玉豆轮作下黑土区轮耕模式对土壤坚实度及玉米产量的影响

土壤轮耕有利于改善土壤理化性质、提高土壤结构稳定性、促进增产增收。为探寻适宜东北黑土区玉豆轮作田长期生产轮耕模式,于黑龙江省哈尔滨市香坊区设置4种轮耕模式:翻耕/深松/翻耕(PSP)、旋耕/深松/旋耕(RSR)、免耕/深松/免耕(NSN)、免耕覆秸/深松/免耕覆秸(SSS)(均在秸秆全量还田条件下处理)。分析不同轮耕模式对土壤坚实度、玉米各时期长势及产量的影响。结果表明,①SSS轮耕模式可有效改善土壤结构,0~80 cm土层土壤坚实度低于其他处理13.4%~22.3%,且各土层之间变化较为平缓。②SSS轮耕处理下,玉米在中、后期生长最优,株高显著高于其他处理7.1%~11.3%,茎粗显著高于PSP、RSR处理10.3%、11.6%。③SSS轮耕处理显著提高作物产量,平均产量高达11033.45 kg·hm^(-2)。综上,从黑土资源长期保护角度考虑,SSS轮耕模式为适宜黑土区玉米/大豆轮作田最佳轮耕模式,可为东北黑土垄作区蓄水保墒耕作技术体系构建提供理论依据。

大中小型拖拉机压实对土壤坚实度和大豆产量的影响

探讨农业机械压实对土壤坚实度和产量的影响规律,对改善作物生产环境、促进农业机械化向质量型转变具有重要意义。以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,依照随机区组试验原理,选择大、中、小3种型号拖拉机进行6种压实处理,同型拖拉机相同压实次数试验重复3次,采用PV6.08型贯穿阻力仪测量压实轮辙截面土壤坚实度。试验结果表明:土壤坚实度随压实次数增加而逐渐递增,3种拖拉机压实测试截面浅层均出现明显压实核,且压实核内土壤坚实度随压实次数增加而逐渐增大,CASE-210型拖拉机压实对表层土壤坚实度影响程度和范围最大,压实12次时压实核处土壤坚实度达4.0 MPa,JD-280型拖拉机对深层土壤压实影响程度和范围最大,在65~80 cm的土壤深层坚实度的峰值达3.2MPa;拖拉机压实均导致大豆产量降低,CASE-210、JD-904和JD-280拖拉机压实12次时大豆产量分别降低了21.24%、18.15%和12.38%。

基于ZigBee的播种行表层土壤坚实度采集系统

针对目前播种行表层土壤坚实度的获取需人工二次进地测量、实时性差等问题,设计了基于Zig Bee技术的播种行表层土壤坚实度采集系统。该系统利用传感器测量镇压轮轮辐伸缩量,建立了镇压轮轮辐伸缩量与土壤坚实度之间的数学模型;选用CC2530主控芯片实现模块控制、数据无线传输的功能。子节点主控芯片CC2530与传感器相连,将传感器的测量数据发送给主节点;主节点接收子节点和车速传感器数据;根据数学模型实现土壤坚实度的测量。为评估系统性能,进行田间试验,结果表明:通过对比系统得到的土壤坚实度与人工测量坚实度,发现二者之间的相对误差平均值为6.3%,相对误差最大值为13.3%。该系统能够实现播种行表层土壤坚实度信息的实时采集和无线传输,可为镇压力的实时调整提供技术支撑。

中型拖拉机压实对测试截面土壤坚实度和含水率的影响

以黑龙江省黑土区垄作旱田为研究对象,采用中型拖拉机开展压实试验,提出一种农业机械压实后土壤坚实度和含水率试验数据测试创新方法,对科学合理使用农业机械、保持和提升黑土区耕地生产能力具有重要理论和实际意义。设压实1~5次及对照(CK)6种处理,测试时,在压实辙印垂直方向以辙印中点为中心取7个测点(每测点间隔10 cm),测量0~40 cm土层土壤坚实度和0~20 cm土层土壤含水率。结果表明,中型拖拉机压实对压实辙印下方及两侧土壤均产生影响,拖拉机压实后测试截面明显形成土壤坚实度较大影响区域,其影响范围和程度随压实次数增加而增加;在0~20 cm土层,连续压实2~5次后测试截面土壤坚实度超过1000 kPa,影响作物根系生长发育;中型拖拉机压实对辙印下方5~20 cm土层土壤坚实度影响最大,压实5次处理土壤坚实度与对照相比增加107.4%,且各压实处理土壤坚实度随测试深度增加均呈类似"鼻形"曲线;土层深度、压实次数、测点位置及各因素交互作用均为影响土壤坚实度显著因素(P<0.01),其中土层深度和压实次数为最重要因素;中型拖拉机压实致使辙印下方0~20 cm土层土壤含水率增高,与两侧测点相比增加11.3%~27.6%,与对照相比增加25.8%~36.7%。

基于GA-RF模型土壤坚实度对黑土区大豆产量的影响

为探究机械压实土壤坚实度与大豆产量之间关系,以黑土区机械压实试验为基础,基于遗传优化算法(Genetic algorithm,GA)原理对随机森林(Random forest,RF)进行改进,克服传统RF模型参数选择主观性、泛化性差问题,建立基于改进随机森林(GA-RF)土壤坚实度对大豆产量影响预测模型,实现机械压实风险有效评估。结果表明,各深度土壤坚实度与大豆产量间均为负相关关系,但不同深度土壤坚实度对大豆产量影响程度不同,表层(0~30 cm)土壤坚实度对大豆产量影响最大;采用GA-RF模型预测土壤坚实度对大豆产量影响准确率达95.12%,较传统RF模型提高7.31%,与其他常用机器学习模型相比,GA-RF模型预测准确率及宏平均后查准率、召回率、F1值更优。GA-RF对丰富和完善RF方法具有一定理论意义,预测结果可为保护黑土资源、促进农业机械化高质量转型提供理论和技术支撑。

基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法

针对镇压作业过程中镇压力实时监测困难且测量不准确的问题,提出了一种基于土壤坚实度的仿形弹性镇压辊镇压力实时测量方法。该方法通过在不同土壤干基含水率(13.9%d.b.,21.2%d.b.和27.8%d.b.)条件下进行镇压辊镇压试验及静态压板试验,分别建立土壤坚实度与镇压辊偏心量、土壤坚实度与静态压强之间的数学模型,利用土壤坚实度的等价关系,建立仿形弹性镇压辊偏心量与镇压力之间的数学模型。本文数学模型可以实现对镇压力的准确量化和实时测量,为镇压作业时对镇压辊的调整提供了技术支撑。

TY—1000数字式土壤坚实度仪

介绍一种土壤坚实度测量仪,它能测量探头入上深度及该深度土层的土壤坚实度值,实现了定深度自动采样土壤坚实度值,该仪器使用方便,测量精度高,功耗低,特别适合于野外测试.

用土壤坚实度仪测定盐田土壤性质的研究

用ＴＪ－７５型土壤坚实度仪测量了盐田楔入阻力，讨论了土壤楔入阻力与物理指标和力学性质的相互关系。

黄土高原南部3种农田土壤剖面坚实度的变化规律

为了揭示黄土高原南部地区不同质地类型土壤剖面坚实度的变化及其与土壤含水率的定量关系,以黄墡土、土娄土、裸露在地表的粘化层耕作剖面为研究对象,定位观测其0~45 cm土壤坚实度与含水率的变化。结果表明,黄墡土、土娄土、裸露在地表粘化层耕作剖面的犁底层平均坚实度均大于耕层,犁底层平均坚实度较耕层分别高194.8%,87.3%,10.4%;剖面土壤质地越粘其平均坚实度越大;土壤坚实度与含水率呈负相关关系;土壤坚实度变化速率为0时,以上3种土壤剖面临界含水率分别为0.1712,0.1757,0.1835;质地不同的土壤剖面坚实度时空变化特征有差异,其中黄墡土剖面0~20 cm土层土壤坚实度为350~500 kPa,受土壤含水率变化的影响较小;20~30 cm土层土壤的坚实度为500~1400 kPa,不易受外界环境影响;30 cm以下土层土壤坚实度为700~1600 kPa,受土壤含水率变化影响较大。土娄土剖面0~40 cm土层土壤坚实度为600~1200 kPa,受含水率变化影响较大;40 cm以下土层土壤坚实度稳定在1 800 kPa左右。粘化层剖面0~15 cm土层土壤坚实度在2000 kPa左右,受环境影响较大,15 cm以下土层土壤坚实度稳定在1800 kPa,受含水率变化影响较小。

基于机器学习的土壤机械压实应用研究

农业机械作业造成的土壤压实已成为制约农业可持续发展的重要因素,过度机械压实使土壤理化性质恶化,甚至成为降低作物产量的主要原因。已有的土壤机械压实研究多是基于简单的数学统计分析,且研究重点为试验方案的设计,无法挖掘数据内部关系,也无法进行土壤机械压实程度的预测。近几年,随着机器学习的不断发展,越来越多的学者开始将其引入农业领域及土壤机械压实的研究。为此,分析了机械压实对土壤理化性质及作物生长的影响,总结了土壤机械压实的表征属性和常用机器学习算法及评价标准,并归纳了近几年基于机器学习的土壤压实的研究成果,给出了相关应用研究的建议。

树种对土壤物理性质的影响——7种亚热带树种同质园试验

【目的】通过了解树种差异对土壤物理性质的影响,为亚热带人工林树种优化及土壤改良提供理论依据。【方法】试验以亚热带同质园7个阔叶树种,即大叶樟(Cinnamomum septentrionale)、桤木(Alnus cremastogyne)、油樟(Cinnamomum longepaniculatum)、天竺桂(Cinnamomum japonicum)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliate)和香椿(Toona sinensis)为研究对象,在立地5 a后(2015-2020年)测定不同树种人工林和邻近撂荒地各土层(0~10、10~20和20~30 cm)土壤容重、总孔隙度、坚实度和抗剪强度的变化规律。【结果】①相较于撂荒地,树种显著影响0~30 cm土壤容重、0~10 cm和20~30 cm土壤坚实度和总孔隙度、20~30 cm土壤抗剪强度;②油樟、大叶樟、天竺桂和香樟4种樟属植物表层土壤容重整体高于其他树种,但土壤总孔隙度则相反;③土壤容重、土壤坚实度和土壤抗剪强度总体随土壤深度的增加而增大,变化范围分别为1.22~1.54 g/cm^(3)、143.9~335 N/cm^(3)和0.49~2.25 kg/cm^(2),土壤总孔隙度则呈现相反的变化趋势,变化范围为47.26%~52.55%;④土层深度显著影响土壤容重、总孔隙度、坚实度和抗剪强度,树种和土壤层次的交互作用显著影响土壤总孔隙度。【结论】树种可能通过改变凋落物输入和根系活动影响土壤理化性质,种植樟属植物可改善土壤物理特性。

江河源区披碱草和星星草混播草地土壤物理性状对牦牛放牧强度的响应

在江河源区披碱草Elymusnatans+星星草Puccinelliatenuflora混播人工草地上研究了牦牛放牧强度对土壤物理性状的影响,2年的试验结果表明:随着放牧强度的增加,不同土壤层含水量均呈降低趋势,土壤容重、土壤坚实度呈增大趋势。相关分析表明,放牧强度与不同土壤层含水量呈极显著的负相关(P<0.01),与土壤容重和坚实度呈极显著的正相关(P<0.01),而且土壤容重和坚实度均具有累积效应。

油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置研究

针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R2分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明:相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置测量土壤坚实度、含水率、粘聚力和内摩擦角结果的平均相对误差分别为3.34%、5.06%、10.40%和8.20%。研究结果可为油菜直播地表土壤多个物理机械特性参数的快速、集成测量提供技术参考。

种植果树对土壤物理性状的双重效应

在渭北果区选择不同园龄（〈10年、10~20年、〉20年）果园,分层测定0~60cm土层土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量以及表层土壤团聚体组成等物理性状,进一步分析了果园土壤物理性状随园龄的变化特征。结果表明：土壤容重在0~30cm土层随园龄增长而降低;在30cm以下土层随园龄增长而增加,超过了健康园艺土壤的质量标准1.30g·cm-3;与休闲农田相比,种植果树可降低10~30cm土层土壤容重;但30cm以下土层土壤坚实度急剧增大,接近或达到了限制根系延伸的土壤质量标准1000kPa;与休闲农田相比,种植果树对于降低17.5~27.5cm土层的坚实度具有明显作用。果园表层土壤团聚体状况整体较差,水稳性优势团聚体直径为0.5~0.25mm,〉0.25mm水稳性团聚体含量随园龄增加而增大,〉20年果园比〈10年果园高1倍。种植果树对表层土壤具有明显的保护和改善作用,却在深层发生着紧实化和坚硬化过程。果树对土壤物理状况的双重效应体现在对0~30cm土层土壤结构具有改善作用,对30cm以下土层土壤结构有破坏作用。果园土壤＂深层的隐蔽性退化过程＂影响着果树根系健康生长,应当给予极大关注。

玉米秸秆全量深翻还田对高产田土壤结构的影响

为达到玉米生产耕层最适深度(22 cm)和耕层最适土壤容重(1.1~1.3 g×cm^(-3)),解决内蒙古平原灌区耕层浅、犁底层坚硬且厚的农田土壤结构问题,分别选用连续1、2、3、4年秸秆深翻还田定位试验地,秋收后玉米秸秆全量粉碎深翻还田,秸秆年均还田量为20 034.97 kg×hm-2,形成秸秆深翻还田1~4年的4个试验处理(SF1-SF4),以不深翻秸秆还田的处理为对照(CK),研究土壤容重、土壤坚实度、土壤团聚体及其稳定性、土壤肥力及p H随不同年限秸秆深翻还田的变化规律。结果表明:1)SF1-SF4处理0~40 cm土层,土壤容重和土壤坚实度比CK显著减小。2)0~20 cm土层,SF4处理>0.25 mm团聚体比例(R0.25)、几何平均直径(GWD)和平均重量直径(MWD)均比CK显著减小;SF1处理土壤团聚体破坏率(PAD)比CK显著降低9.56%,不稳定指数(SWA)随深翻年限增加而显著降低;团聚体分形维数SF4比CK显著增大7.30%。3)20~40 cm土层,SF1和SF2处理R0.25比CK分别显著增加13.69%和17.83%;SF2处理的MWD和GWD分别比CK显著增加23.92%和53.38%;SF1-SF4处理的PAD比CK显著降低,且SF2显著高于SF1和SF3;而SF1-SF4的SWA比CK显著增加,且随秸秆深翻年限的增加呈逐渐升高趋势;团聚体分形维数SF2比CK显著降低7.39%。4)土壤有机质含量SF1-SF4比CK显著增加,且SF2-SF4处理显著大于SF1;速效氮、速效磷和速效钾SF1-SF4比CK显著增加,土壤p H SF3、SF4比CK显著降低。总之,深翻秸秆还田1~4年对0~40 cm土层土壤影响显著;深翻秸秆还田2年适合土壤犁底层结构的改良,深翻秸秆还田3年和4年适合土壤耕层结构的改良。玉米秸秆全量深翻还田既能达到耕作土壤的目的,同时也增加了土壤有机质,降低土壤团聚体破坏率和土壤水稳性团聚体的不稳定系数,利于培肥耕层土壤。

新颖的路基压实度测定方法的研究

叙述了用瞬态冲击法快速、无损测量路基压实度 (土壤坚实度 )的方法及技术关键。对不同压实度、含水量的土壤进行了测定 ,提出了在瞬态冲击下 ,存在新的 S X水滞规律。 S X水滞频率范围为 0～ FSX,在该频段内压实度响应的功率谱图接近于水平线 ,且几乎与含水量和频率无关 ;用冲击响应的功率谱值作为测量指标具有较高的分辨力 ,能区分不同压实度时的响应值。不同的土壤 ,响应谱值与压实度之间具有不同的回归方程。本文对于深入研究瞬态冲击法测定路基压实度 (土壤坚实度 )的机理及其进行测量装置的设计具有重要的指导作用 ,为解决国内外利用激振法无需测含水量就能得到现场压实度数值奠定了基础。

地膜覆盖对桔园土壤及产量的影响

地膜覆盖对桔园土壤及产量的影响王伯诚，叶彩云，王仲燕（浙江省台州市农科所临海３１７０００）地膜覆盖是一项有效的农业增产措施。本试验旨在试图探讨地膜覆盖对桔园上壤温度、含水量及柑桔产量的影响。为本地柑桔产区的冬春防冻、夏秋抗旱及预防久旱逢雨引起的裂果提...

土壤物理性质对柠檬桉人工实生林的生长影响浅析

本文对雷州林业局所管辖的１０林场中位于廉江、遂溪、雷州三个县（市）境内的６个林场，分别砂页岩发育而成的砖红壤、浅海沉积物发育成的砖红壤、玄武岩发育而成的砖红壤三个主要土壤类型，就物理性质中的坚实度、通气性、自然含水量、容重对柠檬桉人工实生林的生长影响作研究探讨。结果表明，影响柠檬桉林分生长的主要因素是土壤的自然含水量，其次依顺序是土壤的容重、通气性、坚实度，且各因子是相互作用、影响和相互制约的。

旱作区深松对土壤性状的影响

近年来,尤其是2015年以来,党中央、国务院高度重视耕地质量保护与提升.为进一步推进深松作业技术,提出适合当地农业生产条件下的深松机选型意见,制定出适合本地农业生产特点的深松机操作规程与深松作业技术规范成了农机推广工作者的首要任务.为此,山东省开展了深松作业在旱作条件下对土壤物理性状指标的影响试验,研究了9种不同深松模式以及1种免耕模式对耕层土壤坚实度、容重、含水率、大土块率的影响.

基于PLC的田间土壤环境检测系统设计

为了改变现阶段贵州山地田间土壤水分、坚实度的检测主要以人工携带简单采集工具进行土壤相关数据采集,效率低,检测范围小的状态。设计了一种适用于丘陵山地田间采样系统,利用台达AH500 PLC与台达DIAView图控软件系统配套使用,通过运行在拖拉机上的计算机设定采集方式、采集时间,控制相应的采集动作机构,实现不同位置、不同时间的山地田间土壤水分、坚实度等进行实时检测。