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收割机技术

小麦收割机对免耕地土壤压实的试验研究
2014-03-10 16:52:06

    随着机械化保护性耕作技术的推广。免耕条件下,机具对土壤压实的问题日益突出,免耕播种之前,土壤受到收割机的压实,轮子对土壤产生的压实不但破坏地表土壤的结构。而且在一定深度范围内对土壤物理特性也有明显影响.

    按传统的作业方法。从耕地、整地、种植、田间管理直到收获,各种农业机械要在田间通过14次,田间有10%~20 010的面积承受6~20次压实作用,压实深度可达30~60 cm'1‘副,土壤压实后除耕作阻力增加外,免耕条件下。免耕播种机的开沟阻力大大增加。通过性变差,这必然导致机器能耗增加、寿命变短。土壤容重增加,作物产量减少。

    通过检测新疆-2号联合收割机和前悬挂4GG -170型收割机收获作业时对免耕麦茬地的土壤压实试验,分析对比了大小两型收割机对土壤压实程度。土壤主要物理特性变化等。为进一步完善保护性耕作技术,制定土壤耕作和管理措施提供参考。

1  试验方案与设备

1.1试验材料与设备

    试验在甘肃省西峰区小寨村新割麦茬地上进行,试验地种植冬小麦,一年一熟,7月初小麦收获后,土地闲置,不耕翻,9月中旬用免耕播种机直接播种冬小麦.样地长120 m、宽15 m。中壤土,无灌溉条件。土壤初始状态参数见表1.试验设备为新疆-2号联合收割机,使用重量3 600 kg,轮胎规格为15- 24。后轮气压为280 kPa; 4GG -170型收割机,前悬挂于天水- 15小四轮拖拉机上,使用重量1100 kg,轮胎规格为7.5- 16,后轮气压为100kPa; CP20土壤坚实度仪;容重环;托盘天平。

1.2土壤硬度测试

    试验设免压和压实两种处理.免压处理:在两种收割机行程之间的中线上间隔Sm分别取4个点:压实处理:两种机型分别进行,在辙印中线长度方向100 m内,间隔Sm取1个测点。在同一辙印上压10次,每次测4个点;每个测点用CP20土壤坚实度仪分别测量0~30 cm深度方向上的土壤硬度,间隔2cm记录一个数据.求每次4个点的平均值。

1。3土壤容重测试

    试验设免压、压中和压后三种处理.免压处理:在硬度免压处理的每个测点的50 cm半径内,分别取4个点,每个点在0~30 cm深度方向上分别在0~10 cm(辙印表面1、10~20 cm、20~30 cm处用容重环各取1个样,压中处理和压后处理:两种机型分别进行,压中处理,即1~9次的测定,每次在硬度测定的橄印中线方向上,分别在距4个硬度测点15cm处,各取1个点,每个点用容重环在深度为0 cm(辙印表面)处取1个样.压后处理,即第10次的测定,其取点同压中处理。但需每点分别在0 cm、10cm、20 cm处用容重环各取1个样.将每次4个测点的土样分别称其湿重,待后在105~110℃的烘箱中烘干称重。

2试验结果与分析

2。1对土壤容重的影响

    新割麦茬地在两种收割机的碾压下容重在耕层以内都有明显增加,如图1,随碾压次数的增多,两种收割机型使土壤容重增加的差异扩大,见图2.小型收割机和大型收割机使地表10 cm以内土壤容重由1. 269分别增加到1.469和1.484,使距地表10~20 cm深度上的土壤容重由1.359分别增长到1. 415和1.486,距地表20~30 cm深度上土壤容重基本没有变化,随深度的增加大型收割机比小型收割机对土壤的压实程度大。小型收割机对土壤的压实深度在耕层以内,距地表10 cm以下压实效果不明显。而大型收割机对土壤压实在耕层以下有积累之势。

2。2收割机运行次数对土壤硬度的影响””。

    每碾压一次后,用CP20土壤坚实度仪直接测量,每隔2 crri记录一个数据,由图3可看出,大型收割机耐土壤的压实程度明显大于小型收割机,深度越深土壤硬度越大.相比而言。在距地表10 cm。20 cm的土层上,大型收割机对土壤硬度的影响,前5次随其碾压次数的增多而增加,其后土壤硬度虽有增加,但是增加程度不明显;小型收割机使土壤硬度随收割机碾压次数增多而逐渐增加,若收割机碾压多于10次,小型收割机还有使土壤硬度继续增加的趋势.在距地表30 cm的土层上,小型收割机对土壤硬度几乎无影响,而大型收割机这一深度上的土壤硬度有所增加。这说明小型收割机对免耕麦茬地土壤的压实作用在耕层以内。而大型收割机可使压实作用延伸到耕层以下.两种机型对土壤压实程度不同,主要由于它们的接地压力、接地面积、以及接地压力的分布状态等特性的不同所致,对于小型收割机,其土壤硬度与碾压次数基本呈线性变化:对于大型收割机,土壤硬度随碾压次数先快速增加,后缓慢增加.

2.3对土壤子隙度的影响

    土壤孔隙度是衡量土壤压实程度的又一指标,不同孔隙度是控制水的决定因素,迟仁立等人的研究结果表明,从58%孔隙度到40 010,水的渗透时间相差近1 000倍.土壤的孔隙度、液相率、气相率和三相比数值,可反映土壤的松紧程度、充水和充气程度及水气容量等。由图4看出,随土壤碾压次数的增加,大小两种收割机型使土壤的孔隙度由原来的52.1%分别减少到44%和44.6%。分别减少了15.5%和14.4010,前几次碾压土壤孔隙度减少较快,两种机型间差别不明显.经计算,大小两种收割机型10次碾压后。土壤固相卒分别为56%和55.4%,容积含水率分别为16.7%和15.1%,气相率分别为27.3%和29.5%.对多数旱地农作物,其适宜的土壤三相比为:固相50%左右。容积含水率25%~30 010,气相率15%~25%‘剐。通过比较可知,经过收割机碾压后。土壤容积含水量小于适宜值,固相率稍微偏大,通气状况正常.

3  收割机对土壤压实的方差分析

3.1计算方法

    根据试验结果,对不同处理的土壤容重进行了方差分析,其目的:一是分析各土层不同处理之间土壤容重的差异。以判断收割机引起土壤容重变化是否明显:二是分析免压、小型收割机碾压、大型收割机碾压3种处理之间的土壤容重的差异,以比较不同机型引起的土壤容重变化的差异性.试验结果及方差分析分别见表2、表3.

    首先在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层内进行单因素分析,计算统计量F(2,9)分别为137. 63、88. 746、6.764,查表得Fo.05(2,9)=4.26,因为F(2,9)>Fo.os (2,9),表明经过收割机碾压以后,3个不同土层上2种收割机对土壤体积密度的影响是显著的,但3种处理方法之间土壤体积密度的差异性需做多重比较,现采用T方泫进行检验.本试验重复次数n=4,随机误差自由度9,处理数为3,随机误差的均方s。见表4,根据公式T=g3(o.05)』乒查表得乒(0.05):3.95,经计算得:o~ 10 cm,T= 0.04; 10~20 cm,T=0.026; 20~30cm.T=0.031.3.2方差分析结果

    根据判别原则得,任意两种处理间土壤容重之差若大于丁,则差异显著,在0。 05水平下,土壤经10次碾压后,由表4可知:

    在0~10 cm土层内。两种机型均对土壤产生明显压实。但其压实程度无显著差异。

    在10~20 cm土层内。两种机型对土壤压实效果显著。且大型收割机压实程度高于小型收割机。

    方差分析的结果与前述结论是一致的。

4  结论

    1)  收割机引起的土壤压实使土壤容重、土壤硬度、土壤孔隙度产生明显的变化。随着收割机碾压次数的增多,土壤硬度和容重在不断增大,当达到一定的碾压次数后。由于土壤密实度增大,抵抗变形能力增强。使土壤的硬度、容重增幅减缓.

    2)  新疆-2号联合收割机对免耕麦茬地土壤硬度、容重、空隙度的作用效果比4GG- 170型收割机显著.前者碾压3~5次的土壤硬度增加值相当于后者碾压10次的土壤硬度增加值,因此,直尽量减少大型机器的进地次数,收获作业尽量采用联合作业.

    3)  随着深度的增加。两种收割机对土壤的压实效果不同,大型收割机的压实延伸到耕层30 cm以下。小型收割机作用于耕层以内.

    4)  适当碾压可增加土壤蓄水保墒能力,旱地农业应该提倡联合收割。大力推广保护性耕作技术。


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