土壤深松机自激振动弹性元件的设计

土壤深松机是田间能耗最大的机具,在各种减阻措施中,振动减阻的效果尤为明显。通过对土壤深松机自激振动减阻过程进行分析,对其核心工作部件——弹性元件进行了设计,以期实现最佳的减阻节能效果。     

基于DEM-MBD耦合预破土组合深松铲仿真研究

为了研究在振动深松条件下深松铲预破土对深松碎土的作用效果,利用DEM-MBD耦合技术对振动深松时深松铲和土壤颗粒之间的相互作用进行模拟研究.在试验台模型及连接不改变的条件下,探讨不同破土器半径大小以及安装位置与土壤颗粒的扰动情况,采用土壤扰动云图和运动副采集力来量化深松效果.仿真试验结果表明,在振幅振频条件相同、前进速度0.4 m/s时,破土器圆内弧半径150 mm,安装位置在3号组位的土壤扰动较好,深松效果较好;带有圆弧形破土器的深松铲对深松减阻具有显著作用,可以减少耕作阻力.该研究对研制结构简单、深松减阻高效的深松机具设备提供了理论依据,也为不同土质深松作业研究提供了一种有效的计算方法.     

北方旱地用行间振动深松机的设计与试验

深松作业在不大范围翻动土壤的前提下能有效改善土壤的多项理化性质,是实现耕作可持续发展的重要措施.针对一般深松机具结构不合理、作业时牵引阻力大的问题,设计了一种基于振动减阻原理的深松机,确定了深松铲、曲柄连杆机构、切茬圆盘刀、限深轮和机架等部件的主要结构参数.田间试验表明,该机设计合理,田间通过性强,在对北方玉米旱地进行30 cm耕深的深松时,相比无振动深松机具,机具的牵引阻力下降约21.24％,减阻效果明显.     

农机深松耕实用技术

农机深松整地作业是通过拖拉机牵引深松机或者带有深松部件的联合整地机具,进行行间或全方位土壤耕作的机械化整地技术。该技术可在不翻转土垄、不打乱原有土层结构的情况下,打破坚硬的犁底层,加厚松土层、改善土壤耕层结构,从而增强蓄水保墒和抗旱防涝能力,能有效改良土壤、增强粮食等作物基础生产能力,促进农业增产、农民增收。     

基于离散元法的双翼深松铲耕作行为的仿真分析

分析双翼深松铲耕作行为是探究双翼深松铲耕作机理和优化深松效果的前提。本文采用离散元法建立了双翼深松铲的耕作模型，分析了深松过程中土壤扰动、土壤运动及双翼深松铲的受力情况。结果表明：在双翼深松铲的工作过程中，各层的扰动程度从大到小依次为耕作层、犁底层和心土层；双翼深松铲对土壤的扰动呈“扇形”分布，对土壤的扰动作用主要体现在土壤抬升、土壤的破碎和不同层土壤的混合等方面，犁底层与耕作层的混合程度大于犁底层与心土层；土壤颗粒最大运动速度下各方向数值从大到小依次为z方向、x方向、y方向；双翼深松铲在0.8 m/s耕作速度、300 mm工作深度的工况下，其土壤扰动系数为63.9%，土壤膨松度为11.1%，地表平整度为22.43 mm；双翼深松铲受到的阻力主要来源于土壤对深松铲前进的阻碍作用，双翼深松铲向上抬升土壤也受到了一定的阻力，土壤对双翼深松铲的侧面挤压作用力较小。     

一种多功能深松施肥机的设计与田间试验效果

针对玉米宽窄行种植模式的农艺要求及特点,设计一种配套的多功能深松施肥机。根据季节特点、施肥位置要求和拖拉机作业形式等条件,设计了深松施肥机,提高肥料利用率,减少机器进地次数和对土壤的压实;该机不仅可以在伏雨到来前在宽行进行深松施肥作业,也可以去除施肥部件,在秋季进行标准深松作业,从而实现一机多用。田间试验结果表明:采用苗带侧200~250 mm处定向施肥,施肥深度50~100 mm,与宽行苗带中间施肥相比,在施肥一个月后,植株高度显著提高10%~13%;在秋季拆分成独立的深松机可实现250~300 mm的深松作业,深松深度的平均变异系数为1.03%,说明该机的工作稳定性好;夏季深松机深松后的土壤平均膨胀度为16.12%,对土壤扰动范围较小,地表没有出现明显的大块与粘条。     

振动深松机的改进设计与试验研究

针对1SZ-460型振动深松机样机田间试验中出现的振动发生机构轴承应力过大易破坏,振动机构横梁弯矩大易变形等问题,对该振动深松机关键部件进行研究改进,设计新型振动深松机以满足生产需求。通过分析原样机振动发生机构及执行机构的运动过程,设计简支偏心轴式振动发生机构,优化执行部件和机架;通过分析不同形状深松铲松土效果和土壤耕作阻力,改进了深松铲柄;增加了施肥系统,以此减少机器进地次数及对土壤的压实,提高作物产量。田间试验结果表明：新型振动深松机较不振动深松,降低牵引阻力7%～17%,提高工作效率11.1%～16.2%。该新型振动深松机适于玉米等作物的苗前及苗期深松施肥作业。     

浅谈土壤深耕深松及国内应用情况

深耕深松技术是上世纪60年代提出的,是土壤耕作中最基本最重要的耕作措施,对土壤性质的影响大,同时对作物影响也大,因此生产中应注意深耕深松的应用,本文主要介绍了深耕深松及国内概况。     

农田耕作新技术

<正> 1 土壤深松 土壤深松技术就是利用深松机械,对耕地只松土、碎土、不翻土,保持熟土在上、生土在下、不乱土层的农田耕作新技术。经试验此项技术个有以下优点: 1.1 打破了犁底层,加厚了耕作层 据试验,机械耕作田的犁底层一般在25～30厘米深处,土层厚度约为15厘米,用深松机可使土壤深松深度达到40～50厘米,加厚了土壤耕作层,改善了土壤下层的物理性状,为作物根系发育创造了良好的条件,     

全方位深松整地技术

全方位深松技术是通过全方位深松机对土壤进行深松的一种土壤耕作技术，是增加土壤蓄水保墒及排涝能力的一种有效方法，较之铲（凿）式深松、小犁铧深松具有牵引阻力小、消耗动力少、深松范围广、工作效率高等优点，是目前较为理想的深松机具。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

Effects of Subsoiling on Soil Moisture Under No-Tillage for Two Years

In order to improve the water use efficiency under conservation tillage, the effects of subsoiling on soil moisture under notillage were studied. An experiment of 40 cm subsoiling in a field kept under no-tillage for 2 years was operated from 2005 to 2006. Based on the data of the soil moisture and crop yield, the physical basis of subsoiling for water conservation and yield increase was analyzed. The results showed that the soil water storage under subsoiling, from the soil surface to a depth of 100 cm was more than that under no-tillage for the growth season. In the 0-100 cm soil depth, the soil moisture in 50-100 cm depth under subsoiling was more compared with no-tillage, which increased when it＇s drought and decreased when it＇s rainy with the increase in soil depth. Compared with no-tillage, subsoiling could reduce the water consumption of oats in the 0-50 cm depth and increase the water consumption in the 50-100 cm depth. Also, subsoiling increased the yield by 18.29% and the water use efficiency by 16.8% in a two-year average. The effects of subsoiling on water conservation and yield increase were affected by precipitation, and a well-proportioned rainfall was better to increase yield and water use efficiency. Meanwhile, subsoiling decreased bulk density, which increased with the available precipitation. Subsoiling under no-tillage is the effective rotation tillage to contain more soil moisture and improve water use efficiency in ecotone of North China.     

两年免耕后深松对土壤水分的影响

 【目的】研究两年免耕后深松对土壤水分的影响，提高保护性耕作条件下对土壤水分的利用效率。【方法】土壤免耕第3年的基础上深松40 cm，2005～2006年连续两年通过田间试验观测深松对土壤水分的影响，分析深松保墒增产的机理。【结果】莜麦作物生育期0～100 cm土壤贮水量，深松显著高于对照。在0～100 cm的土层剖面上，50～100 cm土壤水分含量深松显著高于对照，干旱少雨时，土壤水分含量随土层深度增加而增加；降雨集中时，随土层深度增加而减少。与对照相比，深松减少了0～50 cm的作物耗水量,促进根系对50～100 cm土层土壤水分的消耗。土壤深松处理比对照两年平均增产18.29％，水分利用效率增加9.68％。保墒增产效果受降水量的影响，分布均匀的降雨有利于增产并提高水分利用效率。另一方面，深松降低了表层土层容重，增加接纳雨水的能力，增强作物对水分的利用效率。【结论】在免耕的基础上深松，是北方农牧交错带有效增加水分利用效率的保护性轮耕措施。     

深松覆盖对旱地冬小麦产量和水分利用率的影响

1999-2009年在洛阳孟津试验场内,设置深松覆盖、传统耕作(对照)2个处理,利用长期定位试验及气象观测设备,研究深松覆盖对旱地冬小麦产量及水分利用率的影响。结果表明:(1)豫西地区干旱程度正在加剧,年平均降雨量546.7mm,与常年平均相比减少了7.95%。(2)深松覆盖在所有年份均表现增产,10a间平均增产8.67%,增产幅度为4.9%～20.87%,干旱年份增产幅度更大。(3)深松覆盖能显著提高降水贮蓄率,10a间深松覆盖降水贮蓄率在37.5%～75.0%,平均54.9%,传统耕作降水贮藏率在22.9%～64.8%,平均46.2%,深松覆盖较传统耕作平均提高22.13%。(4)深松覆盖可有效提高土壤水分利用效率,干旱年份水分利用效率较高,提高的幅度更大,10a间降水利用效率平均提高4.73%。     

Effects of subsoiling depth,period interval and combined tillage practice on soil properties and yield in the Huang-Huai-Hai Plain,China

Compaction layers are widely distributed in the Huang-Huai-Hai Plain, China, which restrict root growth and reduce yields. The adoption of subsoiling has been recommended to disrupt compacted soil layers and create a reasonable soil structure for crop development. In this paper, the effects of subsoiling depth(30, 35 and 40 cm), period interval(2 or 3 years) and combined pre-sowing tillage practice(rotary cultivation or ploughing) on soil condition improvement was studied on a tidal soil in the Huang-Huai-Hai Plain. Seven tillage patterns were designed by combining different subsoiling depths, period intervals and pre-sowing. The evaluation indicators for soil condition improvement were as follows: thickness of the plough layer and hard pan, soil bulk density, cone index, soil three-phase R values, alkali nitrogen content, crop yield, and economic benefits. The results showed that subsoiling can significantly improve the soil structure and physical properties. In all subsoiling treatments, the depth of 35 or 40 cm at a 2-year interval was the most significant. The thickness of the plough layer increased from 13.67 cm before the test to 21.54–23.45 cm in 2018. The thickness of the hard pan decreased from 17.68 cm before the test to 12.09–12.76 cm in 2018, a decrease of about 40.07%. However, the subsoiling combined presowing tillage practice, that is, rotary cultivation or ploughing, was not significant for soil structure and physical properties. For all subsoiling treatments, the soil bulk density, cone index and soil three-phase R values of the 15–25 cm soil layer were significantly lower compared to single rotary cultivation. Subsoiling was observed to increase the soil alkaline nitrogen and water contents. The tillage patterns that had subsoiling at the depth of 35–40 cm at a 2-year interval combined with rotary cultivation had the highest alkali nitrogen and water contents, which increased by 31.08–34.23% compared with that of the single rotary cultivation. Subsoiling can significantly increase the yield both of wheat and corn, as well as the economic benefits. The treatment of subsoiling at the depth of 35 cm at an interval of 2 years combined with rotary cultivation had the highest annual yield and economic benefits. For this treatment, the annual yield and economic benefits increased by 14.55 and 62.87% in 2018, respectively. In conclusion, the tillage patterns that involved subsoiling at a depth of 35 cm at a 2-year interval along with rotary cultivation are suitable for the Huang-Huai-Hai Plain.     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

稻田少耕轮耕体系及其配套机具的研究(Ⅰ)——研究依据、设计原理及经济效益的分析

鉴于低洼粘朽稻田采用翻(14-16 cm深)-耙-耢耕作方法有许多不足之处,影响水稻的产量和作业成本的降低.因此设计了稻田少耕轮耕体系.经过第一、二阶段试验——平翻深松少耕体系,肯定了稻田加深耕层的增产作物及两年的后效.为了降低平翻深松作业次数和成本,设计了旋耕深松-耙茬(或旋耕)一耙茬的三年少耕轮耕体系.经过三年试验,证明这种耕作体系有增产10%以上和降低作业成本52.8%的效果.同时设计和制造了相应的农具—水旱兼用旋耕机.     

双翼式深松铲的仿生设计及其离散元分析

深松铲是保护性耕作中进行深松的主要工具,其品质直接影响深松的效果.在对双翼式深松铲改型设计的基础上,应用仿生技术研究成果设计出仿生深松铲,并通过Pro/E软件对改型深松铲和仿生深松铲进行三维建模.而后应用离散元软件EDEM 对两种形式深松铲进行仿真分析,得出速度为0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m/s时两种深松铲所受的耕作阻力.离散元分析结果表明,两种深松铲在触土过程中耕作阻力变化趋势相同.虽然仿生深松铲具有较好的土壤脱附和耐磨性能,但平均耕作阻力较之改型深松铲稍大.本研究方法为新型深松铲的优化设计提供了参考.     

耕作覆盖对宁南旱区土壤团粒结构及马铃薯水分利用效率的影响

【目的】探讨耕作覆盖对旱作土壤团粒结构、马铃薯产量和水分利用效率的影响。【方法】于2013—2016年进行连续3个作物生长季定位试验,通过设置3种耕作方式（深松、免耕、翻耕）和3种覆盖措施（秸秆覆盖、地膜覆盖和不覆盖）,研究耕作结合覆盖对土壤团聚体数量、土壤蓄水量及马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著增加0—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量,深松覆盖秸秆处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年（2016）和相对欠水年（2014）分别较翻耕不覆盖显著提高14.2%、16.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年（2015）较翻耕不覆盖显著提高8.5%;20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年以深松覆盖秸秆、相对欠水年深松覆盖地膜和平水年免耕覆盖秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高18.2%、21.5%、18.7%。耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对0—200 cm土层蓄水量影响显著,深松覆盖秸秆处理休闲期土壤蓄水量分别在相对欠水年、欠水年和平水年较翻耕不覆盖处理显著提高29.6%、9.3%、11.4%;其关键生育时期平均土壤蓄水量分别在欠水年和相对欠水年较翻耕不覆盖显著增加21.9%、28.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年较翻耕不覆盖处理显著增加17.1%。在相对欠水年,耕作方式对马铃薯产量和水分利用效率无显著影响,而覆盖措施及耕作与覆盖交互作用对其有显著影响,以免耕覆盖秸秆处理最佳,分别较翻耕不覆盖处理显著提高51.8%和50.5%;在平水年和欠水年,耕作方式、覆盖措施及其二者交互对马铃薯产量和水分利用效率有极显著影响,产量、水分利用效率均以深松覆盖秸秆处理效果最佳,平均较翻耕不覆盖处理显著提高56.9%和44.8%。【结论】耕作结合覆盖措施可改善耕层土壤团粒结构,显著增强休闲期和生育期土壤蓄水保墒能力,从而显著提高马铃薯产量和水分利用效率,在平水年和欠水年采用深松结合秸秆覆盖、相对欠水年采用免耕结合秸秆覆盖模式可实现宁南旱作马铃薯增产。     

耕作方式对小麦耗水特性和籽粒产量的影响

【目的】利用测墒补灌技术确定灌水量,研究高产条件下耕作方式对小麦的耗水特性、蒸腾速率及籽粒产量的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据。【方法】2007—2008年和2008—2009年小麦生长季,在高肥力条件下,设置条旋耕、深松+条旋耕、旋耕、深松+旋耕和翻耕5种耕作方式,研究不同处理对小麦耗水量、旗叶蒸腾速率、叶片水分利用效率、籽粒产量和水分利用效率的影响。【结果】深松+旋耕处理的总耗水量最高,深松+条旋耕和翻耕处理次之,且两者无显著差异,条旋耕和旋耕处理低于上述处理,表明深松后小麦的总耗水量增加。深松+条旋耕处理的土壤贮水消耗量占总耗水量的比例和开花至成熟阶段的耗水量及其模系数最高,深松+旋耕处理次之,条旋耕和旋耕处理均低于翻耕处理,表明深松+条旋耕促进了土壤贮水的消耗,提高了小麦灌浆阶段的耗水量,有利于籽粒灌浆。深松+条旋耕和条旋耕处理的灌水量占总耗水量的比例低于其它处理,条旋耕处理最低,深松+旋耕和翻耕处理最高且两者无显著差异,旋耕处理次之。灌浆中后期,深松+条旋耕和深松+旋耕处理的叶片水分利用效率最高且两者无显著差异,翻耕处理次之,条旋耕和旋耕处理低于上述处理,表明深松有利于小麦在灌浆中后期保持较高的光合能力。深松+条旋耕和深松+旋耕处理的籽粒产量最高且两者无显著差异,翻耕处理次之,条旋耕和旋耕处理低于上述处理,表明深松有利于籽粒产量的提高。深松+条旋耕处理的水分利用效率和灌溉效益最高,深松+旋耕处理次之,条旋耕和旋耕处理低于翻耕处理,表明深松+条旋耕有利于水分的高效利用。【结论】本试验条件下,深松+条旋耕是兼顾高产节水高效的耕作方式。