马铃薯仿生挖掘铲减阻性能研究

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片。为对仿生铲片减阻及碎土性能进行研究,基于离散单元法进行仿生铲片挖掘土壤数值模拟过程。为突出仿生铲片良好的挖掘性能,在同等条件下与普通铲片进行仿真结果对比。结果表明:仿生铲片较普通铲片前进阻力减小了11.36%,垂直方向减小了17.65%;对比两种铲片挖掘土壤后土壤颗粒黏结数可知:仿生铲片对土壤颗粒间黏结力的破坏率比普通铲片高2.68%。仿生挖掘铲能将升运的土壤剪切破碎,逐步减小水平和垂直方向阻力,具有较好的应用前景。     

旱地深松试验研究

通过可调翼深松铲的正交试验与深松后效试验，研究了深松的影响范围、土壤体积密度的变化规律和深松周期的确定方法，结果表明，悬挂位置、翼板位置、入土角对松土深度有显著影响，深松影响的宽度范围为深度的２．２倍。提出了保持麦地松后地表硬度一致的方法。后效表明，１次深松至少可以持续２年。还分析了深松机组的入土性能。     

马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

基于Mathematica的宝塔菜收获机二阶平面铲倾角的优化设计

为了进一步提高宝塔菜收获机二阶平面铲的碎土能力,基于Mathematica对宝塔菜收获机二阶平面铲倾角进行了优化设计。设计中建立了二阶平面铲多目标优化模型,在该模型中,引入了土壤破碎模型及挖掘铲阻力模型,借助虚拟倾角的概念,运用Mathematica软件对其进行求解,得到了一个一阶铲面倾角为20.44°,二阶铲面倾角为43.64°,一阶铲面高度为0.12 m,虚拟铲面倾角为30.53°的理论上铲面受力最小、土壤有效剪切力最大的挖掘铲模型,并从理论角度和软件仿真角度对优化前后二阶铲进行分析对比,发现优化后的挖掘铲较现有二阶铲的铲面长度、受到的挖掘阻力、最大变形量、所受最大应力及应变均减小,达到了优化效果。该模型为高碎土能力挖掘铲的设计提供了理论支持和改进方向。     

全膜双垄沟中耕除草培土机的设计与试验

针对我国西北地区全膜双垄沟播栽培模式下,膜边接缝处杂草茂盛,沟底无松土,不易保墒蓄水,且人工除草培土劳动强度大、工作效率低等问题,设计了一种全膜双垄沟中耕除草培土机。该机由电动机提供动力,双犁壁式除草培土铲的铲翼可调,能够满足中耕时不同垄行宽度及不同培土高度的农艺要求,可一次完成松碎土壤、除草、培土等作业工序。田间试验结果表明:垄沟间除草率为97%,伤苗率为1.5%,碎土率为78%,最大覆土厚度为113 mm,各项作业指标均达设计要求,除草培土效果良好。     

保护性耕作对风沙区农田土壤物理性状及玉米产量的影响

在科尔沁沙地东南部风沙区采用完全随机区组试验设计,在2013—2014年比较研究了4种保护性耕作措施(深松、留茬、免耕、秸秆覆盖)和传统翻耕(CK)平作种植玉米的土壤物理性状及产量。结果表明,与传统耕作相比,连续2 a保护性耕作以深松、留茬处理显著降低0~40 cm土层土壤容重(P0.05),降幅0.72%~7.12%。0~40 cm土层0.25 mm土壤团聚体含量各土层均以深松处理含量最高,2014年土壤团聚体含量较2013年增加4.11%,其中秸秆覆盖对0~10 cm团聚体含量影响较大,2014年较2013年提高5.54%。4种保护性耕作措施均提高了收获后0~100 cm土壤贮水量,表现为留茬秸秆覆盖深松免耕,较传统耕作提高12.22%~26.91%。进行保护性耕作的处理玉米子粒产量和水分利用率均比传统耕作高,其中以深松处理增产幅度最大,子粒产量平均较传统耕作提高14.57%,水分利用效率提高25.81%。由2 a数据显示,深松、留茬和秸秆覆盖等保护性耕作措施改善了风沙土耕层土壤结构,具有较好的保水性和增产效果。     

不同深松方式对玉米产量和水分利用效率的影响

由于我国北方地区长期采用小型机具进行耕作，导致农田耕层变浅、犁底层向上移动，土壤蓄水能力下降。为了明确不同深松方法对作物产量和水分利用效率的影响，提高作物抗旱能力和生产能力,本研究通过3 a定位试验，以春季旋耕为对照（CK），研究了秋季全方位深松（BS）、秋季连年垄台深松（RS）、初夏连年垄沟中耕深松（FS）和秋夏年际交替间隔深松（AS）4种深松耕作方式的蓄水和增产效应。试验研究结果表明，可以将不同耕作处理土壤容重特征表述为：CK为上虚下实型、BS为均匀疏松型、RS为垄虚沟实型、FS为垄实沟虚型(相对RS)、AS为年际疏松交替型。BS、AS、FS和RS不同年份土壤平均贮水量较CK增幅的变化范围分别是10.9～23.2 mm、10.9～17.2 mm、9.0～15.7 mm和6.0～8.2 mm，尽管AS的容重在年际间存在更替变化，但对年际间土壤平均贮水量影响较小。总体上BS和AS土壤贮水量高于CK和RS，提高10.9～23.2 mm，能够为不同降水年型下玉米稳产提供保障。尤其相对于其他3种深松方式，AS处理3 a研究数据玉米持续保持着高生产能力和水分利用效率，较CK产量提高17.22%～28.65%，水分利用效率提高0.27～0.73 kg·m^-3； 2013年较BS的产量和水分利用效率差异不显著，其他两年分别提高1.00%～5.92%，0.06～0.20 kg·m^-3；较FS产量提高5.59%～13.50%，2014年水分利用效率差异不显著，其他两年提高0.20～0.43 kg·m^-3，因此AS是较为适宜的深松方式。     

半干旱区夏闲期不同耕作方式对土壤水分及小麦水分利用效率的影响

在宁南旱平地进行了夏闲期深松、免耕及传统翻耕(对照)对土壤水分及后作冬小麦水分利用效率影响的研究结果表明,夏闲期深松和传统翻耕能有效地蓄雨保墒,提高旱平地冬小麦播前的土壤贮水量,深松和翻耕土壤蓄墒率极显著高于免耕处理,深松处理较翻耕高0.79%;夏闲期末深松处理0～200 cm土壤贮水量(310.78 mm)分别较免耕、传统翻耕高8.23 mm、1.61 mm.深松和免耕较传统翻耕显著改善了冬小麦苗期的土壤水分状况,对越冬期0～60 cm耕层土壤水分状况的改善有利于冬小麦的越冬.苗期0～200 cm土壤贮水量深松、免耕分别较传统翻耕(351.05 mm)高35.9 mm、28.8mm,不同的耕作处理对后作冬小麦苗期的土壤水分影响差异主要在80 cm以上土层.冬小麦返青期降雨主要使0～80 cm土层土壤贮水量有所增加,处理间的差异减小.夏闲期深松处理能有效地增加对降雨的蓄保能力,提高旱地冬小麦播前及整个生长阶段0～200 cm的土壤贮水量.不同耕作方式的冬小麦产量以夏闲期翻耕处理最高(3 475.9 kg/hm2),与深松处理(3 322.0 kg/hm2)无显著差异,免耕显著低于其它2种耕作处理;水分利用效率以翻耕最高[14.12 kg/(hm2·mm)],深松次之[13.62 kg/(hm2·mm)],免耕处理显著低于前二者[10.64 kg/(hm2·mm)].     

黏重土壤精旋起垄一体机设计与试验

针对西南丘陵山区土壤黏重、耕作与起垄阻力大的问题,为改善表层土壤结构,设计了一款精旋起垄一体机,主要由深旋装置、碎土装置、成垄部件等组成,可实现旋耕、碎土、起垄等联合作业.深旋装置采用双螺旋线方式交替安装旋耕刀,间隔为60 mm,旋耕刀轴转速为260 r·min-1;碎土装置中以刀盘为中心对称安装,每侧安装3把碎土刀,...     

轮耕条件下土壤改良及春玉米增产增收效果研究

针对旱作区长期采用单一的土壤耕作方式造成的土壤结构变差及作物生长发育受限等问题,研究由免耕、深松及翻耕组成的不同轮作模式对干旱区春玉米土壤肥力及产量的影响具有重要生产意义。于2014—2016年在兰州市榆中县清水驿乡孟家山村玉米田开展连续免耕(NT)、连续深松(ST)、连续翻耕(PT)、深松、免耕及深松轮耕(ST/NT/ST)、免耕、免耕和深松轮耕(NT/NT/ST)、翻耕、免耕及翻耕轮耕(PT/NT/PT)、翻耕、免耕及深松轮耕(PT/NT/ST)和深松、翻耕及深松轮耕(ST/PT/ST) 8种耕作模式试验,测定8种耕作模式下的土壤孔隙度、土壤养分、干物质和玉米产量,并分析其经济效益。结果表明:在0～60 cm土层,随着土层的增加土壤孔隙度表现为先降后增,以20～40 cm土层的土壤孔隙度最低。5种轮耕措施较耕作前均能增加土壤孔隙度,以ST/PT/ST轮耕模式最优,其次为ST/NT/ST,较PT提高了1.24%、0.25%;土壤养分含量在0～20 cm土层均高于20～40 cm土层,其中,0～20 cm土层免耕与深松进行轮耕下土壤全氮、全磷含量较高,以ST/NT/ST全氮、磷含量最高,20～40 cm土层,对土壤全氮、全磷含量无显著影响,翻耕与深松轮作促进了速效氮、磷、钾的提高,以ST/PT/ST速效氮、磷、钾含量高,免耕土壤有机质含量较其它耕作方式低,其余土壤养分指标为表层富集,下层匮乏;轮耕模式较单一的耕作方式更能促进玉米干物质的累积,其中以ST/NT/ST与PT/NT/PT耕作下玉米干物质高,频繁的翻耕(PT)不利于玉米的生长; 3年产量相比,8种耕作模式中,ST/NT/ST处理下玉米产量显著高于其它处理(ST/NT/STNT/NT/STST/PT/STSTNTPT/NT/ST PT/NT/PT PT)。较单一耕作(NT、ST、PT),ST/NT/ST处理下玉米产量提高了5. 97%、3. 56%、15.75%;且以ST/NT/ST经济效益最高。结论:深松、免耕及深松轮耕有利于改善耕层结构和提高土壤养分,增产增效显著,为旱作区春玉米农田适宜的轮耕模式。     

Describing Polygonum aviculare emergence in different tillage systems

Effects of four tillage systems (direct drill, subsoiler, chisel plough and mouldboard plough) on the dynamics of Polygonum aviculare populations were studied over three growing seasons. Cumulative emergence on a weekly basis was determined. Cumulative emergence from two years of chisel ploughing was used to develop an emergence model for P. aviculare based on hydrothermal time. Results showed that direct drilling, which had the highest seed yields of winter cereal crops every season, was the unique soil management system that lowered P. aviculare populations because of effective weed emergence reduction. The model accurately described seedling emergence in different tillage systems, although it failed in direct drilling, probably due to very low numbers of emerged seedlings. To better control this weed, direct drilling may be the best tillage option, but if this cannot be implemented, the hydrothermal time model is a practical tool that can describe the relative proportions of emergence and assist in the timing for management operations of P. aviculare in different tillage systems.     

不同覆盖措施对塿土碳氮及水分的影响

通过田间试验,研究了陕西关中塿土区地膜覆盖和秸秆覆盖对表层土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮,以及0~200 cm土壤剖面水分及硝态氮分布的影响。结果表明:与不覆盖(NM)相比,白色全膜覆盖(WF)、黑色全膜覆盖(BF)和秸秆覆盖(SM)的表层土壤有机碳分别降低了19.8%、26.3%和20.9%,土壤全氮也分别降低了4.8%、9.6%和10.6%。与NM相比,覆盖处理(WF、BF和SM)可以提高表层(0~20 cm)土壤硝态氮的含量,增加0~40 cm土层的硝态氮累积量(BF的差异不显著),降低40~120 cm土层的硝态氮累积量,但120~200 cm土层的硝态氮累积量差异不显著。SM和BF显著降低0~200 cm土层的硝态氮总累积量,而WF没有显著差异。与NM相比,地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均可以提高表层0~40 cm土壤水分含量和储水量,但SM的效果低于地膜覆盖;WF可以降低深层土壤水分含量和储水量,而SM和BF与NM无显著差异。0~200 cm土层的总储水量,SM显著高于NM,而地膜覆盖则与NM无显著差异。各覆盖处理均显著降低了表层土壤微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的含量,与NM相比,MBC分别降低了27.4%、55.4%和66.5%,MBN分别降低了4.6%、4.8%和6.8%。地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均能够加速土壤有机碳的矿化分解,降低土壤微生物,减少土壤硝态氮的深层淋溶,其对塿土碳氮和水分的长期影响值得进一步研究关注。     

灌水沟微地形及断面形状变异性对灌水质量影响及敏感性分析

为研究沟灌受水界面的时空变异性对灌水质量的影响,本文通过田间试验测试了灌水前后沟底微地形及断面形状的变化情况,并对实测数据进行了计算分析。结果表明:随时间推移,在灌水等多因素的影响下,表征沟底微地形起伏状况的S_d值呈现减小趋势,平均由3.45降至1.17,变异性逐渐减小,变异系数平均由0.17降至0.09,沟底微地形逐渐趋于平整;表征沟断面形状变异情况的P_1值标准差及变异性呈现增加趋势,标准差平均由1.68增至1.95,变异系数平均由0.47增至0.53,但总体来说属弱变异性;随沟底相对高程及断面形状参数标准差的增加,灌水质量指标均呈现降低趋势;通过敏感性分析,两影响因素对灌水均匀度的影响大于灌水效率,平均敏感系数大9.46%和11.84%,且沟底微地形变异的影响大于沟断面形状变异。     

Techniques of applying nematicides to soil1

Methods of applying currently available fumigant and non-fumigant nematicides to soil are briefly discussed. These are: seed, seed furrow, crop row, seedbed, planting hole, localised topsoil and topsoil treatments. The choice of treatment depends on many factors including the pest to be controlled and the value of the crop. The Vertical Band-Rotary Harrow technique can be used for seed furrow, wide band and topsoil treatment and has advantages over conventional techniques.     

Soil water and salt distribution under furrow irrigation of saline water with plastic mulch on ridge

Furrow irrigation when combined with plastic mulch on ridge is one of the current uppermost water-saving irrigation technologies for arid regions.The present paper studies the dynamics of soil water-salt transportation and its spatial distribution characteristics under irrigation with saline water in a maize field experiment.The mathematical relationships for soil salinity,irrigation amount and water salinity are also established to evaluate the contribution of the irrigation amount and the salinity of saline water to soil salt accumulation.The result showed that irrigation with water of high salinity could effectively increase soil water content,but the increment is limited comparing with the influence from irrigation amount.The soil water content in furrows was higher than that in ridges at the same soil layers,with increments of 12.87% and 13.70% for MMF9(the treatment with the highest water salinity and the largest amount of irrigation water) and MMF1(the treatment with the lowest water salinity and the least amount of irrigation water) on 27 June,respectively.The increment for MMF9 was gradually reduced while that for MMF1 increased along with growth stages,the values for 17 August being 2.40% and 19.92%,respectively.Soil water content in the ridge for MMF9 reduced gradually from the surface layer to deeper layers while the surface soil water content for MMF1 was smaller than the contents below 20 cm at the early growing stage.Soil salinities for the treatments with the same amount of irrigation water but different water salinity increased with the water salinity.When water salinity was 6.04 dS/m,the less water resulted in more salt accumulation in topsoil and less in deep layers.When water salinity was 2.89 dS/m,however,the less water resulted in less salt accumulation in topsoil and salinity remained basically stable in deep layers.The salt accumulation in the ridge surface was much smaller than that in the furrow bottom under this technology,which was quite different from traditional furrow irrigation.The soil salinities for MMF7,MMF8 and MMF9 in the ridge surface were 0.191,0.355 and 0.427 dS/m,respectively,whereas those in the furrow bottom were 0.316,0.521 and 0.631 dS/m,respectively.The result of correlation analysis indicated that compared with irrigation amount,the irrigation water salinity was still the main factor influencing soil salinity in furrow irrigation with plastic mulch on ridge.     

旱地小麦黑膜全覆盖穴播栽培的效应与模式研究

本研究通过对黑膜、无色膜、垄作、平作、沟播等因素进行组合,探讨了旱地冬小麦地膜全覆盖穴播不同栽培模式的膜下茎和杂草发生规律、土壤温度和水分变化动态及增产增收效果。结果表明,小麦采用黑膜覆盖,自动出苗率比无色膜覆盖平均提高63.73%,膜下茎密度和鲜重分别降低74%以上和98%左右,杂草盛发期的密度和鲜重分别比无色膜覆盖降低62.03%和96.70%,比露地栽培降低70.00%和92.93%。黑膜覆盖小麦全生育期0~25 cm土壤积温比无色膜覆盖降低108.8℃,比露地降低62.9℃,但在播种至拔节阶段,比露地增加72.8℃,拔节至成熟比露地降低135.7℃。水分利用效率黑膜覆盖比无色膜覆盖提高4.48%,比露地提高45.75%。黑膜覆盖比无色膜增产3.05%,比露地增产47.81%。3种起垄方式中,垄作比平作小麦自动出苗率平均提高44.00%,沟播则降低23.80%;膜下茎密度垄作降低35.59%以上,沟播增加25.64%以上;膜下茎鲜重垄作降低30.62%以上,沟播增加12.09%以上。垄作提高土壤积温90.5℃,沟播降低23.5℃;垄作增产3.24%,沟播增产4.90%。以黑色全膜垄作穴播为最佳模式,较全膜覆土穴播自动出苗率平均提高146.93%,膜下茎密度降低98.74%以上,杂草鲜重降低99.90%以上,全生育期增加土壤积温52.0℃,水分利用效率提高10.75%,增产8.68%,节本4 020元·hm~(-2),增加纯收益5 422元·hm~(-2)。且膜面覆土量减少75%,易于清除残膜。其中通用垄沟半微垄模式具有宽窄行距的特点,较微垄模式增产3.89%,增收11.33%,并且适宜机械化作业。     

灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率的影响

针对河西灌区水资源紧缺的问题,探索玉米合理的灌溉量,以期指导区域玉米合理灌溉。通过在石羊河流域设置不同的灌水量梯度,研究不同灌水量对全膜垄作沟灌玉米产量及水分利用效率,以及土壤含水率、产量要素的影响。结果表明:全膜垄作沟灌玉米灌水量从4 500 m~3·hm~(-2)增加到4 725 m~3·hm~(-2)、4 950 m~3·hm~(-2)时,产量并没有随着灌水量的增加而增加,灌水量增加到5 175 m~3·hm~(-2)时,在水分利用效率没有降低的情况下,产量相对于4 500、4 725 m~3·hm~(-2)和4 950 m~3·hm~(-2)处理明显增加11.46%、8.39%和8.54%,其中果穗长度、穗粒数和百粒重平均增加4.88%、3.27%和4.31%是其产量增加的主要原因。对于土壤含水率,玉米需水盛期的7月16日至8月3日,5 175 m~3·hm~(-2)处理显著高于其他三个处理,而灌浆期各处理间则差异不显著。与播前期相比,收获期土壤含水率降低层主要集中在20~80 cm土层,土层贮水量平均降低6.72 mm,且各处理0~110 cm土层贮水量差异并不明显。因此,本研究表明5 175 m~3·hm~(-2)为石羊河流域全膜垄作沟灌条件下的适宜灌溉量,但灌浆中后期的最后一次灌水应考虑适当降低灌水量。