行间深松土壤虚实结构影响因素及其耕种效果研究

行间深松能够有效打破犁底层,改善土壤耕层结构,是一项重要的保护性耕作方式。针对行间深松土壤虚实结构形成影响因素与耕种效果不明等问题,本研究应用离散元仿真和田间种植试验相结合的方法,在明确不同因素对土壤虚实结构形成影响程度的基础上,重点分析了铲距对土壤物理特性、玉米生长发育及产量的影响,进而为深松作业相关参数和作物种植模式的确定提供依据。(1)土壤虚实结构形成机理研究。通过对深松铲与土壤之间的相互作用过程进行分析,明确了土壤虚实结构的形成过程。通过建立土壤虚实结构特征参数之间的相互关系,确定了土壤虚实结构形成过程中的主要影响因素。(2)土壤虚实结构影响因素离散元仿真与试验研究。借助离散元仿真软件从微观方面明确了不同因素对土壤的扰动情况,通过SPSS统计分析软件对土壤扰动面积、未扰动面积和虚实比进行多因素方差分析,探明了不同因素对土壤虚实结构形成的影响程度,确定铲距为影响土壤虚实结构形成的关键因素。(3)深松铲铲距对土壤物理特性影响的研究。通过田间试验,探讨了铲距对土壤含水量、容重和紧实度等物理特性的影响。结果表明,1)不同铲距下的土壤含水量存在一定差异。在整个生育期内,铲距300mm的含水量最大,其全虚区和上虚下实区的平均值分别为提高了1.4%和0.6%,行间深松后有利于水分的下渗蓄积。2)随着铲距的增加两铲之间的交互作用随之减小,土壤的破碎程度减小、容重增加,同时,随着铲距的增加土壤紧实度的变化速率逐渐降低。因此,在整个生育期内,铲距300mm时容重的平均变化率最小,土壤的紧实度曲线最为疏松,其紧实度最小,最有利于作物根系的下扎。(4)深松铲铲距对玉米生长发育影响的研究。通过夏玉米种植试验,探讨了铲距对玉米生长发育以及产量的影响。结果表明,1)行间深松能够有效促进玉米生长发育,不同种植区域内的各项生长指标存在一定差异。其中,全虚区的出苗率、株高、株茎以及根长的指标优势明显,最大增量分别为5.6%、9.2%、12.1%和40.3%;而根系干重则是上虚下实区优势明显,气生根与地下根干重的增量分别为18.2%和11.7%;2)与免耕相比,不同种植模式下的玉米产量均有明显增加。其中,铲距450mm的产量增量最大,全虚区和上虚下实区分别增产6.2%和7.8%。结合陕西省杨凌区的土壤性质、玉米种植模式以及机械作业方式等因素,建议铲距的布置范围应在400mm?500mm之间,种植位置选择上虚下实区。