玉米秸秆覆盖免耕对土壤紧实度及水分的影响

为研究秸秆覆盖免耕措施对土壤紧实度、水分等物理性质的影响,以吉林省梨树县高家村试验田为研究对象,探讨免耕秸秆不同覆盖量和免耕秸秆不同覆盖年限条件下,不同耕层深度土壤紧实度及水分变化特征。结果表明:秸秆覆盖免耕地0~20cm耕层土壤紧实度高于传统耕作(CK),20~50cm耕层土壤紧实度低于CK,因免耕年限的增加,犁底层逐渐消失。秸秆覆盖免耕地0~50cm土壤含水量较CK提高了14.78%~23.64%,且随秸秆覆盖量、秸秆还田年限的增加而增大;随耕层深度的增加,水分含量先增加后减少。因此,在雨养农业区,因地制宜地采取秸秆覆盖免耕措施对促进作物生长、保证粮食高产稳产具有重要意义。     

秸秆覆盖条件下土壤水分运动的实验研究

通过室内试验的分析研究,得到了不同直覆盖条件下非饱和土壤水人发运动上边界条件通用模式,并以此为依据模拟了蒸发条件下不同秸秆覆盖定额时土壤水分运动变化规律。     

土壤水分运动参数的确定及其灵敏性能分析

土壤水分运动参数是利用Darcy—Richards方程定量研究土壤水分运动的基础。本文对主要土壤水分运动参数之一的水分特征曲线的拟合提出了一整套计算速度快、收敛性能好的联合计算方法和计算程序;并对土壤水分特征曲线以及由其推导出的土壤导水率的灵敏性能进行了大量的理论分析,对其精度也结合试验进行了分析研究。     

秸秆覆盖对冬小麦耗水特征及水分生产率的影响

2季冬小麦试验结果表明 ,秸秆覆盖具有减少土壤棵间无效蒸发的作用 ,冬小麦返青前 1 m土层贮水量在砂壤土条件下秸秆覆盖处理比无覆盖处理增加 2 %～ 2 5 .8% ,粘壤土条件下增加 2 %～ 1 4.5 %。返青前秸秆覆盖处理比无覆盖处理的日耗水量普遍小 ,返青后情况则相反。秸秆覆盖能够促进作物生长 ,与无覆盖相比 ,提高水分生产效率 4.6%～ 2 5 .2 %。     

秸秆覆盖对冬小麦耗水特征及水分生产率的影响

2季冬小麦试验结果表明，秸秆覆盖具有减少土壤棵间无效蒸发的作用，冬小麦返青前1m土层贮水量在砂壤土条件下秸秆覆盖处理比无覆盖处理增加2％－25．8％，粘壤土条件下增加2％－14．5％。返青前秸秆覆盖处理比无覆盖处理的日耗水量普遍小，返青后情况则相反。秸秆覆盖能够促进作物生长，与无覆盖相比，提高水分生产效率4．6％－25．2％。     

秸秆覆盖和种植密度对夏玉米水分利用的影响

设0(N),0.6(M)kg/m2这2种覆盖处理和10.0(1),7.5(2),5.5(3)株/m23种密度处理,研究秸秆覆盖和种植密度对不同层次土壤水分体积分数、产量和产量构成因素影响,探讨通过覆盖和密度优化组合进一步提高作物产量和水分利用效率的潜力.结果表明:各处理中,M2处理的产量和水分利用效率均最大,分别为1 255.44 g/m2和3.93 kg/m3,该处理真正实现了产量与水分利用效率最佳化.秸秆覆盖对同密度处理下农田蒸散量的影响不具有统计学意义.秸秆覆盖使7.5株/m2处理生育中期的0~30 cm土壤水分体积分数、穗数、千粒重、产量和水分利用效率分别提高了8.67%,3.73%,8.04%,16.88%和21.94%.不同秸秆覆盖处理之间的产量差异是影响水分利用效率的主导因素.试验表明,通过秸秆覆盖和适宜种植密度相结合的方法可以实现夏玉米节水高产.     

秸秆-土壤-旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析

秸秆-土壤-旋耕刀之间的相互作用机理对于分析耕作过程有着重要作用。为研究秸秆-土壤-旋耕刀的宏观及微观相互作用,对系统中的秸秆位移进行了仿真分析。首先建立了秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型;其次,对仿真结果与室内土槽实验结果进行对比分析,在土槽实验中采用示踪器方法测量秸秆位移;仿真中导出每个时刻的秸秆位置用来描述秸秆仿真位移;最后,利用仿真数据对秸秆位移进行三维分析。实验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕深100 mm及4种转速(77、100、123、146 r/min)下进行。实验与仿真结果皆显示秸秆位移随着转速增加呈现增加的趋势;秸秆的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移;高转速下的实验与仿真位移误差约为40%,低转速下为70%。利用拟合的误差方程和仿真值可以估算秸秆的水平和侧向位移值,估算值与实验值误差为8.7%和9.3%。通过追踪不同位置的秸秆颗粒发现:初始位置不同的秸秆颗粒具有不同的运动:位于正切刃内侧的秸秆在刀刃切开土壤时,沿正切刃边缘滑出;而位于侧切刃下方的秸秆在开始时被侧切刃挤压随刀刃一起运动,而后随土壤一起被抛起;远离旋耕刀工作范围的秸秆,则因受土壤扰动影响而仅有微小的位移。紧靠侧切刃及过渡刃周围的秸秆颗粒在考察时间段内被直接旋耕入土。可以利用秸秆的垂直方向受力情况,优化旋耕刀刃口曲线提高秸秆在旋耕过程中直接入土的比例;还可以整合秸秆水平和侧向位移及分布,寻找最优工作参数使秸秆在3个方向都能均匀分散,从而提高秸秆分布均匀度。     

秸秆还田配施氮肥对土壤性状与水分利用效率的影响

为揭示宁夏扬黄灌区秸秆还田配施氮肥对土壤性状与玉米水分利用效率的影响,在秸秆全量还田(9 000 kg/hm2)条件下,设置4种不同纯氮施用水平:SR+N0(0 kg/hm2)、SR+N1(150 kg/hm2)、SR+N2(300 kg/hm2)和SR+N3(450 kg/hm2),以秸秆不还田施氮量333 kg/hm2为对照(CK),研究秸秆还田配施氮肥对土壤容重、含水率、养分含量、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥可改善耕层(0～40 cm)土壤容重和孔隙状况,以SR+N2和SR+N3处理效果最优,耕层平均土壤容重分别较CK降低8. 0%和8. 8%,土壤总孔隙度分别较CK提高11. 4%和12. 5%。秸秆还田配施氮肥有利于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,随施氮量的增加土壤碳氮比降低,其中以SR+N2和SR+N3处理效果最优。SR+N2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高33. 6%、47. 0%、30. 8%。SR+N2处理在玉米生育中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米增产和改善水分利用效率效果最优,两年平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别较CK提高33. 9%、26. 2%。通过两年研究发现,在宁夏扬黄灌区,秸秆还田配施氮肥可有效改善土壤物理性质、增加土壤养分含量、调节土壤碳氮比、增强土壤的蓄水保墒能力,从而显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm2效果最优。     

不同水分条件下秸秆覆盖对冬小麦生长的影响

在充分灌溉、轻度水分胁迫和重度水分胁迫条件下,秸秆覆盖可以有效降低作物需水量,同无秸秆覆盖对照相比分别降低了14.42%、9.58%和6.47%。秸秆覆盖可以提高土壤的保墒作用;各种水分条件下,秸秆覆盖对于作物产量都有着显著影响。     

碗窑水库碾压混凝土重力坝物理力学参数反演分析

由于施工质量、裂缝等因素以及坝龄的增长,碗窑水库碾压混凝土大坝的物理力学参数也发生一定的改变。为了获取能够反映大坝当前实际情况的物理力学参数,采用混合模型反演方法对其进行反演分析,进而为大坝结构安全性态的分析评价提供依据。结果表明,所建混合模型精度高,反演的大坝整体综合弹性模合理、可信。     

不同位置秸秆覆盖条件下土壤水盐运动实验研究

以地下水与土壤水动力学理论为基础,通过对不同地下水埋深不同位置秸秆覆盖试验资料分析,建立了土壤水分运动数学模型,并进行了数值模拟,试验实测数据与模型计算值吻合较好,说明所建立的模型是可行的。并以此为基础,分析了不同地下水埋深不同位置秸秆覆盖土壤含盐量,得出地表以下30 cm处秸秆覆盖的土壤含盐量大于地表表层秸秆覆盖的土壤含盐量,这为新疆地区控制潜水蒸发改良盐碱地研究提供了可靠的基础依据。     

确定田块尺度土壤水力参数不同方法的比较研究

结合不同类型的大田试验数据,分别利用瞬时剖面法、HYDRUS反演方法、直接方法反求土壤水力参数。将所得参数代入HYDRUS正演程序,分别预测试验后期剖面含水率,并与实测值对比。结果表明,瞬时剖面法与HYDRUS反演方法预测结果相近且优于直接方法。在实测范围内,前2种方法所得参数虽略有差异,但预测结果和表征的水力性质基本一致。直接方法由于试验尺度小、对土壤扰动大,结果并不理想。对比求参工作量,2种反演方法小于直接方法。2种反演方法计算成本对比,瞬时剖面法比HYDRUS反演方法更有优势。     

秸秆覆盖中原料切碎/粉碎对土壤水热的影响

果园秸秆覆盖是西北旱区果业提质增效的有效途径,但人工作业的低效性制约了该技术的发展。本研究旨在探明秸秆原料切碎/粉碎加工对覆盖土壤水分和温度的影响,为秸秆机械化覆盖技术开发提供理论依据。本文以切碎加工的小麦(CW)、玉米(CC)、大豆秸秆(CS)和粉碎加工的小麦(SW)、玉米(SC)、大豆秸秆(SS)为覆盖基质,以无覆盖处理(CK)为对照,在室外容器中模拟研究秸秆—薄土分层覆盖在果园土壤保墒、保温、抑制杂草方面的效果。结果表明:试验期内,各覆盖处理的底层土壤含水率均高于CK,切碎、粉碎秸秆覆盖的土壤含水率分别高于CK 3.16%和2.35%。小麦、玉米秸秆切碎覆盖的土壤保墒效果优于粉碎覆盖,而大豆秸秆相反。各覆盖处理均有效地减小底层土壤全天的温度波动,即在早、晚提高土壤温度,而午间则降低土壤温度。小麦、玉米秸秆粉碎覆盖的土壤保温效果略优于切碎覆盖,而大豆秸秆相反。从3种秸秆的土壤保温效果综合评价,切碎、粉碎加工方式对其影响不明显。各覆盖处理均有明显地隔离上、下层土壤水分交换的效果,能起到抑制杂草的作用。CW、CC和CS处理的表土层和底土层土壤含水率差值分别为9.50%、9.05%和9.18%,而对应的SW、SC和SS处理差值分别为8.1 3%、8.2 8%和9.4 7%。综合分析秸秆切碎、粉碎加工对分层覆盖土壤水热的影响,认为果园秸秆分层机械化覆盖中,秸秆加工应优先采用切碎方式。     

免耕覆盖条件下田间土壤水分入渗的二维数值模拟研究

根据土壤水动力学基本原理,建立了秸秆覆盖条件下夏玉米SPAC系统中二维土壤水分入渗模型,应用该模型采用ADI法对辽宁地区秸秆覆盖条件下玉米田间土壤水分入渗过程进行模拟计算。模拟结果再现田间土壤水分入渗过程,同时显示产流与未产流情况试验数据与模拟值均有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内,所构建模型可用于覆盖条件下土壤水分运动规律的研究。     

秸秆残茬覆盖对土壤贮水量、地温及大豆产量的影响研究

试验通过深松覆盖、浅松覆盖、玉米原垄留茬覆盖、玉米原垄留茬条带覆盖、玉米原垄留茬全覆盖与传统耕作对比,旨在得出各种耕作措施对土壤贮水量、地温的影响,并通过对大豆产量的对比分析,得出能够提高大豆产量的最佳秸秆残茬覆盖方式。试验结果表明,不同耕作处理模式对土壤贮水量影响不同,其中玉米原垄留茬全覆盖影响最大,浅松覆盖影响最小;5种秸秆残茬处理的地温均低于传统耕作,深松覆盖和浅松覆盖更接近于传统耕作。浅松覆盖和深松覆盖是有利于提高产量的耕作方式。     

东北半湿润地区深埋秸秆周围土壤水分的动态变化

为了探讨深埋秸秆周围土壤水分动态变化规律,通过田间小区对比试验,设置4个处理:秸秆无膜(S)、秸秆+覆膜(S+M)、无秸秆+覆膜(M)和无秸秆无膜(CK),分析了不同处理条件下土壤水分的动态。结果表明,深埋秸秆可有效提高春播前0~30 cm土层土壤含水率,比无秸秆的处理高0.03 cm3/cm3;深埋秸秆处理提高了土壤对雨水的拦蓄存储能力,降雨后随时间延长这种作用更加明显。强降雨132 h后,S处理与S+M处理各层土壤含水率差异不显著,S处理0~30、30~40、40~60 cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0.01、0.03、0.04 cm3/cm3,比CK提高了0.02、0.05、0.05 cm3/cm3;在长期干旱情况下,深埋秸秆处理具有更好的持续保墒效果,S处理与S+M处理保墒效果差异不显著,S处理0~30、30~40、40~60 cm土层土壤平均体积含水率比M处理提高了0.01、0.02、0.06cm3/cm3,比CK提高了0.02、0.05、0.09 cm3/cm3。深埋秸秆提高了土壤的含水率,起到了蓄水、抗旱、保墒的作用。     

不同沟灌条件下土壤入渗参数的估算

土壤入渗特性是决定沟灌灌水性能的重要参数之一。根据田间实测资料,采用水量平衡原理,利用In filt v5软件,对夏玉米田常规沟灌、固定隔沟灌和交替隔沟灌溉条件下田间土壤入渗参数的简易试验估算方法进行了研究。结果证明,用提出的方法估算不同沟灌方式下的土壤入渗参数简易可行,估算得到的水流推进曲线与利用实测资料拟合的曲线几乎完全重合;不同沟灌方式之间由于表层土壤干燥度及水平方向上的吸力梯度存在差异,估算得到的土壤入渗参数亦有所不同,表明沟灌方式不同对土壤入渗参数的确定会产生一定的影响。     

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分特性的影响

通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响,揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明:土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量,在传统耕作条件下,秸秆覆盖均高于无覆盖;在秸秆覆盖条件下,免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性,随秸秆覆盖量增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大,随土层加深,各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。     

秸秆隔层对滨海盐渍土水盐运移影响

通过室内土柱模拟试验,研究了秸秆隔层(埋深25cm)和不同地下水位(深度60、80、100cm)对滨海盐渍土水盐运移的影响,在淋洗入渗阶段(阶段Ⅰ)和潜水蒸发阶段(阶段Ⅱ)分别测定土壤含水率和含盐量。结果表明:1阶段I秸秆隔层增大了隔层以上土层的土壤含水率,阶段II则相反;2阶段I秸秆隔层增强了灌水淋盐效果,阶段II秸秆隔层抑制了土表返盐;3秸秆隔层显著抑制了潜水蒸发。研究结果可为滨海地区盐碱地的开发利用提供依据和参考。