整地机械对农田作物生长中的促进作用机理研究

胡明学

(龙江县山泉镇人民政府,黑龙江 龙江 161100)

0 引言

土地作为农业生产的基础,其质量和肥力对于农作物生长和产量有着至关重要的影响。随着科技的进步和农业生产方式的转型,传统手工耕作已无法满足现代化农业生产的需求。整地机械作为农业机械中的重要部分,通过松土、翻转、深度耕作、压实和平整等,改善土壤结构和质地,提供适宜的播种和生长环境,可以显著提高土地利用效率和农作物产量及质量[1-2]。而整地机械在改善土壤环境、提高作物生长及产量提升的作用机理尚不明确。

本文旨在探讨整地机械在农田作物生长中的作用机理,深入了解其对土壤质地、作物根系生长、养分循环等方面的影响,揭示整地机械在农田作物生长中的作用机理,以期为农田整地工作的优化和农作物产量的提高提供科学依据和实践指导。

1 整地机械类型及应用特点

1.1 铧式犁

铧式犁主要由犁体、犁架、牵引装置和挂接装置、悬挂架等基本部件组成(图1),有的犁还配有犁刀、小前铧、深松铲、超载安全装置、调节机构等零部件组成。

图1 铧式犁结构示意图

铧式犁在农田整地中具有松土效果好、适应性强、提高土壤肥力和减少水土流失等优势。铧式犁的犁体设计特殊,具有弯曲的铧片,能够更好地削起土壤、翻转和翻松,因此可以有效破碎和松散土壤,改善土壤结构,增加土壤透气性和透水性。通过松土作业,铧式犁可以将土壤中的结块、积水和根系残留物等去除,为后续作物生长创造良好条件。另一方面,铧式犁适用于不同类型的土壤,如沙质土壤、壤土和重质黏土等,同时能够应对不同土壤质地和土壤湿度,适用于不同农作物和种植方式。

1.2 旋耕机

旋耕机是以旋转刀齿为工作部件的驱动型土壤耕作机械,按其旋耕刀轴的配置方式分为横轴式和立轴式两类。横轴式旋耕机的旋耕刀轴平行于地面,通常由多个旋耕刀齿组成,沿着机器横向工作。这种配置方式可以使旋耕刀齿能够对土壤进行水平方向的破碎和混合,适用于一般的农田作业,如翻耕、整地等。立轴式旋耕机的旋耕刀轴垂直于地面,通常由一个或多个旋耕刀齿组成,围绕着刀轴的垂直中心旋转,工作时旋耕刀齿能够对土壤进行垂直方向的破碎和混合,适用于特定的农田作业,例如果园的耕作、土壤改良等。

旋耕机具有高效快速、适应性强、改善土壤结构、深度作业能力和减少土壤压实等特点和优势,主要包括以下几个应用特点。

1)高效快速。旋耕机采用旋转刀盘或旋耕刀片进行作业,能够迅速破碎和混合土壤,提高整地效率,与传统的犁耕方式相比,旋耕机的作业速度更快,可以节省大量时间和人力成本。

2)适应性强。旋耕机能够应对不同的土壤质地和湿度条件,适用于各种农作物的种植需求。同时,旋耕机还可以适应不同作业深度和作业角度,可根据具体需要进行调整。

3)深度作业能力。旋耕机具有较强的深度作业能力,可以达到较深作业深度,对土壤进行深层次的破碎和翻松,有助于改善土壤质地和排水状况,促进作物根系生长。

1.3 深松机

深松机通过悬挂架上的悬挂点与拖拉机等驱动装置连接,在工作过程中,呈竖直安装的刀杆最下端的深松铲向前上方挤压土壤,随着深松铲不断向前运动,使深松铲前方的未耕土壤不断产生自下而上与前方的剪切断纹,从而使土壤发生破碎。

与铧式犁和旋耕机相比,深松机的应用优势主要包括以下几点。

1)解决深层土壤问题。深松机能够针对深层土壤问题进行作业,如解决土壤压实、改善重质黏土等,能够切割和破碎深层土壤,提供更好的生长环境,对深根作物的生长尤为有利。

2)提高土壤肥力和养分利用。深松机的作业能够促进有机质和肥料的渗透和分布到深层土壤中,从而提高土壤肥力和养分利用率。相比之下,铧式犁和旋耕机的作业更多集中在表层土壤,深层土壤的养分供应能力相对较低。

3)减少土壤侵蚀和水土流失。深松机的作业能够改善土壤结构和稳定性,减少土壤侵蚀和水土流失的风险,深层松土能力和土壤稳定性的提高,使土壤更能抵抗冲刷和侵蚀。

2 整地机械对土壤环境的研究进展

2.1 增加土壤通气性

2.1.1 增加土壤孔隙度

土壤孔隙度主要是指土壤中空气、水和固体颗粒的体积比例,孔隙度越大,土壤中的空气含量就越高[4]。土壤中的气体通过孔隙扩散传递,如果孔隙度小,则气体的扩散速度就会变慢,从而影响土壤通气性。整地机械可以将土壤翻转、推挤、压碾等,使土壤中的固体颗粒和空气混合,让气体在土壤中更容易扩散,同时也可以增加土壤水分的渗透性,改善土壤结构,增加土壤肥力,从而增加土壤孔隙度和孔隙连通性[3],有利于作物生长和发育。

2.1.2 提高土壤含氧量

氧气是植物进行呼吸作用的重要物质之一,参与了植物体内的能量代谢和碳水化合物的分解过程,充足的氧气供应有助于植物呼吸作用的顺利进行,提供足够的能量支持植物生长和发育[4]。紧密土壤结构会限制土壤中氧气的流通和交换,导致土壤中氧气含量不足。整地机械在进行松土和翻转土壤的操作时,将土壤的紧密结构打破,增加土壤通气性有助于改善土壤中的氧气供应[5-6],为作物生长提供了更好的氧气供应条件,进一步提高作物产量和品质。

2.1.3 提高土壤水分

当土壤中的水分过多时,土壤中的孔隙和微孔会被水填满,土壤通气性降低,从而影响作物根系的呼吸和养分吸收。同时,过多水分还会导致土壤中的养分流失和根系腐烂,对作物的生长产生负面影响。而当土壤过于干燥时,土壤中的空气含量会增加,但是水分的流动性会降低,从而影响作物根系吸收养分和水分[7]。整地机械在改善土壤充气孔隙度的基础上,提高土壤疏松度,松散的土壤可以增加土壤中的微小孔隙和通道,有利于水分的渗透和移动,增加土壤保水性,减少水分的流失和蒸发,使土壤能够更好地保持一定的湿度,为作物提供持续的水分供应。

2.2 增大土壤肥力

整地机械在农田作物生长中也可以通过改善土壤肥力来提高作物产量和品质。首先，整地机械可以将残留物和根系残余物打碎分散，加速其分解和腐烂，释放出养分供作物吸收利用。其次，整地机械可以翻松土壤，增加土壤孔隙度，从而增加土壤的透气性和水分渗透性，有利于作物的根系生长和养分吸收。此外，整地机械还可以将施肥物料深入土壤中，促进其充分接触土壤，提高养分的利用率。另外，整地机械的作用还可以调节土壤的酸碱度和微生物群落，有利于土壤中有益微生物的繁殖和生长，促进土壤的生态平衡和肥力提高[8]。但是，过度的机械化操作也会破坏土壤结构，影响土壤肥力，因此应根据实际情况合理使用整地机械。

3 整地机械促进作物提质增产的作用机理

整地机械促进作物增产提质的主要作用机理如图2所示,主要是通过改善土壤通气性,提升土壤肥力,进而促进作物根系生长及对土壤水肥的吸收利用效率,最终实现作物提质增产。

图2 整地机械在农田作物生长中的作用机理

4 结语

本文探讨了整地机械在农田作物生长中的作用机理,通过分析整地机械对土壤通气性、肥力和作物根系生长、农艺性状及生理特性的影响机理,可以得出以下结论:

1)整地机械可以提高土壤的通气性,改善土壤结构,促进土壤水分的均匀分布,从而有利于作物的生长和发育。

2)在改善土壤环境的基础上,整地机械的操作可以将有机质、植物残渣和肥料均匀混合到土壤中,促进土壤中养分的释放和转化,提高土壤肥力,松散的土壤结构、良好的通气性和土壤肥力有助于根系的渗透和扩展,促进根系的发育,从而提高作物根系吸收养分和水分的能力。

3)整地机械通过改善土壤环境和促进作物根系生长为作物产量的提高提供了关键的前期条件。根系的发育良好可以增加植物吸收养分和水分的能力,促进作物的生长和发育,从而支持农作物的生长和产量的增加。

未来的整地机械将更加智能化和精准化,能够更好地满足不同作物的需求,提高农业生产的效率和质量。同时,还需要进一步研究整地机械对土壤微生物和生态环境的影响,探究如何通过整地机械的使用来实现农业可持续发展。