整地機(jī)械對(duì)農(nóng)田作物生長(zhǎng)中的促進(jìn)作用機(jī)理研究

胡明學(xué)

(龍江縣山泉鎮(zhèn)人民政府,黑龍江 龍江 161100)

0 引言

土地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ),其質(zhì)量和肥力對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量有著至關(guān)重要的影響。隨著科技的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型,傳統(tǒng)手工耕作已無法滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。整地機(jī)械作為農(nóng)業(yè)機(jī)械中的重要部分,通過松土、翻轉(zhuǎn)、深度耕作、壓實(shí)和平整等,改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地,提供適宜的播種和生長(zhǎng)環(huán)境,可以顯著提高土地利用效率和農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量[1-2]。而整地機(jī)械在改善土壤環(huán)境、提高作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量提升的作用機(jī)理尚不明確。

本文旨在探討整地機(jī)械在農(nóng)田作物生長(zhǎng)中的作用機(jī)理,深入了解其對(duì)土壤質(zhì)地、作物根系生長(zhǎng)、養(yǎng)分循環(huán)等方面的影響,揭示整地機(jī)械在農(nóng)田作物生長(zhǎng)中的作用機(jī)理,以期為農(nóng)田整地工作的優(yōu)化和農(nóng)作物產(chǎn)量的提高提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 整地機(jī)械類型及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 鏵式犁

鏵式犁主要由犁體、犁架、牽引裝置和掛接裝置、懸掛架等基本部件組成(圖1),有的犁還配有犁刀、小前鏵、深松鏟、超載安全裝置、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等零部件組成。

圖1 鏵式犁結(jié)構(gòu)示意圖

鏵式犁在農(nóng)田整地中具有松土效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、提高土壤肥力和減少水土流失等優(yōu)勢(shì)。鏵式犁的犁體設(shè)計(jì)特殊,具有彎曲的鏵片,能夠更好地削起土壤、翻轉(zhuǎn)和翻松,因此可以有效破碎和松散土壤,改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤透氣性和透水性。通過松土作業(yè),鏵式犁可以將土壤中的結(jié)塊、積水和根系殘留物等去除,為后續(xù)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好條件。另一方面,鏵式犁適用于不同類型的土壤,如沙質(zhì)土壤、壤土和重質(zhì)黏土等,同時(shí)能夠應(yīng)對(duì)不同土壤質(zhì)地和土壤濕度,適用于不同農(nóng)作物和種植方式。

1.2 旋耕機(jī)

旋耕機(jī)是以旋轉(zhuǎn)刀齒為工作部件的驅(qū)動(dòng)型土壤耕作機(jī)械,按其旋耕刀軸的配置方式分為橫軸式和立軸式兩類。橫軸式旋耕機(jī)的旋耕刀軸平行于地面,通常由多個(gè)旋耕刀齒組成,沿著機(jī)器橫向工作。這種配置方式可以使旋耕刀齒能夠?qū)ν寥肋M(jìn)行水平方向的破碎和混合,適用于一般的農(nóng)田作業(yè),如翻耕、整地等。立軸式旋耕機(jī)的旋耕刀軸垂直于地面,通常由一個(gè)或多個(gè)旋耕刀齒組成,圍繞著刀軸的垂直中心旋轉(zhuǎn),工作時(shí)旋耕刀齒能夠?qū)ν寥肋M(jìn)行垂直方向的破碎和混合,適用于特定的農(nóng)田作業(yè),例如果園的耕作、土壤改良等。

旋耕機(jī)具有高效快速、適應(yīng)性強(qiáng)、改善土壤結(jié)構(gòu)、深度作業(yè)能力和減少土壤壓實(shí)等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),主要包括以下幾個(gè)應(yīng)用特點(diǎn)。

1)高效快速。旋耕機(jī)采用旋轉(zhuǎn)刀盤或旋耕刀片進(jìn)行作業(yè),能夠迅速破碎和混合土壤,提高整地效率,與傳統(tǒng)的犁耕方式相比,旋耕機(jī)的作業(yè)速度更快,可以節(jié)省大量時(shí)間和人力成本。

2)適應(yīng)性強(qiáng)。旋耕機(jī)能夠應(yīng)對(duì)不同的土壤質(zhì)地和濕度條件,適用于各種農(nóng)作物的種植需求。同時(shí),旋耕機(jī)還可以適應(yīng)不同作業(yè)深度和作業(yè)角度,可根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)整。

3)深度作業(yè)能力。旋耕機(jī)具有較強(qiáng)的深度作業(yè)能力,可以達(dá)到較深作業(yè)深度,對(duì)土壤進(jìn)行深層次的破碎和翻松,有助于改善土壤質(zhì)地和排水狀況,促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)。

1.3 深松機(jī)

深松機(jī)通過懸掛架上的懸掛點(diǎn)與拖拉機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置連接,在工作過程中,呈豎直安裝的刀桿最下端的深松鏟向前上方擠壓土壤,隨著深松鏟不斷向前運(yùn)動(dòng),使深松鏟前方的未耕土壤不斷產(chǎn)生自下而上與前方的剪切斷紋,從而使土壤發(fā)生破碎。

與鏵式犁和旋耕機(jī)相比,深松機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn)。

1)解決深層土壤問題。深松機(jī)能夠針對(duì)深層土壤問題進(jìn)行作業(yè),如解決土壤壓實(shí)、改善重質(zhì)黏土等,能夠切割和破碎深層土壤,提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境,對(duì)深根作物的生長(zhǎng)尤為有利。

2)提高土壤肥力和養(yǎng)分利用。深松機(jī)的作業(yè)能夠促進(jìn)有機(jī)質(zhì)和肥料的滲透和分布到深層土壤中,從而提高土壤肥力和養(yǎng)分利用率。相比之下,鏵式犁和旋耕機(jī)的作業(yè)更多集中在表層土壤,深層土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力相對(duì)較低。

3)減少土壤侵蝕和水土流失。深松機(jī)的作業(yè)能夠改善土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,減少土壤侵蝕和水土流失的風(fēng)險(xiǎn),深層松土能力和土壤穩(wěn)定性的提高,使土壤更能抵抗沖刷和侵蝕。

2 整地機(jī)械對(duì)土壤環(huán)境的研究進(jìn)展

2.1 增加土壤通氣性

2.1.1 增加土壤孔隙度

土壤孔隙度主要是指土壤中空氣、水和固體顆粒的體積比例,孔隙度越大,土壤中的空氣含量就越高[4]。土壤中的氣體通過孔隙擴(kuò)散傳遞,如果孔隙度小,則氣體的擴(kuò)散速度就會(huì)變慢,從而影響土壤通氣性。整地機(jī)械可以將土壤翻轉(zhuǎn)、推擠、壓碾等,使土壤中的固體顆粒和空氣混合,讓氣體在土壤中更容易擴(kuò)散,同時(shí)也可以增加土壤水分的滲透性,改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力,從而增加土壤孔隙度和孔隙連通性[3],有利于作物生長(zhǎng)和發(fā)育。

2.1.2 提高土壤含氧量

氧氣是植物進(jìn)行呼吸作用的重要物質(zhì)之一,參與了植物體內(nèi)的能量代謝和碳水化合物的分解過程,充足的氧氣供應(yīng)有助于植物呼吸作用的順利進(jìn)行,提供足夠的能量支持植物生長(zhǎng)和發(fā)育[4]。緊密土壤結(jié)構(gòu)會(huì)限制土壤中氧氣的流通和交換,導(dǎo)致土壤中氧氣含量不足。整地機(jī)械在進(jìn)行松土和翻轉(zhuǎn)土壤的操作時(shí),將土壤的緊密結(jié)構(gòu)打破,增加土壤通氣性有助于改善土壤中的氧氣供應(yīng)[5-6],為作物生長(zhǎng)提供了更好的氧氣供應(yīng)條件,進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.1.3 提高土壤水分

當(dāng)土壤中的水分過多時(shí),土壤中的孔隙和微孔會(huì)被水填滿,土壤通氣性降低,從而影響作物根系的呼吸和養(yǎng)分吸收。同時(shí),過多水分還會(huì)導(dǎo)致土壤中的養(yǎng)分流失和根系腐爛,對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。而當(dāng)土壤過于干燥時(shí),土壤中的空氣含量會(huì)增加,但是水分的流動(dòng)性會(huì)降低,從而影響作物根系吸收養(yǎng)分和水分[7]。整地機(jī)械在改善土壤充氣孔隙度的基礎(chǔ)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,有利于水分的滲透和移動(dòng),增加土壤保水性,減少水分的流失和蒸發(fā),使土壤能夠更好地保持一定的濕度,為作物提供持續(xù)的水分供應(yīng)。

2.2 增大土壤肥力

整地機(jī)械在農(nóng)田作物生長(zhǎng)中也可以通過改善土壤肥力來提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。首先，整地機(jī)械可以將殘留物和根系殘余物打碎分散，加速其分解和腐爛，釋放出養(yǎng)分供作物吸收利用。其次，整地機(jī)械可以翻松土壤，增加土壤孔隙度，從而增加土壤的透氣性和水分滲透性，有利于作物的根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收。此外，整地機(jī)械還可以將施肥物料深入土壤中，促進(jìn)其充分接觸土壤，提高養(yǎng)分的利用率。另外，整地機(jī)械的作用還可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度和微生物群落，有利于土壤中有益微生物的繁殖和生長(zhǎng)，促進(jìn)土壤的生態(tài)平衡和肥力提高[8]。但是，過度的機(jī)械化操作也會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤肥力，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用整地機(jī)械。

3 整地機(jī)械促進(jìn)作物提質(zhì)增產(chǎn)的作用機(jī)理

整地機(jī)械促進(jìn)作物增產(chǎn)提質(zhì)的主要作用機(jī)理如圖2所示,主要是通過改善土壤通氣性,提升土壤肥力,進(jìn)而促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)及對(duì)土壤水肥的吸收利用效率,最終實(shí)現(xiàn)作物提質(zhì)增產(chǎn)。

圖2 整地機(jī)械在農(nóng)田作物生長(zhǎng)中的作用機(jī)理

4 結(jié)語

本文探討了整地機(jī)械在農(nóng)田作物生長(zhǎng)中的作用機(jī)理,通過分析整地機(jī)械對(duì)土壤通氣性、肥力和作物根系生長(zhǎng)、農(nóng)藝性狀及生理特性的影響機(jī)理,可以得出以下結(jié)論:

1)整地機(jī)械可以提高土壤的通氣性,改善土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)土壤水分的均勻分布,從而有利于作物的生長(zhǎng)和發(fā)育。

2)在改善土壤環(huán)境的基礎(chǔ)上,整地機(jī)械的操作可以將有機(jī)質(zhì)、植物殘?jiān)头柿暇鶆蚧旌系酵寥乐?促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的釋放和轉(zhuǎn)化,提高土壤肥力,松散的土壤結(jié)構(gòu)、良好的通氣性和土壤肥力有助于根系的滲透和擴(kuò)展,促進(jìn)根系的發(fā)育,從而提高作物根系吸收養(yǎng)分和水分的能力。

3)整地機(jī)械通過改善土壤環(huán)境和促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)為作物產(chǎn)量的提高提供了關(guān)鍵的前期條件。根系的發(fā)育良好可以增加植物吸收養(yǎng)分和水分的能力,促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育,從而支持農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的增加。

未來的整地機(jī)械將更加智能化和精準(zhǔn)化,能夠更好地滿足不同作物的需求,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。同時(shí),還需要進(jìn)一步研究整地機(jī)械對(duì)土壤微生物和生態(tài)環(huán)境的影響,探究如何通過整地機(jī)械的使用來實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。