基于离散元法的板结草地破土切根刀优化设计与试验

不同结构形式的破土切根刀作业性能差异较大,为更好的打破草地土壤板结结构,对破土切根刀进行了结构设计与参数优化。应用离散元法构建土壤模型,并通过直剪试验对该模型进行参数标定;以破土切根刀的刃口角、滑切角及切齿角为试验因素,以耕作阻力、土壤扰动失效面积及比阻为目标参数,进行单因素试验和三因素五水平二次正交旋转中心组合设计试验,得到最优结构参数组合并加工优化破土切根刀进行草地试验。参数优化试验结果显示,当刃口角为37.8°、滑切角为33.6°、切齿角为51.8°时,破土切根刀作业效果最佳;草地试验表明,与三角形破土切根刀相比,优化破土切根刀在不同坚实度草地土壤的减阻率分别为11.8%和12.8%,作业后地表平整度更小且未出现明显翻垡,更符合草地作业农艺要求。研究结果可为破土切根刀的标准化设计提供理论依据。     

施硒对黄芪生长、硒含量及转运的影响

为了解黄芪对硒的吸收转运能力,以黄芪为试材,采用根施和叶面喷施硒2种方式,探索施用不同浓度(0、5、10、50、100μmol/L)的硒酸钠和亚硒酸钠,对黄芪生物量、硒含量以及硒在植物体内的转运能力进行研究。结果表明,无论是以硒酸钠还是亚硒酸钠作为硒源均有利于黄芪地上部和根部干物重、硒含量的增加,随着硒浓度的增加干物重呈先升高后下降的趋势,黄芪地上部硒含量呈逐渐上升的趋势,根部硒含量与之相反。添加硒酸钠和亚硒酸钠处理时,在10μmol/L浓度处理时黄芪地上部和根部干物重最大,分别比CK增加了49.89%、60.87%和23.36%、60.00%。添加相同浓度的硒酸钠处理时,黄芪地上部和根部中硒含量高于施亚硒酸钠处理,在100μmol/L浓度处理下黄芪地上部硒含量最大为119.13μg/g,在5μmol/L浓度处理下黄芪根部硒含量最大为52.25μg/g。2种施硒方式下,根部施硒酸钠更有利于黄芪对硒的富集,且黄芪根部向地上部转运硒的能力随施硒浓度的升高逐渐增大。     

保护性耕作条件下浅松作业的试验

浅松作业是保护性耕作中推广使用的一种表土作业方式，适用于旱作保护性耕作的播前作业，能够达到松土、除草、整地等目的，也可以用于中耕除草作业。试验结果表明，该作业有良好的除草作用。能显著地提高地表平整度，降低表土容积密度，对根荏榭盖和土壤水分影响不显著，基本上满足了保护性耕作对土壤的要求。     

保护性耕作土壤肥力动态变化的研究--秸秆覆盖对土壤温度的影响

保护性耕种作是指能够保持水土、培肥地力和保护生态环境的耕作措施与技术体系,以秸秆覆盖和少耕、免耕为中心内容,其技术的实质性特点是历年的作物秸秆不断地在土壤表层累积,逐渐形成肥沃的腐殖层。为此,研究了不同秸杆覆盖量对玉米田土壤温度的动态变化,结果表明:秸秆覆盖量越多,土壤温度降低越多;而4000kg/hm2秸秆覆盖在耕作层(15cm以上)温度要高于不覆盖,对玉米种子萌发和出苗有利。通过对秸秆覆盖处理的土壤温度动态变化的测定,阐明了秸秆覆盖与土壤温度动态变化的关系,为保护性耕作的实施提供了理论参考和依据。     

保护性耕作在三江平原的应用研究

保护性耕作是相对于传统耕作的一种新的耕作技术,是以作物秸秆还田和免耕,少耕技术相结合来进行农业生产的。为此,阐述了保护性耕作的实质及关键技术组成,并结合三江平原农业生产现状分析了实施保护性耕作的可行性,同时介绍了三江平原实施保护性耕作的应用情况。     

机械化保护性耕作的技术体系与应用效果

农业保护性耕作技术是当今国际上先进的农业生产技术.实施以残茬覆盖和免耕、少耕为主要内容的机械化保护性耕作,可以减少地表径流,避免土壤流失,降低土壤风蚀,增加土壤有机质含量,改善耕地肥力及理化性状,是实现保土、保水、保肥和保持生态环境的重要措施,是旱作农业实现可持续发展的重要途径.     

草地振动式间隔松土机设计与试验

针对我国草原长期过载放牧,造成土壤板结严重,导致草原退化的问题,设计了9ST-460型草地振动式间隔松土机.该机采用间隔配置的梯形框架式松土部件,利用曲轴连杆机构产生的向上激振力,对通过松土部件的土壤进行强制振动疏松,实现了在不破坏草原植被的条件下,对高坚实度草原土壤的松土作业.田间试验表明:机具在前进速度1 m/s、振动频率10.0 Hz情况下,作业稳定,松土效果明显.经检测,松土平均深度20.01 cm,松土比43.4%,植被破坏率1.6%,生产率0.85 hm~2/h,达到了技术要求.作业后土壤容积密度和坚实度平均降低了30.0%和48.8%,可以获得适合牧草生长的虚实并存的耕作层,提高了土壤的蓄水保墒能力,天然草地和人工草地牧草产量分别增产73.99%和68.65%.     

基于GIS的保护性耕作技术适宜性区划方法

目前保护性耕作技术类型繁多且我国地区差异较大,大面积推广存在很大困难,以免耕为例构建了该项保护性耕作技术适宜性区划的指标体系,并选取内蒙古武川县为实证研究区域,在利用GIS技术的基础上采取AHP加权法、聚类分析法等对其进行了免耕技术的适宜性区划,得到了较为合理的区划结果.为其他类型的保护性耕作技术适宜性区划研究提供了借鉴和参考.     

轮胎压实对机具牵引阻力的影响

研究了华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作对机具田间牵引阻力的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下机具田间作业的滚动阻力、开沟器牵引阻力和总牵引阻力.与非固定道保护性耕作时深松、小麦和玉米播种作业相比,固定道保护性耕作下机组总牵引阻力分别降低14.6%、13.3%和13.3%;滚动阻力分别降低26.9%、21.9%和19.7%,平均降低22.9%;机具牵引阻力分别降低7.5%、7.2%和12.4%,平均降低8.8%.固定道处理的开沟器牵引阻力平均比非固定道处理降低22.0%.与非固定道相比,固定道总牵引油耗在3种作业时分别降低17.6%、12.4%和9.1%.试验结果表明,固定道保护性耕作显著降低机具田间牵引阻力,减少了机具田间作业油耗.     

Application of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to predict the impact of alternative management practices on water quality and quantity

Alternative land management practices such as conservation or no-tillage, contour farming, terraces, and buffer strips are increasingly used to reduce nonpoint source and water pollution resulting from agricultural activities. Models are useful tools to investigate effects of such management practice alternatives on the watershed level. However, there is a lack of knowledge about the sensitivity of such models to parameters used to represent these conservation practices. Knowledge about the sensitivity to these parameters would help models better simulate the effects of land management. Hence, this paper presents in the first step a sensitivity analysis for conservation management parameters (specifically tillage depth, mechanical soil mixing efficiency, biological soil mixing efficiency, curve number, Manning's roughness coefficient for overland flow, USLE support practice factor, and filter strip width) in the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). With this analysis we aimed to improve model parameterisation and calibration efficiency. In contrast to less sensitive parameters such as tillage depth and mixing efficiency we parameterised sensitive parameters such as curve number values in detail.In the second step the analysis consisted of varying management practices (conventional tillage, conservation tillage, and no-tillage) for different crops (spring barley, winter barley, and sugar beet) and varying operation dates. Results showed that the model is very sensitive to applied crop rotations and in some cases even to small variations of management practices. But the different settings do not have the same sensitivity. Duration of vegetation period and soil cover over time was most sensitive followed by soil cover characteristics of applied crops.