黏土与松土部件互作的离散元仿真标定与试验

为了提高白萝卜收获机关键部件松土铲的离散元仿真结果与实际情况的吻合度，利用台架实验和EDEM软件仿真相结合的方式，对黏壤土与松土铲之间接触的离散元仿真参数进行标定。以堆积角和滚动距离作为响应值，通过四因素三水平正交组合试验，分别建立土壤与土壤、土壤与触土材料之间的回归模型，并对回归模型进行分析，得到土壤含水率为(21±0.1)%时模型参数的解最优，分别为：土壤与土壤之间JKR为8.884J/m²,恢复系数为0.275,静摩擦因数为0.504,滚动摩擦因数为0.038;土壤与接触材料之间的仿真参数JKR为6.975J/m²,恢复系数为0.428;静摩擦因数为0.054;滚动摩擦因数为0.054。为了验证离散元仿真模型参数最优解与实际情况的吻合度，开展了基于最优参数下的台架实验与仿真试验，结果表明：台架实验松土铲的黏土量与仿真的相对误差为5.70%,仿真结果与台架试验基本一致，验证了离散元仿真参数模型的可靠性。     

不同水分对砂壤土初级氮转化速率的影响

为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应,以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程,为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以该地区的农田砂壤土为对象,利用;N同位素双标记技术结合FLUAZ数值优化模型开展室内培养试验,研究60%WHC(田间最大持水量)、100%WHC和淹水条件下土壤初级氮转化速率。结果表明:60%WHC水分条件下土壤初级氮矿化速率、初级氮固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率分别为1.87、1.16、2.84 mg·kg¹·d¹和0.01 mg·kg¹·d¹,水分含量增加至100%WHC对土壤初级氮转化速率没有显著影响。淹水后土壤初级氮矿化速率和初级氮固定速率分别增加至2.45 mg·kg¹·d¹和2.15 mg·kg¹·d¹,初级硝化速率降低至1.13 mg·kg¹·d¹,初级反硝化速率增加至0.65 mg·kg¹·d¹,与60%WHC处理差异显著。60%WHC和100%WHC处理土壤初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)以及初级氮矿化速率与初级氮固定速率比值(gm/gi)都大于1,而淹水处理的gn/ia值小于1(0.55),gm/gi值接近1(1.14)。非饱和水分条件下,砂壤土的氮素供应和固持能力较低,容易发生硝态氮的积累和淋溶损失。砂壤土淹水后促进了反硝化作用的发生,但氮矿化和固定过程紧密偶联,提高了土壤氮的供应和周转能力;同时硝化作用受到抑制,减少了硝态氮淋溶损失的风险。     

增氧水输入对壤土土壤氮的影响

【目的】研究不同溶解氧含量的增氧水对壤土土壤矿化作用和硝化作用的影响,分析增氧水输入提高土壤的供氮能力的作用机制。【方法】以壤土为供试土壤,采用室内土壤培养方法,选取常规水(RCK)、自然空气供氧曝气增氧(RD₁)、33％增氧供氧曝气增氧(RD₂)和90％增氧供氧曝气增氧(RD₃)4个不同浓度增氧水输入,测定不同培养时间下不同浓度增氧水输入下壤土土壤的 {\mathrm{NH}}_{\mathrm{４}}^{＋}-N和 {\mathrm{NO}}_{\mathrm{３}}^{-}-N含量,计算土壤净氮矿化量、净氮矿化速率、硝化率和硝化速率以及拟合各处理条件下土壤 {\mathrm{NH}}_{\mathrm{４}}^{＋}-N含量与培养时间t的回归公式以及模型特征值,分析不同处理的输入效果。【结果】与达到最大消耗速率所用时间的变化趋势相反,4个不同处理中初始消耗速率V₀和最大消耗速率V_max的趋势变化均为RCK123,初始消耗速率V₀的最大值(8.950 1 mg／(kg・d)),最大消耗速率V_max的最大值(13.019 8 mg／(kg・d))和达到最大消耗速率所用时间T_Vmax的最小值(1.502 1 d)均是RD₃处理;相同增氧浓度条件下,壤土土壤净氮矿化量和硝化率随时间的增加呈现上升趋势,而壤土土壤净氮矿化速率和净硝化速率随时间的增加呈现下降趋势;在同一培养时间时期下,壤土土壤净氮矿化量、净氮矿化速率、硝化率以及净硝化速率的变化趋势均呈RCK123处理的关系。【结论】增加输入水氧浓度会加速壤土氮素转化,增强土壤的矿化作用和硝化作用,改善土壤微生物的活动及矿物质的转化,提高土壤的供氮能力。