探究机具对农田压实效应的影响

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1材料与方法

1.1试验材料

在黑龙江省海伦市采集耕层土壤有机质含量分别为13.28、43.44gkg的土壤样品，在黑龙江省北安市采集土壤有机质含量为77.40、123.47gkg土壤样品。

1.2试验方法

1.2.1土样处理

将土壤样品风干去除杂物后过2mm土壤筛，用烘干法测定土壤含水量，将供试土样含水量调至24%。

1.2.2试验装置和外力作用

时间选定本试验采用农田土壤压实模拟装置，选定外力作用时间为0.1、0.3、0.5、1.0、1.5和2.5s。1.2.3接地压强的选定轻型拖拉机的接地压强为200～400kPa，重型拖拉机的接地压强为50～1000kPa。根据当前农机具作业时接地压强，选定的作用外力为100、200、400和800kPa。

2结果与分析

2.1农机具作用时间对农田黑土基质势的影响

在接地压强100、200、400和800kPa条件下对4个有机质含量农田黑土进行0.1～2.5s压实处理，基质势测定结果。有机质含量为13.28gkg的农田黑土在100、200kPa接地压强下，基质势随作用时间呈现Larson单峰曲线变化;在400、800kPa高强度压实条件下，基质势减小后随作用时间的增加呈现稳定状态。表明在机具作用时间内，在100、200kPa压强下存在过度压实的阈值时间。有机质含量为43.44、77.40和123.47gkg的农田黑土在上述压强条件下，基质势随作用时间的变化表现出与有机质含量为13.28gkg的农田黑土相似的趋势。其中有机质含量为43.44gkg的农田黑土在100、200、400和800kPa压强下，基质势随作用时间呈Larson单峰曲线变化。有机质含量为77.40、123.47gkg的农田黑土在100、200kPa压强下，基质势随作用时间的增加呈增大的趋势，说明在0.1～2.5s作用时间内未对土壤造成过度压实;在400、800kPa压强下，基质势随作用时间呈Larson单峰曲线变化，存在过度压实的时间阈值。

2.2农田黑土的阈值时间

对有机质含量为13.28gkg的农田黑土在100、200kPa压强下的基质势与机具作用时间进行回归分析，得二次回归方程:y=－35.878x2+101.31x+67.566R2=0.6499(1)y=－23.556x2+57.85x+64.70R2=0.6926(2)当dydx=0时，y有极大值存在，对应的机具作用时间x为有机质含量为13.28gkg农田黑土不发生过度压实所能承受的最大压实强度。根据回归方程(1)、(2)可得，在100、200kPa接地压强下，阈值时间为0.84、0.71s。高于此时间，土壤团聚体结构受到破坏，将发生过度压实。同理，对有机质含量为43.44、77.40和123.47gkg的农田黑土中基质势随作用时间呈单峰曲线变化的处理进行回归分析，避免发生过度压实的阈值时间。

3讨论

试验是在非密实土样正压力条件下进行的侧限压缩，即土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形的条件下进行的。在农机具实际作业中，压实的农田土壤尤其是深层土壤为密实土壤，先期固结应力较大，同时农机具在作业过程中会发生轮胎、农具对土壤产生剪切和摩擦压实，其对农田土壤压实效应的影响有待进一步探讨。

4结论

农机具作用时间对农田黑土压实效应不同，其压实效应的阈值时间可通过土壤基质势与作用时间确定;农田黑土压实效应随农机具作用时间和机具接地压强发生变化，在供试土样有机质含量范围内、各接地压强下，机具时间阈值随土壤有机质含量的提高而提高。因此，在保证作业质量的前提下，合理选择机具作用时间、降低接地压强和提高有机质含量是避免农田土壤过度压实的重要措施。

作者：杨富江 牛爽 单位：黑龙江省 852 农场  黑龙江省海伦农场