自激振動(dòng)深松對(duì)土壤物理特性的影響

　　摘要：連年的淺層翻、旋耕作業(yè)及大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用，使得新疆土壤形成了一層又硬又厚的犁底層，進(jìn)而影響土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量。為了打破犁底層、改善新疆地區(qū)土壤質(zhì)量、提高自然降水的利用率，以非振動(dòng)深松作為參照試驗(yàn)組，針對(duì)3種不同參數(shù)彈簧的自激振動(dòng)深松方式進(jìn)行深松試驗(yàn)。

　　結(jié)果表明：相較于非振動(dòng)深松，彈簧Ⅲ耕作后>15—30cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降17.44%，0—15cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降20.17%，彈簧Ⅱ耕后0—15cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降23.24%，>15～30cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降10.09%;在0—15em耕層，彈簧Ⅲ相較于非振動(dòng)，土壤密度下降6.02%，在>I5—30cm耕層為16.29%;彈簧Ⅲ相較于非振動(dòng)情況，在0～15cm耕層和>15～30cm耕層，土壤容重下降依次為4.11%和13.73%;彈簧Ⅱ相較于非振動(dòng)情況，在0～15cm耕層和>15～30cm耕層，土壤容重下降依次為2.05%和7.84%;彈簧I與非振動(dòng)對(duì)各耕層土壤容重相差不大，>30—45cm的深層土壤自激振動(dòng)和非振動(dòng)情況對(duì)于土壤密度減小效果相差不大，深層深松時(shí)，由于牽引阻力增加使彈簧被完全壓縮，深松效果下降。試驗(yàn)結(jié)果為推廣自激振動(dòng)深松作業(yè)方式及新疆耕作資源的合理配置提供了參考。

　　關(guān)鍵詞：自激振動(dòng)深松,土壤耕作,物理特性

　　0引言

　　目前，耕地減少、質(zhì)量變差進(jìn)一步加重糧食需求問(wèn)題。國(guó)家規(guī)劃綱要指出，在2020年我國(guó)糧食產(chǎn)量要達(dá)到5400億kg以上¨J。目前，適合耕種的土壤面積日益減少，糧食產(chǎn)量增加的重要途徑之一是提高土壤質(zhì)量。新疆地廣人稀，平均每人可耕種面積位列全國(guó)之首，達(dá)到0.21hm，因此提高新疆耕地土壤質(zhì)量、增加作物產(chǎn)量對(duì)全國(guó)糧食增產(chǎn)具有重要意義。

　　自20世紀(jì)80年代以來(lái)，新疆耕地長(zhǎng)期采用翻耕或旋耕方式整地，導(dǎo)致耕層變薄、土壤板結(jié)，土壤比阻逐年增加，所需耕作動(dòng)力也越來(lái)越大。在農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣應(yīng)用大背景下，大馬力拖拉機(jī)等大型農(nóng)機(jī)的廣泛使用又進(jìn)一步加劇對(duì)土壤的壓實(shí)，導(dǎo)致惡性循環(huán)，使得耕地土壤形成一層又厚又硬的犁底層。犁地層的存在使得耕層容量減少，土壤結(jié)構(gòu)變差;導(dǎo)致地表徑流、水土流失越發(fā)嚴(yán)重，貯水能力減弱，農(nóng)田肥力日趨衰竭;土壤孔隙度降低，限制田間作物植株根系生長(zhǎng)發(fā)育;作物抗逆性下降，制約了高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

　　要從根本上改良土壤，只有通過(guò)深松技術(shù)。研究表明：深松使犁底層破碎，在疏松土壤時(shí)土壤透氣性和土壤結(jié)構(gòu)得以改善;深松后，深層土壤得到疏松，且表層土壤與深層土壤不發(fā)生翻轉(zhuǎn)與混合，使松動(dòng)土壤便于與外界交換氣體的同時(shí)可以容納更多的水量，增加作物抗旱能力，同時(shí)改善作物根系生長(zhǎng)環(huán)境，增強(qiáng)作物抗倒伏能力。

　　2010年，中央一號(hào)文件明確提出“大力推廣機(jī)械深松整地”重要任務(wù)，將深松技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)手段。因此，自激振動(dòng)深松作為深松減阻降耗的有效方法，研究其對(duì)土壤質(zhì)量物理特性的影響對(duì)新疆現(xiàn)有耕作方式優(yōu)化及耕作資源合理配置具有重要意義。

　　1自激振動(dòng)深松方式及工作原理

　　自激振動(dòng)深松機(jī)主要由機(jī)架、牽引裝置、自激振動(dòng)深松裝置和深度控制裝置構(gòu)成。機(jī)架的前梁設(shè)有牽引裝置，后梁設(shè)有4組自激振動(dòng)深松裝置，橫梁兩側(cè)設(shè)有深度控制裝置。自激振動(dòng)深松裝置由前后固定板、振動(dòng)固定梁、深松機(jī)構(gòu)和自激振動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其中，自激振動(dòng)機(jī)構(gòu)由預(yù)緊端蓋、自激振動(dòng)彈簧、彈簧端蓋、彈簧心軸固定銷軸及彈簧心軸構(gòu)成，是自激振動(dòng)深松機(jī)核心部分。

　　2材料和方法

　　2.1試驗(yàn)地點(diǎn)

　　2016年9月8日，在新疆維吾爾自治區(qū)石河子市145團(tuán)石河子大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)二連內(nèi)的新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)田內(nèi)的前茬作物為打瓜，試驗(yàn)時(shí)田間的滴灌帶已回收，殘膜未回收，有打瓜收獲后的殘留打瓜皮。深松耕作前，對(duì)于土壤深度為0—15em、15～30cm和30～45cm的土壤，土壤堅(jiān)實(shí)度依次為2077、2603、2654kPa;耕前土壤密度為1.75、1.83、1.71s/cm;耕前土壤容重依次為1.55、1.61、1.49g/cm。;耕前土壤含水率依次為12.87%、13.46%、14.46%。

　　2.2試驗(yàn)方法

　　選取直徑相同、中徑不同的3組自激振動(dòng)彈簧進(jìn)行深松試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，將不添加自激振動(dòng)彈簧的非振動(dòng)深松組作為對(duì)照試驗(yàn)組，耕作后對(duì)不同耕層(0～15cm、15—30cm、30—45cm)土壤物理特性進(jìn)行測(cè)量分析。在打瓜收獲后的試驗(yàn)田中，舍棄四周雜草叢生、土壤高低起伏過(guò)大和存在大量石塊的少耕地段，選取試驗(yàn)田中間長(zhǎng)60m、寬50m的地塊作為試驗(yàn)區(qū)，并通過(guò)標(biāo)桿對(duì)試驗(yàn)區(qū)范圍進(jìn)行標(biāo)記;同時(shí)，在試驗(yàn)區(qū)的兩端預(yù)留出lOm的拖拉機(jī)耕作調(diào)整區(qū)域，方便拖拉機(jī)行進(jìn)與轉(zhuǎn)向”J。

　　在試驗(yàn)區(qū)中，按照平行四邊形對(duì)角線對(duì)深松方式下土壤物理參數(shù)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇，并且通過(guò)標(biāo)桿標(biāo)記，通過(guò)相同距離選取測(cè)試點(diǎn)的方法消除用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理參數(shù)獲取點(diǎn)位置選取的隨意性。

　　2.3試驗(yàn)設(shè)備與方法試驗(yàn)

　　采用美國(guó)Spectrum公司生產(chǎn)的FieldScoutSC900型土壤深度硬度測(cè)量?jī)x;緊實(shí)度儀的測(cè)量范圍是0～700kg(即0～7O00kPa)，測(cè)量精度為0.1kg(即lOkPa)，靈敏度為0.05kg(即5kPa)，測(cè)量深度為0～400mm;環(huán)刀(內(nèi)徑為6.18cm，高為20mm，壁厚為1.5mm);電子天平(稱量為500g分度值為0.1g);修土刀;圓玻璃片;自動(dòng)控制電熱恒溫烘箱(保持溫度在105~(2～1IO~C);天平(稱量為200g，分度值為0.O1g);密封袋若干、鐵鍬2把。

　　2.3.1土壤堅(jiān)實(shí)度

　　使用堅(jiān)實(shí)度儀按照平行四邊形對(duì)角線法在不同深松方式區(qū)域測(cè)定土壤堅(jiān)實(shí)度，測(cè)量過(guò)程中記錄堅(jiān)實(shí)度儀壓人土壤深度0—15cm、15～30cm、30—45cm土壤堅(jiān)實(shí)度數(shù)值，重復(fù)3次求取平均值。

　　2.3.2土壤密度、容重和含水率

　　取土前對(duì)環(huán)刀質(zhì)量進(jìn)行稱量，記為m;在試驗(yàn)田中，按照試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)在測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行取土，將環(huán)刀刀刃一端垂直壓人耕層土壤，并將環(huán)刀中的多余土壤利用修土刀修平，稱量環(huán)刀和取出的土壤質(zhì)量，記為m;將環(huán)刀和取出的土壤一并放人烘箱中，在lO5℃溫度下進(jìn)行24h烘干，取出后進(jìn)行干燥冷卻。

　　3試驗(yàn)結(jié)果分析

　　3.1土壤堅(jiān)實(shí)度

　　試驗(yàn)中，將耕前、非振動(dòng)參照組及各彈簧類型下的土壤堅(jiān)實(shí)度數(shù)據(jù)采集并整理，深松耕前，土壤的堅(jiān)實(shí)度呈現(xiàn)出“由表層土壤至底層土壤逐漸增大”的現(xiàn)象。其原因是：每年打瓜地收獲后，土塊經(jīng)過(guò)翻轉(zhuǎn)五鏵犁進(jìn)行翻耕，耕深為30cm，打瓜根系較淺，生長(zhǎng)過(guò)程中土壤自然板結(jié)，造成土壤顆粒之間粘結(jié)緊密性由表層土壤至底層土壤逐漸增大的現(xiàn)象。

　　深松耕后，土壤堅(jiān)實(shí)度大致呈現(xiàn)出“表層小、中層大、底層小”的現(xiàn)象。其原因是：深松過(guò)程中只松土不翻土，深松最大深度大概為30—45cm，表層土壤自身堅(jiān)實(shí)度比較低，底層土壤被深松鏟尖打破，形成虛實(shí)相間的現(xiàn)象。將耕前、耕后各測(cè)量點(diǎn)土壤堅(jiān)實(shí)度分別求取平均值，相較于耕前，無(wú)論非振動(dòng)深松還是振動(dòng)深松，均能使耕層土壤堅(jiān)實(shí)度均下降。

　　相較于非振動(dòng)深松，彈簧Ⅲ耕作后>15～30cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降17.44%，0—15cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降20.17%;彈簧Ⅱ耕后0～15cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降23.24%，>15～30cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降10.09%;彈簧I與非振動(dòng)對(duì)土壤各耕層堅(jiān)實(shí)度減少效果相差不大，原因可能是彈簧I剛度較小，耕作過(guò)程中彈簧被全部壓縮，深松情況與非振動(dòng)組類似。

　　3.2土壤密度

　　試驗(yàn)中，將耕前、非振動(dòng)參照組及各彈簧類型下的土壤密度數(shù)據(jù)采集并整理，土壤密度隨著耕層加深逐漸變大。相較于耕前各耕層，非振動(dòng)和彈簧振動(dòng)均能減小土壤密度，但彈簧振動(dòng)降低土壤容重效果更明顯。

　　其中，在0～15cm耕層，彈簧Ⅲ相較于耕前和非振動(dòng)情況，土壤密度下降依次為10.86%和6.02%;在>15～30cm耕層，依次為18.58%和16.29%。彈簧Ⅱ較于耕前和非振動(dòng)情況，在>15～30cm耕層，土壤密度下降依次為10.93%和8.43%;彈簧I對(duì)淺層土壤密度減少效果稍明顯，在0～15cm耕層，彈簧Ⅲ相較于耕前和非振動(dòng)情況，土壤密度下降依次為5.14%和1.81%;對(duì)于>30—45cm的深層土壤，彈簧振動(dòng)和非振動(dòng)情況對(duì)于土壤密度減小效果相差不大。

　　其原因是：深層深松時(shí)，耕深最多達(dá)到40cm，由于拖拉機(jī)動(dòng)力及牽引阻力的急劇增加，耕深穩(wěn)定性下降，彈簧被完全壓縮，深松效果下降且與非振動(dòng)效果相近。

　　3.3土壤容重

　　試驗(yàn)中，將耕前、非振動(dòng)參照組及各彈簧類型下的土壤容重?cái)?shù)據(jù)采集并整理。

　　4結(jié)論

　　1)無(wú)論是非振動(dòng)深松還是自激振動(dòng)深松，都可以降低土壤的堅(jiān)實(shí)度、密度、容重;但針對(duì)各耕層土壤，自激振動(dòng)深松對(duì)上述土壤物理特性的降低幅度大于非振動(dòng)深松。

　　2)相較于非振動(dòng)深松，彈簧Ⅱ耕后0～15cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降23.24%，>15～30cm耕層堅(jiān)實(shí)度下降10.09%;在0～15cm耕層，彈簧Ⅲ相較于非振動(dòng)，在>15～30cm耕層為16.29%;彈簧Ⅲ相較于非振動(dòng)情況，在0～15cm耕層和>15～30cm耕層，土壤容重下降依次為4.11%和13.73%;彈簧I與非振動(dòng)對(duì)各耕層土壤容重相差不大，同時(shí)對(duì)于>30～45cm的深層土壤自激振動(dòng)和非振動(dòng)情況土壤密度減小效果相差不大，深層深松時(shí)，由于牽引阻力增加使彈簧被完全壓縮，深松效果下降。對(duì)于不同耕層土壤，自激振動(dòng)彈簧參數(shù)對(duì)土壤物理性質(zhì)變化有影響。

　　3)相較于耕前，非振動(dòng)、彈簧I、彈簧Ⅱ和彈簧Ⅲ耕作方式下，0～15cm表層土的土壤含水率下降依次為4.04%、11.27%、9.25%和8.08%。自激振動(dòng)深松處理方式下，通過(guò)土壤容重和堅(jiān)實(shí)度變化，可以間接推測(cè)自激振動(dòng)深松方式后各耕層土壤顆粒破碎更為嚴(yán)重，土壤水分蒸發(fā)幅度更大，導(dǎo)致耕后土壤含水率下降。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]庾莉萍.解讀《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要》[J].西部糧油科技，2009，34(1)：10-12.

　　[2]李志陽(yáng)，張紅麗，楊強(qiáng).新疆在中國(guó)糧食安全問(wèn)題上的戰(zhàn)略地位分析[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，15(1)：16—18

　　[3]NaeemAhmad，F(xiàn)ayyaz—ul—hassan，GhulamQadir.Effectofsubsurfacesoilcompactionandimprovementmeasuresonsoilproperties[J].InternationalJournalofAgricultureandBiologY(IJAB)，2007，9(3)：509—513.

　　更多土壤方向論文范文：生物質(zhì)炭對(duì)土壤微生物的影響

　　摘要：生物質(zhì)炭作為一種新型環(huán)境功能材料，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積。生物質(zhì)炭不僅可以吸附重金屬和有機(jī)污染物，而且還可以作為微生物載體。由于生物質(zhì)炭在土壤改良方面的優(yōu)異表現(xiàn),以及可實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用,已成為生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)。本文通過(guò)闡述生物質(zhì)炭的內(nèi)涵特性，就生物質(zhì)炭對(duì)土壤微生物的影響展開(kāi)探討，以期為促進(jìn)對(duì)生物質(zhì)炭的有效利用提供一些借鑒。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///nylw/20564.html