國內(nèi)外草地機械化改良技術(shù)發(fā)展情況總結(jié),農(nóng)業(yè)機械化論文

國內(nèi)外草地機械化改良技術(shù)發(fā)展情況總結(jié),農(nóng)業(yè)機械化論文我們國家擁有草原面積近4億hm,約占國土面積的2/5,而當前由于草原不合理利用及自然災禍等問題頻繁出現(xiàn),中度和重度退化草原面積仍到達草原面積的1/3以上[1].采用機械化改進技術(shù)有利于恢復和改善我們國家天然草地退化現(xiàn)在狀況,保衛(wèi)生態(tài)環(huán)境,推動我們國家退化草場恢復與重建.為此,通過對國內(nèi)外草地機械化改進技術(shù)發(fā)展情況進行總結(jié)分析,找出當前我們國家研究工作中的缺乏,將有助于加快我們國家機械化改進退化天然草地的進程.1國外草地機械化改進技術(shù)研究進展國外草地機械化改進技術(shù)起步較早,主要包括松土、施肥、補播及灌溉等技術(shù),目的都在于改善退化草地中的土壤微環(huán)境,通過施肥、灌溉或者添加有機物等不同的作業(yè)方式來提高土壤中氮、碳、磷等牧草生長所需的生長元素含量[2-14],有效改善土壤生態(tài)環(huán)境,加快恢復退化草場.用于草地改進的機械主要有施肥機械、打孔機械和補播機械等[15-22].1.1草地施肥機械國外草地施肥機械主要分為施固態(tài)肥機械和施液態(tài)肥機械兩種.圖1為PhilSidhwa等人提出的一種牽引式施肥機的工作示意圖.該施肥機用于向土壤表層施肥,可向土壤表層施加粘性肥料,(如脫水的生物固體顆粒等),能一次性完成切割草皮、松土和施肥作業(yè)工序[17].圓盤犁、深松犁尖和肥料注射器是該機的主要部件,其工作示意圖如此圖2所示[17].圖3為TteBoekhorst等人提出的一種草地施肥機.工作時,該機先通過圓盤割裂草地土壤,構(gòu)成勾縫,然后通過液態(tài)肥噴頭或液態(tài)肥注射器將液態(tài)肥料注入勾縫中,有利于植被吸收養(yǎng)分,減少土壤中養(yǎng)分的流失,促進牧草生長.該機器主要工作部件-圓盤與液態(tài)肥注射器局部放大圖如此圖4所示[18].1.2草地打孔機械圖5為美國AerWay公司生產(chǎn)的AWMP-100-AG-4型草地打孔機.該機由拖拉機牽引,通過橡膠輪限深,打孔齒依靠自重入土,耕作寬度為3m(10),每個齒盤上有4個齒;打孔時構(gòu)成不連續(xù)的矩形孔,打孔深度最大為20cm.該機用來斷裂壓實的韌土,增加空氣和水分運動,提高肥料利用率[19].1.3草地補播機械圖6為約翰迪爾CS13系列播種機中的CS1360型播種機.該機可實現(xiàn)草地打孔播種功能,采用直接打孔播種的方式,通過地輪驅(qū)動釘齒滾筒開種孔,然后進行播種,并進行碎土鎮(zhèn)壓,一次性完成打孔、播種、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序[20].〔圖5，6略〕2我們國家天然草地機械化改進技術(shù)研究進展我們國家對于天然草地改進技術(shù)的研究起步較晚.當前,我們國家草地改進主要是集中在對草地的土壤進行改進及地表植被的恢復上,在草地改進方面的機械化改進技術(shù)、改進工藝及相關(guān)機具的研究發(fā)展空間很大[23-24].我們國家天然草地的機械化改進技術(shù)主要包括機械松土、補播、施肥、切根和雜草去除等技術(shù)[24-36],主要的改進機械包括牧草破土切根機械、補播施肥機械、松土機械和雜草去除機械[37-57].2.1破土切根機械以根莖型繁衍為主的牧草,由于根莖盤根錯節(jié)導致草地出現(xiàn)土壤板結(jié)情況,使得土壤透氣性和透水性下降,造成草地退化.針對上述問題,尤泳等人設(shè)計了一種9QP-830型草地破土切根機,如此圖7所示[40].該機以沖擊、貫入的形式切割板結(jié)土壤,切根刀以主動轉(zhuǎn)動的方式切斷牧草地下橫走根系,翻垡效果接近于零.〔圖7略〕2.2牧草補播施肥機械王德成、梁方等人設(shè)計了一種主動傳動式切根施肥補播復式作業(yè)機,用于羊草草地改進,集切根、施肥和補播功能于一體,可一次性完成羊草草地割裂草皮、切根、開溝、施肥、播種、鎮(zhèn)壓等復式作業(yè)工序,對改進我們國家天然草地有很大的意義.其構(gòu)造示意圖如此圖8所示[43].2.3草地松土機械宋建農(nóng)等人研發(fā)了9ST-460型草地振動式間隔松土機,先由前導圓盤切根,構(gòu)成條狀土垡;然后經(jīng)振動松土鏟進行松土,完成土壤強迫疏松后鋪放于原來的位置;在土垡鋪放后由鎮(zhèn)壓裝置進行鎮(zhèn)壓,實現(xiàn)堅實度高的草地土壤條件下的虛實耕作和原地放壟.該機構(gòu)造簡圖如此圖9所示[39].2.4雜草去除機械.趙建柱、宗玉峰等人設(shè)計了一種狼毒草剔除裝置,提供了一種能夠通過高度辨別狼毒草植株,并對其進行定點噴灑狼毒草剔除劑的裝置.該機主要由機架部分、噴霧系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成,構(gòu)造示意圖如此圖10所示[45].3存在的問題當前,與國外草地機械化改進技術(shù)相比,我們國家草地機械化改進技術(shù)相對落后:一方面,從機具來看,我們國家天然草地改進機具規(guī)格偏向于中小型,作業(yè)范圍有限,很大一部分機械只能實現(xiàn)單一作業(yè)工序,不能同時實現(xiàn)多個作業(yè)工序;另外,國內(nèi)改進機具種類較少,用于天然草地改進的液態(tài)肥施肥機械與草地打孔透氣機械在國內(nèi)暫無研究.從作業(yè)對象與作業(yè)環(huán)境來看,我們國家天然草原分類較多,飼草植株品種較多,草地地形復雜多樣,而改進的機具作業(yè)對象集中于羊草、苜蓿等主要牧草品種,作業(yè)環(huán)境大部分以平原地區(qū)為主,對其他牧草品種和作業(yè)地區(qū)的改進機具研究較少.另一方面,從土壤的角度來看,國外草地因經(jīng)常改進,土壤緊實度較低,而我們國家天然草地長時間無人管理,土壤緊實度較高,對退化草地土壤與作業(yè)機具作用關(guān)系的研究較少.4建議1)以退化天然草地土壤為基礎(chǔ)元素,進行退化草地土壤與改進機具作用關(guān)系研究.草原上生態(tài)較復雜,與傳統(tǒng)的大田作業(yè)環(huán)境有所差異不同,傳統(tǒng)的田間作業(yè)情況下的土壤模型對建立退化草地土壤模型只具有參考作用,不能將草地土壤模型與田間土壤模型等同來看.針對草原特有的生態(tài)環(huán)境,應(yīng)當建立退化草地的土壤模型,找出機械化改進退化草地土壤的相關(guān)最佳參數(shù),以傳統(tǒng)的大田耕作中土壤與機具作用關(guān)系作為基礎(chǔ),加強草原土壤與作業(yè)機具之間的作用關(guān)系研究.2)針對不同牧草品種與不同作業(yè)地形,研究有針對性的改進機具.對于其他牧草品種與作業(yè)地形,研制有針對性的改進機具,如針對青藏高寒草原區(qū)研制的改進機具要能夠適應(yīng)青藏高原地區(qū)特有的環(huán)境和當?shù)氐哪敛萜贩N,實現(xiàn)有效改進.3)進行天然草地打孔透氣機械研究.打孔是松土改進方式的一種,對退化的天然草場來講,松土是有效的改進方式之一;而國內(nèi)對打孔透氣機械的研究只局限在草坪打孔機械研究方面[58-62],對于天然草地打孔透氣機械方面的研究暫時沒有.因而,研究天然草地打孔透氣機械對于改進退化天然草地具有一定促進作用.4)探尋求索性研究草地液態(tài)肥施肥機械.當前,用于施肥的肥料主要包括固態(tài)肥和液態(tài)肥兩種.在通過施肥改進天然草地方面,應(yīng)用固態(tài)肥較多,而采用機械施加液態(tài)肥改進退化天然草地的方式幾乎沒有研究,當前液態(tài)肥施肥機械在大田作業(yè)方面有一定應(yīng)用[63-65].液態(tài)肥有利于植物的吸收與利用,施加液態(tài)肥也是改進退化天然草地的一種改進方式,探尋求索性進行液態(tài)肥施肥機械研究,對于改進退化天然草地也有一定的現(xiàn)實意義.以下為參考文獻:[1]農(nóng)業(yè)部.2020年全國草原監(jiān)測報告[EB/OL].[2020-03-03].[2]OhsowskiBM,KlironomosJN,DunfieldKE,etal.Thepotentialofsoilamendmentsforrestoringseverelydisturbedgrasslands[J].AppliedSoilEcology,2020,60:77-83.[3]WeijtmansK,JongejansE,VanRuijvenJ.Sodcuttingandsoilbiotaeffectsonseedlingperformance[J].ActaOecologi-ca,2018,35(5):651-656.[4]ShahGM,ShahGA,GrootJCJ,etal.IrrigationandlavamealusereduceammoniaemissionandimproveNutilizationwhensolidcattlemanureisappliedtograssland[J].Agricul-ture,EcosystemsEnvironment.,2020,160:59-65.[5]LascanoCE.UtilityofArachispintoitorestoredegradedpasturesinacattleproducingregionoftheAmazonofColom-bia.Successesandfailureswithanimalnutritionpracticesandtechnologiesindevelopingcountries.ProceedingsoftheFAOElectronicConference[C]//Rome:FAOAnimalPro-ductionandHealthProceedings,2018.[6]MocanuV,HermeneanI.RestorationofGrasslangMulti-functionalitybyDirectDrillingMethod-ASolutionforSus-tainableFarmingSysTem[J].RromanianAgriculturalRe-search,2018,26:71-74.[7]SchafferB,StauberM,MullerR,etal.Compaction-in-ducedchangesinmacro-porestructureofrestoredsoil[J].SoilManagementforSustainability,2006,38:31-37.[8]BittmanS,vanVlietL,KowalenkoCG,etal.Surface-bandingliquidmanureoveraerationslots:Anewlow-dis-turbancemethodforreducingammoniaemissionsandimpro-vingyieldofperennialgrasses[J].AgronomyJournal,2005,97(5):1304-1313.[9]BaerSG,BlairJM,CollinsSL,etal.Soilresourcesregu-lateproductivityanddiversityinnewlyestablishedtallgrassprairie[J].Ecology,2003,84(3):724-735.[10]KardolP,WardleDA.Howunderstandingaboveground-b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