绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕; NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕; TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕; CT: 传统不留茬深翻耕—对照) 对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明：免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。     

2BM-2免耕播种机的设计及试验研究

随着人类农业生产活动的不断进行,人口的迅速膨胀,要求粮食生产的总产量不断地提高,以满足人口增长的需求.为满足人类对粮食的消耗,掠夺式地开发土地资源,毁林开荒,毁草开荒的现象非常严重.保护性耕作是相对于传统耕作的一种新的耕作技术,是作物茎秆还田和免耕、少耕技术的结合.免耕播种机是保护性耕作能否推广的关键性机具.为此,研究设计了2BM-2免耕播种机,并在不同地表条件下进行了试验,试验收到了良好的效果,为保护性耕作的进一步推广提供了保证.     

江西秋芝麻(早稻茬)高产轻简化栽培技术研究

为了探讨江西秋芝麻的高产高效栽培技术,采用随机区组设计,研究了免耕撒播条件下的不同密度以及不同播种方式对芝麻生长发育和产量的影响。结果表明:免耕撒播条件下,以高密度种植(每667m2 30 000株)有利于秋芝麻获得高产,是一种比较可行的方法,同时翻耕条播比其他3种种植方式(免耕撒播、免耕条播、翻耕撒播)的芝麻长势好、产量高。     

油麦兼用型气送式集排器匀种涡轮设计与试验

针对油麦兼用型气送式免耕播种机宽幅播种时各行排量一致性受地表坡度变化影响的问题,设计了一种利用输送气流驱动转动、安装于分配装置的匀种涡轮,分析了匀种涡轮进口工作角和出口工作角对输送气流速度的影响,确定了影响3种匀种涡轮工作特性的关键参数。应用CFD仿真中的6自由度动网格模型及台架试验,对比分析3种匀种涡轮对输送气流分布及匀种涡轮转速的影响,结果表明：进口工作角和出口工作角均为锐角的匀种涡轮可提高种子的输送及搅拌性能。选择叶片数量为4、6、8、10的匀种涡轮进行了分配装置内流场分布仿真试验,结果表明,增加匀种涡轮叶片数量可提高匀种涡轮出口处输送气流分布的稳定及均匀性。利用智能种植机械测试平台模拟田间作业不同地表坡度时,安装不同数量叶片的匀种涡轮对各行排量一致性的影响,结果表明：转速为20～50 r/min,沿播种机作业方向的前后与侧向单向组合摆动、前后与侧向往复组合摆动角相对平整地表在-5°～5°变化,叶片数量为8时,油菜及小麦各行排量一致性变异系数最小,分别为4.99%～5.82%和3.85%～4.92%;前后与侧向单向组合摆动角绝对值为5°时,叶片数量为8的匀种涡轮比无匀种涡轮排种油菜和小麦时各行排量一致性变异系数分别降低7.53、11.98个百分点,满足地表坡度变化时油菜及小麦的排种要求。     

不同耕作方式对水稻固氮酶活性的影响

在免耕、常耕等4种不同耕作方式条件下,在水稻不同生育时期研究不同耕作方式对水稻固氮酶活性的影响。试验结果表明:在灌浆期和成熟期,常耕和稻草免耕处理的水稻总固氮酶活性相对高于其他两个处理;从灌浆期至成熟期,各处理的总固氮酶活性明显下降,下降程度由大到小是稻草常耕>常耕>稻草免耕>免耕,说明不施稻草、免耕方式较常耕方式能延缓成熟期水稻固氮酶活性的降低。在不同时期,均以水稻茎的固氮酶活性最高,叶片的最低;从灌浆期至成熟期,不同处理水稻根、茎固氮酶活性明显降低,叶片的变化最小。因此,不同生育时期和耕作方式对水稻根、茎固氮酶活性影响明显,而对叶片固氮酶活性影响较小。     

2BF-6型稻茬田油菜免耕联合播种机的研究

为了充分、合理利用南方土地资源,实现耕地可持续发展,加快种植业向农业机械化、产业化方向发展,设计了一种油菜免耕联合播种机。该播种机不需要开播种沟,种子直接播在板田上,整个作业过程除了开沟筑垅划切土壤外,其它均为板田。介绍了该播种机的工作原理和结构特点,并对播种机的播种性能进行了台架试验和田间试验。试验结果表明,该联合作业机能一次完成在稻茬田中的播种、施肥、开排水沟和对种子覆土作业,播种量和排肥量可根据实际需要分别在1.5～7.5 kg/hm²和225～450 kg/hm²之间可调,播种幅宽在1000～2000 mm可调,排水沟沟深120 mm,沟宽240 mm,各工作过程的协调性符合农艺要求。     

主动防堵式免耕播种机作业粉尘特性

原茬地免耕覆秸精播机在高速作业过程中,粉尘影响气吸式排种器排种性能,导致播种质量降低。该文对作业粉尘进行物性参数测定,通过理论分析建立粉尘飘移运动学模型,运用CFD-DEM耦合和二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、风向和风速为试验因素,粉尘浓度为评价指标,探究原茬地免耕覆秸精播机作业周围5 m空间内的粉尘分布规律。结果表明：风向和风速对粉尘浓度具有极显著影响（P<0.01）,作业速度具有显著影响（P<0.05）,影响主次顺序为风速、风向、作业速度;最小粉尘浓度分布空间为清秸防堵种床整备装置上方对应中间播种行0.32 m3的立方体空间范围。田间验证试验结果表明,虚拟仿真与田间试验粉尘分布范围相对误差小于8.6%,仿真分析方法可行,结果可靠。研究结果可为主动防堵式免耕播种机特别是原茬地免耕覆秸精播机防尘式气吸排种系统设计提供理论参考依据。     

免耕播种机有支撑滚切式防堵装置设计与试验

针对玉米秸秆覆盖、留茬地免耕播种时存在根茬和玉米秸秆不易破除等问题,设计一种同时设有被动卧式旋转部件和主动卧式旋转部件的有支撑滚切式防堵装置,通过试验和理论分析的方法分别设计被动切割刀片和主动切割刀片,其中被动切割刀片的刀刃曲线采用等滑切角曲线,主动切割刀片的刀刃曲线采用阿基米德螺线。为确定刀刃曲线最佳参数进行土槽试验,分别对主动卧式旋转刀具和被动卧式旋转刀具进行二次旋转组合试验,运用Design-Expert软件建立各因素与各指标之间的回归方程,得出最佳参数组合为:主动卧式旋转刀具转动速度为120 r/min、主动切割刀片回转半径为240 mm;被动切割刀片回转半径为185 mm,被动切割刀片作业深度为95 mm;并此状态下进行田间验证试验,得出玉米秸秆根茬切断率平均值为91.3%,单把主动刀片功率消耗平均值为145.2 W,该研究可为玉米留茬覆盖地免耕播种机整机设计提供参考。     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。     

稻田长期垄作免耕对水稻产量及土壤肥力的影响研究

不同耕作条件下的水稻生长发育、作物产量及土壤肥力状况的研究表明,稻田长期垄作免耕,水稻根系数量、白根率、根系活力比常规平作和水旱轮作高,分蘖时间早;垄作免耕水稻的株高、茎粗、穗长、穗粒数增加,11年水稻平均产量垄作免耕比常规平作和水旱轮作分别提高了10.3%和11.3%。垄作免耕改变了土壤的物理、化学性状,土壤容重、土壤养分含量明显提高,土壤微生物数量和酶活性增强,土壤表层松结态腐殖质含量比常规平作和水旱轮作高0.194和0.238个百分点,紧结态腐殖质降低0.098和0.037个百分点。垄作免耕有利于提高作物产量、培肥地力、改善土壤生态环境。