农业机械作业对土壤参数影响的试验研究

对两种农业机械采用模拟的方法进行了压实试验研究,测定了土壤容重、含水量和坚实度等土壤参数,并与压前的土壤参数进行了比较。结果表明:轮式拖拉机比履带式对土壤参数的影响要显著些;随土壤深度的增加,土壤参数的变化量在减小;一次轮式拖拉机作业后使干容重增加了11.1%,5~10cm处含水量最大减小了16.8%,0~6cm处坚实度增加为原来的1.4倍,5次作业后土壤含水量最多减少了23.1%。     

农田机械压实对土壤物理特性的影响

土壤机械压实是由于机械化作业引起的土壤颗粒重新组合排列的更为紧密,导致土壤结构破坏,土壤质量下降,对作物生长造成不利影响,致使作物减产。通过对经过碾压后孔隙度、坚实度、土壤容重、土壤含水量、机组作业阻力等指标分析,发现农田经过碾压后变化最大处在耕层5~10cm,土壤容重、坚实度分别增大13.34%、127.27%,孔隙度、含水量分别降低6.61个百分点、1.4个百分点,深层土壤变化幅度较小,拐点在10cm处。土壤压实还会引起机组作业阻力增加,拖拉机油耗上升。土壤压实作用具有累积效果,碾压1~3次后土壤容重、坚实度增大幅度变小,孔隙度、含水量降低幅度减缓。因此,在作物生产机械化发展的同时,应采取可行农机与农艺技术结合措施,增加复合作业,减少拖拉机机组进地次数,保护土壤环境,实现农业可持续生产。     

农业机械对土壤压实的试验研究

对农业机械在砂壤土上进行了碾压次数、碾压载荷与土壤主要物理机械性能参数的试验研究。结果表明:在0～10 cm处,少次碾压对土壤容重、坚实度的影响比较大,多次碾压对其影响小;含水量的损失量随碾压次数的增多而减小;容重、含水量的损失量和坚实度都随碾压载荷的增大而增大,6911拖拉机使含水量最大减小了13.7%,收割机使其最大减小了20%;载荷小的机械碾压对土壤表土层(10 cm以内)的坚实度的影响大,载荷大的对土壤深层的坚实度影响要大些。     

压实对土壤水分影响的试验研究

采用模拟机械压实土壤的方法进行5种载荷的土壤压实试验,测定不同深度处土壤水分的值,并与压前土壤水分进行了对比。结果表明:增大载荷和增加压实次数都会使土壤水分损失,最大可使水分损失23.1%;压实对一定的土壤层(25cm以内)的水分损失影响显著,并且模拟载荷在200kg以内对土壤的水分损失影响比较大。     

基于机器学习的机械压实对大豆产量的影响预测研究

为评估农业机械作业对大豆产量的影响，本文开展不同机型、不同压实次数的拖拉机压实试验，获取不同压实环境中的土壤物理性质和大豆产量数据，分别从影响大豆产量的机械因素、土壤因素和复合因素出发，使用多元线性回归(Multiple linear regression, MLR)、随机森林(Random forest, RF)、自适应增强模型(Adaptive boosting, AdaBoost)、人工神经网络(Artificial neural network, ANN)4种机器学习算法建立大豆产量影响预测模型，对模型性能及模型特征重要性进行综合分析。研究结果表明，机械作业与大豆产量间关系复杂，集成学习算法(AdaBoost和RF)所建立的模型具有更好的拟合效果，模型决定系数更高；利用复合因素对大豆产量建立的模型拟合度最高，其次为机械因素和土壤因素，其中基于AdaBoost的复合因素对大豆产量影响模型其拟合程度最优，其R²为0.92,MAE为1.33%,RMSE为1.86%;机械因素、土壤因素都会影响大豆产量，其中机械压实次数以及表层和亚表层的土壤坚实度为影响大豆产量的重...     

压实对土壤应力分布的影响仿真分析

机械土壤压实是保护性耕作急需解决的难题之一,了解压实土壤内部应力分布是减轻机械土壤压实的关键研究之一.采用离散单元法对车轮土壤压实过程进行了仿真模拟,结果表明:压实后不同耕深的土壤硬度增大,随深度变化明显,且随着土壤压实次数增多,土壤颗粒接触力增大,纵向影响域加深;车轮前3次通过,土壤硬度增加趋势明显,超过3次后土壤硬度虽有增加,但是增加程度不明显,层深为15 cm时,压实3次的土壤硬度相比没压实的增加了155.2％,而压实6次比压实3次仅增加了22.9％.研究成果对田间耕作管理措施的制定以及行走机构的优化设计提供了参考.     

冻融循环恢复土壤压实过程中大孔隙作用研究

农机压实土壤的问题很难避免，而农田压实土壤的结构恢复至关重要，冻融循环是恢复压实土壤的有效方法。为了研究冻融循环+大孔隙对恢复压实土壤的作用，通过室内试验重塑压实土壤及人工孔隙措施模拟大孔隙，在不同土壤含水率条件下设计不同的冻融循环次数，利用温度传感器监测土壤温度波动，同时对比冻融循环前后压实土壤孔隙与团聚体参数的变化。结果表明，冻融循环过程中，有人工孔隙压实土壤在高、低两种含水率条件下，分别在第3次和第2次冻融循环时开始大幅温度波动，相同含水率条件下无人工孔隙的压实土壤温度大幅波动则出现在第7次和第4次冻融循环，经历多次冻融循环后，有人工孔隙压实土壤的团聚体平均尺度、结构系数等参数均优于无人工孔隙的压实土壤。人工孔隙可通过调节土壤温度波动改变冻融循环在土壤中的作用强度，加速压实土壤结构恢复进程，冻融循环+大孔隙策略是改善土壤孔隙及团聚体结构的有效措施。     

冬前灌溉条件下冻融作用对土壤压实的影响

在北京大兴区进行大田试验,研究冬前灌溉条件下冻融现象对土壤压实的影响.使用TN-60压实翻耕后的土地,对比研究压实与不压实地块在冬前灌溉条件下土壤容重、总孔隙度、含水率和紧实度的变化.结果表明:冬前灌溉条件下,冻融作用使压实区0～15cm土层的压实降低,总孔隙度提高;对于未压实土壤,冻融作用提高0～10cm土层的容重,降低0～10cm土层的孔隙度;冬前灌溉土壤含水量明显高于不灌溉,冬前灌溉降低0～30cm土壤紧实度.因此,北京地区的冬前灌溉有利于减轻土壤压实.     

农田土壤机械压实修复研究

农田土壤机械压实是由机械作业引起的土壤结构破坏,导致土壤质量下降,具有累积效果。通过农机技术对压实土壤进行修复,可以改善土壤三相比,提高土壤质量。深松耕地土壤容重降低15.62%,土壤孔隙度提高7.7个百分点,孔隙比提高36.51%;土壤含水量正常年份可提高0.99个百分点,干旱季节可提高1.22个百分点,而多雨季节则降低0.8个百分点;土壤速效氮、速效磷、速效钾分别提高21.4%、18.04%、12.6%。除应用农机技术外,还可以使用农艺技术对压实土壤进行修复,通过增加土壤有机质含量、作物合理轮作等降低土壤容重,提高土壤孔隙度,修复土壤压实。     

蔬菜移栽机鸭嘴栽植器振动压实研究与试验

为解决在目前蔬菜移栽中鸭嘴栽植器入土时,由于土壤的压实度不够理想,苗穴易垮塌等问题,以土壤压实为研究对象,分析了振动压实机理,建立了土壤压实的动力学模型,通过偏心振动的方式设计了振动压实装置,振动频率通过调节电机转速来调节,振幅通过加减偏心块或者改变偏心块安装相位角来实现。针对试验用土进行了最佳压实含水率测定试验,在此含水率下通过多组试验测定了在不同振动频率、振幅、入土速度3个关键影响因素下的压实度。通过响应面法分析得出:振幅对于压实的影响最大,振动频率次之,入土速度影响最小,确定了在含水率27%、振动频率28Hz、振幅为1.35mm、入土速度为1500 mm/s下进行压实作业,此时在利于蔬菜生长的可压实度范围内取得最大的压实度值为64.73%,为蔬菜移栽机的研发提供了参考。     

机器轮胎引起的土壤压实及其耕作能量消耗

用小四轮拖拉机、铁牛６５０和ＪＬ１０６５联合收割机在松软的种床上压地一遍,测定不同深度土壤体积密度的变化。结果表明：小拖碾压仅对表层土壤体积密度有一定的影响;大拖拉机和联合收割机对土壤体积密度的影响深度超过了４０ｃｍ。由于土壤体积密度的增加,导致耕作阻力及作业能量的增加,与未经碾压的种床相比,大拖拉机和联合收割机引起的压实,可使耕作阻力增加２５％,相应的能量消耗增加２００％。     

不同农用轮胎对东北黑土区土壤压实的影响

为探究不同农用轮胎对东北黑土区土壤压实的影响,探索减少土壤压实、改善农田生态、保护黑土地的有效路径,本文以东北地区典型黑土耕地为对象,在玉米播种环节开展基于不同农用轮胎的田间作业对比试验。试验设置超低压子午线和普通子午线轮胎2种农用轮胎类型,采用科学取样法统计土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重及土壤孔隙度4个关键土壤物性参数。在此基础上,基于CRITIC-熵权法构建土壤压实综合评价模型,并对普通子午线轮胎(CK)、超低压子午线轮胎(VF)在深度5、10、15、20 cm处的土壤压实状况进行统计学评价。试验结果表明,在土壤深度0～20 cm内,相对于普通子午线轮胎,超低压子午线轮胎使土壤紧实度降低11.38%、7.97%、5.36%、4.55%,土壤含水率提高11.06%、10.07%、7.37%、5.95%,土壤容重降低3.71%、3.81%、3.12%、2.73%,土壤孔隙度提高11.13%、12.25%、8.92%、5.86%。不同处理的土壤综合评价得分由大到小排序为VF5、VF10、CK5、VF15、CK10、VF20、CK15、CK20,说明在同等条件下,相对普通子午线轮胎,超低...     

农田土壤机械压实的发生、影响及改良

近几十年,随着农田机械的发展,农田土壤机械压实已成为农业机械化发展所不可回避的问题。农田土壤机械压实对土壤物理、化学、生物以及作物生长发育均有明显的负效应。为此,系统分析了近年来国内外在土壤压实起因、压实危害以及减轻压实的技术措施等方面取得的研究成果。同时,介绍了减轻土壤压实作用的技术策略。分析结果有助于进一步了解农田机械进行田间作业时对土壤压实的影响,以便在生产中寻找实用有效的技术,破除土壤压实。     

轮胎压实对土壤水分入渗性能的影响

固定道保护性耕作可以有效地降低土壤压实程度,改善土壤结构。为此,以大田土壤水分入渗试验为依据,分析一年两熟区固定道保护性耕作系统对土壤水分入渗特性的影响,为其推广应用提供理论参考。试验结果显示:一年两熟区机具随机行走作业在表层土壤造成明显的压实;固定道保护性耕作可以降低0～30cm土层容重,降低0～40cm土层土壤紧实度,改善土壤结构,从而显著提高土壤水分入渗性能;相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作土壤水分稳定入渗强度提高111.1%,3h累积入渗量提高92.4%。     

不同载荷对土壤压实的试验研究

在沙壤土上对常用的3种载荷进行了压实试验,测出了土壤压实前后的参数.结果表明:在0～100mm土壤深度处,载荷大于3000kg时,使容重增大较剧烈;载荷大于2000kg时,使湿度损失较严重,4400kg时损失了20%,使坚实度的增量增加剧烈,4400kg时增加了59%,而使最大坚实度增加了114%,并且大载荷对深层(大...     

容重对土壤水氮垂直运移特性影响

为研究不同土壤容重下红壤土与黄土中水分与硝态氮垂直一维入渗运移特性差异,提高红壤与黄土地区水肥利用效率,以江西壤黏土与西安粉壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对2种土壤中水分及硝态氮垂直运动规律的影响.结果表明:江西壤黏土与西安粉壤土的湿润锋运移距离及入渗速率均与土壤容重呈负相关;灌水结束时与再分布1 d后,2种土壤的含水率均与土壤容重呈负相关,西安粉壤土的含水率略大于江西壤黏土;土壤容重越大,硝态氮越集中于深层土壤中且其峰值越高,再分布过程中峰值下降,其中容重为1.25,1.35,1.40 g/cm³的峰值下降较大.灌水结束时土壤容重对40~50 cm土层内的硝态氮质量比在0.05水平下均具有统计学意义;再分布1 d后,2种土壤在0~30 cm土层内的硝态氮质量比相差甚小,在30~60 cm土层内的硝态氮质量比均较高,但西安粉壤土的硝态氮质量比更高.故江西壤黏土中硝态氮更容易淋溶,而西安粉壤土的持水持肥性较好.     

微咸水水质对压砂地土壤入渗性能的影响

为研究土壤容重以及供水水质对土壤水分垂直入渗性能的影响,以香山地区不同容重(1.35、1.45 g/cm3)的土壤为研究对象,通过室内土柱一维垂直入渗试验,选择供水水质为影响因子,设置4种不同电导率的供水水质(0、2.5、5.0、7.5 mS/cm)对土壤入渗时间、入渗率,盐分分布特征以及含水率分布特征进行研究,并用P...     

土壤脱水过程中结构与含水率间的定量关系

基于9种土壤脱水过程中土壤密度和含水率的跟踪实测数据,揭示了脱水过程中地表土壤密度随时间的变化过程,分析了土壤结构与含水率之间的定量关系。结果表明,土壤脱水过程中,土壤密度与含水率之间存在着较密切的二次函数相关关系;当含水率在某值以上时,土壤密度随含水率降低逐渐增大,而在此含水率值以下时,土壤密度随含水率降低而减小,但减小的幅度要小于增大的幅度,即灌水和脱水过程的综合作用结果是使土壤密度增大。     

球墨铸铁深松铲尖磨损试验分析

通过对比球墨铸铁与进口铲尖在相同时间、相同工作量下的失重量,探究了两种材质的耐磨性能,验证了球墨铸铁铲尖作为铸钢铲尖替代品的可能性。在相同工作量时,球墨铸铁的耐磨性能与进口铲尖一致。深松技术能提高土壤蓄水保墒的能力,球墨铸铁铲尖作为进口铲尖的替代品,同样能达到深松的效果,使土壤的容重降低并提高土壤的蓄水保墒能力。根据数据显示,深松前土壤含水率为14.29%,深松后土壤含水率为15.30%,深松后土壤平均含水率提高1%,深松前土壤容重为1.92g/cm~3,深松后土壤容重为1.35g/cm~3,深松后土壤容重降低0.57g/cm~3,有利于农作物的生长。