浚县小麦收割机对免耕地土壤压实的试验研究

    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。