探究機(jī)具對(duì)農(nóng)田壓實(shí)效應(yīng)的影響

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1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

在黑龍江省海倫市采集耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為13.28、43.44gkg的土壤樣品，在黑龍江省北安市采集土壤有機(jī)質(zhì)含量為77.40、123.47gkg土壤樣品。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1土樣處理

將土壤樣品風(fēng)干去除雜物后過(guò)2mm土壤篩，用烘干法測(cè)定土壤含水量，將供試土樣含水量調(diào)至24%。

1.2.2試驗(yàn)裝置和外力作用

時(shí)間選定本試驗(yàn)采用農(nóng)田土壤壓實(shí)模擬裝置，選定外力作用時(shí)間為0.1、0.3、0.5、1.0、1.5和2.5s。1.2.3接地壓強(qiáng)的選定輕型拖拉機(jī)的接地壓強(qiáng)為200～400kPa，重型拖拉機(jī)的接地壓強(qiáng)為50～1000kPa。根據(jù)當(dāng)前農(nóng)機(jī)具作業(yè)時(shí)接地壓強(qiáng)，選定的作用外力為100、200、400和800kPa。

2結(jié)果與分析

2.1農(nóng)機(jī)具作用時(shí)間對(duì)農(nóng)田黑土基質(zhì)勢(shì)的影響

在接地壓強(qiáng)100、200、400和800kPa條件下對(duì)4個(gè)有機(jī)質(zhì)含量農(nóng)田黑土進(jìn)行0.1～2.5s壓實(shí)處理，基質(zhì)勢(shì)測(cè)定結(jié)果。有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg的農(nóng)田黑土在100、200kPa接地壓強(qiáng)下，基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間呈現(xiàn)Larson單峰曲線變化;在400、800kPa高強(qiáng)度壓實(shí)條件下，基質(zhì)勢(shì)減小后隨作用時(shí)間的增加呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。表明在機(jī)具作用時(shí)間內(nèi)，在100、200kPa壓強(qiáng)下存在過(guò)度壓實(shí)的閾值時(shí)間。有機(jī)質(zhì)含量為43.44、77.40和123.47gkg的農(nóng)田黑土在上述壓強(qiáng)條件下，基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間的變化表現(xiàn)出與有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg的農(nóng)田黑土相似的趨勢(shì)。其中有機(jī)質(zhì)含量為43.44gkg的農(nóng)田黑土在100、200、400和800kPa壓強(qiáng)下，基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間呈Larson單峰曲線變化。有機(jī)質(zhì)含量為77.40、123.47gkg的農(nóng)田黑土在100、200kPa壓強(qiáng)下，基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間的增加呈增大的趨勢(shì)，說(shuō)明在0.1～2.5s作用時(shí)間內(nèi)未對(duì)土壤造成過(guò)度壓實(shí);在400、800kPa壓強(qiáng)下，基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間呈Larson單峰曲線變化，存在過(guò)度壓實(shí)的時(shí)間閾值。

2.2農(nóng)田黑土的閾值時(shí)間

對(duì)有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg的農(nóng)田黑土在100、200kPa壓強(qiáng)下的基質(zhì)勢(shì)與機(jī)具作用時(shí)間進(jìn)行回歸分析，得二次回歸方程:y=－35.878x2+101.31x+67.566R2=0.6499(1)y=－23.556x2+57.85x+64.70R2=0.6926(2)當(dāng)dydx=0時(shí)，y有極大值存在，對(duì)應(yīng)的機(jī)具作用時(shí)間x為有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg農(nóng)田黑土不發(fā)生過(guò)度壓實(shí)所能承受的最大壓實(shí)強(qiáng)度。根據(jù)回歸方程(1)、(2)可得，在100、200kPa接地壓強(qiáng)下，閾值時(shí)間為0.84、0.71s。高于此時(shí)間，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)受到破壞，將發(fā)生過(guò)度壓實(shí)。同理，對(duì)有機(jī)質(zhì)含量為43.44、77.40和123.47gkg的農(nóng)田黑土中基質(zhì)勢(shì)隨作用時(shí)間呈單峰曲線變化的處理進(jìn)行回歸分析，避免發(fā)生過(guò)度壓實(shí)的閾值時(shí)間。

3討論

試驗(yàn)是在非密實(shí)土樣正壓力條件下進(jìn)行的側(cè)限壓縮，即土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無(wú)側(cè)向變形的條件下進(jìn)行的。在農(nóng)機(jī)具實(shí)際作業(yè)中，壓實(shí)的農(nóng)田土壤尤其是深層土壤為密實(shí)土壤，先期固結(jié)應(yīng)力較大，同時(shí)農(nóng)機(jī)具在作業(yè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生輪胎、農(nóng)具對(duì)土壤產(chǎn)生剪切和摩擦壓實(shí)，其對(duì)農(nóng)田土壤壓實(shí)效應(yīng)的影響有待進(jìn)一步探討。

4結(jié)論

農(nóng)機(jī)具作用時(shí)間對(duì)農(nóng)田黑土壓實(shí)效應(yīng)不同，其壓實(shí)效應(yīng)的閾值時(shí)間可通過(guò)土壤基質(zhì)勢(shì)與作用時(shí)間確定;農(nóng)田黑土壓實(shí)效應(yīng)隨農(nóng)機(jī)具作用時(shí)間和機(jī)具接地壓強(qiáng)發(fā)生變化，在供試土樣有機(jī)質(zhì)含量范圍內(nèi)、各接地壓強(qiáng)下，機(jī)具時(shí)間閾值隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高而提高。因此，在保證作業(yè)質(zhì)量的前提下，合理選擇機(jī)具作用時(shí)間、降低接地壓強(qiáng)和提高有機(jī)質(zhì)含量是避免農(nóng)田土壤過(guò)度壓實(shí)的重要措施。

作者：楊富江 牛爽 單位：黑龍江省 852 農(nóng)場(chǎng)  黑龍江省海倫農(nóng)場(chǎng)