深松铲错位布置对土壤扰动影响的仿真与试验研究

发布时间：2020-10-22 03:06

　　 深松铲的布置方式对土壤的扰动效果和阻力能耗有较大影响。针对深松铲布置形式多样,缺乏铲距布置微观机理研究等问题,通过离散元仿真、数字化土槽试验和大田试验相结合的方法,研究深松铲错位布置对土壤扰动行为的影响,为深松铲的优化布置提供决策依据。(1)土壤物理参数的测量以及相关边界模型的建立。通过烘干法、快剪试验、筛分等方法获取土壤的密度、含水量、质地、抗剪强度等物理参数,在此基础上,设置相应的土壤参数和接触参数,建立土壤颗粒边界模型和深松铲模型,为离散元仿真模型的建立提供基础。(2)深松铲错位与同排布置对土壤扰动的仿真与试验对比研究。以土壤扰动系数、土壤蓬松度、深松比阻、铲前堆积角为评价指标,借助离散元仿真分析方法对错位与同排布置下深松作业时土壤的扰动过程、土壤扰动量、扰动速度进行对比分析,通过土槽试验验证仿真的准确性。结果表明:深松铲错位布置可充分释放深松铲对土壤的扰动作用,避免铲间区域土壤互作用力的无效抵消,减少耕作时的土壤堆积,降低耕作阻力,提高作业效果。(3)错位布置深松铲横向与纵向铲距变化对土壤扰动行为的影响。借助离散元仿真分析方法对错位布置深松铲铲间土壤扰动量和扰动速度随横向铲距和纵向铲距的变化规律进行研究,识别铲距变化对铲间土壤扰动的影响。结果发现:随着横向铲距的增大,铲间土壤的扰动量逐渐变小,X方向、Y方向的运动速度逐渐减小,Z方向的运动速度逐渐增加。随着纵向铲距的增大,土壤的扰动量和X方向的运动速度呈先增大后减小的变化趋势,Y方向和Z方向的运动速度呈先减小后增加的变化趋势。(4)错位布置深松铲铲距的优选。为分析错位布置深松铲铲距变化对耕作效果的影响,对不同横向和纵向铲距的深松铲进行田间试验,优选出最优深松铲布置方案。结果表明,随着横向铲距的增大,土壤扰动面积逐渐变大,耕作阻力先减小后增大;随纵向铲距的增加,土壤扰动面积差异不大,耕作阻力呈先减小后增大的变化规律。当横向铲距和纵向铲距为35cm和30cm时耕作比阻最小。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S222
【部分图文】：

第一章绪论1.1 课题的研究背景与意义耕作是农业生产的重要环节。耕作可以改变土壤的质地、孔隙度等物理特性，影响土壤与外界空气、水分、温度等的条件的交换，从而为作物的生长发育提供不同的环境(Xu D and Mermoud A 2001; 丁启朔等 2007)。过去的 30 年中，我国大部分土地以小型农机具进行翻耕或旋耕作业，小型农机具多次进地与连年作业导致土壤的反复压实，使耕作层与心土层间生成坚硬的犁底层，阻断了上下层土壤间水、肥、气、热的流通与传递，破坏土壤的养分输送能力，同时阻碍着土壤上下水气的贯通和天然降水的贮存，降低蓄水保墒能力。农作物只能在逐渐变浅的耕作层生长，根系发展没有空间，养份吸收不上来，造成农作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足。另外，翻耕和旋耕作业机械灭杀了蚯蚓等生物，破坏了土壤原有的毛细管孔隙结构，造成地表裸露，引起土壤风蚀、水蚀。

第一章绪论1.1 课题的研究背景与意义耕作是农业生产的重要环节。耕作可以改变土壤的质地、孔隙度等物理特性，影响土壤与外界空气、水分、温度等的条件的交换，从而为作物的生长发育提供不同的环境(Xu D and Mermoud A 2001; 丁启朔等 2007)。过去的 30 年中，我国大部分土地以小型农机具进行翻耕或旋耕作业，小型农机具多次进地与连年作业导致土壤的反复压实，使耕作层与心土层间生成坚硬的犁底层，阻断了上下层土壤间水、肥、气、热的流通与传递，破坏土壤的养分输送能力，同时阻碍着土壤上下水气的贯通和天然降水的贮存，降低蓄水保墒能力。农作物只能在逐渐变浅的耕作层生长，根系发展没有空间，养份吸收不上来，造成农作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足。另外，翻耕和旋耕作业机械灭杀了蚯蚓等生物，破坏了土壤原有的毛细管孔隙结构，造成地表裸露，引起土壤风蚀、水蚀。

松铲错位布置对土壤扰动影响的仿真与试验研究较多、使作物根系发达、吸水肥能力增强、光嫌气性微生物大量繁殖、数量增多、活性加强性分解，进而减弱潜在养分释放，促进腐殖质8a, 1988b; 丁元书 2005)。这种耕层结构协调肥力(王亚东 2005)。同时，虚实耕层结构在时，能够改变土壤中水、肥、气、热的上、下布状况，调节了供需关系，从而创造出一种独良好条件（(郭家萌等 2016; 闫伟平等 2016;
【参考文献】

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本文编号：2851010