履带式行走机构压实作用下土壤应力分布均匀性分析

履带式行走机构因具有较小的接地压力而被逐渐应用在大型农业车辆上,以减小对土壤的压实。然而由于履带下应力分布的不均匀,导致农业车辆对土壤的最大应力并未有效减小,对土壤较长的压力作用时间反而增加了土壤被压实的风险。应力分布的不均匀还会造成履带沉陷量的增大,降低车辆在软土地面的通过性能。为了研究履带式行走机构压实作用下土壤内的应力分布规律以及如何提高应力分布的均匀性,以缓解履带车辆对土壤压实作用、提高履带车辆软地通过能力,该文采用侧断面水平钻孔埋设压力传感器的方法,测得了履带式行走机构压实作用下履带中心线横截面内0.35 m深度土壤内沿履带长度方向上的垂直及水平应力分布;同时研究了履带张紧力大小对应力分布均匀性的影响。结果表明,履带式行走机构下的垂直应力在各负重轮的轴线处呈现一个应力峰值;水平应力在各负重轮轴线的前、后方分别呈现一个应力峰值,且最小应力在轴线处。各负重轮下的应力峰值大小不同。最大垂直应力出现在履带式行走机构后端的导向轮处;最大水平应力出现在后支重轮与导向轮之间。适当减小履带张紧力能够提高垂直及水平应力分布的均匀性。履带张紧力由1.8×10~4k Pa减小至1.6×10~4k Pa时,履带下的最大垂直及水平应力分别减小了约37.3%和21.7%;平均最大垂直及水平应力分别减小了约26.4%和20.4%。研究结果可为履带式行走机构结构的优化提供理论依据,以期提高履带下应力分布的均匀性。     

黑河中游绿洲不同质地土壤水分的入渗与再分布

该文利用双环入渗仪,通过定水头法研究了黑河中游绿洲地区玉米地和防护林地土壤水分的入渗过程,并利用Hydrus-1D模型和Trime-IPH手持式TDR分别对土壤水分的入渗和再分布过程进行了动态模拟和测定。结果表明:不同质地土壤水分入渗和再分布差异明显。土壤下部粘土夹层不仅对水分入渗起到显著的阻碍作用,而且具有较强的持水保水能力。统计分析表明,试验期间模拟土壤含水量的均方根误差和相对误差分别在0.02cm3/cm3和0.68%以下,模拟剖面储水量的均方根误差和相对误差分别在0.908 cm和0.9%以下,因此Hydrus-1D模型对绿洲地区土壤水分在垂直方向的运移模拟具有较高的精确度,这为该区域水分管理和可持续发展提供理论依据。     

农田土壤机械压实研究进展与展望

土壤机械压实是威胁全球农业可持续发展的重要因素之一。从农田土壤压实的检测、危害、缓解和预防四个方面系统介绍当前国内外土壤压实的最新研究进展与不足。指出检测方法的创新和突破是实现田间尺度下压实土壤空间分布检测的关键;压实土壤危害的研究多集中在耕层土壤,但忽视了深层土壤压实危害及其在应对气候变化中可发挥的生态服务功能;提倡采用轮作轮耕等合理田间管理措施缓解压实土壤;深层土壤压实具有存在时间久和恢复难度大的特征,因此重点应以预防为主,但当前对土壤压实预防重视不足且预防技术体系尚不成熟。鉴于我国农业机械化正处在快速发展期,采取有效预防措施是避免重蹈发达国家土壤压实退化的有效手段。     

不同类型层状土壤持水能力的研究

为了了解不同类型层状土柱持水能力,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种匀质对照土柱,测定了土柱自初始饱和条件下的排水过程;同时利用匀质土柱测定结果标定2种土壤水力参数,通过Hydrus-1D模型对不同类型层状土柱排水过程进行模拟分析,获得了不同类型层状土柱的田间持水量。结果表明,层状土柱持水能力随着分层厚度的减小而增加,当分层厚度减小到一定程度时土柱持水能力不再随着分层厚度的减小而增加,该临界厚度取决于下层粗质土壤对上层细质土的吸力与上层细质土壤进气吸力之间的相对大小。本试验所用2种土壤分层临界厚度大约在5 cm左右;土柱失水主要来自下层较粗质地土壤,由饱和时的0.385 cm~3/cm~3减小到0.04 cm~3/cm~3。上层细质土壤含水量随着分层厚度的减小而增加。研究结果可为干旱半干旱地区矿区恢复和污染物填埋提供理论指导。     

种植密度和氮施用时期对不同大豆品种农艺性状和产量的影响

合理密植和延后施氮是提高大豆产量的重要手段,为阐明不同大豆品种对种植密度和施氮时期的响应,于2020年在河南省新乡县开展试验,试验以大豆品种齐黄34和郑1307为试验材料,采用裂区设计,主处理为大豆品种,副处理为种植密度和氮施用时期,分析其农艺性状、生物量积累及产量要素构成的差异。研究结果表明:齐黄34和郑1307在18万～27万株/hm²密度范围内苗期、盛花期、盛荚期施氮时产量分别为4027.55～4748.20和4783.65～5113.60 kg/hm²,郑1307产量比齐黄34高12.2%～21.8%。随种植密度增加,两个品种产量均无显著变化,其中齐黄34茎粗降低、分枝减少、有效荚数、有效粒数和百粒重均降低,但其茎秆伸长、地上部和根系生物量增加;郑1307茎粗和有效分枝降低,但单位面积生物量增加。氮施用时期对齐黄34产量影响显著,盛荚期施氮产量最高,与苗期和盛花期施氮相比分别提高5%～8%和8%～17%;对郑1307产量无显著影响,但在27万株/hm²下盛荚期施氮有一定增产效应,且影响其有效荚数和百粒重。综上所述,在18万～27万株/hm²种植密度区间内,种植密度通过调整大豆株型、改变地上部和根系的干物质积累,维持其群体产量;延后施氮对齐黄34有一定的增产效应,但对郑1307的增产效应未达到显著水平。研究结果为稳定提高黄淮海地区大豆单产,保障我国大豆产量及落实“大豆振兴”战略提供了理论基础及科学依据。     

砂性层状土柱蒸发过程实验与数值模拟

为了了解不同类型层状土柱蒸发特性,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种均质对照土柱,测定了土柱蒸发过程中累积蒸发量、相对蒸发速率和剖面含水量的变化;同时利用2种均质土柱排水过程优化的土壤水力参数和Hydrus-1D模型对2种均质土柱和3种不同类型层状土柱蒸发过程进行模拟分析。结果表明,均质砂黄土蒸发第一阶段持续长达34 d,累积蒸发量显著高于均质砂土和其他3种不同类型分层土柱,土柱剖面含水量变化进一步证明表层覆盖砂土可显著抑制土壤蒸发。利用排水过程优化的水力参数,HYDRUS-1D可以较好地模拟层状土柱蒸发过程。研究结果对干旱半干旱区土壤水分管理具有指导意义。