保護性耕作是國際農(nóng)業(yè)技術發(fā)展-中文翻譯

保護性耕作是國際農(nóng)業(yè)技術發(fā)展保性耕作是國際農(nóng)業(yè)技術發(fā)展的重要趨勢,秸稈還田技術是機械化保護性耕作中關鍵的一項技術。使用機械化秸稈還田技術可以有效地解決農(nóng)忙期間爭農(nóng)時、爭勞力的矛盾,有力推動秸稈還田的農(nóng)業(yè)全程機械化進程,避免由于焚燒秸稈產(chǎn)生的環(huán)境污染。本著一機多用、降低生產(chǎn)成本的原則,研制了既能滿足玉米秸稈、根茬直接粉碎還田,又能單獨實現(xiàn)旋耕作業(yè)的新型多功能玉米秸稈還田機。(1)在對秸稈粉碎及滅茬基本理論分析的基礎上,提出多功能玉米秸稈還田機總體結構設計方案。 采用臥式結構,主要由懸掛裝置、變速箱、皮帶傳動、秸稈粉碎機構、滅茬旋耕機構、限深滾筒等組成。拖拉機輸出動力經(jīng)萬向節(jié)傳遞給變速箱,變速箱一軸經(jīng)齒輪、皮帶輪兩級增速后,帶動粉碎刀輥工作;另一軸經(jīng)變速箱、皮帶輪變速后帶動滅茬旋耕刀輥工作。 (2)設計了新型變速箱,實現(xiàn)了秸稈粉碎、滅茬、旋耕的復合或單項作業(yè),結構簡單,一機多用。 主要由錐齒輪傳動、撥叉、撥叉套、滾針軸承等組成。利用撥叉套與從動齒輪的離合來實現(xiàn)粉碎、旋耕動力的分離與結合,從而分別完成秸稈粉碎與滅茬復合作業(yè)或旋耕單項作業(yè),實現(xiàn)一機多用之功能。 (3)對樣機進行了田間試驗,作業(yè)質(zhì)量滿足農(nóng)藝要求。 試驗結果表明:對秸稈和根茬具有良好的切碎效果,秸稈切碎平均長度為5.2 cm,粉碎合格率98%,滅茬率90%,碎茬拋撒均勻、覆蓋率高,作業(yè)性能穩(wěn)定。旋耕單項作業(yè)時,旋耕深度可達 16 cm,碎土率 85.7%,作業(yè)后土碎地平,滿足農(nóng)藝要求,可直接進行后續(xù)播種作業(yè)。作物秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中一項重要的生物資源，作物秸稈資源的利用既涉及到整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的土壤肥力、水土保持，也涉及到環(huán)境安全以及再生資源的有效利用等可持續(xù)發(fā)展問題。秸稈機械還田是解決秸稈處理問題的有效途徑之一。 目前，秸稈機械還田機具已成為我國農(nóng)機近期研究的一個重要領域。關于稻麥秸稈整株還田的機具研究目前還存在很多問題。為了研究水稻整株秸稈還田機具各部件的結構參數(shù)、工作參數(shù)等因素對功率的影響，降低秸稈整株還田機具功率消耗，本文對秸稈還田機具的各參數(shù)進行了設計和試驗研究。 (1)提出試驗臺的總體設計方案，通過對秸稈還田機的機理分析，選擇(出)影響還田機作業(yè)質(zhì)量的結構參數(shù)、工作參數(shù)作為主要研究因素； (2)對刀盤間距、刀的排列方式、刀片滑切角以及刀片安裝角等主要工作部件的結構參數(shù)進行理論分析與優(yōu)化設計； (3)合理選擇、設計、加工測試系統(tǒng)的傳感器部分，并對整個測試系統(tǒng)進行標定； (4)在影響參數(shù)中，選擇了對機具作業(yè)狀態(tài)和功率消耗有較大影響的刀盤間距、機器前進速度以及刀滾旋轉速度三個參數(shù)作為試驗因子，按照二次正交旋轉組合設計試驗方法，給出試驗方案并進行了試驗研究； (5)通過對試驗數(shù)據(jù)的處理分析，得到刀盤間距、機器前進速度以及刀滾旋轉速度這三個因素對轉矩影響的數(shù)學模型，并分析了這三個因素對轉矩的影響規(guī)律； (6)通過對得到模型的理論分析，最終得到刀盤間距、機器前進速度以及刀滾旋轉速度這三個因素對作業(yè)機具功率消耗的數(shù)學模型，并分析了這三個因素對功率消耗的影響規(guī)律。 本文通過上述的試驗和分析，給出了刀盤間距、機器前進速度以及刀滾旋轉速度這三個因素在滿足作業(yè)要求(覆蓋率、埋草深度、碎土率)的前提下，降低功耗的最優(yōu)組合方案，為進一步進行整機參數(shù)優(yōu)化設計提供了重要的理論依據(jù)。長期定位肥料試驗作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要研究方法,具有常規(guī)試驗不可比擬的優(yōu)點。本試驗選用山東省齊河縣華店鄉(xiāng)和焦斌鄉(xiāng)兩地代表黃淮海農(nóng)區(qū)的潮土,設置秸稈不同用量與氮磷肥配施為 6 個主處理、兩種土質(zhì)為副處理,進行盆栽試驗,對麥玉兩熟長期不同施肥條件下土壤理化性質(zhì)的動態(tài)變化、土壤鉀庫形態(tài)的轉化、土壤養(yǎng)分的平衡狀況、土壤酶的活性及微生物區(qū)系等進行了系統(tǒng)研究,初步探討秸稈還田改土培肥的增產(chǎn)效應與機理,主要研究結果如下: 1 秸稈還田量與土壤鹽分呈顯著正相關。秸稈與化肥配施的土壤可溶性鹽分有增加趨勢。砂壤土含鹽量高于中壤土。另外,土壤鹽分也與氣候和作物生育期等因素有關。 2 秸稈還田能改善土壤的通氣狀況,降低土壤容重和 pH 值,協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱等生態(tài)條件,為根系生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。 3 秸稈還田能顯著增加土壤有機質(zhì)積累,提高土壤養(yǎng)分的有效性。兩種質(zhì)地的土壤,其有機質(zhì)季節(jié)積累和養(yǎng)分生物有效性的變化動態(tài)相似,即 6 月 2 日最高,6 月 22 日最低。土壤有機質(zhì)及有效養(yǎng)分含量都隨施肥年限的延長而遞減,且中壤土的各肥力指標均大于砂壤土。 4 秸稈還田量與水溶性鉀、非特殊吸附鉀、特殊吸附鉀和非交換鉀含量呈顯著正相關,與礦物鉀呈顯著負相關。長期秸稈還田土壤鉀素年度變化規(guī)律:非交換鉀、特殊吸附鉀呈逐年上升趨勢;水溶性鉀、非特殊吸附鉀、礦物鉀呈逐年下降趨勢。 5 秸稈還田量與土壤有效鐵、鋅、錳之間呈顯著正相關,與速效銅相關性不好;兩種不同質(zhì)地土壤微量元素均有類似規(guī)律:除有效銅外,土壤有效鋅、錳、鐵季節(jié)性變化都較明顯。 6 兩種質(zhì)地的土壤脲酶和磷酸酶活性強度變化趨勢是 N1P1M3>N1P1M2>N1P1M1>N0P0M2>N1P1M0>N0P0M0。在 NP 肥用量相同的各處理中,秸稈還田量與土壤脲酶、磷酸酶活性密切相關。兩種土質(zhì)的土壤脲酶、磷酸酶與有機質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀均呈極顯著相關。 1 長期秸稈還田改土培肥綜合效應的研究兩種酶都有隨施肥年限的延長而遞減的趨勢。 7 秸稈還田后,土壤細菌、真菌、放線菌的數(shù)量均有所增加,且細菌>放線菌>真菌。在小麥分蘗期,各處理的微生物數(shù)量最少;小麥返青期后菌類數(shù)量迅速增加;微生物數(shù)量的高峰期出現(xiàn)在玉米拔節(jié)期和大喇叭口期。 8 秸稈還田能顯著提高作物產(chǎn)量,中壤土的增產(chǎn)效果比砂壤土好。總產(chǎn)量與秸稈還田量呈顯著正相關;小麥的千粒重和生物量都與秸稈還田量呈顯著正相關,而株高、穗粒數(shù)和有效穗數(shù)與秸稈還田量的相關性不顯著;玉米的穗粒重、千粒重與秸稈還田量之間達到了顯著水平,而穗粒數(shù)和穗行數(shù)與還田量的相關性不顯著。 9 作物對 N、P、K 的吸收量隨秸稈還田量的增加而提高;在 N、P、K 投入量相同的條件下,中壤土中作物對養(yǎng)分的吸收量大于砂壤土;在化肥施入量相同的條件下,土壤氮素始終保持盈余狀態(tài),而磷素和鉀素均處于虧缺狀態(tài)。秸稈是自然界和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中一種重要的資源,秸稈還田對于土壤的肥力狀況及其質(zhì)量和健康都有著非常重要的意義。土壤微生物尤其是其中與纖維素降解有關的微生物在秸稈的降解過程中起著關鍵性的作用。本文對秸稈還田土壤中與纖維素降解有關的微生物進行了分子生態(tài)學研究,研究內(nèi)容共分為三個部分: 第一部分 :應用 PCR-DGGE 分子技術并結合聚類分析、主成份分析(PCA)等統(tǒng)計分析方法,對土壤微生物在幾種不同的纖維素富集培養(yǎng)條件下的多樣性進行了分析。結果發(fā)現(xiàn),不同的纖維素富集培養(yǎng)條件對土壤微生物的多樣性有不同程度的影響:CMC 和 PCS 兩種培養(yǎng)基在 50時所回收的土壤微生物的菌群結構和組成比較相似;而纖維素富集培養(yǎng)基(J 培養(yǎng)基)同 CMC 兩種培養(yǎng)基所回收的土壤微生物菌群結構和組成卻有很大的差異;此外 50條件下所回收的土壤微生物其菌群結構和組成同 28、37兩個溫度相比也相差較大。這一結果表明,組合不同的纖維素富集培養(yǎng)條件,結合分子和統(tǒng)計分析,可以對土壤樣品在不同纖維素富集培養(yǎng)條件下微生物的多樣性進行檢測和評估,同時還可以為分離目標菌時富集培養(yǎng)條件的選擇提供很有價值的參考。 第二部分:通過建立秸稈還田模擬體系,并應用 PCR-DGGE 分子技術與聚類分析、主成份分析(PCA)以及偏最小二乘法顯著性分析。本研究采用尼龍網(wǎng)袋法、砂濾管法和植物組織切片的方法對秸稈在不同還田方式下的腐解速率及養(yǎng)分釋放規(guī)律，以及秸稈還田對土壤肥力和作物產(chǎn)量的影響進行研究。針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的稻草覆蓋影響小麥生長的問題，采用室內(nèi)培養(yǎng)實驗研究了稻草對小麥的化感作用，以期找到解決稻草還田抑制小麥生長的技術和方法，為大面積農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供急需的技術支撐和指導。本研究取得的主要研究結果如下： 1麥稈、油菜稈還田后，腐解速率均表現(xiàn)為前期快，后期慢。整個試驗期間(100d)，麥稈、油菜稈的累計腐解率分別為 66.18和55.62，麥稈高于油菜稈。兩種秸稈在養(yǎng)分釋放上均表現(xiàn)為，鉀(K)最快，磷(P)次之，氮(N)最慢。在還田初期(前 10d)K 釋放率分別達到了 98.92和98.74，已基本釋放完全。通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，在麥稈、油菜稈還田 6d 后，K 的釋放就已達 95左右，釋放率分別為 94.76和 95.93。在麥稈還田腐解的過程中，組織結構的破壞主要發(fā)生在基本組織的薄壁細胞及其所包圍的維管束，表皮和機械組織以及其所包圍的維管束的破壞不明顯。且麥稈的基本組織及其所包圍的維管束的破壞在腐解前期(50d 前)并不明顯，主要發(fā)生在麥稈腐解的后期(50d 后)。在油菜稈腐解過程中，組織結構的破壞主要發(fā)生在腐解的前 10d。在 10d 之內(nèi)，次生木質(zhì)部以上的維管形成層、韌皮纖維、皮層薄壁組織和表皮均受到破壞而脫落。 2稻草還田后，前期腐解快，后期較慢。翻埋還田的稻草腐解速率明顯快于覆蓋還田稻草，整個試驗期間(210 d)翻埋還田的稻草累計腐解率達到 76.55，而覆蓋還田的稻草僅為 53.50。稻草覆蓋與翻埋兩種還田方式下養(yǎng)分釋放速率均以鉀(K)最快，磷(P)次之，氮(N)最慢。還田10d 內(nèi)，兩種方式下 K 分別釋放了 50.32和 90.13。稻草與土壤充分混合條件下，稻草和土壤礦化釋放的氮主要以 NO_3-N 形態(tài)(80)存在，NH_4-N 和可溶性有機氮較少；在稻草還田后的前 40d 存在土壤微生物與作物競爭土壤礦質(zhì)氮的現(xiàn)象，40d 之后此現(xiàn)象消失，稻草開始氮的凈礦化；在稻草埋入土壤時同時配施適量的氮肥，可以消除微生物的奪氮現(xiàn)象。在稻草還田腐解過程中，組織結構的破壞主要發(fā)生在基本組織的薄壁細胞及其所包圍維管束，表皮和機械組織以及其所包圍的維管束的破壞不明顯。兩種還田方式比較，在還田初期，翻埋還田較覆蓋還田對組織結構的破壞嚴重。隨著腐解的進行，當?shù)静葜幸妆黄茐牡幕窘M織及其所包圍的維管束被破壞之后，兩種還田方式對稻草中難以被破壞的表皮和機械組織及其所包圍的維管束的破壞程度差別不大。 3秸稈還田能夠降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤結構，增加土壤速效養(yǎng)分，促進作物對養(yǎng)分的吸收，增加作物的產(chǎn)量。秸稈還田后土壤容重比試驗前降低了 0.03gcm3，土壤總孔隙度比試驗前增加了 0.99，土壤速效磷和速效鉀的含量增加，尤其是速效鉀，增加效果顯著。在大春階段，麥稈還田后水稻增產(chǎn) 5.61，油菜稈還田水稻增產(chǎn) 1.31；在小春階段，稻草還田小麥增產(chǎn)6.16，油菜增產(chǎn) 7.08。 4通過測定水稻秸稈水浸提液對小麥發(fā)芽率、幼苗高度和根長的影響，研究了不同浸提液濃度對小麥幼苗的化感作用。結果表明：水稻秸稈水浸提液對小麥發(fā)芽和幼苗生長的影響總體上表現(xiàn)為低促、高抑，即低濃度的浸提液對小麥發(fā)芽有促進作用，隨著濃度的增加浸提液對小麥發(fā)芽開始產(chǎn)生抑制作用，濃度越高，抑制作用越強。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01gml(低)時，浸提液對小麥發(fā)芽和幼苗生長都具有促進作用。在浸提液質(zhì)量濃度為 0.02gml(中)時，浸提液對小麥發(fā)芽和幼苗生長產(chǎn)生抑制作用，且在小麥幼苗生長階段的抑制作用強于發(fā)芽階段。在此浸提液濃度下，加入外源激素的處理，不但能夠消除浸提液對小麥幼苗生長的抑制作用，還能對小麥幼苗的生長產(chǎn)生明顯的促進作用。在浸提液質(zhì)量濃度為 0.04gml(高)時，小麥發(fā)芽和幼苗生長受到嚴重抑制。在此情況下，加入外源激素赤霉素或黃腐酸也不能對此抑制作用產(chǎn)生影響。