基于气压劈裂原理的气压深松效果试验.pdf

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1、第32卷第l期542016年1月农业T程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgricultumlEngineeringV01．32No．1Jan．2016基于气压劈裂原理的气压深松效果试验左胜甲，孔德刚※，刘立意，董欣，赵永超(东北农业大学：T：程学院，哈尔滨150030)摘要：针对传统深松方式存在深松影响范同小、程度不均匀、能耗大的问题，该文基于气压劈裂原理与技术，提出了一种新的旱作耕地深松方式一气压深松，即向耕地土壤中注入高压气体，利用气压劈裂原理与技术使土壤内形成裂隙从而实现土壤深松的新方式。并以土壤孑L隙度、土壤孔隙度提升率和土面

2、抬升量为评价指标，通过模拟试验，研究分析气压深松方式的效果得出：气压深松使土壤中空气的比例增大、土壤体积膨胀、土面抬升，高压气体在土壤内部形成裂隙，土壤孔隙度大面积变大。表明气压深松可有效打破犁底层，具有良好的深松效果j另外，气压深松与传统的铲式深松相比，具有深松影响范围大、深松程度高、深松均匀等特点。关键词：土壤；农业工程；优化；气压深松；深松效果；土壤孔隙度；犁底层doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．01．007中图分类号：S222．1+9文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一01—0054—08左胜甲，孑L德刚，刘立

3、意，董欣，赵永超．基于气压劈裂原理的气压深松效果试验[J】农业工程学报，2016，32(01)：54—61．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．01．007ht‘p：／／www．tcsae．o曙ZuoShen百ia，KongDegang，LiuLiyi，DongXin，ZhaoYongchao．Expe“mentonefkctofair．pressuresubsoilingbasedonair_pressuIecmckingtheory[J]．7IlansacfionsoftheChineseSocietyofAgricultumlEngi

4、neering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(01)：54—61．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j，issn．1002—6819．2016．01．007http：／／www．tcsae．o唱0引言深松是保护性耕作方式的重要环节，对耕地进行深松作业，能打破耕地犁底层，防止地表径流引起的水土流失j”。可以增加土壤中的空隙，提高雨水的渗入速度和土壤的蓄水能力，在土壤中形成“土壤水库”，可以有效提高降水利用率，增加土壤对农作物的供水量叫I。目前，土壤深松作业主要以机械深松方式为主，如铲式深松机、

5、振动深松机等，但普遍存在着深松效果差、程度不均匀、能耗大等问题l蜘。本文基于气压劈裂原理与技术提出一种新的深松方式一气压深松，即对耕地土壤内部注入高压气体，使土壤在高压气体作用下产生裂隙，从而打破犁底层，实现对耕地的深松。气压劈裂技术是采用高压气体使得岩土产生裂隙并扩展的一种技术M，在爆破领域和增加土体的渗透性方面国内外已有广泛应用，美、英、法、俄、波兰、挪威等国先后进行了气压爆破试验，效果良好。夏红兵等利用气压劈裂技术对煤岩进行爆破㈣。有研究利用气压劈裂技术增加土体的渗透性来加固软土地基⋯m。但利用气压劈裂技术对耕地进1行深松，国内外尚未发现相关研究。为了研究气压深松的效

6、果，本文建立了土壤电阻率收稿日期：2015—09—14修订日期：2015一11一19基金项目：国家科技支撑计划课题(2014BAD06804)作者简介：左胜甲(1984一)，男，吉林通化人，博士生，从事农业机械化r程研究。哈尔滨东北农业大学丁：程学院，150030。Email：zu【)shen自ial984@163“)m※通信作者：孔德刚(1956一)，男，吉林省白山市人，教授，博士生导师，主要从事农业机械化t程研究二哈尔滨东北农业大学丁程学院，150030。Email：kong—degang@hotmail．com模型，通过电测探法，测量气压深松前后土壤各层的电阻率。根据

7、土壤电阻率模型公式计算出气压深松前后的土壤孔隙度。同时利用自制的土面抬升测试装置，测得气压深松后土面抬升量，通过分析土壤孔隙度变化和土面抬升量．来分析评价气压深松的效果，以此为气压深松这一新的深松方式的研究和应用提供理论依据。1土壤电阻率试验与模型建立1．1试验材料与方法1．1．1试验用土壤试验用土壤取自东北农业大学香坊农场，是典型的东北旱作耕地中具有丰富腐殖质的寒地黑土，所用土壤物理特性如表1所示降旧。因为深松作业通常在春季或秋季进行，作业时土壤的含水率为15％～22％、犁底层容重1．4～1．8g／cm，、耕作层