探究機(jī)具對農(nóng)田壓實效應(yīng)的影響

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1材料與方法

1.1試驗材料

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試驗方法

1.2.1土樣處理

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

1.2.2試驗裝置和外力作用

時間選定本試驗采用農(nóng)田土壤壓實模擬裝置，選定外力作用時間為0.1、0.3、0.5、1.0、1.5和2.5s。1.2.3接地壓強的選定輕型拖拉機(jī)的接地壓強為200～400kPa，重型拖拉機(jī)的接地壓強為50～1000kPa。根據(jù)當(dāng)前農(nóng)機(jī)具作業(yè)時接地壓強，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)具作用時間對農(nóng)田黑土基質(zhì)勢的影響

在接地壓強100、200、400和800kPa條件下對4個有機(jī)質(zhì)含量農(nóng)田黑土進(jìn)行0.1～2.5s壓實處理，基質(zhì)勢測定結(jié)果。有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg的農(nóng)田黑土在100、200kPa接地壓強下，基質(zhì)勢隨作用時間呈現(xiàn)Larson單峰曲線變化;在400、800kPa高強度壓實條件下，基質(zhì)勢減小后隨作用時間的增加呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。表明在機(jī)具作用時間內(nèi)，在100、200kPa壓強下存在過度壓實的閾值時間。有機(jī)質(zhì)含量為43.44、77.40和123.47gkg的農(nóng)田黑土在上述壓強條件下，基質(zhì)勢隨作用時間的變化表現(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。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壓強下，基質(zhì)勢隨作用時間呈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壓強下，基質(zhì)勢隨作用時間的增加呈增大的趨勢，說明在0.1～2.5s作用時間內(nèi)未對土壤造成過度壓實;在400、800kPa壓強下，基質(zhì)勢隨作用時間呈Larson單峰曲線變化，存在過度壓實的時間閾值。

2.2農(nóng)田黑土的閾值時間

對有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg的農(nóng)田黑土在100、200kPa壓強下的基質(zhì)勢與機(jī)具作用時間進(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，y有極大值存在，對應(yīng)的機(jī)具作用時間x為有機(jī)質(zhì)含量為13.28gkg農(nóng)田黑土不發(fā)生過度壓實所能承受的最大壓實強度。根據(jù)回歸方程(1)、(2)可得，在100、200kPa接地壓強下，閾值時間為0.84、0.71s。高于此時間，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)受到破壞，將發(fā)生過度壓實。同理，對有機(jī)質(zhì)含量為43.44、77.40和123.47gkg的農(nóng)田黑土中基質(zhì)勢隨作用時間呈單峰曲線變化的處理進(jìn)行回歸分析，避免發(fā)生過度壓實的閾值時間。

3討論

試驗是在非密實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，而無側(cè)向變形的條件下進(jìn)行的。在農(nóng)機(jī)具實際作業(yè)中，壓實的農(nóng)田土壤尤其是深層土壤為密實土壤，先期固結(jié)應(yīng)力較大，同時農(nóng)機(jī)具在作業(yè)過程中會發(fā)生輪胎、農(nóng)具對土壤產(chǎn)生剪切和摩擦壓實，其對農(nóng)田土壤壓實效應(yīng)的影響有待進(jìn)一步探討。

4結(jié)論

農(nóng)機(jī)具作用時間對農(nóng)田黑土壓實效應(yīng)不同，其壓實效應(yīng)的閾值時間可通過土壤基質(zhì)勢與作用時間確定;農(nóng)田黑土壓實效應(yīng)隨農(nóng)機(jī)具作用時間和機(jī)具接地壓強發(fā)生變化，在供試土樣有機(jī)質(zhì)含量范圍內(nèi)、各接地壓強下，機(jī)具時間閾值隨土壤有機(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)具作用時間、降低接地壓強和提高有機(jī)質(zhì)含量是避免農(nóng)田土壤過度壓實的重要措施。

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