概念
犁耕過程在疏鬆土壤的同時,由於機械的行走對土壤有壓實作用。過度的壓實會影響耕作質量,對作物生長不利,這種過度的壓實又稱為土壤壓板問題。實際上,不僅僅是犁耕機械的行走會有壓板問題,其它非犁耕農業機械更易造成土壤壓板問題.如運輸和噴灑機械等。
土壤壓實過程和影響因素
當土壤承受較重荷載時,受到壓縮,表現為孔度減小,孔徑縮小(主要是通氣孔隙減少),土壤的緊實度和容重增大等。
較乾燥的土壤上承受荷載時,主要是垂直方向上的正應力(壓力)使孔隙減少,容重增大,土壤變得比較緊實。在水分含量較高時(例如在塑性範圍內),除正應力作用外,還要產生切應力(剪力)。在壓力和剪力的共同作用下,土壤顆粒趨向極緊密的排列,通氣孔隙大量減少,毛管孔隙及無效孔隙急劇增多。土壤的透水一通氣性強烈減弱甚至消失,這種現象稱為 土壤粘閉。
在塑性範圍內,拖拉機通過潮濕土壤時,在輪子的擠壓下,土壤發生塑流而使輪子下陷,並有壓緊土壤的作用。
在拖拉機等荷載的作用下,土壤表層的團聚體可能被壓碎。因為土粒和水是相對不可壓縮的,土壤的壓縮主要是通過土壤的移動和土粒的重新排列實現的。
土粒的重新排列,隨水膜的潤滑作用而增強,與土壤含水量有密切關係。粘土的壓縮試驗表明,土壤的壓縮性與含水量的增加呈拋物線關係。在水很少的情況下,土粒之間的粘結力和內摩擦力都很強,土壤不易被壓縮。隨著水分的增多,粘粒周圍的水膜增厚,潤滑作用增強。在壓力的作用下粘粒極易變成緊密的定向排列,土壤容重顯著增高。含水量進一步增加時,因土粒之間的距離增加,加上水對壓力的支撐作用,土壤容重又趨減低,土壤變得不易壓縮了。大量的試驗證明,土壤在塑性範圍內最易壓縮。
影響土壤壓縮性的因素除含水量外,還有土壤有機質含量和代換性陽離子種類等。有機物質本身具有一定的彈性,有促進穩定性團聚體形成的作用,所以富含有機質的土壤便不易發生壓板。施用結構改良劑,也能減輕土壤壓板。代換性陽離子種類影響膠體擴散層的厚度,當擴散層厚度增加時,土粒之間的距離隨之增大,土壤可壓縮的程度也就提高(即壓縮性增大)。
土壤壓縮過程既然是孔隙容積減小的過程,壓縮程度可用孔隙比或孔度的變化來表示。孔隙比與壓力之間的關係是:
式中,e為孔隙比;A是壓縮指數;P為壓力;C為常數,相當於單位壓力下的土壤孔隙比。
土壤壓實的防止
造成土壤壓板的因素,除機具擠壓外,自然的因素(如雨滴的衝擊和在重力作用下的土壤自然沉實等)和其它的人為因素(如人、畜踐踏等)也有一定作用。這些自然和人為因素是難以完全避免的,但在農業機械化高度發展的地方,機具有擠壓作用乃是壓板土壤的主要因素,必須注意改進農機具的設計。如發展四輪驅動的拖拉機和增加輪胎的寬度直徑和鏈軌的長、寬等,以增加與土壤的接觸面積而減少壓強。
在農具方面要注意發展旋轉式或振動式農具,它們對土壤的壓實作用較小,且有較好的碎土作用。此外,農具的切土部分應力求鋒利,以減輕對土壤的壓實作用,減少曳引阻力。
首先要避免在土壤過濕時進行田間作業,對一些可沿固定路線進行作業的項目(如運輸、噴灑等),要預先選定路線或規劃出固定車道,以減少壓板的面積。
提高耕作速度可以減輕土壤壓板,但耕作速率增加,曳引阻力增大,增加了能量消耗。因此,在進行田間作業時應當根據具體條件,選擇適宜的耕作速度。
儘可能減少作業次數,是減輕土壤壓板、降低生產成本的有效措施。減少作業次數的主要途徑之一是採用少耕法及免耕法,實行經濟合理的耕作。
防土壤壓實的耕作方法
土壤耕作類型主要有平翻耕法、深松耕法、少耕法和免耕法。其中,少耕法和免耕法為推薦的減輕土壤壓板的耕作方法。
少耕法
少耕法是指一次完成多種作業減少耕作次數的耕作方法。耕作次數少,減少機具通過田間次數,避免過度壓實土壤與破壞結構,土壤表面粗糙疏鬆,並有殘茬覆蓋,可以截留雨雪,減少風蝕,還可以節約能源。
免耕法
是由少耕法發展起來的,在前茬作物收穫後,不進行任何土壤耕作,在後茬作物播種時,用特別的免耕機在前茬地上一次完成播種行內的更茬、播種、施肥、施藥、鎮壓等作業,以後也不再進行機械中耕。
拖拉機的耕前準備工作
為做好播種工作,充分發揮機器效能,保證適時播種,拖拉機和播種機一樣,必須做好準備工作。對於特殊的播種機,應按照說明書中規定的要求,對拖拉機的有關部位進行調節。
在播種以前應完成拖拉機的維修、保養工作。這樣可以避免發生故障停車和不必要的耽誤。起動拖拉機,檢查它有無損壞的部分,加以更換或修理。其它的準備工作包括播種的液壓系統、輪距、牽引桿、三點懸掛系統的調整。
其中拖拉機輪距的調整是為了防止土壤壓實的重要手段。
在壟播時,要調整拖拉機的輪距,使它行走在壟溝的中心部位。平播作業中,要使拖拉機的輪距與播種機的輪距相錯開,以免土地被過度壓實。