对稻麦秸秆的机械特性,如剪切强度、特定剪切能量、弯曲强度和切削力等,进行了测定。试验结果表明,装载速率越高,两种秸秆在第3个内部测量点的剪切强度、特定剪切能量和切削力越大。水稻秸秆的剪切强度、特定剪切能量和切削力也明显比小麦秸秆大。同时,当装载速率增加时,水稻和小麦秸秆的弯曲强度和弹性模量将会降低。2、研究发现,当耕作机具的耕深在15cm和耕速2.47msd时,随着圆盘犁工作速度增加,其耕作阻力、垂直力和侧面力都呈上升趋势。3、研究发现,随着速度和深度的增大,秸秆的埋藏深度也随之增加。最小尺寸的秸秆埋藏最深,最大尺寸的秸秆埋藏最浅。土体扰动区域也随着耕深和耕速的增加而增加。4、试验结果表明,圆盘犁耕作速度的增加会导致稻麦秸秆横向和纵向运动的增加,反之将导致秸秆横向和纵向运动的减少。较高的耕速和耕深将会产生更强的土体扰动,较低的耕速和耕深会降低土体的横向和纵向运动。5、研究过程中,建立了土壤的离散元模型,通过EDEM软件仿真了圆盘犁的工作情况。仿真中利用秸秆的非线性运动模型、土壤颗粒和耦合圆盘犁来分析粘土的结合特性。牵伸力通过标定过的灵敏模态参数来衡量。试验结果表明,耕作过程改变了土壤和秸秆的初始表面形态。随着耕作的连续进行,一部分土壤颗粒被分开,秸秆也从初始位置运动到最终位置。当耕速从1.25ms。上升到2.47ms-1时,土壤颗粒的运动和秸秆的运动也变都得更加剧烈。6、为了减少圆盘犁的工作阻力,降低土壤和秸秆的运动,需要将耕速保持在一个较低的水平。较大的耕深能够改善土壤的容积密度,有利于种子的发芽。