我国北方地区机械化深松技术的研究现状

深松技术是旱地保护性耕作体系的重要技术措施之一。随着保护性耕作技术的推广,深松技术在改善耕层土壤结构、提高土壤蓄水抗旱和渗透能力方面起着重要作用。当前,国内外学者对深松技术和相应的深松机具进行了大量的研究,并取得了较大的成果。为此,介绍了深松技术、相应深松机具、深松铲的类型和特点,并对现有深松铲的结构改进和优化、改善深松部件与土壤接触时的抗磨损性及减阻性能的措施和研究现状进行了总结。同时,分析了影响深松技术提高的影响因素,提出了进一步研究和改进深松技术的思考和建议。     

振动深松的试验研究

应用二次正交旋转设计的试验方法对凿式振动深松铲进行了试验研究，分析了振动深松过程中牵引阻力、功率损耗与前进速度、激振频率和振幅之间的关系，借助回归分析建立了相应的数学模型，并将振动深松与无振动深松进行了对比。研究表明，振动深松不能减少总功耗，但可大幅度地降低牵引阻力。低频大振幅对振动深松比较合适。     

耕作方式对辽西褐土区土壤穿透阻力的影响及机理

为了探明耕作方式转变对土壤物理性质的影响，研究设置田间定位试验，监测长期旋耕转变为免耕和深松耕后土壤容重、水分和穿透阻力的变化特征。试验设免耕（no tillage，NT）、深松（subsoiling，SS）、旋耕（rotary tillage，RT）3个处理，在玉米生长季监测土壤含水量、容重和穿透阻力动态，定量并分析土壤穿透阻力对含水量和容重变化的响应。结果表明，玉米生育期NT处理的土壤容重保持相对稳定，RT和SS处理容重逐渐增大；与RT和SS处理相比，NT处理增加0—30 cm的容重、0—45 cm的含水量和0—15 cm的穿透阻力，但在干旱时期降低15—45 cm的穿透阻力，避免了土壤紧实对玉米的胁迫。基于含水量和容重参数，建立了预测土壤穿透阻力的指数模型，其P<0.001，R²为0.77。模型结果表明，当容重>1.4 g/cm³且含水量<0.13 cm³/cm³时，土壤穿透阻力将大于限制作物生长的阈值（2 MPa）；在含水量<0.2 cm³/cm³时，土壤穿透阻力对含水量的敏感性显著高于容重，说明该区域干旱（水分）引起的土壤紧实度增加比压实更为重要。免耕有助于该区域保持土壤水分，同时降低容重增加导致的土壤紧实效应，有利于避免土壤紧实胁迫对作物生长的影响。     

耕作方式对伊犁河谷旱地农田土壤物理性质和小麦产量的影响

为探讨耕作方式对新疆旱地农田土壤物理性质及小麦生长的影响,在免耕、传统耕作和深松3种耕作方式下,通过田间取样和室内烘干称重测得新疆旱地农田土壤容重、孔隙度、土壤含水量、土壤三相比值及小麦产量数据。结果表明：不同耕作方式下土壤容重、孔隙度、含水量、三相比R值和产量表现出一定差异。相比于免耕,传统耕作和深松降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度、土壤含水量,改善了土壤三相比例,尤其深松处理土壤容重和孔隙度显著改善。小麦产量以深松处理最高,分别比传统耕作、免耕增加20.71%、24.28%。因此,深松有利于改善土壤结构、改良土壤物理性质,促进小麦产量提高。     

预破土组合振动深松铲的设计与试验

为了避免在深松铲铲柄上开破土刃口而降低深松铲的强度,本文将破土刃口与铲柄分离开进行独立设计,形成内弧半径为150 mm的专有弧形破土器,承担对土壤的切割作用,减轻深松作业阻力。本文通过田间试验验证了预破土器对深松减阻的效果,确定了预破土器的最佳安装位置,试验结果表明,在振幅5 mm、振频10 Hz、前进速度1.44 km/h、耕深约为500 mm时,预破土组合深松铲比无破土器深松铲的耕作阻力减小12.46%~22.87%,平均减小18.48%,减阻效果明显。预破土器的安装位置需要根据深松深度的要求确定,在本试验的深松深度条件下,3号位置的减阻效果最好。此研究为研制结构简单、减阻高效的深松机具设备提供了理论依据。     

中耕措施对土壤温度和水分含量及大豆产量的影响

为了指导大豆生产实践,采用大区对比方法,设置6种中耕措施,研究了不同中耕措施对田土壤温度、含水量及大豆产量的影响。结果表明:25cm深松处理可有效提高耕层土壤温度和含水量,并促进大豆生长和提高产量,25cm深松与耱地结合的促进效果更好;10cm深松和耱地处理对土壤温度、含水量和大豆产量无明显促进作用;苗期3次培垄处理仅在一定程度上提高5cm耕层土壤温度,对大豆生长和产量无明显促进作用。综合分析认为,适当深度的深松处理可提高垄体温度和水分含量,促进大豆生长和产量提高,深松与耱地相结合效果更好。     

渭北旱原抗旱耕作法研究

1984～1987年在陕西省渭北旱原进行耕作法对比试验的结果表明,深松法和残茬覆盖深松法较翻耕法,在夏闲末两米土层内分别多蓄水14.04,35.14mm,小麦增产8.O％和20.0％。铁牛55牵引深松机深松比三铧犁翻耕,油耗降低25％,生产效率提高41.8％,具有推广应用价值。     

中国北方地区深松对小麦玉米产量影响的Meta分析

为了研究中国北方地区不同地域、作物、气候类型、试验年限下,深松旋耕(subsoiling and rotary tillage,SSRT)、深松免耕(subsoiling and no tillage,SSNT)对小麦玉米作物产量的影响,该文以旋耕(rotary tillage,RT)作为深松旋耕(SSRT)对照;以免耕(no tillage,NT)作为深松免耕(SSNT)的对照,根据已发表的相关田间试验数据,采用Meta分析方法,定量分析不同因素对SSRT与RT、SSNT与NT处理中作物产量相对变化率的影响特征。结果表明,与RT、NT相比,SSRT、SSNT分别使玉米小麦总体增产8.62%和10.17%;深松在东北、西北和华北地区均能提高玉米小麦产量;SSNT年降雨量≥600 mm和年平均气温12℃时能显著提高作物增产量;持续深松免耕2~3 a比≥4 a增产显著。因此,在中国北方免耕农业区年降雨量和年平均气温较高的地区,采用深松免耕有利于作物的增产,并建议可隔年或2a深松1次。该研究成果可为深松技术在中国北方地区推广应用提供参考。     

条状超深耕对皖南旱坡地土壤性状及烤烟产质量的综合效应

为改善皖南地区旱坡地烟叶土壤环境,提升烟叶产量和质量,本研究引入条状超深耕技术(DC),探讨该技术对红壤旱坡地土壤性状改良、烤烟产量和质量的综合效应。结果显示,DC处理较烟农常规种植方法处理(CK)可明显改善土壤理化性状,土壤含水量增加8.54%,土壤总孔隙度增加7.46%,土壤体积质量降低7.99%,土壤pH上升了0.71个单位(P0.05)。从产量看,DC较CK处理上等烟叶增产134.2 kg/hm~2;从烟叶化学指标看,DC处理的烟碱含量降低了10.81%,全氮含量降低了27.04%,全钾和还原糖增加了4.35%和10.24%,DC处理对提升烟叶品质有良好的效果。本研究结果表明,条状超深耕技术对皖南旱坡地烤烟种植有着重要的实践意义,可为全国旱坡地烤烟种植提供新的有效措施,并对其他类似作物的种植也有借鉴价值。     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。