固定垄保护性耕作条件下松垄割刀性能对比分析

在固定垄保护性耕作体系下,针对宽垄沟灌条件下水分渗透难的问题,基于土壤力学接触模型,设计了平刀、缺口刀和V形刀3种松垄割刀。利用ANSYS软件对其进行有限元静力学分析,施加载荷数值来自于纯剪切与两面楔模型对3种割刀受力进行分析计算,得出割刀的应力分布图和变形云图。结果显示,3种割刀设计强度均满足要求,变形较小。结合层次分析法与功效系数法,以割刀理论受力、作业油耗、土壤体积含水率增量为评价指标,确定使用V形松垄割刀作业的综合效益最高。     

宽垄沟灌覆膜条件下土壤水分侧向入渗特性

在大棚内模拟宽垄沟灌垄上覆膜栽培条件以及灌水方案,采用中子仪进行水分观测,研究宽垄沟灌模式下灌水前后水分在垄沟间侧向入渗特性。试验结果表明,在本试验条件下,水平向及垄背垂直向含水量梯度的存在导致水分侧向及向垄背的补给明显,垄背剖面的2个观测点表层,灌水前其含水量不足田间持水量的70%,灌水后垄沟水分的侧向入渗,使该二测点表层土壤含水量呈上升趋势,17d后其平均含水量能达到田间持水量的75%~80%之间。     

宽垄沟灌覆膜条件下土壤水分运移初探

宽垄沟灌作为一种大田作物栽培灌水方式已逐步受到关注.为研究灌水前后水分在垄沟间的运移及再分布,本试验在大棚内模拟宽垄沟灌垄上覆膜栽培条件以及灌水方案,采用中子仪进行水分观测.试验数据显示,在本试验条件下,垄背剖面的两个观测点表层,灌水前其含水量仅为田间持水量的65%和66%,灌水后垄沟水分的侧向入渗,144 h(6 d)分别达到田间持水量的73%和80%,408 h(17 d)达到田间持水量的78%和79%.试验结果表明,在宽垄沟灌覆膜条件下,水平向及垄背垂直向含水量梯度的存在导致水分侧向及向垄背的补给明显,且在覆膜条件下,垄背蒸散发损失少,起到减少土壤水分无效损耗、高效利用之效果.     

固定道保护性耕作对拖拉机田间尾气排放的影响

固定道保护性耕作通过区分机具行走道和作物生长带,可以减少田间压实,提高机具的作业性能.为此,研究了华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作对拖拉机田间作业尾气排放的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下纯行走作业、深松和免耕播种作业时拖拉机的尾气排放.固定道保护性耕作处理降低0～40cm土层容重.相对非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作从两方面显著减少拖拉机尾气烟度:一方面提高轮胎附着性能,减少纯行走作业尾气烟度;另一方面,通过减少生长带压实,减少机具作业阻力,从而降低尾气烟度.相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作在深松、玉米和小麦免耕播种时,尾气烟度分别降低了20.8%、18.7%和20.7%.     

轮胎压实对机具牵引阻力的影响

研究了华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作对机具田间牵引阻力的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下机具田间作业的滚动阻力、开沟器牵引阻力和总牵引阻力.与非固定道保护性耕作时深松、小麦和玉米播种作业相比,固定道保护性耕作下机组总牵引阻力分别降低14.6%、13.3%和13.3%;滚动阻力分别降低26.9%、21.9%和19.7%,平均降低22.9%;机具牵引阻力分别降低7.5%、7.2%和12.4%,平均降低8.8%.固定道处理的开沟器牵引阻力平均比非固定道处理降低22.0%.与非固定道相比,固定道总牵引油耗在3种作业时分别降低17.6%、12.4%和9.1%.试验结果表明,固定道保护性耕作显著降低机具田间牵引阻力,减少了机具田间作业油耗.     

固定垄保护性耕作机具的研究现状

固定垄保护性耕作作为一项将保护性耕作、固定道和垄作沟灌等技术相结合的新型农业生产体系,对于促进农业的可持续发展具有重要的现实意义。为此,总结了国内外起修垄机具、垄作播种机以及其他配套机具的研制和应用情况,并对存在的问题进行了探讨,以期为固定垄保护性耕作机具的研制提供参考。     

轮胎压实对机具作业能耗的影响

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作,进行了节能效应的研究,对比分析了固定道与非固定道下机具田间作业的能耗。深松作业时,固定道保护性耕作比非固定道保护性耕作油耗降低23.7%,其中纯行走油耗降低23.8%,纯作业油耗降低36.3%。夏玉米和冬小麦播种作业时,固定道保护性耕作分别比非固定道保护性耕作油耗减少23.9%和26.0%。两年试验期,相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作平均减少总作业燃油消耗27.09 L/hm2,节油率为28.6%。研究结果表明,固定道保护性耕作通过区分机具行走道和作物生长带,改善机具行走性能,减少机具对作物生长带的压实,明显降低了机具田间作业的能耗,具有明显的节能优势。     

轮胎压实对土壤水分入渗性能的影响

固定道保护性耕作可以有效地降低土壤压实程度,改善土壤结构。为此,以大田土壤水分入渗试验为依据,分析一年两熟区固定道保护性耕作系统对土壤水分入渗特性的影响,为其推广应用提供理论参考。试验结果显示:一年两熟区机具随机行走作业在表层土壤造成明显的压实;固定道保护性耕作可以降低0～30cm土层容重,降低0～40cm土层土壤紧实度,改善土壤结构,从而显著提高土壤水分入渗性能;相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作土壤水分稳定入渗强度提高111.1%,3h累积入渗量提高92.4%。     

轮胎压实对机具作业能耗的影响

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作,进行了节能效应的研究,对比分析了固定道与非固定道下机具田间作业的能耗。 深松作业时,固定道保护性耕作比非固定道保护性耕作油耗降低23.7%, 其中纯行走油耗降低23.8%,纯作业油耗降低36.3%。夏玉米和冬小麦播种作业时,固定道保护性耕作分别比非固定道保护性耕作油耗减少23.9%和26.0%。两年试验期,相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作平均减少总作业燃油消耗27.09 L/hm2,节油率为28.6%。研究结果表明,固定道保护性耕作通过区分机具行走道和作物生长带,改善机具行走性能,减少机具对作物生长带的压实,明显降低了机具田间作业的能耗,具有明显的节能优势。     

1QL—70型固定垄起垄机设计与试验

针对国内西北一年一熟绿洲农业区固定垄保护性耕作起垄机具缺乏的问题,设计了1QL70型固定垄起垄机.分析和确定了起垄犁、垄面成形装置等关键部件的结构参数.采用熟地型起垄犁,具有较强的翻土和碎土能力;组合式垄面成形装置通过与圆柱形镇压滚筒配合,在起垄时不仅具有较好的垄面成形能力,而且能对垄床起到很好的镇压作用.田间试验表明:1QL-70型固定垄起垄机的起垄和修垄效果良好,起、修垄作业后垄形尺寸和垄面平整度能较好地满足河西走廊地区的农艺要求.     

基于HYDRUS-2D/3D的玉米全膜双垄沟水肥运移规律与根系响应

为研究西北旱区玉米全膜双垄沟种植模式下土壤水肥运移规律,通过HYDRUS-2D/3D模型对甘肃省定西市玉米全膜双垄沟土壤水肥运移规律及根系响应进行数值模拟,分析全膜双垄沟播种植模式下土壤含水率及垄沟内种肥浓度的分布规律,在合理播深处设置观测点以表征土壤含水率及膜下氮、磷、钾水肥互作运移变化规律。模拟结果表明,全膜双垄沟膜下渗水孔与种穴位置处土壤水肥发生环状侧渗现象,其中土壤含水率范围为15.20%~17.12%,垄沟内氮肥转化浓度趋于15.38mg/L,磷肥转化浓度趋于5.15mg/L,钾肥转化浓度趋于12.21mg/L,水肥主要集中在垄沟位置,保障了苗期水肥需求;通过施加根系吸水和水肥运移模拟表明全膜双垄沟模式下土壤水肥条件满足玉米出苗需求。研究模型与结果将为玉米全膜双垄沟农艺技术的优化提升提供理论依据。     

宁夏引黄灌区单种玉米的水分利用效率研究

针对宁夏引黄灌区严峻的缺水问题，利用玉米的宽窄行种植方式。结合起垄、覆膜、中耕等节水措施，探讨了4种单种玉米种植方式的节水效果和玉米前期推迟灌水的可行性及后期水分胁迫条件下的保水效果。结果表明：垄作沟灌和隔行沟灌可节水34％～35％；覆膜具有较好的增温保水效果。增产幅度在25．4％左右。收支相减，仍有增产效果；隔行沟灌较常规栽培增产幅度在11．8％左右。达到了既增产又节水的目的。在控水条件下，分析了垄背与垄沟、膜内与膜外、宽沟与窄沟的土壤水分差异，提出了玉米推迟灌头水的土壤水分指标，并阐述了后期控水对单种玉米产量及土壤水分的影响。     

沟灌条件下灌水沟入渗特性研究

为探明沟灌时灌水沟的水分入渗规律,从沟灌二维入渗过程、入渗湿润锋运移特性、累计入渗水量变化过程、土壤含水量分布等方面研究了沟灌的入渗特征及其影响,研究表明：灌水沟中水深、沟底宽、湿周对沟灌入渗过程均有明显影响。沟中水深增大,有利于加大侧向入渗,垂向入渗减少,而水深减小,会加大垂向入渗,增加深层渗漏。灌水沟底宽不影响灌水沟的侧向入渗,仅影响垂向入渗,底宽减小,垂向入渗深度相应减小,且土壤表面以下40 cm深以内水平向入渗深度平均值与最大垂向入渗深度的比值在沟底宽小时均大于沟底宽大时。合理的断面形式和大小有利于减小垂向入渗,加大水平侧向入渗,灌水沟断面形式为梯形断面时,宽深比近似为2效果最优。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

宽垄沟灌土壤水分累积入渗特性试验研究及模拟

为了探究宽垄沟灌土壤水分累积入渗变化特性,在大田试验的基础上,利用HYDRUS-2D软件模拟并结合理论分析和数值模拟的方法,重点研究了单宽入沟流量为0.5 L/(s·m),灌水15 min后,宽垄沟灌不同沟宽(40,50,60 cm)与沟深(20,25,30 cm)对宽垄沟灌土壤累积入渗量随时间变化的影响.结果表明:沟深一定时,沟宽60和50 cm时累积入渗量较沟宽40 cm时分别增加了21.88%和7.88%,即沟宽越大,累积入渗量越大;沟宽一定时,沟深30和25 cm时累积入渗量较沟深20 cm时分别减少了3.80%和2.05%,即沟深越大,累积入渗量越小.在电容充电模型基础上建立了宽垄沟灌不同沟宽与沟深条件下的累积入渗量计算模型,累积入渗量与时间呈指数函数关系,并利用试验数据对计算模型进行了验证,模型的计算精度较高.研究结果可为改进宽垄沟灌灌水技术提供参考.     

垄作春小麦的土壤水分动态变化和产量效应研究

针对传统灌溉方式下大水漫灌所造成的水资源浪费，采用春小麦垄作结合地膜覆盖的方法，改传统耕作的大水漫灌为小水沟内侧渗灌，设置垄沟比例为2．23：1。试验结果表明：地膜覆盖增强了水分向垄体的侧渗，减少了水分的向下入渗，垄体水分侧渗范围比不覆盖宽约10～15cm，灌水沟水分下渗深度为100cm。水分利用效率较不覆盖的提高了6．5％，株高、穗粒数和千粒重都高于不覆盖处理，产量提高了6．7％。     

不同喷灌定额下垄作沟播油葵根系生长及分布特征

垄作沟播喷灌技术是集垄作沟播与喷灌技术为一体的节水栽培技术.以不同灌水定额各设4个处理(灌水定额分别为24 mm、30 mm、36 mm、42 mm,灌水5次),以常规覆膜喷灌为对照(灌水定额42 mm,灌水5次).通过测定不同灌水处理下垄作沟播油葵根系生长及分布特征等指标,分析了不同灌水处理对油葵根系纵向、横向生长及...     

夏玉米沟垄覆盖集水效果及生态效应研究

采用垄上覆膜集雨保墒、沟内种植的栽培方法,在半湿润易旱区的陕西关中红油土上进行了夏玉米田间试验,探讨覆膜集雨栽培对玉米产量、养分携出量及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜集雨种植能明显提高夏玉米的籽粒产量、生物产量,有利于植株对养分的吸收利用;覆盖措施具有很好的蓄水保墒效果:在玉米灌浆期,覆膜使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别比对照提高了8.2、17.1mm,覆膜覆草使土壤0～100、0～200cm的贮水量分别提高了13.6、23.0mm,覆膜覆草处理的集水效果更为显著,水分利用效率更高,平均每消耗1mm水分可生产玉米籽粒比覆膜处理提高了8%。     

固定道耕作条件下秸秆覆盖对土壤水分变化和春小麦产量的影响

针对传统灌溉方式下大水漫灌所造成的水资源浪费,采用固定道耕作结合垄作沟灌并进行秸秆覆盖的方法,改传统耕作的大水漫灌为小水沟内侧渗灌,设置垄沟比例为2.23∶1。结果表明:固定道耕作秸秆覆盖(CTS)处理灌水沟内的水分水平侧渗范围比固定道耕作不覆盖(CT)处理宽约15 cm,在全生育期垄体保持了较好的水分,水分利用效率较CT处理提高3.4%;株高和千粒重优势明显,产量提高11.1%。