玉米深松机械作业参数对作物产量和质量的影响研究

周 平,王立华,王升喜,唐秀丽,王 丹,王 荔

(1.东丰县大兴镇综合服务中心(农机技术推广站),吉林 东丰 136301;2.东丰县拉拉河镇综合服务中心(农机技术推广站),吉林 东丰 136302;3.东丰县农业机械技术推广站,吉林 东丰 136300;4.东丰县农业机械技术推广服务中心,吉林 东丰 136300;5.东丰县农业综合行政执法大队,吉林 东丰 136300)

0 引言

玉米是全球重要的粮食作物之一,也是我国主要的粮食及经济作物[1-2]。作为重要的经济作物,玉米的种植和产量直接影响到我国的农业生产和粮食安全。为了提高玉米产量和品质,不断探索新的农业技术是非常必要的。深松机械作业作为一种重要的农业技术,其应用广泛且效果显著。

深松机械作业可以改善土壤结构,增加土壤透气性和保水能力,提高土壤肥力,从而促进玉米生长和发育,提高玉米产量和品质[3-4]。然而,深松机械作业的参数选择对作物的产量和质量影响很大。因此,对深松机械作业的参数进行研究和探讨,对于提高玉米的产量和品质具有重要意义。

1 农艺参数对玉米产量和质量的影响

1.1 深松深度

深松深度对于玉米的生长和发育具有直接影响。一般来说,合适的深度可以显著改善土壤通气性和保水性,增加土壤中的养分含量,从而提高玉米产量和品质。研究表明,玉米栽培的最佳深松深度为20～30 cm。这是因为在这个范围内,土壤的通气性和保水性的改善效果最佳,可以促进根系的发育和养分吸收,提高玉米的产量和品质[5]。此外,适当的深度还可以减轻作物对地下水的依赖,提高土壤的利用效率,具有重要的经济效益和社会效益。

因此,在实际的玉米种植中,需要根据不同的土壤和种植条件进行调整和优化。对于不同的土壤类型和种植环境,需要根据实际情况制定相应的深度方案,以获得最佳的玉米产量和品质。

1.2 播种行距

行距是深松机械作业中的另一个重要参数。适当的行距可以直接影响玉米的光合作用和营养吸收,从而影响玉米的生长和产量。研究表明,玉米栽培的最佳行距为50～75 cm。主要是由于玉米需要较大的生长空间,以获得充足的阳光和营养,从而发挥其最大的生产潜力。同时,适当的行距可以提高空气流通性,减少病虫害的发生,从而保障玉米的健康生长。适当的行距可以提高玉米的产量和品质,而较窄或较宽的行距则会降低玉米的产量和品质。根据不同的土壤类型和种植条件[6]。

需要注意的是,行距的调整不仅仅是为了提高玉米的产量和品质,还要考虑土地的利用效率和经济效益。合理的行距可以提高土地的利用效率,降低生产成本,从而提高经济效益和社会效益。

1.3 深松频率

深松频率是深松机械作业中的另一个重要参数。深松频率指的是在一个生长季节中进行深松机械作业的次数。

国内外研究表明,适当的深松频率可以改善土壤结构,提高土壤透气性和保水能力,促进根系的发育和营养吸收,从而提高玉米的生长和产量。例如,国内研究发现,在深松频率为2～3年一次时,可以显著提高玉米的产量和品质。同时,深松频率还可以降低土壤中害虫和病菌的数量,减少病虫害的发生,从而保障玉米的健康生长[7]。

但是,深松频率也需要根据不同的土壤类型和种植条件进行调整和优化。如果深松频率过高,会破坏土壤结构,影响土壤的保水能力和透气性,从而导致玉米营养吸收不足,甚至影响其生长和发育[8]。因此,在实际的玉米种植中,深松频率也需要认真考虑,根据不同的土壤类型和种植条件进行调整,以提高玉米的产量和品质。

2 玉米深松机械整机结构及工作原理

2.1 整体结构

玉米深松机械是一种专门用于玉米田间深松作业的机械设备,其整机结构包括行走部分、驱动部分、控制部分和作业部分。

1)行走部分是机器的移动部分,主要由底盘、轮胎和转向系统组成,能够适应不同的地形和路况。

2)驱动部分是机器的动力来源,通常采用内燃机或电动机,其主要功能是提供动力给机器的作业部分和行走部分。

3)控制部分包括控制系统和操作系统,能够对机器进行全面控制,包括作业深度、行走速度和方向等。

4)作业部分是机器的核心部分,主要包括深松刀盘、深松刀片、深松轮等,能够对玉米田进行深松作业,改善土壤结构和促进玉米生长。

2.2 工作原理

玉米深松机械的工作原理主要是通过作业部分对玉米田进行深松作业,改善土壤结构和促进玉米生长。机器行走到田间后,驱动部分提供动力给作业部分和行走部分。控制系统通过操作系统对机器进行全面控制,包括作业深度、行走速度和方向等。

作业部分的深松刀盘和深松刀片会在行进过程中插入土壤,将土壤深松、翻转和切割,改善土壤结构和增强土壤通气性。深松轮则用来压实土壤,将深松后的土壤紧密地压实,增加土壤含水量,改善土壤物理性质和肥力。

通过玉米深松机械的作业,可以改善土壤的结构,增加土壤通气性、保水性和肥力,促进玉米生长和发育,提高玉米产量和品质。

3 田间试验

3.1 试验设计

试验前,对试验田地进行均匀性检查,并根据检查结果随机分组,以保证不同实验处理的土壤性质和作物生长状况尽量接近。根据试验处理的设计,使用玉米深松机械进行深松作业,记录每个处理的深松深度、播种行距和深松频率等参数。在玉米生长季节结束后,进行作物产量和品质的采集和分析,包括测量每个处理的玉米产量、单穗重、籽粒数和籽粒重量等指标,以及对玉米品质进行分析,如淀粉含量、蛋白质含量、糖分含量和硬度等。

3.2 测定指标与方法

3.2.1 玉米产量

随机取若干个样方,在试验区内随机布置若干个样方,样方的大小通常为3 m×3 m或4 m×4 m。将每个样方内收割下来的玉米放在称上进行称重,得到每个样方的玉米重量。将每个样方的玉米重量加总,并将总重量除以样方面积,即可得到单位面积内的玉米产量。

3.2.2 玉米品质

1)淀粉含量。基于酶解反应的方法测定。

2)蛋白质含量。采用经典的Kjeldahl法测定。Kjeldahl法是通过将样品加入硫酸、氢氧化钠和氢氧化钾混合液中,在加热作用下将样品中的有机氮转化为铵离子,再将铵离子通过蒸馏、滴定等步骤计算出样品中的总氮含量,再根据氮与蛋白质含量的比例计算出蛋白质含量。

3.3 数据处理

在田间试验中,为了减小误差和提高实验的可靠性,通常采用随机区组设计和多重重复的方式进行,同时在数据分析中采用方差分析等统计方法进行处理,以确定不同深松机械作业参数对作物产量和品质的影响。

3.4 结果与分析

不同深度、行距和深松频率对玉米产量的影响如表1所示,结果表明,每种参数下分别进行了两次实验,并统计出平均产量。实验结果表明,深度、行距和深松频率对玉米产量都有显著影响。其中,深松深度为30 cm和播种行距为70 cm时,产量最高,分别为9 060 kg/hm2和9 630 kg/hm2。同时,深松频率为3 年/次时,产量也有显著提高,为9 210 kg/hm2。这说明在深松机械作业中,适当的深松深度、播种行距和深松频率可以显著提高玉米产量。

表1 玉米深松机械作业参数对玉米产量的影响

不同深松深度、播种行距和深松频率对玉米品质的影响如表2所示,根据实验结果可以看出,不同的深度、行距和深松频率对玉米淀粉含量和蛋白质含量均有一定的影响。其中,深度为30 cm时,深松频率为3次/年时的玉米淀粉含量和蛋白质含量较高。

表2 玉米深松机械作业参数对玉米质量的影响

4 结论与展望

根据本文的分析,深松机械作业参数对玉米产量、品质具有显著影响。适当的深度、行距和深松频率可以提高土壤通气性和保水能力,促进玉米的生长和发育,从而提高玉米的产量和品质。同时,深松机械作业也会对土壤理化性质产生影响,对土壤进行适当的改良有助于提高玉米产量和品质。

在未来的研究中,可以进一步探究深松机械作业参数与作物生长和发育的关系,寻找更加适合玉米生长的深松机械作业参数。同时,可以结合植物生长调节剂等技术手段,进一步提高玉米产量和品质,为玉米生产提供更加可靠的技术支持。