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夏俊芳教授团队提出秸秆还田空间分布效果检测的方法
发布时间:2019-12-18

秸秆空间分布检测、量化及可视化方法

秸秆空间分布检测、量化及可视化方法

近日,我校农业农村部长江中下游农业装备重点实验室夏俊芳教授团队在国际学术期刊 Soil & tillage research 上发表题为“Evaluation of straw spatial distribution after straw incorporation into soil for different tillage tools”的文章,提出了一种秸秆还田空间分布效果检测的方法。

土壤耕作是农业生产中最早进行的环节,也是最重要的农业技术操作之一。耕作令土壤松动,结构发生变化,是对土壤、杂草和秸秆残茬的一次综合处理,目的是为作物播种准备良好的种床条件。秸秆是一种天然的有机肥,因而秸秆还田可有效降低化肥的使用量。研究表明,秸秆还田可以显著减少温室气体的排放,增加土壤有机质的含量,提高土壤酶活性,改善土壤团聚体结构。秸秆还田后秸秆与土壤的混合程度难以描述和观测。因此,难以评估耕作工具作业后在土壤中的真实秸秆还田效果。以往的研究主要集中于在单位面积土壤上掺入定量秸秆,或耕作过程中秸秆残茬的移动规律,并没有足够的数据来深入了解土壤耕作后秸秆掺入土壤的均匀程度。

该项研究以稻茬秸秆田为研究对象,进行了普通旋耕机(TR)、课题组研制的秸秆旋埋还田机(SR)及深松+秸秆旋埋还田机(SSR)三种机型的秸秆还田试验研究。为实现对耕作土壤中秸秆分布的测量,设计了一种秸秆三维坐标测量装置,包括数显角度尺,数显深度尺,和数显标尺。该装置可通过测量秸秆两个端点的空间坐标来确定整根秸秆的空间位置。将所获得的所有秸秆坐标导入三维绘图软件中生成秸秆的三维立体图。由此,秸秆的空间位置在绘图软件中被还原,秸秆在土壤中的分布状态在绘图软件中可视化及量化显示。结果表明,TR作业后秸秆的切断效果不好,地表残留了较多秸秆,并且在耕作深度的下层埋入秸秆较少,划分的单元格内秸秆平均长度较小,没有秸秆的单元格较多。与TR相比,SR和SSR作业后的秸秆平均长度分别减小了48.2%和52.7%,地表仅残留了少量秸秆,在耕作深度的下层秸秆层占比分别增加了154.9%和214.1%,单元格内的秸秆平均长度分别增加了114.9%和98.6%,没有秸秆的单元格数量分别减小了40.2%和36.0%。总体而言,SR和SSR在秸秆切断和秸秆掺入土壤方面更具优势,且SSR可以将更多的秸秆埋入下层土壤。

我校工学院博士研究生周华为论文第一作者,夏俊芳教授为通讯作者。该项研究得到了公益性行业(农业)科研专项和国家重点研发计划子课题等项目的支持。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198719306038

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