农业机械化设计：第二章 耕作与土壤的物理力学性质.ppt

21:38:27,1,第二节 土壤的物理机械性质,第一节 概述,一、土壤组成及基本物理性质二、主要物理力学性质,一、耕作方法二、耕地的作用和农业技术要求三、耕地机械的种类,土壤耕作机械是对农田土壤进行机械处理使之适合于农作物生长的机械这类机械种类很多，包括耕地、整地、作畦、起垄、中耕、除草、松土、镇压等各种田间作业所用的机械土壤是耕作机械的工作对象，其特性对机械的选用、设计和研究来说是不可缺少的基础资料，因此有必要对土壤有一个基本的认识21:38:27,2, 传统耕作法（精细耕作法）,一、耕作方法,少耕法（免耕法）,50年代，苏联学者马尔采夫发明，即 无犁壁深松耕作，70年代引入我国少耕法改变了以犁耕为中心的耕作方法，大大减少或完全免去耕耘作业，把种子直接播在前茬地上减少或免去犁耕作业，使耕层只松不翻1. 实质,21:38:27,3,土壤表面紧密，不易被雨水冲走，也可抵抗风蚀；覆盖的前茬作物残茬，可减少土壤水分的蒸发，同时又是土壤有机质的来 源，当降水时可减少雨水对土壤的冲 击，故大大提高了保土、保水、保肥 的能力；深松土层，可破坏犁底层，改善耕层结构，又可调节土壤中固、液、气三相比例，便于作物生长；减少耕作次数，可降低作业成本，节省能源，还可减少机组对土壤的压实。

2. 优点：,少耕法会带来草荒和病虫害3.缺点：,播种时，种子宜用种子包衣剂包衣，防止虫害提高出苗率；土壤消毒技术； 需用广谱型除莠剂和高效低毒的农药，以防治病、虫、草害每隔23年犁耕一次通过上述方法可减少病虫害和草害4.少耕法配套技术：,返回,21:38:27,4,应有良好的翻土性和覆盖性，铺垡均匀整齐，避免立垡和回垡，耕后地表应平整；应有良好的碎土性能，旱田耕后土层蓬松，水田要求断条尺寸小，土垡架空，以利于通风晒垡；耕深一致，沟底平整，耕深不均匀度4%；不得有重耕或漏耕二、耕地的作用和农业技术要求,作用,翻转土层，恢复地力，改善土壤结构；通过覆盖植被消灭杂草和病虫害；将作物残茬和肥料、农药混合到土壤中以增其效用；松碎土壤，增加空隙度，使雨水易于渗入，空气得以流通，有利于作物根系发育农艺要求,返回,21:38:27,5,切土、碎土能力强，多用于耕地后的整地作业返回,三、耕地机械的种类,铧式犁,圆盘犁,历史最悠久，使用最广，翻土和覆盖性能为其他耕地机具所不及多用于沼泽地，用于铧式犁难于入土的干硬土壤或粘湿土壤，我国很少使用旋耕机,21:38:27,6,第二节 土壤的物理机械性质,耕作层土壤由固、液、气三相组成，固相颗粒主要为矿物质，也有的是有机无机物相结合的颗粒，液、气两相是土壤中的活跃部分。

非毛管孔隙的孔径较大（一般0.1mm），其中充满气体，是通气透水的通道非毛管孔隙度一般为1320%一、土壤组成及基本物理性质（如图示）,整个土体大致可分为耕作层、犁底层、心土层和底土层耕作层是最重要的层次，应有一定厚度的土层，要有丰富的有机质和合适的总空隙度，其中毛管空隙度（d0.1mm）应在3740%之间，才能保持良好的通透性能在耕层中，能为植物吸收的是毛管水，最为有效的空隙是毛管孔隙21:38:27,7,土壤颗粒有石块、石砾、砂粒、粉粒和粘粒等粘粒含量的多少，对土壤的强度、耕性等有重要影响土壤中粘粒含量越大，则土粒之间的凝聚力越大，耕作时不易破碎，犁耕阻力也大 土壤的机械组成通常是指直径在3mm以下的细小颗粒，按直径大小，它分为砂粒（0.053mm）、粉粒(0.0010.05mm)和粘粒(0.001mm)按土壤质地，可将土壤分为砂土、壤土和粘土三大类返回,21:38:27,8,返回,21:38:27,9,二、主要物理力学性质,1.容重：在自然状态下单位土壤体积的重量q土壤重量（含水分），单位：gv土壤体积， 单位：cm3,土壤干容重：扣除土样中的水分即得之q1土壤固体颗粒重量,土壤容重=f(孔隙度、固体颗粒b比重) 孔隙度 ， 当土壤容重为1kg/dm3时最有利于耕作,21:38:27,10,田间持水量：土壤中所能保持的最大含水量。

qmax最大含水量时的水重q烘干后的土重,绝对湿度：,q自然状态下的土壤重量q烘干后同体积的土壤重量,2.湿度（又称含水量）：土壤中含水百分比因砂土的田间持水量较小，当绝对湿度为15%时，砂土摸起来是潮湿的（其相对湿度约为80%）；而重粘土的田间持水量较大，摸起来几乎仍似乎干土（其相对湿度仅有35%），故引入相对湿度这一概念21:38:27,11,相对湿度：土壤绝对湿度与田间持水量的比值或者说是自然土 壤的含水量占田间总持水量的百分比相对湿度用来对比不同机械组成情况下的土壤含水量因土壤机械组成不同，田间持水量的变化范围很大土壤湿度对耕作质量和牵引阻力的影响 W 土壤过于干硬，土垡难于破碎，耕作阻力 W 土壤过于潮湿而粘重，土垡呈条状且不易破碎，犁壁粘土严重，出现拖推、拥塞、土垡翻转不完全和植被覆盖不严密等现象 土壤塑性：在外力作用下使粘土改变形状而又不破裂的性质 上塑限：指土壤出现塑性时的含水量 下塑限：指土壤开始流动时的含水量适耕湿度：对于旱田来说，土壤的相对湿度在4060%的范围内时， 较适宜于耕作，此时的土壤湿度称为适耕湿度21:38:27,12,3.坚实度（又称惯入阻力）：是指在垂直载荷作用下，土壤不同深度 的抗压能力。

即土壤抵抗物体压入的能力） 可用坚实度仪测量，也可按下式计算：,(Kg/cm2),单位压实力：压缩非密实土壤时，使其压痕容积为1 cm3时所需的力称为单位压实力 各种土壤的单位压实力,坚实度和土壤质地、含水量有密切关系q 越大 ,则承压能力和耕作阻力越大q单位压实力(Kg/cm3) h柱塞压陷深度,21:38:27,13,应使工作表面光滑，有人研究采用非亲水性的合成树脂，如在犁 壁上覆盖聚四氟乙烯、尿素树脂和碳素树脂等，可减少犁体的耕 作阻力合成树脂的耐磨性、经济性有待提高； 振动的方法； 在犁壁和土垡之间注入水和空气4.内、外摩擦,内摩擦力：在土壤内部，土粒和土粒之间的摩擦力称内摩擦力 它与土粒间接触面形状、作用在接触面上的正压力和土壤湿度有关 当W=25%时，内摩擦系数为0.71.0,外摩擦力：土壤随着农具工作部件表面滑动时，所产生的摩擦力为外 摩擦力消耗拖拉机牵引功率的一半，它与正压力、土壤质地、 含水量和金属表面光洁度有关减少外摩擦力的方法：,21:38:27,14,土壤凝聚力：土粒与土粒之间的结合力，与土壤质地、含水量等因素有关 凝聚力大的土壤称为重质土，不易破碎，耕作阻力大； 凝聚力小的土壤称为轻质土，易破碎，耕作阻力小。

附着力：指土壤粘附在工作面上的作用力主要由水膜的表面张力所造成与土壤质地、含水量、接触面的材料和光洁度等因素有关 当摩擦力和附着力大于土壤凝聚力和内摩擦力时，农具工作表面就会粘土，使耕作质量 ，牵引阻力 各种土壤与钢的摩擦系数如下表所示：,5.凝聚力和附着力：,21:38:27,15,犁耕比阻（KPa）,结束,耕地中土壤属剪切变形，即在外力作用下，土粒之间会出现相对位移，阻止这种相对位移的土壤内部阻力称为土壤的抗剪强度6.土壤的抗剪强度,据前苏联试验资料：抗拉：抗剪：抗弯：抗压=1：1.98：7.9：17.5,7.犁耕土壤比阻(犁耕比阻Kt)：,犁耕作业时，单位土垡断面的牵引阻力称为犁耕土壤比阻可用来判别耕层土壤耕作的难易程度它与土壤性质、犁体结构(犁体曲面的几何参数和形状、犁铧锐钝程度、犁重以及是否有犁刀等)及耕速有关。