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残留地膜对粉壤土水盐氮运移与再分布的影响

排灌机械工程学报 2024年第2期42卷 170-178页

作者：于永刚孙池涛程金杰刘月岩吕鹏超张明明山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018 农业农村部农膜应用重点实验室山东泰安271018 山东省农业生态与资源保护总站山东济南250131 威海市农业农村事务服务中心山东威海264200

为探究残留地膜(以下简称“残膜”)对土壤水盐氮运移与再分布的影响,设置了不同残膜含量(0,100,200,400 kg/hm2)室内一维垂直土柱入渗-蒸发试验,测定了水分再分布过程中土壤湿润锋和各土层土壤质量含水率、电导率、硝态氮及铵态氮等指标... 详细信息

为探究残留地膜(以下简称“残膜”)对土壤水盐氮运移与再分布的影响,设置了不同残膜含量(0,100,200,400 kg/hm2)室内一维垂直土柱入渗-蒸发试验,测定了水分再分布过程中土壤湿润锋和各土层土壤质量含水率、电导率、硝态氮及铵态氮等指标.结果表明:残膜改变了土壤的入渗性能,当土壤中残膜量低于200 kg/hm2时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量均有增加;当残膜量高于400 kg/hm2时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量比处理CK分别减少3.59%和4.07%;随残膜含量增加,水分对盐分的淋洗效果降低,对氮肥的淋洗效果增加;残膜阻碍了盐分与硝态氮的向上运移,对铵态氮向上运移随铵态氮质量比减小由阻碍作用转变为促进作用;当残膜量高于400 kg/hm2时,土壤水分与盐分CV值比处理CK分别增加10.15%和6.51%;随残膜含量增加,硝态氮质量比CV值显著减小,不同处理土壤相同土层铵态氮质量比CV值差异较大,土壤剖面内铵态氮的变异程度无明显差异;蒸发结束时,残膜对水分蒸发的促进作用随残膜含量增加转变为阻碍作用.该研究可探明残膜污染土壤水盐氮运移与再分布规律,为含残膜农田制定合理的灌溉制度提供理论依据.

关键词：残膜入渗蒸发水盐氮再分布变异系数

残膜污染对滴灌玉米土壤水分和根冠生长的影响

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中国环境科学 2023年

作者：胡琦李仙岳史海滨陈宁张月红内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

农用地膜的大量使用加剧了残膜污染，破坏了土壤环境，严重危害了作物根系和冠层的生长发育.因此，分析残膜量对土壤水分、光合性能及根冠生长的影响对认识和评价河套地区残膜污染，制定合理的田间管理措施具有重要意义.2019—2020年在... 详细信息

农用地膜的大量使用加剧了残膜污染，破坏了土壤环境，严重危害了作物根系和冠层的生长发育.因此，分析残膜量对土壤水分、光合性能及根冠生长的影响对认识和评价河套地区残膜污染，制定合理的田间管理措施具有重要意义.2019—2020年在河套灌区九庄农业综合节水试验站开展了2年田间试验，设置0(CK)、150(T1)、300(T2)、450(T3)和600 kg/hm2(T4)5个残膜量处理，研究不同残膜量对土壤水分、玉米叶片光合特性、根冠生长及产量的影响.结果表明，当残膜量在0～300 kg/hm2范围内，残膜以阻滞水分入渗为主，增加了0～30 cm土壤含水率;当残膜量≥450 kg/hm2时，水分阻隔效益减弱，同时产生优先流，导致0～30 cm土壤含水率减少.残膜量增加还会降低玉米的光合性能，减少玉米根干重和冠层干物质量，破坏根冠生长平衡，特别是在生育前期，与0 kg/hm2处理相比，600 kg/hm2处理苗期的根干重、干物质量和根冠比分别平均减小48.66%、34.63%和18.17%.另外，残膜污染的加剧严重影响了玉米产量形成和水分有效利用，600 kg/hm2处理的产量和水分利用效率较0 kg/hm2处理分别平均下降34.05%和28.85%.研究表明，残膜污染持续加剧的情况下，会影响土壤水分入渗，降低玉米光合能力，抑制玉米生长，最终导致玉米减产.因此，采取适当的农田残膜污染治理措施，有利于平衡根冠生长，改善光合性能，推进河套灌区膜下滴灌玉米农田绿色可持续发展.

关键词：玉米残膜土壤水分光合作用根系干物质积累

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内蒙古农田耕层土壤地膜残留现状及发展趋势

农业环境科学学报 2022年第9期41卷 1985-1992页

作者：尹少媛赵宝平米俊珍刘宏金郭晓宇武岩包菡杨帆武俊英刘景辉内蒙古农业大学农学院呼和浩特010019 内蒙古农牧业生态与资源保护中心呼和浩特010010

为评估内蒙古农田地膜残留污染现状,本研究于2021年4月选择内蒙古覆膜年限为1~40 a的10个旗县的30个农田地膜残留监测点为研究对象,对各监测点农田耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素进行调查研究。结果表明:内蒙古耕地耕层(0~30 cm... 详细信息

为评估内蒙古农田地膜残留污染现状,本研究于2021年4月选择内蒙古覆膜年限为1~40 a的10个旗县的30个农田地膜残留监测点为研究对象,对各监测点农田耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素进行调查研究。结果表明:内蒙古耕地耕层(0~30 cm)土壤平均地膜残留量已高于我国农田残留量限值,且3个区域残留量差异明显,表现为北方高原山地区>东北湿润平原地区>西北干旱半干旱平原区;农户的回收意识更加影响农田残膜量;土壤残膜主要集中在0~10 cm土层中,且表现为随覆膜年限增加,0~10 cm土层中的残膜含量比例减少,10~30 cm的土层残膜含量比例随覆膜年限增加而增加;随着种植年限的增加,小面积残膜量(残膜污染较为严重,10 cm以下土层中的残膜量和碎片化呈加重趋势,应加强地膜回收、生物降解膜替代等措施,以缓解区域作物种植体系中残膜污染问题。

关键词：残膜时空变化残膜分布影响因素

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残膜捡拾压缩车及其作业工艺设计与试验

农业工程学报 2017年第19期33卷 17-26页

作者：刘进宝郑炫赵岩陈学庚刘兴爱葛士林新疆科神农业装备科技开发股份有限公司石河子832000 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 中国农业大学工学院北京100083

为解决残膜回收时捡拾率低、机具集膜箱存储量小、机械化作业过程不连续等问题,研制了一种棉田残膜捡拾压缩车,该机主要由清杂机构、捡膜机构、脱膜输送机构、压缩机构等组成,可同时完成残膜杂质分离、残膜捡拾、脱膜输送和压缩作业。... 详细信息

为解决残膜回收时捡拾率低、机具集膜箱存储量小、机械化作业过程不连续等问题,研制了一种棉田残膜捡拾压缩车,该机主要由清杂机构、捡膜机构、脱膜输送机构、压缩机构等组成,可同时完成残膜杂质分离、残膜捡拾、脱膜输送和压缩作业。通过对样机关键作业部件的设计,确定了清杂辊、捡膜机构和脱膜输送装置的结构及工作参数,并分析了机具作业过程。样机分别在3种残膜分段回收工艺:搂集—捡压、秸秆还田—搂集—捡压、秸秆还田—捡压中进行试验,田间试验表明,机具作业速度在5~7 km/h,清杂辊转速为240 r/min,捡膜机构转速为90 r/min,脱膜辊转速为1 000 r/min时,在回收工艺一搂膜距离≤40 m,回收工艺二搂膜距离≤60 m时,膜堆残膜捡拾率大于80%,清杂率大于78%;在回收工艺三中,棉杆残留根茬高度≤80 mm时,未集堆地表残膜捡拾率达到88.21%,机具缠膜率小于2%,机具可一次性捡拾压缩回收8 hm^2田间残膜。

关键词：农业机械设计试验残膜回收工艺清理杂质膜堆捡拾液压压缩

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辊轴式残膜打包装置的设计与试验

华南农业大学学报 2024年第1期45卷 148-158页

作者：周金豹谢建华曹肆林张毅张雁鸿刘旺新疆农业大学机电工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆智能农业装备重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆农垦科学院机械装备研究所新疆石河子832000

【目的】针对国内现有残膜打包装置成捆机理不明确、作业时出现残膜逃逸、膜包杂质含量过高等问题,设计一种集残膜清杂及残膜打包为一体的辊轴式残膜打包装置。【方法】该装置主要由清杂输送机构、打包机构、传动系统等组成。通过理论... 详细信息

【目的】针对国内现有残膜打包装置成捆机理不明确、作业时出现残膜逃逸、膜包杂质含量过高等问题,设计一种集残膜清杂及残膜打包为一体的辊轴式残膜打包装置。【方法】该装置主要由清杂输送机构、打包机构、传动系统等组成。通过理论分析建立清杂输送辊与残膜的力学关系,确定清杂输送辊的结构参数;根据清杂输送机构结构特征与作业原理,分析并确定清杂输送辊的布置间隙。采用机理分析方法分析残膜捆芯形成过程中残膜的受力与运动情况,并确定打包辊的运动参数。以成捆率和膜包含杂率为指标,机具前进速度、清杂输送机构倾斜角度、打包辊转速为试验因素进行正交试验,并对较优的参数组合进行田间验证试验。【结果】影响成捆率的主次因素依次为打包辊转速、清杂输送机构倾斜角度和机具前进速度;影响膜包含杂率的主次因素依次为清杂输送机构倾斜角度、机具前进速度和打包辊转速。以成捆率为主要指标,确定的较优作业参数组合为:清杂输送机构倾斜角度为10°、机具前进速度为1.5 m/s、打包辊转速为200 r/min。田间验证试验的膜包成捆率为98.1%、膜包含杂率为15.2%。【结论】该残膜打包装置满足田间作业要求,作业效果好,可为辊轴式残膜打包装置的设计与研究提供参考。

关键词：残膜打包装置辊轴式布置间隙成捆率膜包含杂率

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棉田残膜回收机械研究现状及发展趋势

中国农机化学报 2023年第2期44卷 200-207页

作者：程方平庹洪章易文裕王攀杨昌敏赵帮泰四川省农业机械研究设计院成都市610066 农业农村部丘陵山地农业装备技术重点实验室成都市610066

棉花地膜覆盖栽培技术提高了水分的利用率和棉花的产量,随着地膜的连年使用,棉田残膜含量不断增加,已造成严重的“白色污染”,影响棉花的种植和产量。PE地膜被替代前,机械化回收是解决残膜污染的必要手段。通过对残膜回收机械的起膜装... 详细信息

棉花地膜覆盖栽培技术提高了水分的利用率和棉花的产量,随着地膜的连年使用,棉田残膜含量不断增加,已造成严重的“白色污染”,影响棉花的种植和产量。PE地膜被替代前,机械化回收是解决残膜污染的必要手段。通过对残膜回收机械的起膜装置、拾膜装置、脱膜装置、集膜装置、清杂装置等方面介绍残膜回收机械的研究现状和特点。分析棉田残膜回收机械的应用情况,存在耕层残膜回收率低、膜杂分离效率低、作业部件适应性不强、作业质量不稳定等问题,针对残膜、秸秆、土壤的特性和生产实际,提出研发全耕层地膜回收机具、改进膜杂分离装置、创新作业部件仿形技术、提高智能监控水平的研发方向。

关键词：残膜秸秆缠绕回收分离仿形

残膜对土壤水分入渗和蒸发的影响及不确定性分析

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农业工程学报 2016年第14期32卷 110-119页

作者：牛文全邹小阳刘晶晶张明智吕望古君中科院水利部水土保持研究所杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

为探究残膜对土壤水分入渗和蒸发过程的影响规律,通过室内土柱试验,设置6个残膜量水平（0、80、160、320、640和1 280 kg/hm2）,研究了残膜对湿润锋运移、土壤水分分布、累积入渗量和累积蒸发量及其不确定性的影响。结果表明：随残膜量... 详细信息

为探究残膜对土壤水分入渗和蒸发过程的影响规律,通过室内土柱试验,设置6个残膜量水平（0、80、160、320、640和1 280 kg/hm2）,研究了残膜对湿润锋运移、土壤水分分布、累积入渗量和累积蒸发量及其不确定性的影响。结果表明：随残膜量增加,湿润锋垂直运移速率和累积入渗量逐渐减小;残膜量〉80 kg/hm2时,湿润锋运移速率大幅下降;累积蒸发量随残膜量增加而递减而蒸发系数呈递增趋势,土壤保水能力减弱;随残膜量增加,0-10和20-45 cm含水率呈降低趋势,而土壤水分的变异系数呈增加趋势,残膜加剧了土壤水分垂直分布的变异性,残膜量〉320 kg/hm2的处理会出现表土层＂板结＂现象;基于Gibbs抽样算法分析表明,Kostiakov入渗模型和Rose蒸发模型各参数的95%后验置信区间上下限的差值和标准差均随残膜量增加而增大,累积入渗量和累积蒸发量的95%后验置信区间面积呈增大趋势,土壤累积入渗量和累积蒸发量的不确定性随残膜增多而增强。该研究可探明残膜污染区的土壤水分运动规律,并为提高Kostiakov模型、Rose模型的模拟效率和模拟精度提供参考。

关键词：土壤入渗蒸发不确定性分析残膜

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棉田机收膜杂除土装置设计与试验

农机化研究 2023年第1期45卷 58-65页

作者：彭祥彬坎杂张炳成梁荣庆姜鹏李佳莉周鹏飞蒙贺伟石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程中心新疆石河子832000

针对残膜资源化利用过程中,棉田机收残膜因土壤含量高导致企业运输成本高、人工分拣效率低、分拣后的土壤废弃物不易处理造成环境污染等问题,结合棉田膜杂中土壤、膜秆等物料特性,设计了一种机收膜杂除土装置。装置主要由筛体、前驱动... 详细信息

针对残膜资源化利用过程中,棉田机收残膜因土壤含量高导致企业运输成本高、人工分拣效率低、分拣后的土壤废弃物不易处理造成环境污染等问题,结合棉田膜杂中土壤、膜秆等物料特性,设计了一种机收膜杂除土装置。装置主要由筛体、前驱动曲轴、后曲轴、电机及机架等组成,可一次完成膜杂物料打散、膜秆后抛输送和除土作业。为增加筛体对杂膜打散作用,将筛体设计成在曲轴上回转相位不同的4个单筛体,并通过作业过程分析对其结构参数进行设计。试验结果表明:当曲轴转速176.62r/min、筛面倾角12°、筛体振幅139.81mm时,膜杂除土率为86.5%,能够满足膜杂除土作业要求。研究成果可为相关分离装置设计提供参考。

关键词：膜杂除土装置残膜分离装置筛体驱动机构

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基于无人机遥感影像的收获期后残膜识别方法

农业机械学报 2020年第8期51卷 189-195页

作者：吴雪梅梁长江张大斌喻丽华张富贵贵州大学机械工程学院贵阳550025

针对人工评估农田残膜劳动强度高、效率低等问题,以及收获期后残膜识别困难的问题,提出了一种基于颜色特征的残膜识别方法。为了克服光照对残膜识别精度的影响,首先分析了阳光直射区、阴影区残膜和土壤RGB与HSV颜色分量灰度差异;然后,... 详细信息

针对人工评估农田残膜劳动强度高、效率低等问题,以及收获期后残膜识别困难的问题,提出了一种基于颜色特征的残膜识别方法。为了克服光照对残膜识别精度的影响,首先分析了阳光直射区、阴影区残膜和土壤RGB与HSV颜色分量灰度差异;然后,选择最佳颜色分量进行残膜图像分割,分别对比分析了手动阈值法、迭代阈值法、最大类间方差法、最大熵值法、K-means均值聚类法和脉冲耦合神经网络法的分割效果,结合原始图像残膜分布特点,优选出基于脉冲耦合神经网络的分割法;结合图像形态学算法,最终提取了烟地残膜面积与分布。结果表明,B分量可从背景中分割出直射区残膜,但不能分割阴影区残膜;S分量可从背景中分割出直射区和阴影区残膜;基于S分量的脉冲耦合神经网络分割法效果最佳,利用该方法对不同时期的农田残膜进行识别,6叶期、烟叶收获后、烟杆拔除后和冬季空闲期的识别率分别为96.99%、69.47%、93.55%和88.95%,地膜覆盖周期的平均识别率为87.49%。本文方法可快速准确地识别出秋后的农田残膜,提供残膜时空分布信息及变化特征,可为农田环境健康评估提供决策依据。

关键词：无人机遥感影像残膜提取颜色特征脉冲耦合神经网络