河套灌区垄膜沟灌模式对春玉米田水热运移及籽粒产量的影响

河套灌区降水稀少、昼夜温差大,早春温度偏低影响春玉米生长,为改善灌区春玉米水热环境,以不同覆膜与灌溉组合为研究对象,探究适宜的保墒增温和提质增效的覆膜灌溉耕作模式,为河套灌区水热资源的高效利用提供理论指导与技术支撑。试验布设4个处理:畦灌+不覆膜(CK)、畦灌+透明地膜覆盖(QB)、沟灌+透明地膜垄体覆盖(GB)、沟灌+黑色地膜垄体覆盖(GH),以探究不同覆膜灌溉方式下春玉米田土壤含水率和土壤温度变化规律、春玉米产量及水热资源利用效率。结果表明:垄膜沟灌可提高表层土壤含水率和根区储水量。播后61d,GH、GB和QB处理根区土壤储水量分别较CK增加36.01%、36.61%和21.37%,且垄膜沟灌显著高于覆膜畦灌。播后133 d,GH根区土壤储水量较CK和QB增加19.02%和17.40%。垄膜沟灌有效提高日均土壤温度,GB生育期日均土壤温度较QB和CK平均增加1.01℃和1.59℃,GH较QB和CK平均增加0.86℃和1.44℃。垄膜沟灌土壤有效积温显著高于畦灌处理,其中GB较QB和CK提高7.78%和16.70%;GH较QB提高6.26%,较CK提升14.46%。春玉米产量呈现出与百粒重结果相同的显著性差异,其中QB较CK提升16.19%,GB较QB提升13.64%,较CK提升32.04%。GB处理下水分利用效率(WUE)和土壤有效积温生产效率(TUE)较QB提升25.79%和5.41%,较CK提升45.69%和13.66%。GB可有效提升根区土壤储水量及温度,改善春玉米水热资源利用效率,提高籽粒产量。综上,建议在内蒙古河套灌区推行沟灌+透明地膜垄体覆盖技术,以提高春玉米产量及水热资源利用效率。

农牧交错带不同耕作方式土壤水分动态变化特征

从耕作方式、覆盖和轮作3个因素系统地对莜麦整个生育期土壤含水量进行了动态的观测研究,结果表明,干旱地区单纯的免耕在提高土壤水分含量上作用不太明显,尤其是降低了表层土壤的含水量,免耕只有在覆盖下,才能真正起到增加土壤水分含量,提高水分利用效率的作用;而对于深松处理,无论是覆盖还是不覆盖,与传统翻耕处理相比,土壤水分均明显提高;同种耕作措施覆盖与无覆盖相比,覆盖处理下土壤含水量明显高于无覆盖处理;说明保护性耕作之所以能够提高土壤水分含量,关键因素在于残茬覆盖;同种耕作方式下轮作种植土壤水分含量与水分利用效率明显高于连作。可以看出,从理论上轮作深松覆盖处理是当地应采用的最佳耕作方式,然而,由于当地缺乏覆盖材料,因此,轮作深松是目前当地最适合的耕作方式。

基于美国保护性耕作分析的东北黑土区耕地保护

我国东北黑土区侵蚀严重,为找到控制水土流失的有效途径,分析了美国实施保护性耕作的实践经验,阐述了其发展概况、作用和实践中遇见的问题,具体介绍了美国保护性耕作中免耕(含条耕、带耕、垂直耕)、覆盖耕、垄耕等几种常见耕作模式和相关机具。对我国东北黑土区耕地保护途径的选择、保护性耕作的理解、耕作模式改革创新、秸秆还田、深松施肥和防治病虫草害具有借鉴意义。

东北黑土区玉米保护性耕作技术模式研究

针对东北黑土区土壤风蚀和水蚀严重、自然降水利用率低、土壤有机质下降、耕层变浅等问题,研究了玉米宽窄行留高茬交互种植技术和灭高茬整地保护性耕作两种技术模式,该技术对保护黑土生态环境,发展可持续农业具有重要意义。

龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀对有机碳迁移的影响

坡耕地土壤再分布对土壤有机碳(SOC,soil organic carbon)迁移的作用机制研究已成为土壤侵蚀学研究的热点,然而目前极少有研究关注地震后生态脆弱的龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀机理及其导致的土壤有机碳再分布规律。该研究选择龙门山地震带内(都江堰市)一块陡坡耕地和一个梯田系列,采用137Cs法和野外调查,对比分析强震导致田埂垮塌和未受损情况下坡耕地土壤侵蚀空间变化特征和有机碳运移变化机理。结果表明,该区黄棕壤有效137Cs背景值为1 473 Bq/m2;坡度较小的坡式梯田内部上坡表现为侵蚀,下坡表现为沉积,同时,上部梯田的侵蚀速率高于下部梯田,但整个梯田系列净侵蚀量非常小,这表明梯田之间由于缺乏田埂的保护,水力也起着侵蚀、搬运上坡梯田土壤的作用,但是整个坡式梯田系列可以起到较好的保土作用,同时,坡式梯田内部主要以耕作侵蚀为主,是造成梯田上部坡位土壤流失严重的主要原因;陡坡耕地的地形为复合坡,由于田埂垮塌导致其土壤侵蚀速率显著高于坡式梯田系列,在整个坡面上,除了坡顶土壤侵蚀速率高之外,下坡坡度变大(曲率较大)的部位土壤侵蚀速率也非常高,同时,土壤沉积也发生在2个坡位(中下坡坡度较缓的部位和坡脚部位);在梯田系列和陡坡耕地上,SOC与土壤137Cs的空间变化规律较为一致。研究结果表明,在龙门山地震带,质量较好的石埂梯田仍然发挥着较好的土壤保持效果,同时,耕作侵蚀是该区坡耕地上一种重要的土壤侵蚀形式,在制定相应的土壤保持措施时,必须充分考虑耕作侵蚀的作用,才能有效地控制土壤侵蚀,此外,该研究结果还表明采用137Cs核素示踪技术可以比较科学地解释该区域的土壤侵蚀速率和SOC的空间变异规律。

农牧交错区保护性耕作对土壤含水量和温度的影响

试验比较了保护性耕作与常规翻耕处理土壤的含水量和温度。结果表明,保护性耕作土壤含水量比常规翻耕处理有所增加,整个生长季表现为:秸秆覆盖>留茬>常规翻耕;0-40 cm土层,随着土壤深度的增加含水量逐渐增加,其中留茬处理较常规翻耕处理增加11．8 g／kg,秸秆覆盖较常规翻耕处理增加23．2 g/kg。地温的变化规律表现为玉米大喇叭口期以前保护性耕作各土层地温均低于常规翻耕处理,即常规翻耕>留茬>秸秆覆盖;0-20cm耕作层内,播种时留茬处理土壤温度比常规翻耕处理低0．5℃,秸秆覆盖处理比常规翻耕处理低6．6 ℃;出苗时,留茬处理的土壤温度较常规翻耕处理低0．8℃,秸秆覆盖处理较常规翻耕处理低413℃;大喇叭口期以后,各处理地温逐渐降低并趋于一致。保护性耕作土层的含水量增加,有利于作物生长;而早春地温低则不利于出苗,易对作物生长造成不利影响,两者有一定的补偿效果,有必要进一步深入研究以克服其早春地温低回升慢的缺点。

我国北方保护性耕作发展中的问题

本文从农牧交错区的荒漠化问题入手 ,回顾了保护性耕作的发展 。

基于TRIZ理论的烟田小型深耕机研制

重庆丘陵山区烟叶生产已大量推广应用微耕机,而现有微耕机受到耕深的限制,长期使用会在耕作层下形成硬底层,对烟叶生产造成严重影响.同时现有微耕机振动大,操作困难.但是,已有的深耕机械由于体积和重量等因素不能适应丘陵山区使用.基于TRIZ创新理论,运用"物质-场模型"与"虚实并存耕作法"确定了小型深耕机的耕作模式,结合"矛盾矩阵",采用创新原理解决了相应的技术矛盾,优化了关键部件的结构,大大减小了深耕机的振动.最终研制出了一种适用于丘陵烟田的小型深耕机.经田间试验表明:该机能够满足耕深在30cm及以上的设计要求,且耕深稳定,操作容易.

基于K-means聚类和分区寻优的秸秆覆盖率计算方法

针对农田秸秆形态多样、细碎秸秆难以准确识别的问题,基于机器视觉技术,提出了一种基于K-means聚类和分区寻优结合的秸秆覆盖率计算方法。该方法首先利用K-means聚类算法对玉米秸秆图像进行分割,使秸秆从背景图像中分离;然后将秸秆图像分隔为16区,利用统计学方法分别计算各区秸秆中位数和众数灰度平均值,16区平均后分别获得秸秆中心灰度和土壤背景中心灰度,将其作为新的分类中心,重新采用K-means聚类方法对玉米秸秆图像进行分割,当秸秆中心灰度不再发生变化时停止迭代,计算秸秆像素点数量;最后计算获得玉米秸秆覆盖率。2021年4月,该方法在吉林省长春市玉米地100个采样点进行了实际验证,与人工拉绳法和人工图像标记法的相关系数分别为0.7161和0.9068,误判率7%,平均误差比Otsu阈值化方法和经典K-means聚类方法分别降低了45.6%和29.2%。试验结果表明,所提方法能够实现对不同天气、不同种植模式、不同地块条件下的秸秆覆盖率准确计算,该研究结果可为秸秆覆盖率在线计算提供一种新方法。

东北黑土区发展保护性耕作可行性分析

阐述了东北黑土区的资源概况与发展保护性耕作的意义,分析了黑土区现行耕作存在的问题及要解决的关键技术,提出了东北黑土区发展保护性耕作的目标及模式。

旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响

采用静态箱法测定了常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖5个处理条件下燕麦播种前、生育过程中和收割后土壤CO2、CH4和N2O的排放通量。结果表明:CO2排放通量呈单峰曲线变化,峰值出现在苗期;CH4排放通量多为负值,表现为"吸收",季节性变化不明显;N2O排放规律性不明显。处理间相比,CO2排放通量和CH4吸收通量从大到小依次为常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖;N2O与CO2的排放趋势相反;温室气体综合排放效应与CO2趋势一致。免耕留茬秸秆覆盖减少了CO2排放和CH4吸收,增加了N2O排放,温室气体综合排放效应降低,有利于温室气体减排,但不同处理温室气体排放的长期效应还有待研究。

原地放垡振动间隔松土对羊草草地质量的影响

以河北坝上地区羊草草地为研究对象,采用野外取样与实验室分析相结合的方法研究了原地放垡振动间隔松土对羊草草地的影响。结果表明,羊草草地经过原地放垡振动间隔松土处理后,土壤容积密度降低、毛管持水力升高和土壤含水率增加,同时土壤养分也呈现不同程度的优化;植物高度、盖度、密度和地上、地下生产力提高,优良牧草所占的比例有所增加,草地群落的植物多样性得到提高;在草地处理3年内平均每公顷每年增加收入155元。

耕作方式对秸秆覆盖玉米田春播期土壤水热盐状况的影响

为探究秸秆覆盖玉米田秋收后不同整地耕作措施对翌年春播期土壤水热盐状况及玉米出苗率的影响,试验设置免耕、少耕和旋耕共3个处理进行了对比研究。结果表明:不同耕作方式造成的秸秆覆盖量和土壤水分含量差异是影响土壤温度变化的主要因素,各处理不同土层温度整体表现为旋耕>少耕>免耕,春播期气温较低,相对较高的土壤温度有利于玉米种子的萌发;各处理不同土层含水率整体表现为免耕>少耕>旋耕,但各处理水分条件均适宜玉米种子的萌发;在一定的土壤含水率范围内,土壤含水率与土壤温度间呈现负相关关系;各处理不同土层含盐量整体表现为旋耕>少耕>免耕,0—20 cm土壤含盐量平均值分别为1.818 g/kg,1.845 g/kg,1.984 g/kg,均适宜玉米的种植;不同耕作方式对玉米出苗率影响显著,且旋耕处理出苗率最高,平均较免耕和少耕处理高9.25%和6.21%。

黑龙江省西部农牧交错区保护性耕作模式研究

由于采用传统的草原改耕地、过度放牧等耕作方式,致使黑龙江省西部农牧交错区的土壤大面积退化、水土流失严重,导致了生态环境的恶化,实施保护性耕作是改变这种现状的有效手段。通过对传统耕作模式和保护性耕作模式进行对比研究,提出了农牧交互区中农业区和草原区适合采用的保护性耕作技术模式,为未来农牧交错区保护性耕作模式发展方向提出了合理化建议。

宁夏中部干旱区玉米种植保护性耕作及覆盖措施研究

对3种不同耕作方式及覆盖方式下的玉米田间土壤含水量和温度进行研究．结果表明，保护性耕作土壤平均含水量（0～80cm）比传统耕作增加．前期，传统耕作＋地膜覆盖和免耕＋地膜覆盖处理土壤平均含水量最高，后期逐渐下降．玉米生育期内，传统耕作＋秸秆覆盖、起垄＋地膜覆盖、起垄＋秸秆覆盖、免耕和免耕＋秸秆覆盖处理平均含水量均比传统耕作有所提高．地温（5～25cm）的变化在苗期表现明显，传统耕作＋地膜覆盖、免耕＋地膜覆盖和起垄＋地膜覆盖处理均提高地温，分别提高2．6，2．0，1．0℃．其他保护性耕作地温均低于传统耕作，免耕＋秸秆覆盖温度最低，比传统耕作低2．1℃．生育后期，各处理地温逐渐降低并趋于一致．虽然苗期免耕和秸秆覆盖等保护性耕作降低地温，免耕地表板结不利于出苗，但从整个生育期看，保护性耕作和覆盖措施能充分利用天然降水资源，使土壤含水量增加，促进了玉米生长发育，增产效果明显．

保护性耕作对坡耕地道地药材等高隔带种植系统水分利用效率和生产力的影响

本文选用甘草这种多年生作物和小麦、板蓝根2种1年生作物,设置不同等高隔带种植系统,研究不同种植方式和耕作方式对土壤水分、水分利用效率(WUE)以及生产力的影响。结果表明:①各处理的水分利用效率依次为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统(T);②免耕+秸秆覆盖(NTS)和免耕(NT)方式与传统耕作(T)相比,均能提高半干旱地区土壤水分和作物对水分的利用效率。③不同的处理对作物生长发育的影响不同,与传统耕作相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)与免耕(NT)的方式均使作物出苗期推迟约5 d。④小麦在免耕方式下的产量最高,在传统耕作方式下的产量次之,而免耕+秸秆覆盖(NTS)方式下产量最低,且有5%水平的显著差异;秸秆覆盖对板兰根产量的影响不大。⑤小麦在坡地上的经济效益很低,而板兰根的经济效益比较高。

农牧交错区保护性耕作小麦田杂草综合控制技术规程

该规程旨在农牧交错区保护性耕作小麦田建立"集轮作、种子精选、田间管理等农业措施为基础,以机械、化学除草方法相结合"的杂草综合控制技术模式,对杂草综合控制的措施、时间、除草剂与机具选择、具体技术要求等重要内容进行描述,形成适合农牧交错区保护性耕作小麦田杂草综合控制技术规程。

粉垄深耕对长沙稻作烟区土壤物理特性及烤烟根系发育的影响

为改善长沙稻作烟区土壤环境,提升植烟土壤质量。通过大田试验,设置粉垄深耕(T1)1个处理和铧式犁翻耕(T2)、直接旋耕(T3)2个常规对照,探究不同耕作方式对长沙稻作烟区土壤物理特性及烤烟根系干、鲜质量的影响。结果表明:粉垄深耕明显改善了土壤表层物理结构,在0~30 cm耕层总体范围内,T1粉垄深耕处理与T3常规处理(当地耕作方式)相比,2018年容重、紧实度平均下降8.80%,29.70%,孔隙度平均增大10.67百分点;2019年T1较T3容重、紧实度平均下降11.25%,21.45%,孔隙度平均增大12.8百分点;在烤烟移栽3-5月,T1处理0~10 cm耕层土壤平均含水率比T2高出0.62百分点,在10~20 cm耕层分别比T2和T3高出3.23,4.92百分点,在20~30 cm耕层分别高出9.43,12.3百分点,在30~40 cm耕层分别高出9.56,13.88百分点;同时,粉垄深耕相较于常规处理增加了D值,提高了土壤团聚体的稳定性。且T1处理烤烟根系干质量在团棵期、旺长期、成熟期分别高于T3处理69.75%,28.93%,28.33%,根系体积分别比T3高20.07%,55.61%,36.34%。综上,粉垄深耕改善长沙稻作烟区土壤容重、紧实度、孔隙度、土壤水分、土壤团聚体稳定性等土壤物理性状,改良了土壤环境,提高了烤烟根系的生物量、体积,为提高烟叶的产量产值奠定了基础。

我国大豆机械化生产关键技术与装备研究进展

大豆是我国主要经济作物之一,大豆机械化生产水平关乎我国大豆业未来发展趋势。在分析我国大豆种植情况、大豆机械化生产情况及技术装备应用的基础上,重点介绍我国北方、黄淮海及南方大豆产区在大豆耕整地、播种、收获等主要生产环节机械化发展动态、技术特点及机具装备,分析我国大豆主产区在大豆机械化生产过程中面临的技术问题。针对北方大豆产区依赖进口机具、黄淮海大豆产区机收效果不理想、南方产区机械化生产水平低等现状和问题,提出加大国产大型农机具研发、完善黄淮海地区技术规程和优化种收机具性能、农机农艺结合缓解南方大豆机收问题的建议。

免耕播种机液压驱动弹齿式清秸装置设计

为提高免耕播种机的苗带秸秆清理效果,设计一种液压驱动弹齿式清秸装置。概述其工作原理和结构组成,对弹齿清秸部件进行运动学分析,确定主要结构参数。试验表明,该装置可在播种作业时对苗带区秸秆进行有效清理,弹齿清秸部件转速高,拨草及防缠能力有所增强,但尚需规模化试验,以进一步验证不同播种作业速度下的防堵效果。