最新土壤特性测定及耕作性能实验指导书.docx
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最新土壤特性测定及耕作性能实验指导书
土壤特性测定及耕作
性能实验指导书
土壤特性测定及耕作性能实验指导书
土壤•机器•植物系统技术实验室
实验一土壤紧实度测定
一、实验目的
土壤紧实度又称土壤坚实度或土壤硬度，它是指土壤抵抗外物穿透的阻力，其值的大小与柱塞〔或锥体〕插入土壤时所需的垂直应力值相等，单位为kg/cm2o
测定土壤紧实度，可以了解土壤的物理机械性质，推断农业机械在土壤上的行驶能力，预测农业机械行走系统可能压实的深度，估测作业部件的耕作阻力及作物根系的穿插阻力，为合理的设计农业机械行走系统、耕作部件，评价土壤的耕性，检查耕作质量和运用合理的农业技术措施等提供重要的土壤参数和依据。
本实验采取测定实验地各代表性点的不同土层的紧实度，并与土壤含水量测定点相结合，找出两者之间的变化规律和相关关系。
二、设备、工具
TYD-2土壤硬度计、记录笔、记录本、板尺、盒尺。
三、仪器参数及功能
TYD-2土壤硬度计，其最大负荷50kg；分辨率0.01kg；精度±0.5%；测定深度o~45cm；电池连续工作时间4~8ho
1.
【开机】键
翻开电源；
2.
【设置】键
系统数据更改、修正、确定；
3.
【通讯】键
可切换屏幕数字正、倒反转；
4.
【单位】键
执行计测单位的切换选择N〔牛顿〕、kg〔公斤〕、lb
〔磅〕；
5.
【峰值】键
设定峰值测量模式〔假设显示不为零时，按【置零】键清
零〕，按此键一次为PEAK；两次为AUTOPEAK；三次为负荷实时值。
6.PEAK—表示手动峰值保持，按此键亦可退出记忆键直接进入测试；
7.AUTOPEAK—表示自动峰值保持，按此键资料会被储存起来;
8.无PEAK和AUTOPEAK显示时，表示为负荷实时值；
9.【储存】键：
储存PEAK〔手动峰值状态〕下所测得数据；
10.【记忆】键：
存储的测试数据〔记忆数据〕会依次被调出来显示在屏幕上，“MENT字样闪烁首先显示记忆次数2秒后自动显示记忆数据。
H.【清零】键：
屏幕上的测试值被归零，按此键4秒钟，存储测试的数据可以全部清零；
12.【关机】键：
关闭电源；
13.[LOBAT]:
提示电压缺乏，需重新充电；
14.[OE]896个；
TYD-2土壤硬度计可与电脑连接，将测试数据输入计算机；查看、打印测试次数、平均值、最大值、最小值以及判断测试结果是否符合设定要求。
四、测定要求
根据实验地的条件和测试内容：
I.依据各班人数，分成小组，每组4~5人。
2.了解和测定出实验地不同区域内〔0-20cm〕土壤紧实度状况。
3.测定实验地不同土层〔5cm、10cm、15cm、20cm〕的土壤紧实度数据。
4.本测试与土壤含水量测定同步进行。
五、测定方法和步骤
〔一〕测试地点的选定与测试步骤
1.在实验地内，用对角线取样法选定5个测试地点〔如图1〕。
用小铲将测量处的地外表整平。
2.用六角扳手旋紧四个M4的螺钉，使安装板与测力仪联结固定。
随后将手把固定在安装板上。
3.将测试头固定到测力仪上，使其旋紧。
4.按【开机】键翻开电源。
5.按【单位】键将单位设定为kg〔公斤〕。
6.按【峰值】键1次选择峰值测量模式为PEAK〔手动峰值状态〕。
7.用双手握紧仪器手柄，将仪器锥体尖端垂直地外表，依次插入规定测量的土层深度内。
&按【储存】键储存此次peak〔手动峰值状态〕所测得数据。
测定完毕后，将土壤硬度计垂直顺向拔出。
9.按【记忆】键依次查看各次所测得测点各土层的硬度数据值；此值即为土壤紧实度〔坚实度或硬度〕值。
按【清零】键退出记忆观察界面。
10.按【清零】键去除错误记录，屏幕上的测试值会被归零；按此键4秒钟，存储测试的数据全部清零。
11.按【关机】键关闭电源。
12.卸下安装板上的手把，用扳手将四个螺钉松开；并将测力仪上的安装板与测试头分别卸下，擦拭清洁后置于仪器箱内。
〔二〕记录测试数据
1.根据实验测试的要求，按实验指导书中表1所示的表格’绘制出不同土层的待用记录表，以供测定时做记录使用。
2.测定各点的土壤硬度数据，并将各土层每次测得的土壤紧实度值填入记录表，供数据处理和分析。
六、实验报告要求
1.根据所测得数据，分别计算出不同深度下土层的土壤紧实度平均值。
2.根据计算数据，分析各土层的土壤紧实度变化规律，并绘出变化曲线图。
3.根据计算数据，分析A、B、C、D、E五个测试点各层〔任意一层或全层〕的土壤紧实度变化规律，并绘出变化曲线图〔图2〕。
4.根据计算数据，分析A、B、C、D、E五个测试点各层〔任意一层或全层〕的土壤含水量与土壤坚实度的相关关系，并绘出变化曲线图〔图4〕o
5.根据所测得数据，分析所测试点的土壤是否适合于耕作、播种的理想土壤紧实度，为机械化作业和对作物的产量影响提供科学依据。
附录：
«SkipRecordIf...»
图1实验地测试点取样示意图
51015202530
収样深度/cm
图2不同深度土层下的土壤紧实度变化示意图
303510455055
紧实度kg/cm2
图4土壤紧实度与土壤体积含水率相关性曲线例如图
〔以根系密集水分较多的草原土壤实测值为例〕
表1土壤紧实度测定表
测试地点：
测试日期:
测定人：
记录人：
测试地点
土层深度
（cm）
土壤紧实度（kg/cm2）
平均值
（kg/cnr）
1
2
3
4
5
A
5
10
15
20
B
5
10
15
20
C
5
10
15
20
D
5
10
12
20
E
5
10
15
20
实验二土壤含水量测定
一、实验目的
土壤水分是土壤的重要组成局部，是土壤肥力的一个重要因素，也是作物生长发育的根本条件。
土壤水分状况一般用土壤含水量表示，通常采用重量含水率和体积含水率两种表示方法。
了解和掌握土壤水分状况，并采取相应的有效措施，对其进行调节、控制和管理，是实现农作物持续高产稳产的重要任务。
二、设备、工具
土壤水分测试仪〔TSCII型智能化土壤水分快速测试仪〕、记录笔、记录
本O
三、仪器参数及功能
TSCII型智能化土壤水分快速测试仪，其测定参数为土壤体积含水率，单位为％〔m'/m3〕；量程为0~50%〔m3/m3〕；精度在±2%〔m'/m、〕；测量区域90%的影响在围绕中央探头的直径为5cm、长为中间探头长度的圆柱体内；稳定时间在通电后10s；工作电压±9VDC；工作电流60~10mA。
1.【开/关】键：
电源开关；
2.【探头】选择键：
选择探头使用的规格；
3.【测量】键：
测量土壤体积含水率；
4.
【液晶显示屏】：
显示测量值；
4.测定要求
根据实验地的条件和测试内容：
1.依据各班人数，分成小组，每组4~5人。
2.测定出实验地不同区域内〔0~20cm〕土壤含水量状况。
3.测定实验地不同土层〔0~6cm、0~10cm、0~15cm、0~20cm〕土壤体积含水率的数据。
4.本测试与土壤坚实度测定同步进行。
五、测定方法和步骤
〔一〕测试地点的选定与测试步骤
1.在实验地内，用对角线取样法选定5个测试地点〔见图1〕。
2.在每一测试地点，用盒尺量出lm?
的方框，再选5个测试点，分层进行土壤的〔取土〕含水量测定，在选定测试地点上，用小铲将地外表整平。
3.将土壤水分传感器的数据线与仪表板连接固定。
4.按【开/关】键，翻开电源开关。
5.选择所需的测量探杆，将探杆安装在土壤水分传感器上，并用扳手将螺母固定。
6.按【探头】键’探头类型指示灯亮，选择相应测试探杆的测试指示灯。
7.双手握紧土壤水分传感器，将仪器探头锥体尖端垂直地外表，插入被测土层中。
&按【测量】键’仪表板上的液晶显示屏会显示出所测土层的土壤容积含水量，单位为％〔水nf/土mJ。
0~6cm为所测土壤的表土容积含水量，将数据填写在记录表内。
9.测量多点和多层次的土壤水分含量时，重复步骤6〕、7〕、8〕、9〕的操作。
注意更换不同长度的探头〔10cm,15cm,20cm〕,并按【探头】键选择相应的探头类型指示。
10.土壤水分含量测定结束，按仪表版上的【开/关】键，即可关闭电源。
11•卸下仪表板上土壤水分传感器的数据线，用扳手将测试探头卸下，擦拭清洁后置于仪器箱内。
〔二〕记录测试数据
1.根据实验测试的要求，按实验指导书中表2所示的表格绘制出待用的记录表，以供测定时做记录使用。
2.测定各点的土壤含水量数据，并将各土层每次测得的土壤含水量值填入记录表，供数据处理和分析。
六、实验报告要求
1.根据所测得数据，计算出不同深度下土层的土壤体积含水量平均值。
2.根据计算数据，分析A、B、C、D、E五个测试点各层〔任意一层或全层〕的土壤含水量变化规律，并绘出变化曲线图〔图3〕。
3・根据所测得数据，分析所测试点的土壤是否适合于耕作、播种的理想
含水量，为机械化作业和对作物的产量影响提供科学依据。
表2土壤水分含量测试数据记录表
测试地点：
测试日期:
测定人：
记录人：
测试地点
土层深度
（cm）
土壤含水S（mVm3）
平均值
（m3/m3）
1
2
3
4
5
A
0〜6
0〜10
0〜15
0〜20
B
0〜6
0〜10
0〜15
0〜20
C
0〜6
0〜10
0〜15
0〜20
D
0~6
0〜10
0〜15
0〜20
E
0〜6
0〜10
0〜15
0〜20
实验三土壤容重测定
一、实验目的
土壤容重应称干容重，又称容积密度，是指单位体积自然状态下土壤〔包括土壤空隙的体积〕的干重，是衡量土壤松紧状况的一个指标。
容重的大小是土壤质地、结构、有机质含量、孔隙、耕作措施等的综合反映，容重与土壤松紧及孔隙度有着密切的关系。
土壤过松、过紧均不适宜作物生长发育的要求。
测定容重不仅能反映土壤或土层之间物理性状的差异，而且是计算土壤孔隙度、土壤体积含水率和一定体积内土壤重量等不可缺少的根本参数。
二、仪器、工具
环刀〔容积为100cm3〕、环刀托、橡皮锤、铝盒、电子天平、烘箱、修土刀、铁锹、板尺«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»
三、测定原理
测定土壤容重通常采用环刀法，即用一定容积的环刀〔一般为100cm*〕切割自然状态的土体，并使其所切的土体尽量与环刀体积相等，然后将土壤烘干称土重量，计算单位体积的烘干土重量，以求土壤的容重。
«SkipRecordIf...»
土壤容重〔g/cm3〕=«SkipRecordIf...»
利用此方法同时可以测定出土壤的质量含水率，其计算方法如下：
土壤含水率=«SkipRecordIf...»
四、测定要求
根据实验地的条件和测试内容：
1.依据各班人数，分成小组，每组4~5人。
2.测定出实验地不同区域内〔0-20cm〕土壤容重状况。
3.测定实验地不同土层〔0~10cm、10~20cm〕土壤容重的数据。
本测试可同时测定土壤的质量含水率。
五、操作步骤
1.在田间选择挖掘土壤剖面的位置，按使用要求挖掘土壤剖面。
一般如只测定耕层土壤容重，那么不必挖土壤剖面。
2.用修土刀修平土壤剖面，并记录剖面的形态特征，按剖面层次，分层取样，耕层4个，下面层次每层重复3个。
3.将环刀托放在重量的环刀上，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满土样为止。
4.用修土刀切开环周围的土样，取出已充满土的环刀，细心削平环刀两端多余的土，并擦净环刀外面的土。
同时在同层取样处，用铝盒采样，测定土壤含水量。
5.把装有土样的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。
随即称重〔精确到Olg〕,并记录。
6.将装有土样的环刀放入烘箱中在105±2°C恒温下，烘干6-8小时，到质量不变为止，随烘箱冷却到常温称重〔精确到O.lg〕,测定土壤容重。
或者直接烘干铝盒中土样测定土壤含水率。
六、实验报告要求
1.根据所测得数据，计算出不同深度和全层深度下土层土壤容重和含水
率。
2.分析选定测区内测定的全层（0-20cm）的土壤容重、体积含水率和质量含水率之间如何转换以及土壤容重、含水量和紧实度之间的变化关系。
表3土壤容重、含水率测定表
测试地点：
测试日期:
测定人：
记录人：
取样点
取样深度
编
a
湿土-铝盒重
干土+铝盒軍
铝盒重
土壤容重
含水率
A
0-10cm
10-20cm
0-20cm全层平均值
B
0-10cm
10-20cm
0-20cm全层平均值
C
0-10cm
10-20cm
0-20cm全层平均值
D
O-lOcm
10-20cm
0-20cm全层平均值
E
O-lOcm
10-20cm
0-20cm全层平均值
F
O-lOcm
10-20cm
0-20cm全层平均值
G
O-lOcm
10-20cm
0-20cm全层平均值
H
O-lOcm
10-20cm
0-20cm全层平均值
实验四振动松土机作业实验
一、实验目的
深松作为土壤耕作的一项重要技术，在国内外越来越受到重视。
深松是利用深松工作部件在不翻转土壤的条件下，疏松土壤、打破犁底层、加深耕作层，从而到达调节土壤三相〔固、液、气态〕比、改善土壤结构、减少土壤侵蚀和提高蓄水保境能力的目的。
振动式深松是指利用振动松土部件对全层需耕作土壤进行深松，其工作原理是：
利用拖拉机后功率输出轴驱动振动源，促使安装在机架上的深松工作部件按一定频率和振幅产生振动，机具边前进，深松工作部件进行上下振动或左右振动。
该作业方式可以降低土壤对机具工作部件的阻力，减少功耗。
影响振动松土机作业性能的因素包括土壤条件、耕深、振动频率、前进速度、振幅和振动角等，为了更好的了解其作业时的状态，在土槽试验台上进行振动松土机实验。
通过本实验，了解振动松土机的结构特点和作业性能指标；了解试验台耕作阻力的测定方法与装置；了解影响振动松土机作业性能的参数以及机具在不同参数下的作业性能和作业质量。
二、设备、工具
实验设备：
土槽试验台、振动松土机
工具：
开口扳手、活扳手、卷尺、直尺、耕深尺、记录本、笔
三、振动松土机的结构
图1为振动松土机的结构图，机具由机架、偏心轴连杆式振动装置、工作架、松土工作部件等组成工作单体。
机具横向配置2组工作部件，每组间隔600mm,每组松土部件工作幅宽280mm,机具通过T型螺栓固定在门架式六分力测力机构的连接板上。
其松土作业过程为工作架前端通过销轴与机架相连，后端连接偏心轴连杆式振动装置，在该装置的作用下，工作架绕传动主轴做上下摆动，使固定在其上的松土部件产生振动，实现对耕层土壤的振动松土作业。
«SkipRecordIf...»
图1振动松土机结构图
1、门架式六分力测力机构2、机架3、变速箱
4、偏心轴连杆式振动装置5、松土部件6、工作架7、联轴器8、万向节
四、作业性能的测定方法
lx测力机构
图2门架式六分力测力机构
耕作阻力的测定是利用试验台上的门架式六分力测力机构完成，如图2所示，该机构由前、后两块门架板和六个拉压传感器组成，其中三个传感器为牵引方向布置〔X轴〕，一个传感器为侧向布置〔丫轴〕.两个传感器为垂直方向布置〔Z轴〕。
机具的三维空间受力完全通过六个拉压传感器来传递，其传感器配置方式如图2右图所示。
2、转矩的测定
通过试验台上安装的转矩和转速传感
器来测定机具作业时的转矩，图3所示。
3、功耗的计算
牵引功耗:
«SkipRecordIf...»
动力功耗:
«SkipRecordIf...»
总功耗:
«SkipRecordIf...»
式中：
?
SkipRecordIf...»—功率输出轴转矩，«SkipRecordIf...»；
«SkipRecordIf...»—功率输出轴转速，«Skip1图3转矩传感器安装图
五、作业质量的测定方法
1、松土宽度、松土深度、松土比的测定
在实验区测区内，沿机组前进方向每隔5m测定一点，每行各测定4点，测定每个松土组件的松土宽度、松土深度和松土截面面积，记入表6。
按公式
〔5〕、〔6〕、〔7〕计算，松土深度平均值、松土深度稳定性变异系数和松土
比。
〔1〕松土深度平均值
（1）每行的松土深度
«SkipRecordIf.・・»«SkipRecordIf.・・»
式中:
«SkipRecordIf...»-第E行的松土深平均值，cm；
«SkipRecord第i个松土组件的第/个测点的松土深度直cm；
〃一松土机的松土组件数；
〃-每行的测点数。
（2）总松土深度
«SkipRecordIf...»
式中：
?
SkipRecord总的松土深度平均值，cm；
«SkipRecordIf...»-第k行的松土深度平均值，cm；
«SkipRecord测定的行数。
（2）松土深度稳定性
松土深度标准差、变异系数和稳定性系数
«SkipRecordIf...»
«SkipRecordIf...»（6）
«SkipRecordIf...»
式中：
«SkipRecord第/行的松土深度标准差，；
«SkipRecordIf...»—第J行的松土深度变异系数；
«SkipRecordIf...»—第/行的松土深度稳定性系数。
（3）松土比计算
«SkipRecordIf.・・»
式中：
?
SkipRecordIf...»—松土比，%；
«SkipRecordIf...»—松土组件松土截面积平均值，?
SkipRecordIf...»；B—总工作幅宽，«SkipRecord；
«SkipRecordIf...»—松土深度平均值,«SkipRecordIf...»o
六、实验内容
1、耕深试验
在此试验中保持其他参数不变，耕深H的变化范围从50~250mm,增量为50mm,探讨振动松土机在不同耕深深度下的作业性能和作业质量。
2、振动频率试验
在此试验中保持其他参数不变，振动频率/的变化范围从0~10Hz,増量为2Hz,探讨振动松土机在不同振动频率下的作业性能和作业质量。
3、前进速度试验
在此试验中保持其他参数不变，前进速度％的变化范围从•增量为m/h,探讨振动松土机在不同前进速度下的作业性能和作业质量。
七、实验报告要求
1、根据实验测定的数据〔表5所示〕，分别绘制出不同参数下的牵引力、扭矩和功耗特性变化曲线；
2、根据所绘制的曲线，分析振动松土机在不同参数下的作业性能和作业质量的变化。
表5性能试验报表
表6松土深度、松土宽度、松土比的测定
测定日期：
测定地点:
测定人：
记录人：
测点
工作部
件组号
松土断面参数
松土面积
cm2
工作幅宽
m
上边宽度
cm
下边宽度
cm
松土深度
cm
1
1
2
2
1
2
3
1
2
4
1
2
松土平均深度
松土深度稳定性系数
松土比
实验五锋式犁耕作实验
一、实验目的
耕地是农业生产田间作业中最根本的作业，也是田间机械化作业中消耗能量最大的作业工程，其目的是为农作物的种植和生长创造良好的根底条件。
通过翻耕，可以疏松土壤，改善土壤中的水分、空气和土粒间的结构状况，増强土壤吸水和透气的能力；通过翻耕，铲除并覆盖杂草、绿肥、作物残茬和肥料，増加耕层的腐殖质和肥力，将土层下面的虫卵翻至地表消灭，除去病虫害。
耕地机械主要是铎式犁和圆盘犁，尤以铎式犁因其优良的翻土和覆盖性能得到最广泛的应用。
为了更好的了解铎式犁耕作时的状态，在土壤机器植物试验台上进行铎式犁的耕作实验。
通过实验，了解铎式犁的结构特点和作业指标；了解铎式犁耕作阻力的测定方法与装置；了解影响铎式犁作业质量的参数以及铎式犁曲面在不同参数下〔耕深、前进速度〕的牵引力特性和作业效果。
二、设备、工具
实验设备：
土槽试验台、悬挂式铎式犁
工具：
平头改锥、十字改锥、开口扳手、活扳手、耕深尺、直尺。
犁壁
型
/
7犁体曲面
/犁托/z
三、禅式犁的结构
〔-〕工作部件
1、主犁体由犁铎、犁壁、犁侧板、犁托和犁柱等组成〔图1〕,作业时为増强覆盖性能，防止杂草、绿肥等缠绕犁柱，需安装覆草板、延长板和滑草板。
在多铎犁的安装时一般在最后一个犁体的犁侧板末端常装有可更换的犁踵。
犁体的作用是切割、破碎和翻转土塞和杂草。
犁铎在犁耕作时沿水平方向切开土室，形成犁沟的底面，切下的土堂沿犁体工作曲面翻转和破碎；犁铎有多种类型，主要有三角形、梯形、凿杆形、组合凿形等；犁铎的工作阻力约占犁体总阻力的一半，是犁体上磨损最快的零件。
犁壁又称犁镜，结构形式有整体式、组合式和
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