2FHF-4.56型宽行距作物基肥对行分层深施机设计与试验

针对当前西北干旱地区宽行距作物种植过程中施肥方式不科学,传统撒施肥料用量大、利用率低,该研究结合作物种植农艺特点,提出在作物行方向进行基肥分层深施措施,并研制了基肥对行分层深施机,对仿形单体进行设计,分析了仿形单体的运动学和力学特性,确定了仿形单体质量和仿形弹簧型号。同时研制了一种基于雄性蜣螂头部角状突起的仿生开沟铲,得到仿生开沟铲刃轮廓曲线拟合方程,确定了仿生开沟铲结构及工作参数。通过土槽试验优化了仿生开沟铲前刃角,得出前刃角最佳角度为65°,此时仿生铲相对传统铲的开沟阻力减小42.6%,对土壤的扰动明显减小。样机田间试验表明,分层施肥作业对行精度偏差平均值为2.7 cm,6组施肥铲浅层肥料深度平均值为12.44 cm,浅层施肥深度一致性变异系数为6.12%;深层肥料深度平均值为20.49 cm,深层施肥深度一致性变异系数为4.98%。施肥模式对比试验表明,对行分层施肥的植株长势更好,棉果枝数和单株铃数更多,根系发育更为良好,肥料减施25%,同时棉花平均每公顷增产8.9%,玉米平均每公顷增产8.6%,研究结果表明,对行分层深施肥具有较好的减肥增效作用,对推进棉花生产科学施肥具有重大价值和现实意义。     

稻田以水带氮肥深施技术的推广试验

减少氮肥损失,提高氮肥利用率,有助于粮食产量的提高和环境的改善,国内外土壤学家们对此十分重视。     

N肥深施深度对小麦吸收利用N的影响

本文应用＾１５Ｎ示踪技术，在川中紫色土上进行了聚土的表层施肥（施肥深度１－２ｃｍ）、中层施肥（深施２５ｃｍ）、底层施肥（深施４５ｃｍ）和平作表层施肥不同处理小麦吸Ｎ特性等的研究。结果表明：Ｎ肥利用率是“平＋表施”〉“聚＋底施”〉“聚＋中施”〉“聚＋表施”，处理间Ｎ肥利用率最高是２３．７８％，小麦一生有３８．７－４４．１％的Ｎ来自肥料。小麦拔节以前无论是聚土还是平作，其表层施肥地上部分ＮＤＦＦ值极显     

步进式水田中耕除草机的研制与试验

为解决水田的除草问题,增加现有机具的作业功能,该文在步进式插秧机底盘结构的基础上,研制了一种步进式水田中耕除草机。该机由步进式插秧机底盘提供动力,主要由机架、传动系统、仿形及耕深调节机构以及复合式除草部件指辊和刀辊等组成,可实现对杂草的拉拔和埋压。田间试验结果表明:该机配备复合式除草部件、工作速度为0.5m/s、除草深度为50mm时,行间除草率为83.7%,伤苗率为4.1%,可在草量多、杂草高的水田中进行有效除草。     

碳酸氢铵全层深施对水稻的增产效果

碳酸氢铵是昭平县水稻前期使用的主要氮肥品种，一般用量750-1050kg／hm^2，但是普遍采用浅施或面施，达不到应有的增产效果。为了推广应用碳铵深施增产技术，2001-2002年进行了大面积的试验示范。     

果园有机肥深施机土肥混合分层回填装置研制

针对果园有机肥传统深施方式存在的肥料过于集中、利用率低等问题,该研究设计了一种土肥混合分层回填装置。该装置采用绞龙输送回填土肥,并在绞龙间螺旋布置桨叶用以提高土肥混合质量,再通过前、中、后3组混合回填部件将土肥混合物依次回填至施肥沟中,实现分层回填。首先,通过理论计算确定绞龙的结构参数。进一步以混合桨叶侧向角、俯仰角和转速为因素,以有机肥比例相对标准差和颗粒结构间法向接触力为评价指标,进行离散元仿真试验。仿真结果表明,桨叶侧向角、俯仰角和转速分别为90°、60°和200 r/min时,有机肥比例相对标准差为40.35%,颗粒结构间法向接触力为0.33 N,混合均匀度最高,且接触力较小。在最优桨叶参数的基础上,通过仿真试验得到,混合均匀度先随桨叶布置区域长度的增加而提高,当长度大于400 mm时趋于稳定。理论计算和台架试验结果表明：当前、中、后卸料口导流板倾斜角度分别为70°、65°、50°时,各层的土肥在施肥沟的整个宽度范围内可以均匀分布,提高分层质量。有机肥比例相对标准差与仿真试验结果的相对误差为0.11%,表明仿真优化结果可靠,该装置混合性能较好,可满足土肥混合作业要求。     

水田高地隙自走式变量撒肥机设计与试验

为解决现有水田撒肥机械地隙低、撒肥量调节技术落后、工作效率低等问题,设计了一种水田高地隙自走式变量撒肥机,介绍了整机结构与工作原理,研究设计了高地隙专用底盘、撒肥盘及排肥口调节装置,并确定了关键结构和参数,对以AT89C51单片机为核心的控制系统进行软硬件设计与系统集成。场地和水稻田间撒肥试验结果显示,推肥板推肥角度-20°～40°可调,机器最小转弯半径1.8m,撒肥盘离地高度可达1100mm,撒肥幅宽达14m,作业效率达到6hm2/h,试验结果表明撒肥机适合在水田里自主行走,整机与控制系统设计满足水田宽幅高效变量撒肥工作要求。     

水田耕整机综合性能改善途径

本文从水田耕整机的总体布置、稳定性、牵引性、适应性和动态特性等方面,分析了其存在的问题。提出了改善水田耕整机综合性能的途径。     

播种期液态肥精量深施系统喷肥装置研制

针对播种期液态肥精量深施的技术需求,该文提出一种液态肥对耙点施系统,并针对喷出的液态肥需满足较佳集束性和施肥量等要求,设计一种液态喷肥装置。在Fluent软件中建立锥直型、圆锥型和圆柱型三种不同形状喷嘴的流体仿真模型,对喷嘴的非淹没射流过程进行仿真,分析了不同喷嘴喷出的液态肥速度和总压的变化,得出不同喷嘴的集束性能,确定了圆锥型为最佳喷嘴形状。选用圆锥型喷嘴,以施肥量为评价指标,以液泵压力和喷嘴直径为试验因素,设计了二因素五水平全因子试验,建立施肥量与液泵压力、喷嘴直径之间的回归方程。仿真结果表明,液泵压力和喷嘴直径对喷肥装置的施肥量影响显著(P0.01),其中,喷嘴直径对施肥量的影响程度更大;台架试验结果表明,实际试验施肥量与仿真结果变化趋势一致,施肥量试验值与修正后的回归方程预测值整体平均误差为1.62%,基本满足施肥量要求。该研究为种期液态肥精量深施的进一步研究奠定了基础。     

超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.68 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。     

湖南水田耕整机的发展与前景分析

本文从湖南近几年水田耕整机的发展过程和现状出发,采用指数平滑法预测“八五”期间湖南的耕整机发展趋势。结合长沙地区的大量实测综合数据,进行了耕整机与畜力的比较效益及其作业的规模效益分析,运用单项经济效益替代数学模型,对耕整机技术发展的经济界限进行了探讨。为今后湖南乃至南方各省进行重点推广提供了理论依据。     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

不同施氮水平下水稻田温室气体排放影响研究

氮肥施用量是影响农业生产过程中温室气体排放的重要因素。为探究合适的施氮量以保障水稻产量、提高氮肥利用率、减少温室气体排放,本研究在试验田设置6个施氮水平(0、75、150、225、300、375kg N·hm~(-2)),收集种植过程中主要农业温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O),计算排放总量、全球变暖潜能(GWP)及其与施氮水平和环境条件之间的相关性。结果表明,225 kg N·hm~(-2)的施氮水平下,水稻在保持较高产量的同时,相较于其他处理单位粮食产量下排放更少的GWP,每千克水稻产量排放GWP值为0.31 kg CO_2-eq(二氧化碳当量);N_2O排放总量随氮肥施用量增加而增加,CH_4排放总量随施氮量增加而减少,CH_4和N_2O排放高峰期分别集中在种植前期和中后期。本研究结果为杭州地区水稻种植合理施肥量提供了理论依据。     

涝渍地域稻田工程整理研究

农田工程整理是提高土地利用率的工程技术手段。本文明确了涝渍地域稻田工程整理的内涵,在分析现有稻田结构弊端的基础上提出了稻田工程整理的基本要求,构建了适应农业发展的新型稻田结构。     

高肥力稻田分次施氮对氮素淋失的影响

通过自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下稻田不同氮肥处理氮素淋失的动态规律,结果表明:在水稻整个生育期间,渗漏水中铵态氮、硝态氮保持较低的浓度,均小于1mg/L,但对硝态氮而言,仍是氮素淋失的主要类型。从总的趋势来看,渗漏水中氮素浓度随施肥量增加而增加。每次施肥后,不同处理渗漏水中的NO3--N浓度均表现为短期内迅速上升、后期逐渐下降的趋势,其中NH4 -N浓度与NO3--N消长规律相似,但表现出峰值超前的特征。各小区渗漏计中NH4 -N、NO3--N及TN累积渗漏量与施肥量之间存在显著相关性,R2分别达到0.933*,0.984**和0.982**。另外从环境和经济角度考虑,建议在土壤质地粘重、基础肥力较高的水稻土施肥量控制在75～150kg/hm2为宜,控制氮素淋失主要时期为施肥后一周内,特别在基肥施后尤为关键。     

不同氮肥用量与施肥时期对冷浸田单季稻 生长及农学效率的影响

冷浸田为福建省主要低产田类型之一。基于福建省浅脚烂泥田、青泥田与锈水田主要冷浸田类型,通过田间3个点试验研究不同氮肥用量(105、150与195 kg/hm~2)与施用时期(基蘖肥︰穗肥=10︰0与基蘖肥︰穗肥=7︰3)运筹组合对单季稻生长的影响。结果表明,增施氮肥促进了各类型冷浸田水稻分蘖期分蘖生长速率。不同氮肥组合的锈水田、青泥田与浅脚烂泥田水稻籽粒产量分别较不施肥(CK)增幅14.5%~45.5%、9.4%~13.5%和10.4%~15.9%,但在105 kg/hm~2用量基础上再进一步增施氮肥,籽粒增产效果明显放缓。施用氮肥显著增加了成熟期水稻有效穗数,但对每穗实粒数及千粒重影响不明显。105、150、195 kg/hm~2 3种氮肥用量下各类型冷浸田的农学效率均值分别为17.4、13.3与12.8 kg/kg。除浅脚烂泥田施用穗肥的秸秆产量有显著差异外,其余氮肥不同施肥时期的籽粒与秸秆产量均无显著差异。增施氮肥有提高籽粒氮的趋势,但同时降低了籽粒钾含量。鉴于冷浸田土壤氮素水平较高,单季稻氮肥经济用量宜控制在105~150 kg/hm~2中低水平,超过150 kg/hm~2,农学效率递减,且无明显增产效果。另从人工成本及效益考虑,宜选择基蘖肥︰穗肥=10︰0的施氮方式。     

晒田强度和穗期氮素运筹对不同氮效率水稻根系、叶片生长及产量的影响

为研究晒田强度和穗期氮素运筹对不同氮效率水稻生育中后期根系、叶片生长与产量形成的关系,以德香4103(氮高效品种)和宜香3724(氮低效品种)为材料,设置3种晒田强度:W_1,0—20cm土壤体积含水量为(53.60±5.00)%;W_2,0—20cm土壤体积含水量为(40.20±5.00)%;W_3,0—20cm土壤体积含水量为(26.80±5.00)%和3种穗期氮素运筹:N_1,晒田复水后第1天施用穗肥;N_2,晒田复水后第8天施用穗肥;N_3,晒田复水后第15天施用穗肥。测定水稻抽穗期和齐穗后15天的根系形态特征、根系干重、叶面积指数、剑叶光合速率、叶片干重、产量及产量构成。结果表明:(1)德香4103稻谷产量比宜香3724平均高11.57%。(2)两类品种的产量均与抽穗期LAI和叶片干重呈显著正相关,其中德香4103产量与抽穗期和齐穗后15天单株根重和根冠比呈显著正相关,宜香3724产量与抽穗期和齐穗后15天的单株根重呈显著正相关。(3)德香4103氮肥生理利用率与抽穗期单株根重和叶面积指数、齐穗后15天单株根长呈显著正相关,宜香3724氮肥生理利用率与齐穗后15天单株根重呈显著正相关。(4)W_1和W_2处理中,施氮处理N_2和N_3氮高效品种和氮低效品种抽穗期总根长和根表面积无显著差异,氮高效品种齐穗后15天的总根长小于氮低效品种;W_3处理中,N_1和N_2中抽穗期氮低效品种单株总根长和单株根表面积大于氮高效品种,氮高效品种和氮低效品种齐穗后15天根重和根冠比无显著差异。(5)氮低效品种成熟期的叶片干重和LAI均高于氮高效品种,抽穗期至成熟期氮高效品种的叶面积衰减率大于氮低效品种。(6)氮高效品种德香4103采用W_1N_3处理,能增加抽穗至成熟期总根长,降低叶面积衰减速率,提高抽穗后叶片光合速率,提高稻谷产量;而氮低效品种宜香3724以W_2N_2为最佳处理。综上所述,晒田程度和穗期氮素运筹能够显著影响不同氮效率水稻品种生育中后期的根系和叶片特征。通过优化晒田程度和穗期氮素运筹组合,为两类品种构建合理的根系指标和叶片体系,促进根系对氮素养分的吸收,提高灌浆结实期叶片物质生产和转运能力,最终提高稻谷产量。     

西南地区冬水田剖面的微生物空间分异规律

为研究冬水田土壤基本理化性质对微生物多样性和冬水田生态系统功能与结构的作用,以西南地区3个不同样地的冬水田为研究对象,采用烘干法、电位法、静态室内培养法、稀释涂布平板法和氯仿熏蒸法对土壤理化和生物学指标进行检测。结果表明:(1)各样地含水量均沿垂直深度逐渐降低,pH为6.3～7.1,呈微酸—中性生境,铵态氮(NH4+—N)含量总体呈现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地,且表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm),整体为36.97～52.02mg/kg,3种冬水田各土层硝态氮(NO3-—N)含量差异不显著(2.13～2.61mg/kg)。(2)微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量呈现为北碚区紫色土基地合川区冬水田沙坪坝区冬水田,不同层次表现为表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm)。(3)各样地间微生物丰度表现为细菌放线菌真菌,微生物数量沿土层垂直深度降低,各土层细菌、放线菌和真菌数量均呈极显著负相关(p0.01),不同样地间表现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地。     

Increase in the Capacity of Interlayer Sites in a Paddy Soil as a Possible Factor Affecting the Dynamics of Fixed Ammonium at the Initial Stage of Anaerobic Incubation

To evaluate whether the capacity of interlayer sites affects the dynamics of fixed ammonium (NH₄⁺) in a paddy soil, a combination of potassium (K)–saturation treatment and stepwise extraction of nonexchangeable K with 0.01 mol L^?1 hydrochloric acid was applied to a soil incubated anaerobically up to 70 days. The capacity of interlayer sites increased with an increase of weakly fixed NH₄⁺ during the initial 28 days (r = 0.78, P < 0.01), and remained stable thereafter. On the other hand, the concentration of exchangeable NH₄⁺ increased curvilinearly during the whole incubation period, which was correlated with an increase of weakly fixed NH₄⁺ (r = 0.85, P < 0.01). These results suggested that the dynamics of weakly fixed NH₄⁺ in a paddy soil is regulated not only by the chemical equilibrium between exchangeable and weakly fixed NH₄⁺ but also by the capacity of interlayer sites within a few weeks after flooding.     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量。结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70kg·hm^-2,占施氮量的17.95%～28.64%;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期〉拔节孕穗期〉分蘖期〉抽穗开花期〉乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加。与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著。就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm^-2时的氨挥发损失率最低,为17.59%。