免耕播种机精量穴施肥系统设计与试验

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增加逐渐减弱。通过穴施肥控制算法,调节种子脱离排种口与肥料脱离排肥口的时间间隔t_3,控制穴施肥料与穴播种子水平距离a,实现穴施肥位置控制;调节排肥轴转速和鸭嘴阀开合频率,实现穴施肥量控制。采用正交旋转组合试验,以播种机行进速度、鸭嘴阀旋转角、穴施肥装置安装高度为试验因素,穴距精度和穴施肥量精度为试验指标,应用响应面分析法,进行三因素五水平正交试验,结果表明,在播种机行进速度为7 km/h,最佳参数组合为:旋转角33.37°,安装高度17.30 cm。田间试验结果表明,在播种机行进速度3~7 km/h,旋转角33.37°,安装高度17.30 cm时,穴距精度可达84.76%,穴施肥量精度可达87.20%,满足玉米精量穴施肥控制技术农业要求。     

免耕措施下黑土区坡耕地土壤肥力质量评价

以东北黑土区坡耕地为研究对象,采集不同坡位(坡上位、坡中位、坡下位)深度(0～10、10～20 cm)土壤,研究免耕措施下土壤理化性状及土壤酶活性不同坡位变化情况,并用因子分析和土壤质量指数法综合评价土壤肥力质量。结果表明,免耕后各坡位土壤容重减小,土壤孔隙度扩大,全氮、有机质和速效钾含量增加,土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈升高趋势。随坡面向下,土壤容重呈减小趋势,土壤孔隙度、田间持水量和土壤含水量呈增大趋势。土壤全氮和有机质含量在不同坡位差异显著(P<0.05),主要集中在坡中位和坡下位较高;土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤速效钾含量主要集中在坡上位和坡下位较高,而pH主要集中在坡中位较高。土壤脲酶和过氧化氢酶活性表现为坡上位和坡下位较高,蔗糖酶活性坡中位和坡下位较高。通过因子分析将14项土壤指标分为5个公因子,即土壤肥力、水分、结构、养分和生物学因子。利用土壤质量指数分析坡耕地耕层特征发现,免耕一年后各土层坡下位土壤质量指数高于坡上位和坡中位,免耕两年后各土层为坡中位和坡下位土壤质量指数高于坡上位,说明坡下位形成相对平衡和较高肥力质量的土壤。与免耕前相比,经两年免耕后坡中位土壤质量得到改善。     

不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK),分别采集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG；土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率；土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG；土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效的降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力；免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

稻田免耕年限与复耕次数对土壤容重和水稻生长的影响

试验以免耕1~10年稻田和免耕3~6年后复耕1次、复耕2次、复耕3次稻田为对象,探索不同免耕年限与复耕次数对稻田土壤容重和水稻生长的影响,以期为因地制宜推广免耕技术提供科学依据。结果表明：无论土壤表层还是下层,免耕土壤容重总是大于翻耕土壤,且随着免耕时间的延长,其土壤容重逐渐加重,免耕3年及以后处理土壤容重显著大于翻耕处理(P<0.05),随着复耕次数的增加,土壤容重逐渐降低。连续免耕1~5年的田块,免耕栽培处理水稻最高苗和有效穗以及产量均表现为比翻耕栽培处理高,免耕6年处理表现相对平缓稳定,免耕7年及以后分蘖能力和产量明显下降。免耕3~5年后进行复耕处理水稻分蘖能力和产量总是低于对应的免耕4~6年处理,且随着复耕次数的增加差距逐渐扩大,免耕7年处理水稻分蘖能力和产量与免耕6年后进行复耕1次处理基本持平。结论为稻田免耕应以6年内为宜,当稻田连续免耕超过最适年限后,需要进行复耕作业,复耕1次即可。     

双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体设计与试验

针对2BMFJ系列原茬地免耕覆秸播种机播后镇压效果和播种深度一致性不理想的问题,设计了双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体,应用保守系拉格朗日方程建立了种沟深度数学模型,初步确定了影响种沟深度的关键结构与工作参数。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,选取弹簧初始增量、初始牵引角、弹簧刚度、机具作业速度为影响因素,开沟深度合格率、土壤坚实度合格率和开沟深度变异系数为性能评价指标,得到影响开沟深度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、弹簧初始增量、初始牵引角,影响土壤坚实度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、初始牵引角、弹簧初始增量,影响开沟深度变异系数各因素由大到小顺序为:初始牵引角、机具作业速度、弹簧刚度、弹簧初始增量。对试验数据进行优化处理,结果表明,在初始牵引角0°、弹簧刚度10 N/mm条件下,弹簧初始增量15～19. 5 mm、机具作业速度6. 7～7. 8 km/h范围内,开沟深度合格率大于95%,土壤坚实度合格率大于95%,开沟深度变异系数小于10%。     

基于Cortex-M3的免耕播种机监控系统设计与试验

针对目前国内免耕播种机的监测传感器抗尘效果差、监测精度低,且施口肥量不能变量调节,施用不当易引起烧种、烂种的问题,设计了一种基于Cortex-M3处理器的免耕播种机监控系统。该系统采用面源无盲区抗尘监测技术设计种子传感器,消除了监测盲区,提高了系统对多尘环境的适应性和监测准确性;采用离散增量式PID控制算法,根据预设施肥量和采集作业速度,实时调节口肥量与作业速度相匹配,实现了播种、施肥状况的监测和作业面积的统计,进一步实现了作业过程中缺种、堵种、缺肥、堵肥等故障报警,并可显示故障类型和故障行号。室内和田间试验验证结果表明:该监控系统工作稳定可靠,播种量计数和施肥量变量调节准确率较高,播种量计数偏差在4%以内,当施口肥量设定为75 kg/hm2时,不同作业速度下,实际施肥量与理论施肥量的偏差在5%以内,满足了实际生产需求,提高了播种机的工作效率和施肥精度。     

免耕对土壤微生物量碳影响的Meta分析

为综合分析免耕(NT)对土壤微生物碳含量的影响程度,以常规耕作(CT)为对照,收集国内外关于免耕对土壤微生物碳研究已公开发表的41篇文献的田间试验数据162组,采用Meta数据整合分析方法,定量分析中国不同区域、气候类型和试验年限下,免耕对于中国农田土壤微生物碳含量的影响。结果表明,与常规耕作相比,免耕能显著提高土壤微生物碳的含量,免耕-常规耕作(NT-CT)的加权均数差值(WMD)为49.29 mg·kg^-1;免耕对土壤中微生物碳含量的影响存在区域差异性,西南地区WMD最大,湿润区(年降雨量>800 mm)免耕对土壤微生物碳含量的正效应最显著;年均温度10~15℃和年均温度>15℃时,免耕土壤中微生物碳含量显著高于常规耕作,且随着温度的升高而增加;免耕年限能够显著影响土壤微生物碳含量,以长期免耕(免耕年限≥8 a)效果最佳。综上,免耕对土壤微生物碳的增加效应存在区域特征,以西南地区最高,随着区域水热条件、免耕年限的不同有所差异,免耕措施的采用应该根据区域特点因地制宜。本研究结果为免耕的区域性合理利用提供了参考依据。     

Long-Term Cropping System, Tillage, and Poultry Litter Application Affect the Chemical Properties of an Alabama Ultisol

Sustainable agricultural practices have been steadily increasing in the last couple of decades. These management practices frequently involve cover crops, less or no-tillage, and organic fertilization. In this study, we evaluated the effects of cropping systems,tillage and no-tillage, and the application of poultry litter(PL) on selected soil physicochemical properties and soil test nutrients. Soil samples were collected from the topmost surface(0–5 cm) and subsurface(5–10 cm) layers. The general effect trend was PL application no-tillage cover crop cropping type. There were more statistically significant(P ≤ 0.05) correlations between the 18 soil attributes at the topmost surface than at the subsurface. This could be due to the accumulation of external C inputs and nutrients by crop residues and PL application as well as the retaining effects of no-tillage on less mobile nutrient components. Because of their high mobility and volatile nature, total nitrogen(N), ammonia-N(NH_4~+-N), and nitrate-N(NO_3~--N) levels varied greatly(high standard deviations), showing no consistent patterns among the treatments. Compared to the soybean cropping system, corn, especially with the wheat cover crop, contributed more to the total carbon(C) and sulfur(S) in the topmost surface soils(0–5 cm). Poultry litter application greatly increased pH, cation exchange capacity(CEC), base saturation, magnesium(Mg), phosphorus(P), calcium(Ca),sodium(Na), potassium(K), manganese(Mn), copper(Cu), and zinc(Zn) in both soil layers. Contrast comparisons revealed that PL application had more of an effect on these soil chemical properties than no-tillage and cropping systems. These results will shed light on developing better nutrient management practices while reducing their runoff potentials.     

双免耕覆盖对旱地土壤微生物、酶活性和冬小麦干物质转运的影响

为了解双免耕覆盖下旱地土壤微生物数量、土壤酶活性及冬小麦干物质转运特征，研究了双免耕覆盖下麦田土壤中细菌、真菌、放线菌的数量、土壤蛋白酶和脲酶的活性、冬小麦花前和花后干物质向籽粒的转运量与传统耕作（对照）的差异。结果表明，与对照相比，双免耕覆盖下土壤中微生物的数量和酶活性在冬小麦不同生育时期和不同土层均显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）高于对照；在0～60 cm土壤中，双免耕覆盖下微生物总量平均较对照高68.2%，差异达极显著水平；土壤中蛋白酶和脲酶活性平均较对照高 27.3%和32.7%。双免耕覆盖下冬小麦花后干物质积累量对籽粒产量的贡献率为44.2%，较对照增加了 61.7%；产量较对照提高18.4%，二者差异达极显著水平。     

Morphology and distribution of wheat and maize roots as affected by tillage systems and soil physical parameters in temperate climates: an overview

Congregated information on maize and wheat root morphology and their distribution as influenced by tillage and soil physical conditions is meager. Root growth under no-tillage (NT) or conventional tillage (CT) is variable: Under NT, higher bulk density slows root elongation and provides shorter roots but simulate root branching; results may be opposite depending on soil texture. Under CT, soil compaction may have negative effects on root growth, with roots exhibiting plasticity. In humid climates, low soil temperatures can reduce root length density (RLD) and increase the diameter of spring cereals under NT. Tillage intensity induces a different distribution of nutrients, a trend which increases with time resulting in higher RLD in the topmost layer of NT. Compared to maize it is difficult to present an overview of the effect on tillage on the RLD of wheat due to inconclusive results. Adequate placements of banded starter fertilizer will effectively build up an early root system of maize, especially at suboptimal growth temperatures. Many studies reported a higher or similar grain yield of maize or wheat under NT compared to CT in temperate climates. However, the limited information or the conflicting results will promote the topic for inclusion in future breeding programs.