多年固定道保护性耕作对土壤结构的影响

为了解决拖拉机作业机组作业时造成的土壤普遍压实,在10a连续固定道保护性耕作试验基础上,研究了固定道保护性耕作对土壤容重、孔隙度、紧实度、水分以及冬小麦产量的影响。试验结果表明,对于作物生长带,固定道保护性耕作可以降低0～20cm土层的容重6.8%,提高0～40cm土层土壤总孔隙度4.6%,降低0～30cm土层土壤紧实度31.5%,提高0～1m土层蓄水能力,在固定道占地20%的情况下,仍能提高冬小麦产量10.8%。因此,固定道保护性耕作是减少土壤压实、改善土壤结构、提高小麦产量的有效耕作方式。

固定道保护性耕作的试验研究

通过压实试验 ,分析了无压实以及小型拖拉机、中型拖拉机和联合收获机压实等处理方式的土壤容重、入渗率和耕作阻力。在此基础上 ,进行了两年的固定道耕作试验 ,结果表明 ,机具随机进地行走会造成对土壤的严重压实 ,降低土壤水分入渗 ,增加作业能耗 ,而固定道能够改善土壤结构 ,提高土壤蓄水能力 ,减轻地表径流 ,提高土壤作业适时性和准确性 ,在目前固定道占地 2 0 %的情况下 。

固定道保护性耕作节能效果试验研究

固定道保护性耕作限制了机具对土壤的普遍性压实,提高了拖拉机牵引性能,降低了能耗。在北京郊区青云店镇试验区,设置固定道及非固定道保护性耕作对照区。通过播种机开沟器阻力正交试验及牵引阻力测试试验,研究固定道保护性耕作对播种、深松作业的牵引力及油耗的影响。试验表明:在0.05的置信水平下,对比作业速度、深度和土壤坚实度因素,土壤坚实度因素因田间分布均匀性较低,对开沟阻力波动影响最为显著;非固定道保护性耕作因轮胎压实,破坏了表层土壤均匀性,造成作业负荷变动大,加剧燃油消耗;相对于非固定道保护性耕作,按华北小麦—玉米一年两熟地区两年一深松模式估算,固定道保护性耕作仅播种、深松两项作业一年每公顷节省15.7 L柴油;固定道保护性耕作因减少了压实面积,从而可以提高拖拉机田间作业的牵引性能,减小机具的作业阻力,降低燃油消耗,达到减少压实、节约能耗的作用。

固定道对行小麦/玉米通用免耕播种机设计

针对华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作缺乏配套机具,设计了2BMDF-2/7型固定道小麦/玉米免耕播种机。该机利用固定道实现对行作业,同时采用动力驱动粉碎防堵机构,重点解决玉米秸秆地免耕播种小麦的问题。试验结果表明,该机通过性好,对行避茬率在85%以上,能很好地解决玉米秸秆地免耕播种小麦的堵塞问题,可以完成小麦和玉米的免耕播种,播种深度变异系数分别为19.4%和23.4%,实现一机两用。

组合刀式固定道小麦免少耕播种机设计与试验（英文）

为了减少农机作业对农田土壤的压实,改善作物生长环境,加强农机与农艺融合,该文结合固定道和保护性耕作技术要求,开发了固定道小麦免少耕播种机,设计了一种楔刀型开沟器与"Y"型、"L"型刀具相结合的防堵开沟装置,并确定了"Y"型、"L"型刀具等关键部件的参数,田间对比试验表明,所设计的固定道小麦免少耕播种机通过性能良好,各项指标满足免耕播种机设计要求。固定道模式下机具各项性能指标均略优于非固定道,种、肥深度合格率均达到84%以上,且一致性好,种肥间距加大5 mm,合格率达到85.2%,有效减少了烧种现象。固定道免少耕作业实施2年后,与非固定道作业模式相比,作业油耗降低22.01%,节油效果显著。因此,固定道免少耕播种技术能够提高播种质量,降低作业功耗。另外,随着中国土地流转政策地推进,研究成果将对土地规模化种植、高效化管理具有一定指导意义。

水氮耦合对固定道垄作栽培春小麦根长密度和产量的影响

固定道垄作(PRB)是在农田中设固定的机械行走道的一种垄作和沟灌栽培模式,是河西灌区春小麦取代传统平作和大水漫灌种植方式的一种新技术。为了明确PRB种植模式下合理的施氮水平和灌水量,2014—2015年连续2年采用二因素裂区设计,以3种灌溉定额(1200、2400和3600 m3 hm–2)为主区,以4种施氮水平(0、90、180和270kg hm–2)为副区,研究水氮耦合对小麦不同生育期的根长密度及最终产量的影响。随灌水量和施氮量的增加,根长密度呈现先增后降的变化趋势,且灌水量的效应大于施氮水平的效应;开花、灌浆和成熟期的根长密度与籽粒产量呈正相关。回归分析显示,根长密度最大值的水氮耦合条件是灌水量约2850 m3 hm–2、施氮量196~207 kg hm–2。中等灌水量(2400 m3 hm–2)条件下,小麦主要生育期根长密度显著增加,提高了根长密度在40~80 cm土层的分配比例,增加了水分利用效率和氮肥农学利用效率。综合评价小麦籽粒产量、水分利用率和氮肥农学利用效率,中等灌水量与中氮水平(180 kg hm–2)是所有处理中的最佳水氮耦合模式,可用于河西灌区春小麦PRB栽培模式。当加大灌水至3600m3 hm–2时,产量没有显著增加,水分利用效率和氮肥农学利用效率显著下降,其原因可能是高灌水量使小麦主要生育期的根长密度降低,且根长密度在0~40 cm土层的比例升高,在40~80 cm土层的比例下降。

固定道耕作灌溉对覆膜春小麦土壤水分和产量的效应研究

针对传统种植方式下大水漫灌所造成的水资源浪费,采用固定道耕作与沟灌加地膜覆盖的方法,采用小水沟内侧渗灌,设置垄沟比例为2.23∶1。试验结果表明:固定道耕作法灌水道内的水分侧渗范围比传统的自然道耕作宽约15cm,下渗速度较慢,但下渗较深;固定道耕作法有利于充分发挥小麦的边行优势,穗粒数、穗粒重和千粒重显著高于自然道耕作,产量比自然道耕作增加16.9%。

固定道垄作小麦玉米两用免耕播种机的研制

针对固定道垄作保护性耕作技术推广中缺乏合适播种机具的问题，研制了固定道垄作小麦玉米两用免耕播种机。与之配套的拖拉机轮胎和机具地轮均在垄沟中行走，不压实播种带；播种作业时避开根茬，减少机具的堵塞，同时节省功耗；利用修垄装置对原垄进行修复，修复后松散的垄沿及播种带用组合镇压器镇压。通过调整、更换部分部件可以实现小麦、玉米两用播种。田间试验表明：避茬率达92％以上，对行性能好；修垄圆盘前进偏角为20°～45°时修复效果较好；所播种的小麦苗齐苗壮。该播种机可一次性完成施肥、播种、修垄、镇压等作业，满足在原垄上进行避茬免耕播种的生产要求。

干旱灌区固定道耕作对土壤水热效应及春小麦产量的影响

为提高干旱灌区小麦节水生产技术,依托2005年开始的定位试验,以传统耕作（CT）为对照,对固定道平作（ZT）和固定道垄作（PRB）下土壤温度、土壤水分和春小麦产量的变化进行了分析。结果表明,PRB可增加0~80cm土层土壤水分含量,小麦出苗期至收获期不同土层土壤含水量为PRB〉ZT〉CT。在小麦播种期至出苗期,PRB土壤升温较慢,拔节期至收获期0~15cm土层土壤温度变化趋势为PRB〉ZT〉CT。随着种植年限的增加,PRB保护性耕作对小麦具有明显的增产效应,穗粒数的增加是其增产的主要因素。PRB和ZT处理4年平均水分利用效率分别比对照提高了46.88%和12.96%。PRB处理节水增产效果明显,可作为干旱灌区小麦节水栽培新技术进行推广。

节约能耗的固定道耕作法

介绍了固定道耕作法及其目前的研究情况。利用测力数据采集系统，在免耕和已耕地条件下，对凿形开沟器在压实区和非压实种床区开沟所需水平牵引力和牵引功率进行了同步测量。试验结果表明，在本试验条件下，采用固定道耕作法开沟器所需牵引力可降低40％左右。

固定道灌溉结合垄面覆盖对土壤水分时空分布和产量的影响

通过定位试验研究了固定道结合垄面不同覆盖处理土壤水分分布以及对产量的影响，结果表明：固定道内的机械压实增加了土壤表层0～15cm紧实度，对15cm以下土层影响较小，从而在固定道表层形成了一个隔水层，减少了水分在道内下渗的可能性，增加了水分向垄体侧渗的几率；固定道耕作无覆盖（CT）处理土壤水分含量明显低于固定道耕作结合地膜覆盖（CTP）和固定道结合秸杆覆盖（CTS），表层含水量常低于10％，CT处理和CTP处理灌水后在垄中分别形成约40cm和20cm的水分亏缺带，而CTS处理土壤内水分则通过再分布使垄中水分得以补偿；CTS处理灌水后水分在土壤中逐步均一分布，CTP处理和CT处理土壤内较长一段时间表现为垄中含水量低于垄缘；由于不同的覆盖状况以及垄面水分的分布不同导致各处理及同处理行间产量存在差异，各处理产量高低顺序为CTP〉CTS〉CT，CTP比CT增产19．62％，CTS比CT增产17．82％；CTP处理与CTS处理间产量差异不显著；CT处理中间行产量比次边行和最边行分别低59．72％和28．63％；CTS处理行间产量差异不显著；CTP处理行间产量差异不如CT明显，而且各行产量均高于对应CT处理各行产量。

固定道耕作条件下秸秆覆盖对土壤水分变化和春小麦产量的影响

针对传统灌溉方式下大水漫灌所造成的水资源浪费,采用固定道耕作结合垄作沟灌并进行秸秆覆盖的方法,改传统耕作的大水漫灌为小水沟内侧渗灌,设置垄沟比例为2.23∶1。结果表明:固定道耕作秸秆覆盖(CTS)处理灌水沟内的水分水平侧渗范围比固定道耕作不覆盖(CT)处理宽约15 cm,在全生育期垄体保持了较好的水分,水分利用效率较CT处理提高3.4%;株高和千粒重优势明显,产量提高11.1%。

2BMFSG-3/6型固定道作业免耕施肥播种机的设计

机械化保护性耕作是实现北方旱区农业可持续发展的一项综合性的农业生态工程技术,其核心是免耕播种机的研制。机械作业对土壤的压实非常严重,而采用固定道作业是避免土壤压实的有效手段。为此,设计了2BMFSG-3/6型固定道作业免耕施肥播种机,在试验中取得了较好的结果。

绿洲灌区固定道垄作对春小麦土壤水分变化动态的影响

研究了固定道垄作条件下,春小麦的土壤水分动态变化.结果表明：不同栽培措施下,0-120 cm土层土壤贮水量的变异系数随着土层的加深而减小,其中剧变层（0-30 cm）的土壤贮水量因受降水和灌溉的影响变化剧烈;小麦拔节期固定道垄作0-60 cm土壤贮水量高于其它处理5 mm左右;抽穗到灌浆期,土壤贮水量下降幅度最大,表现出良好的供水性,可节水200 mm左右,水分利用效率较传统提高31.66%.

河西灌区田间固定道保护性耕作下作物轮作模式效益评价

在甘肃河西走廊,通过田间试验结合入户调研的方式,运用综合评价的方法,对基于固定道保护性农业的7种轮作模式进行了分析。结果表明:小麦-加工型甜椒-玉米经济效益最好,净收益、产投比和单方水产值分别为1.52×104元·hm-2、2.00和5.39元·m-3;小麦-啤酒大麦-小麦劳动生产率最高,达240.2元·人-1·a-1,社会效益在所有轮作模式中也相对最好;小麦-油葵-啤酒大麦区域水资源安全保障度、水分能量生产效率、热量利用率分别为1.83、2.07×104kJ·m-3和66.12%,生态效益最好;综合效益相对较好的4种轮作模式分别为小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-马铃薯-小麦、小麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦。兼顾考虑固定道保护性农业系统的稳定性维护,小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦三种轮作模式更适宜在固定道保护性农业技术体系中进行应用和推广。

固定道小麦免耕宽幅播种机的研制与试验

针对国内小麦玉米一年两熟轮作的种植模式,研制了一款大幅宽、带有种床清理功能的固定道小麦免耕播种机。工作时,热弯种管结构简单紧凑,可实现仿形限深;破茬开沟装置可实现对部分秸秆的砍切,并采用梯形刀将覆盖在垄沟上的秸秆分拢至垄背,从而形成清洁的种床;在田间非作业状态下,行走机构可实现机架的提升。田间试验结果表明:机具的通过性能良好,种肥深度一致性均达到国家标准中的作业要求,种床秸秆残留率在13. 9%～23. 7%之间,具有较好的种床清理效果。

固定道结合垄面覆盖种植模式对春小麦冠层结构特性的影响

为了进一步丰富固定道耕作技术理论体系,2005年在河西走廊中部小麦种植区通过结合垄面覆盖试验,探讨了固定道耕作技术对春小麦株高、叶分布、叶面积指数、群体内光分布和光合速率等冠层结构特性的影响。结果表明,固定道结合垄面覆膜(CTP)、固定道结合垄面秸秆覆盖(CTS)、固定道无覆盖(CT)处理的小麦株高分别比平作(对照,LT)低2.09、3.27和5.65cm。CTS和CTP处理的旗叶与倒3叶间距、旗叶与倒2叶间距以及倒2叶与倒3叶间距的比值接近3:2:1,有利于光能在群体各个层次均匀分布。叶面积指数在6月25日后呈LT>CTP>CTS>CT的变化规律,3个固定道处理的叶面积指数都小于LT处理,而垄面覆盖可以减弱这种影响。LT处理入射光线的97.2%被小麦群体截获,其中77.3%在旗叶层被截获,旗叶光合速率较低,光能利用率不高;CTP和CTS处理的群体内光分布较均匀,漏射损失的光线分别占入射光线的8.0%和11.2%;CT处理生长中期旗叶光合速率较高,但入射光线的透射损失率较高,占入射光线的23.7%,而且整个生育期叶面积指数偏低。总之,CTP和CTS处理构建的"松塔型"结构有利于光能有效利用,增加作物产量;而LT和CT处理则分别由于群体过于密闭遮蔽和稀疏导致光能反射和透射损失严重而降低了作物生产力。

固定道保护性耕作对拖拉机田间尾气排放的影响

固定道保护性耕作通过区分机具行走道和作物生长带,可以减少田间压实,提高机具的作业性能。为此,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拖拉机田间作业尾气排放的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下纯行走作业、深松和免耕播种作业时拖拉机的尾气排放。固定道保护性耕作处理降低0-4 0 cm土层容重。相对非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作从两方面显著减少拖拉机尾气烟度：一方面提高轮胎附着性能,减少纯行走作业尾气烟度;另一方面,通过减少生长带压实,减少机具作业阻力,从而降低尾气烟度。相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作在深松、玉米和小麦免耕播种时,尾气烟度分别降低了2 0.8%、1 8.7%和2 0.7%。

绿洲灌区固定道耕作对土壤盐分动态的影响

解决节水灌溉与控制土壤次生盐渍化的矛盾,对干旱内陆绿洲灌区农田节水、防止土壤次生盐渍化和保证绿洲农业稳定持续发展具有重要意义。本研究以传统翻耕（CT）、垄作沟灌（FRB）、固定道保护性耕作（PRB）和固定道平作（ZT）4种耕作方式为研究对象,研究了固定道耕作模式下的土壤盐分特征。结果表明：与播前相比,收获后FRB处理0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm和60-100 cm土层土壤含盐量分别提高83.3%、77.2%、47.6%和84.0%,PRB处理分别提高62.6%、46.3%、28.2%和103.6%。ZT和CT处理0-200 cm土壤含盐量呈＂脱盐＂和＂聚盐＂交替变化趋势,0-60 cm各土层土壤含盐量随灌水显著降低,而60-200 cm各土层土壤含盐量随灌水显著增加。0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土层是PRB和FRB处理土壤盐分的主要累积区,ZT和CT处理土壤含盐量随灌水最终积累在100-160 cm土层。从头水后至收获各个时期,PRB处理0-200 cm各土层土壤含盐量均高于FRB处理,且差异显著。ZT处理0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm和60-100 cm土层土壤含盐量均显著高于CT处理。垄床不同位置土壤盐分运动水平方向上均呈＂垄边向垄中＂迁移特点,但PRB处理迁移能力强于FRB处理。垂直方向上,FRB处理在土壤60-80 cm处形成积盐峰,而PRB处理在土壤40-60 cm处形成积盐峰。随灌溉水分入渗再分布后FRB处理土壤盐分向垄沟中部和垄床表层迁移,PRB处理土壤盐分在垄床40-60 cm土层处形成一个积盐层。结果说明,垄作方式能显著增加土壤剖面盐分累积。随着垄作年限增加,盐分向垄床中部积累的能力和含量均增强,由此垄作种植应考虑适时漫灌以达到淋洗土壤盐分的目的。

施氮量对固定道垄作春小麦产量及氮肥利用率的影响

为确定固定道垄作栽培方式下小麦适宜的氮肥投入量,分别设置4个施氮水平(0、120、180、240 kg/hm^2),研究了固定道垄作栽培方式下不同施氮量对小麦干物质积累、产量和氮肥利用率等的影响。结果表明,氮肥能够明显促进小麦生长发育,显著提高小麦产量及氮肥利用率。施氮量为180 kg/hm^2时,小麦叶面积指数、干物质积累量较高;籽粒产量最高,为5883.3kg/hm^2;氮肥吸收利用率高达52.10%,氮肥农学利用率为18.77 kg/kg,均显著高于施氮量240kg/hm^2的处理。综合分析认为,河西绿洲灌区固定道垄作栽培方式下小麦的适宜施氮量为180kg/hm^2。