东北平原棕壤土区合理耕层耕作模式与配套机具研究

目前,土地沙漠化面积增大,传统耕作机械田间作业频繁,增加了土壤坚实度,使土壤容重增加,造成了土壤的板结,犁底层加厚上移,影响作物产量、制约了农业生产的可持续发展。针对东北平原棕壤土区辽宁省铁岭县的实际情况,结合联合整地、深松、深松联合整地及免耕播种4种耕作模式,与当地农作物种植合作社合作,对4种模式的土壤理化性质进行测试。在距地表5、10、15cm土壤深度时,深松模式土壤温度高于联合耕整地模式1.6、1.5、1.1℃;免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃。土壤含水率方面,免耕播种含水率最高,在垄台、向阳面、向阴面分别比联合耕整地模式高6.9%、12.2%、15.2%;在土壤容重与土壤紧实度方面,深松模式在深度10~30cm范围内土壤容重低于未深松模式0.3g/cm3。根据土壤理化特性,运用线性规划方法对现有配套机具进行优化配备,并对配备后进行效益分析,得出深松覆盖模式的收益最高,达到1.29万元/hm~2;其次是免耕播种模式,达到1.25万元/hm~2;深松联合整地模式与联合整地模式分别为0.90万元/hm~2和0.74万元/hm~2。同时,提出了一种适合当地土壤性质的耕作模式与合理配套机具。     

推广深松技术 改革耕作方式

1 目的意义全方位深松技术是“九五”国家科委重点推广项目之一,应用该项技术,具有打破犁底层、增加土壤活土层、有效接纳天然降水、降低土壤容重、提高土壤蓄水保墒的能力,是解决旱作农业区“秋雨春用,缓解春旱,发展雨养农业,提高粮食产量”的一项机械化耕作措施。在灌区应用该深松技术,可以节约灌溉用水,提高水的利用率30%,因而该深松技术被已受益地区的广大农民称为“土壤水库”工程。近两年来,我省已在陇东、陇中地区推广示范面积近1.1万hm~2,颇受农民的欢迎。示范试验结果表明,该技术可降低土壤容重20%左右,深松与未深松的耕地相比,蓄水量增加165t/hm~2～330t/hm~2,有较强的蓄水保墒作用。全方位深松可使不同类型土壤透水率提高5倍～10倍。降雨时一小时内可接纳350mm～600mm的降水,而不形     

土壤深松应用推广试验

为了改善北京地区农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田生产能力,增加作物产量,自2009年开始在北京市延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究,对比分析了免耕和深松2种技术模式对土壤容重、含水率、水分入渗率及作物生长特性和产量的影响。试验结果表明,土壤容重平均由1.57 gcm3降低到1.51 gcm3,降低0.06 gcm3,降低了约4.0%;平均质量含水量增加5.9%,体现出较好的蓄水保墒能力,深松作业稳定入渗率提高了62.5%;较对照旋耕增产7.10%。     

适用于保护性耕作条件下的弯曲式深松犁

免耕保护性耕作是近年发展较快的新型耕作方式,但实施多年免耕作业之后会带来土壤有效耕层变薄、容重增加、灌溉水分难以入渗等一系列问题。为此,针对免耕作业方式所出现的问题,研制开发了新型弯曲式深松犁。通过对深松犁的实地测试,对试验结果进行了研究、分析,为操作使用深松农机具提供实际参考依据。该深松犁配合免耕保护性耕作方式,充分发挥深松犁的优良性能,达到了减少水土流失和作业工序、提高经济效益的最终目标。     

手扶拖拉机专用深松机果园试验

设计了手扶拖拉机配套的专用深松机,并在苹果园进行了田间对比试验.试验结果表明,深松作业降低了苹果园土壤容积密度,改善土壤孔隙状况,土壤贮水库容增加,深松两年后果园土壤0～1 m土层内贮水量较耕翻处理高24.8 mm.深松第3年土壤有机质、全氮含量分别较翻耕及旋耕高0.70 g/kg、0.18 mg/kg及0.43 g/kg、0.16 mg/kg.手扶拖拉机专用深松机作为、一种果园土壤耕作机械在渭北地区有较好的推广前景.     

手扶拖拉机专用深松机果园试验

设计了手扶拖拉机配套的专用深松机,并在苹果园进行了田间对比试验。试验结果表明,深松作业降低了苹果园土壤容积密度,改善了土壤孔隙状况,土壤贮水库容增加,深松两年后果园土壤0～1m土层内贮水量较耕翻处理高24.8mm。深松第3年土壤有机质、全氮含量分别较翻耕及旋耕高0.70 g/kg、0.18 mg/kg及0.43 g/kg、0.16 mg/kg。手扶拖拉机专用深松机作为一种果园土壤耕作机械在渭北地区有较好的推广前景。     

不同耕作方式对辽西地区玉米生产的影响

以土壤容重、含水量和玉米产量为指标,研究耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。试验结果表明:与传统耕作相比,深松使0~40 cm耕层的土壤容重下降8.1%,且生物产量和经济产量均最高,增产7.11%。深松与传统耕作处理间差异显著。     

楔形自润滑深松铲的结构设计与减阻试验

深松是实施保护性耕作的基础,在实行保护性耕作的初期更是必不可少的作业环节,能够打破犁底层、降低土壤容重、改善耕层结构。实现深松的主要工具是深松铲,其品质决定了深松效果。针对深松铲在工作过程中耕作阻力较大的问题,设计出一种楔形自润滑深松铲,借助SolidWorks软件进行结构设计及仿真分析,并在实验室进行减阻试验。试验结果表明:在相同试验条件下,楔形自润滑深松铲与传统深松铲对比,耕作阻力降低14.60%~21.17%,减阻率的平均值为18.28%,减阻效果明显。     

保护性耕作拟合曲线型深松铲设计与试验

针对东北地区深松整地作业中,深松铲土壤扰动量和耕作阻力大的问题,以离散元(EDEM)软件仿真分析铲尖对土壤的作用为依据,设计了拟合曲线型深松铲。采用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动,获得铲尖上方土壤颗粒运动轨迹的拟合曲线和拟合方程,采用线元设计法对线形优化,获得铲柄外形曲线;同时设计了刃部、切削刃角、入土角,并通过铲柄与铲尖的互作效应试验验证了分层的可行性与合理性。土槽对比试验表明,拟合曲线型深松铲有效降低了土壤扰动量和耕作阻力,比折线式深松铲土壤扰动量减少了53.6%,耕作阻力减少了36.23%;比圆弧式深松铲土壤扰动量减少了66.18%,耕作阻力减少了29.18%。田间对比试验表明,拟合曲线型深松铲比折线式深松铲回土面积增加了81.03%,比圆弧式深松铲的回土面积增加了146.95%。土槽和田间试验表明,拟合曲线型深松铲土壤扰动量小、耕作阻力小,满足深松作业的要求。     

弹簧预紧力可调式振动深松机设计与试验

为了减小深松机的耕作阻力和拖拉机的动力消耗,增强深松机对不同类型土壤的适用性,设计了弹簧预紧力可调式自激振动深松机。在机具工作过程中,通过自激振动单元的振动作用,可有效减小深松机的牵引阻力;通过弹簧预紧力调节机构可改变弹簧的预紧力,以适应不同物理特性的土壤,获得理想的深松效果。田间试验表明在保证耕深的前提下,合适的弹簧预紧力可有效减小机具的耕作阻力。为了测试该深松机的减阻性能,设计了2.5、3.2、4.0km/h 3种作业速度和250、300、350mm 3种深松深度,进行了两因素三水平的全因素试验,试验结果表明：在不同作业速度与深松深度下,与非振动深松机相比,该深松机均能有效减小牵引阻力,减阻比为10.30%~22.65%;对不同作业速度和深松深度下的振动深松牵引阻力和非振动牵引阻力进行了方差分析。结果表明作业速度、耕作深度和机具类型对深公机工作阻力均有显著性影响,在不同作业速度下,由于自激振动单元的减阻作用,随着耕作深度的增加,振动深松牵引阻力增加速度小于非振动深松。     

不同耕作方式对土壤理化性状及作物生长的影响

土壤深松技术是具有改善农田土壤结构、提高土壤蓄水保墒能力、增加作物产量的一种土壤耕作新技术。为了确定该技术对土壤理化性状及作物生长的影响程度,在新疆焉耆县大田开展常规翻耕和深松耕作方式的对比试验。试验结果表明,深松处理同常规翻耕处理相比,增加了土壤耕层的蓄水,减少了土壤容重,改善了土壤肥力和土壤盐碱度,提前了作物生育期,增加了作物产量。     

自激振动深松对土壤物理特性的影响

连年的浅层翻、旋耕作业及大型农业机械的应用,使得新疆土壤形成了一层又硬又厚的犁底层,进而影响土壤质量和作物产量。为了打破犁底层、改善新疆地区土壤质量、提高自然降水的利用率,以非振动深松作为参照试验组,针对3种不同参数弹簧的自激振动深松方式进行深松试验。结果表明:相较于非振动深松,弹簧Ⅲ耕作后15~30cm耕层坚实度下降17.44%,0~15cm耕层坚实度下降20.17%,弹簧Ⅱ耕后0~15cm耕层坚实度下降23.24%,15~30cm耕层坚实度下降10.09%;在0~15cm耕层,弹簧Ⅲ相较于非振动,土壤密度下降6.02%,在15~30cm耕层为16.29%;弹簧Ⅲ相较于非振动情况,在0~15cm耕层和15~30cm耕层,土壤容重下降依次为4.11%和13.73%;弹簧Ⅱ相较于非振动情况,在0~15cm耕层和15~30cm耕层,土壤容重下降依次为2.05%和7.84%;弹簧Ⅰ与非振动对各耕层土壤容重相差不大,30~45cm的深层土壤自激振动和非振动情况对于土壤密度减小效果相差不大,深层深松时,由于牵引阻力增加使弹簧被完全压缩,深松效果下降。试验结果为推广自激振动深松作业方式及新疆耕作资源的合理配置提供了参考。     

机械深松好处多

机械深松是一种运用机械进行疏松土层的耕作方法。它的主要特点是在疏松土壤的过程中,不打破土层,能减少土壤水分的散失,提高土壤的蓄水保墒能力,为作物生长创造适宜的土壤条件。(1)有利于保墒蓄水机械深松不翻转打乱土层,减少耕作中土壤水分的蒸发消耗,有利保墒;深松又可打破犁底层,提高土壤的透气性和透水能力,特别是全方位深松形成的鼠道,是个地下小水库,具有很好的蓄水能力。据试验测试,采用ISQ系列全方位深松机松土后,一般土壤容重可降低0.03g/cm~3,土壤空隙度提高1.55%,形成的鼠道有很强的透水和保水能力,既使下大暴雨也不会形成径流,在干旱情况下,每0.067hm~2可多蓄水10m~3～     

山东省高产井灌区土壤机械深松探索与实践

为探索适合山东省高产井灌区的最佳深松深度和深松周期,在具有代表性的济南市章丘区,选用山东省普遍使用的1S-250型全方位倒梯形（铲）式深松机进行25、30和35 cm深松免耕播种作业对比,分析其土壤容重、土壤养分、小麦玉米产量、深松作业成本和单位面积新增经济效益等数据。试验结果表明,在含水量适中、壤性土质的高产井灌区,深松30 cm为最佳深松深度,2~3年深松1次无法满足农业生产需要,建议采用周期组合耕作模式。      

复合形态深松铲耕作阻力有限元分析与试验

以复合形态深松铲为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA分析了深松铲在土壤耕作过程中耕深与前进速度对深松耕作阻力的影响,并以圆弧形深松铲为比较对象,分析了复合形态深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对复合形态深松铲和圆弧形深松铲进行了室内土槽的耕作阻力验证试验。研究结果表明,通过有限元法模拟出的深松铲耕作阻力与室内土槽试验所测定的结果具有相同的变化趋势,利用有限元法可以分析深松铲的工作性能。在深松铲前进速度为4～5 km/h范围内,相对于圆弧形深松铲,用有限元法模拟复合形态深松铲的耕作阻力在耕深为300、350和400 mm时,平均减阻分别为44.07%、43.71%和33.83%。     

深松部件对深松作业质量影响的试验分析

深松是土壤保护性耕作和获取农作物高产必不可少的机械化作业项目.研究表明:深松机的深松部件的形状和结构参数对土壤深松质量以及作业效果有很大的影响.对凿型深松铲、箭形深松铲和双翼深松铲深松后的试验测试结果表明,在相同条件下,凿型深松铲在打破犁底层后改善土壤持水量、土壤温度、土壤坚实度和土壤微团聚体含量方面的综合作用效果良好.     

农机深松整地技术在伊犁州直试验示范推广

正伊犁河两岸为洪积冲积平原,土壤耕作区土质以栗钙土、灰钙土、潮土、草甸土、盐土、沼泽土分布。伊犁州直8县3市现有耕地43万hm~2,适宜深松耕地面积22.4万hm~2。主要种植作物为:小麦、玉米、大豆、油料、甜菜、水稻、土豆等。伊犁是新疆主要的粮食生产区,土地辽阔,适宜机械化作业,是农机深松整地作业的理想地区。农机深松作业的目的就是防止土壤流失,打破犁底层,提高土壤的透气性,增加土壤的蓄水能力,促     

不同耕作方式对夏玉米土壤含水量的影响研究

为精确研究不同耕作方式对夏玉米土壤水分变化的影响,选择常规耕作秸秆还田和深松秸秆还田两种耕作措施,通过对两种耕作方式下玉米全生育期土壤水分的实时监测,分析玉米土壤水分在不同时间尺度的动态变化规律。研究结果表明:(1)深松能提高10、30、70 cm土壤含水量,分别提高了7.66%、8.74%和6.37%,两种耕作方式下30 cm土层的土壤含水量变化呈现较大差异;(2)从小时尺度研究发现两种耕作方式下雨后各层土壤含水量的变化过程差异较大。雨后土壤水达到饱和后常规耕作时10 cm土壤水在晚上突降,而深松耕作在一天内逐渐下降;(3)除出苗期外,深松能显著提高其他生育期的土壤含水量,拔节期和灌浆期提升最多,分别提升5.00%和6.03%;(4)深松增产5.70%。     

基于EDEM的轻型凿式深松铲土壤耕作载荷仿真分析

以轻型凿式深松铲为研究对象,利用EDEM建立其离散元仿真模型,确定深松铲土壤深松作业过程中的耕作载荷组成,并采用单因素试验方法分析了入土深度及作业速度对土壤耕作载荷的影响。结果表明:深松铲土壤耕作阻力主要由前进阻力及垂直阻力组成,土壤耕作阻力及其前进、竖直分量随着作业速度及入土深度的增大而增大,且土壤耕作阻力与两作业参数间皆成抛物线型二次函数关系;同时,土壤耕作阻力的波动状况随入土深度的增大及作业速度的减小而减小。该研究可为深松铲的研究提供一定的依据。     

深松铲减阻性及耕作阻力影响因素研究——基于LS-DYNA

为研究不同触土曲面深松铲的减阻效果及不同工作参数对深松铲耕作阻力的影响,设计了5种典型准线的深松铲结构,并通过ANSYS/LS-DYNA软件对深松铲切削土壤过程进行了仿真,对比分析了不同结构深松铲切削土壤时所受到的阻力,选择出减阻性能最好的深松铲结构。以优选的深松铲作为研究对象,对入土角、工作速度及工作深度等因素进行单因素试验,研究上述因素对耕作阻力的影响。试验结果表明:仿生变曲率深松铲的减阻性能最好,其耕作阻力最小(601 N);入土角为24°时,深松铲耕作阻力最小;耕作阻力随工作速度和工作深度的增加而增大。该文可为深松铲结构的设计以及工作参数的选择提供一定的技术支持。