全 文 ：割草机土壤压实与苜蓿产量相关性研究
高爱民１，２，吴劲锋１，戴飞１，张锋伟１，韩正晟２
（１．甘肃农业大学工学院，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：通过田间试验研究了 ＨＷ３２０型割草机压地１～１０遍过程中的苜蓿地土壤压实问题，分析了土壤体积密度、
土壤坚实度与苜蓿产量的相关性。研究表明，苜蓿地机械碾压引起了不同深度土壤体积密度与土壤坚实度的增
加，土壤体积密度与压实次数的对数ｌｇＮ成正比，压实引起了苜蓿减产。随压实次数变化，土壤体积密度与苜蓿产
量成负相关关系，可用二次方程表示。土壤坚实度与苜蓿产量成负相关关系，０～２０ｃｍ土层土壤坚实度与苜蓿产
量的相关度高，可用二次方程表示。
关键词：割草机；土壤压实；苜蓿产量；相关性
中图分类号：Ｓ８１６；Ｓ５５１＋．７０６　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１４）０２００５９０７
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０２０７　　
　　土壤压实只可防御不可避免［１］。土壤一经压实不可完全恢复［２５］。研究发现，割草机压实土壤并导致了苜蓿
产量的减少［６］，土壤压实引起土壤结构变化、致使土壤容重和土壤硬度增加、降低土壤孔隙度，引起土壤退化，导
致绝大多数作物根系变形、影响作物根系发育、造成作物出苗时间推迟、出苗率降低、幼苗死亡率上升，严重影响
了土壤生产力［７９］；在土壤内部，土壤微生物活动和酶的活性受到压实影响、生物多样性受到压实破坏［１０］；土壤压
实还改变土壤元素移动、影响碳氮循环、改变温室气体排放量、加剧水土流失，对生态环境造成了极大破坏，严重
威胁人类粮食安全和土壤的可持续发展［７，１１］。德国Ｂｅｒｒｙ［１２］研究表明，土壤压实后，粘性土容重由１．１～１．３
ｇ／ｃｍ３增加到１．５～１．７ｇ／ｃｍ３，砂性土容重最大可增加到２．２ｇ／ｃｍ３。粘壤土的容重大于１．５ｇ／ｃｍ３ 时，对作物
产量发生明显的影响。Ｓｉｎ［１３］研究表明，压实使小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）、玉米（犣犲犪犿犪狔狊）、向日葵（犎犲犾犻犪狀狋犺狌狊
犪狀狀狌狌狊）、甜菜（犅犲狋犪狏狌犾犵犪狉犻狊）分别减产６％～１２％、１１％～２６％、１０％～２１％、３９％，向日葵含油率由５１．３％降为
４８．４％，甜菜含糖率由１８．４％降为１６．７％。Ｓｏｃｈｔｉｇ和Ｌａｒｉｎｋ［１４］研究发现，土壤孔隙度在３７．５％、４２．５％时蚯蚓
洞穴数量是土壤孔隙度４７．５％、５６％时的２倍，压实可使ＣＯ２ 排放量有一定程度的降低，但由于机械的大量使用
排放到大气中的ＣＯ２ 总量大幅增加。Ｂａｋｋｅｎ等［１５］对测定７５ｄ中反硝化释放的氮在压实土壤１５～２０ｋｇ／ｈｍ２
与未压实土壤３～５ｋｇ／ｈｍ２ 进行比较，发现前者Ｎ２Ｏ散发增加，增加了土壤向大气排放温室气体。
苜蓿是世界上栽培历史最悠久、种植面积最大、利用价值最高的优质牧草，机械化苜蓿收获过程中草业机械
种类多、机型大、载荷重，进地次数多。紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）为多年生植物，种植一次可连续收获６～８
年，每年收获３茬，整个种植期内，机器进地次数极高，且整个种植期内土壤不再耕作，故机械化收获苜蓿会不断
加剧苜蓿地的土壤压实，影响苜蓿生长发育［１６１９］。土壤压实对苜蓿生长发育及产量的影响往往被人们忽视。为
降低损失，苜蓿产业化生产的管理者需要采取有效的措施，实行科学管理，降低压实危害。为此，本研究以通过对
纽荷兰 ＨＷ３２０型自走式割草机在苜蓿收获中的土壤压实试验，以土壤的体积密度和硬度为指标，意在研究土壤
压实与苜蓿产量之间的关系，以探知割草机对土壤压实后对苜蓿产量的影响程度，为科学决策提供参考。
１　材料与方法
１．１　试验材料与设备
试验于２００５年１０月在甘肃省庆阳市西峰区苜蓿地中进行，试验土壤为中壤土，撒播种植紫花苜蓿，播种后
第２３卷　第２期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
５９－６５
２０１４年４月
收稿日期：２０１３０３２０；改回日期：２０１３０８２９
基金项目：国家自然科学基金（５１３６５００３）资助。
作者简介：高爱民（１９５５），男，甘肃庆阳人，讲师，博士。Ｅｍａｉｌ：ｇａｏａｉｍｉｎ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｈａｎｚｈｅｎｇｓｈｅｎｇ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第２年用 ＨＷ３２０割草压扁机分别压地１～１０遍，土
壤初始状态见表１。试验主要设备有：纽荷兰 ＨＷ３２０
型自走式割草压扁机，其参数见表２；ＣＰ２０土壤坚实
度仪；托盘天平；圆盘渗透仪；环刀；烘箱。
１．２　试验设计
试验设免压、１次压实、２次压实、……、１０次压实
１１种处理。重复压实的处理是指割草机在同一车辙
上重复进行多次，各次重复之间间隔１ｈ，每种处理安
排１个小区，每个小区面积１０ｍ×５ｍ，试验重复４
次，共４４个小区。碾压后，在每个小区分别随机取４
表１　土壤初始状态参数
犜犪犫犾犲１　犐狀犻狋犻犪犾狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狊狅犻犾
深度
Ｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
容积密度
Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ／ｃｍ３）
含水量
Ｍｏｉｓｔｕｒｅ
（％）
孔隙度
Ｐｏｒｏｓｉｔｙ
（％）
饱和度
Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ
（％）
０～１０ １．２８ ２０．２ ５１．７ ４６．８
１０～２０ １．３３ １８．９ ４９．８ ５６．１
２０～３０ １．４４ ２０．３ ４５．６ ６６．３
３０～４０ １．４４ １９．８ ４５．６ ６２．８
个点，使用土壤坚实度仪，在０～５０ｃｍ深度上测量土壤坚实度，间隔２．５ｃｍ记录１个数据；在每个坚实度测点周
围５０ｃｍ半径范围内用环刀取土样，在每个容重测点周围选定２点，采用圆盘渗透仪测２０ｍｉｎ内水的入渗量；苜
蓿收获期，每小区分别随机选定２点，每点取２ｍ２ 测定产量。
表２　割草机参数
犜犪犫犾犲２　犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳犿狅狑犻狀犵犿犪犮犺犻狀犲
主机重
Ｔｈｅｈｏｓｔ
ｗｅｉｇｈｔ（ｋｇ）
割台重
Ｔｈｅｈｅａｄｅｒ
ｗｅｉｇｈｔ（ｋｇ）
总重
Ｇｒｏｓｓｗｅｉｇｈｔ
（ｋｇ）
轮胎规格
Ｔｉｒｅ
ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
轮胎断面宽度
Ｔｉｒｅｓｅｃｔｉｏｎ
ｗｉｄｔｈ（ｉｎ）
轮胎外径
Ｔｈｅｏｕｔｅｒ
ｄｉａｍｅｔｅｒ（ｉｎ）
轮胎内压
Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ
（ｋＰａ）
接地面积
Ｃｏｎｔａｃｔａｒｅａ
（ｍ２）
接地压力
Ｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅ
（ｋＰａ）
３７４９ １６２２ ５３７１ １６．９～２４．０ １７．８ ５３ １８０ ０．１８ ８７．７
２　结果与分析
２．１　土壤体积密度
表３为每次压实后地表土壤体积密度方差分析结果，表４为免压和１０次压实２种状态下，０～１０ｃｍ，１０～２０
ｃｍ，２０～３０ｃｍ，３０～４０ｃｍ四个层次的土壤体积密度。
表３　表层土壤体积密度方差分析
犜犪犫犾犲３　犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狏犪狉犻犪狀犮犲狅犳狊狅犻犾犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔犻狀狊狅犻犾狊狌狉犳犪犮犲 ｇ／ｃｍ３
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 免压Ｆｒｅｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ １ ２ ３ ４ ５
均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ １．２７７ｇＧ １．４４３ｆＦ １．５３１ｅＥ １．５５０ｄＤ １．５８０ｃＣ １．６１７ｂＢ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ６ ７ ８ ９ １０
均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ １．６２６ａＢ １．６５４ａＡ １．６５４ａＡ １．６５４ａＡ １．６５１ａＡ
　注：小写字母表示５％水平差异显著，大写字母表示１％水平差异极显著，下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ０．０５ｌｅｖｅｌ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
ａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ０．０１ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｓａｍｅａｓｆｏｌｏｗｓ．
　　方差分析表明，在表１所示的土壤初始条件状态下，随压实次数的增加，前７次压实地表土壤容重变化极显
著，７～１０次压实之间土壤容重变化不显著，说明地表土壤容重经过７次压实以后已相当密实。回归分析表明土
壤体积密度与压实次数的对数ｌｇＮ成正比。回归方程如下：
狔＝０．１５２８ｌｎ犖＋１．３２４２，判定系数犚２＝０．９５１３。
表４表明，地表土壤体积密度经１０次压实后增幅最大；０～３０ｃｍ土层土壤体积密度随土层深度的增加而增
加，３０ｃｍ土层以下，土壤体积密度基本保持不变。
０６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
表４　碾压前后不同深度土层的土壤体积密度
犜犪犫犾犲４　犛狅犻犾犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犱犲狆狋犺狊 ｇ／ｃｍ３
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 深度 Ｄｅｐｔｈ（ｃｍ） 均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ 处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 深度Ｄｅｐｔｈ（ｃｍ） 均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ
免压Ｆｒｅｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ０～１０ １．２７７７９７５ １０次压实
１０ｔｉｍｅｓｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
０～１０ １．６４８１１７５
１０～２０ １．３３２５７５０ １０～２０ １．５６０６８５０
２０～３０ １．４３７４９２５ ２０～３０ １．５０７６７００
３０～４０ １．４４０１４２５ ３０～４０ １．５０７６７００
２．２　土壤坚实度
表５为每次压实后不同层次土壤坚实度方差分析结果，结果表明，前７次压实对２．５ｃｍ深度土壤坚实度影
响极显著，８～１０次压实对土壤坚实度影响不显著；前８次压实对１０ｃｍ深度土壤坚实度影响极显著，后２次压
实对土壤坚实度影响不显著；前３次压实对２０ｃｍ深度土壤坚实度影响极显著，之后几次压实对土壤坚实度有影
响，但变化不明显；前２次压实对３０ｃｍ土壤坚实度影响显著，之后土壤坚实度略有增加；１％极显著水平下４０，
５０ｃｍ深度土壤坚实度受压实影响不明显，５％显著性水平下只有前１～２次压实对土壤坚实度有影响，这说明压
实不是影响４０～５０ｃｍ深度土壤坚实度的主要因素。
碾压前，土壤坚实度值由高到低的土层依次为：３０，４０，５０，２０，１０，２．５ｃｍ，压实对３０ｃｍ以上土层硬度影响
程度较大，经１０次压实后，其硬度值增加为原来的１．４～３．７倍；２０和３０ｃｍ两土层受压实影响程度较上两层
弱，随碾压次数增加而缓慢增加；１０，２０ｃｍ土层压实２次，其硬度分别超过了同时受压的４０和５０ｃｍ两土层的
硬度，表明割草机碾压使上层土壤坚实度逐渐接近或超过坚硬的犁底层硬度。
表５　不同深度土壤坚实度方差分析
犜犪犫犾犲５　犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狏犪狉犻犪狀犮犲狅犳狊狅犻犾犺犪狉犱狀犲狊狊 ｋＰａ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ２．５ｃｍ １０ｃｍ ２０ｃｍ ３０ｃｍ ４０ｃｍ ５０ｃｍ
免压Ｆｒｅｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ３３８．００Ｈ ８２０．００Ｉ １３６５．００ｇＦ １８３０．００ｆＥ １４９２．５０ｄＢ １４２６．７５ｄＣ
１ ７１６．７５ｈＧ １１９４．５０ｈＨ １５３２．５０ｆＥ １８７０．５０ｅＥ １５５３．５０ｃＢ １４９２．５０ｃＢＣ
２ １０７１．２５ｇＦ １４９２．００ｇＧ １６４２．５０ｅＤ ２０９４．００ｄＤ １６３１．７５ａｂＡ １４６５．５０ｃＢＣ
３ １１１７．２５ｆＥ １５２０．７５ｆＦ １７２５．２５ｄＣ ２１１６．５０ｄＤ １６３９．７５ａＡ １５００．７５ａｂｃＡＢ
４ １１３７．７５ｅｆＤＥ １６２６．００ｅＥ １７３３．００ｄＣＤ ２２７３．２５ａＡ １６３０．００ａｂＡ １５３５．００ａＡ
５ １１５４．７５ｅＤ １６６４．５０ｄＤ １７５４．５０ｃｄＢＣＤ ２２０７．５０ｂｃＢＣ １５９９．７５ｂＡ １５１０．５０ａｂＡＢ
６ １２６６．００ａＡ １７７０．５０ｂＢ １７７０．５０ｃｄＢＣＤ ２２０９．２５ｂｃＢＣ １６２０．７５ａｂＡ １４９１．５０ａｂｃＡＢ
７ １２０３．００ｄＣ １７８５．００ｂＢ １７９６．５０ｂｃｄＢＣ ２２３３．５０ｂＢＣ １６０５．００ａｂＡ １４９３．５０ａｂｃＡＢ
８ １２３６．７５ｂｃＡＢ １７３１．５０ｃＣ １８３１．５０ａｂｃＡＢＣ ２２０９．５０ｂｃＢＣ １６１７．７５ａｂＡ １４８８．７５ｂｃＡＢ
９ １２３２．２５ｃＢ １８５４．００ａＡ １８６１．５０ａｂＡＢ ２１８３．７５ｃＣ １６０８．００ａｂＡ １５０４．７５ａｂｃＡＢ
１０ １２５５．７５ａｂＡＢ １８５９．００ａＡ １９１１．２５ａＡ ２２２０．２５ｂＢＣ １６０８．７５ａｂＡ １４８７．５０ｂｃＡＢ
２．３　苜蓿产量
表６为全年３茬苜蓿在不同压实次数下的干草（含水率１０％以下）重，统计分析表明，碾压次数对苜蓿生物
量影响极显著。压实前每ｈｍ２ 年可产干草１５２５８ｋｇ，随压实次数的增加，产草能力逐步下降，１０次压实后，产量
减至１０７９４ｋｇ，年损失干草４４６４ｋｇ／ｈｍ２。
２．４　土壤压实与苜蓿产量的相关性
２．４．１　土壤体积密度与苜蓿产量的关系　土壤体积密度是衡量土壤压实程度的重要指标之一，研究土壤体积密
度及其对苜蓿产量的影响，可从量上直观的描述土壤压实的危害。图１给出了土壤体积密度和苜蓿产量的关系。
１６第２３卷第２期 草业学报２０１４年
表６　苜蓿年产量方差分析
犜犪犫犾犲６　犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狏犪狉犻犪狀犮犲狅犳犪犾犳犪犾犳犪犪狀狀狌犪犾狔犻犲犾犱 ｋｇ／ｈｍ２
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 免压Ｆｒｅｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ １ ２ ３ ４ ５
均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ １５２５７．５０ａＡ １４９９２．５０ｂＢ １４０１３．２５ｃＣ １３７１９．５０ｄＤ １３０５４．７５ｅＥ １２９２６．２５ｇＧ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ６ ７ ８ ９ １０
均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ １２３９３．７５ｈＨ １２９８１．００ｆＦ １１９１９．２５ｇＧ １１１９５．７５ｊＪ １０７９４．２５ｋＫ
相关分析表明：土壤体积密度和苜蓿年产量具有相关
图１　土壤体积密度和草产量的关系
犉犻犵．１　犜犺犲狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳狊狅犻犾犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔
犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
　
关系，其相关系数为－０．８８，前７次压实土壤体积密度
变化和苜蓿产量变化的相关系数为－０．９２，这是因为
苜蓿产量的减少是整个土层范围压实的综合作用引起
的，表层土壤体积密度在经过７次压实后，体积密度变
化很小。压实对各层土壤体积密度的影响趋势大致相
同，只是其变化程度不同，为降低试验强度只测定了表
层土壤体积密度。通过回归分析得到土壤体积密度对
苜蓿产量影响的关系式示于图１中。苜蓿产量变化可
表示为土壤体积密度的二次方程。当土壤体积密度超
过１．４５ｇ／ｃｍ３ 时苜蓿产量开始急剧下降，土壤体积密
度增加３０％后，苜蓿减产了２１．５％。
苜蓿草产量与土壤体积密度的拟合方程列于
表７。
２．４．２　土壤坚实度与苜蓿产量的关系　土壤坚实度
反映了土壤压实对苜蓿根系的抑制作用，各土层土壤
坚实度对苜蓿产量的影响程度不同。相关分析得出
１０，２０，３０，４０ｃｍ土层土壤坚实度与苜蓿产量之间的
相关系数分别为－０．９０８８６，－０．９４０７９，－０．８１２５０，
－０．５４４９０。表明２０ｃｍ以上土壤坚实度和苜蓿产量
之间的相关程度较大，３０ｃｍ以下土壤坚实度与苜蓿
产量之间的相关程度较低。图２，图３给出了不同深
度的土壤坚实度对苜蓿产量影响的回归曲线，分析表
明土壤压实对苜蓿产量的影响可表示为一个土壤体积
密度的二次方程。苜蓿草产量与１０和２０ｃｍ两层土
表７　草产量与土壤体积密度关系的数学模型
犜犪犫犾犲７　犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮犪犾犿狅犱犲犾狅犳狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳狊狅犻犾
犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 拟合方程Ｆｉｔｔｅｄｅｑｕａｔｉｏｎ 犚２
第１茬 Ｔｈｅｆｉｒｓｔｃｒｏｐ 犢＝－１７７１６狓２＋４７６０５狓－２３６５３ ０．９２９９
第２茬 Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｒｏｐ犢＝－１９２２３狓２＋５３０２５狓－３０９０５ ０．８３４７
第３茬 Ｔｈｅｔｈｉｒｄｃｒｏｐ 犢＝－５８３１．６狓２＋１４９０４狓－８０１１．９０．９６７３
全年 Ｔｈｅａｎｎｕａｌ 犢＝－４２７７０狓２＋１１５５３５狓－６２５７０ ０．９２７６
　注：其中犢 代表干草产量，狓为土壤体积密度，下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｗｈｅｒｅ狔ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｈａｙ，狓ｆｏｒｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ，
ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
壤坚实度的回归模型列于表８，表９。
３　讨论
机械碾压引起土壤体积密度与土壤坚实度的变化，这已是国内外研究者的共识［１９］，本研究从压实次数与土
壤体积密度的关系出发证明，随压实次数的增多，土壤体积密度沿地表向下逐步增大，主要改变０～３０ｃｍ土层上
的土壤体积密度，这是因为３０ｃｍ以下土层土壤本身较为密实，加之机器行走时瞬间作用于土壤表面致使土壤下
层结构来不急改变，当土壤体积密度达到一定程度后，土壤及苜蓿根系组成的复合体结构足以抵抗外界压力时，
土壤体积密度不再增大，当上层土壤承受压力时，土壤结构被破坏，土壤孔隙度减小，土壤体积密度增大，随压实
次数的增加，上层土壤变形量开始较大，之后逐渐变小，上层土壤刚度随压实次数增多逐步增强，形变量逐步减
小，对下层土壤的压力形成逐步叠加的趋势，故而土壤体积密度与压实次数的关系并非线性变化，本研究表明：土
２６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
图２　１０犮犿深度土壤坚实度和草产量的关系
犉犻犵．２　犜犺犲狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳１０犮犿犱犲狆狋犺狊狅犻犾
犺犪狉犱狀犲狊狊犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
　
图３　２０犮犿深度土壤坚实度和草产量的关系
犉犻犵．３　犜犺犲狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳２０犮犿犱犲狆狋犺狊狅犻犾
犺犪狉犱狀犲狊狊犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
　
表８　草产量与１０犮犿深度土壤坚实度关系的数学模型
犜犪犫犾犲８　犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮犪犾犿狅犱犲犾狅犳狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳１０犮犿
犱犲狆狋犺狊狅犻犾犺犪狉犱狀犲狊狊犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 拟合方程Ｆｉｔｔｅｄｅｑｕａｔｉｏｎ 犚２
第１茬 Ｔｈｅｆｉｒｓｔｃｒｏｐ 犢＝－０．００２２狓２＋４．２１０９狓＋６２６１．５ ０．９５１２
第２茬 Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｒｏｐ犢＝－０．００２６狓２＋５．７５４５狓＋２４８８．１ ０．８８９８
第３茬 Ｔｈｅｔｈｉｒｄｃｒｏｐ 犢＝－０．００６６狓２＋０．９０５３狓＋１２０３．１ ０．９７６６
全年 Ｔｈｅａｎｎｕａｌ 犢＝－０．００５５狓２＋１０．８７１狓＋９９５２．７ ０．９２７６
表９　草产量与２０犮犿深度土壤坚实度关系的数学模型
犜犪犫犾犲９　犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮犪犾犿狅犱犲犾狅犳狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狅犳２０犮犿
犱犲狆狋犺狊狅犻犾犺犪狉犱狀犲狊狊犪狀犱狋犺犲狑犲犻犵犺狋狅犳犺犪狔
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ 拟合方程Ｆｉｔｔｅｄｅｑｕａｔｉｏｎ 犚２
第１茬 Ｔｈｅｆｉｒｓｔｃｒｏｐ 犢＝－０．００６６狓２＋１７．８６７狓－３７２９．６ ０．９７２３
第２茬 Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｒｏｐ犢＝－０．００９狓２＋２６．４１９狓－１３７４４ ０．９３５２
第３茬 Ｔｈｅｔｈｉｒｄｃｒｏｐ 犢＝－０．００１３狓２＋２６．４１９狓＋１２０３．１ ０．９７６６
全年 Ｔｈｅａｎｎｕａｌ 犢＝－０．０１７狓２＋４６．６４２狓－１６７７７ ０．９７７１
壤体积密度与压实次数的对数ｌｇＮ成正比，根据这一结论，如能得知第１次压实后土壤体积密度的变化，则可据
此预测不同压实次数下土壤结构的变化情况，为进行科学有效的作业管理提供参考依据。
国内外研究表明：压实造成了小麦、玉米、向日葵、甜菜等多种农作物减产［２，１２１３］。土壤体积密度的改变会引
起土壤孔隙度、土壤透气性、土壤导水性等指标变化，而这些指标会直接影响到植物生长。土壤坚实度是反应土
壤阻力的主要指标，土壤坚实度愈大，根系生长阻力就愈大，Ｓｉｎｎｅｔｔ等［２０］对４种树根系生长研究发现，土壤的灌
入阻力超过３ＭＰａ时，会严重阻碍根系穿透。本研究表明：压实同样导致苜蓿减产，且随压实次数变化，土壤体
积密度和土壤坚实度都与苜蓿产量成负相关关系，可用二次方程表示，研究揭示了压实次数、土壤体积密度与各
茬苜蓿产量之间存在相关关系，亦可说明，合理的土壤体积密度和土壤坚实度是保证苜蓿丰产丰收的重要条件。
试验得到的土壤体积密度与苜蓿产量的关系方程及土壤坚实度与苜蓿产量的关系方程反应了中壤土条件下，土
壤体积密度与土壤坚实度变化对苜蓿产量的影响趋势和程度，由此可为苜蓿的丰产丰收提供选择最佳的土壤环
境并进行科学的机械化收获管理提供参考依据。
鉴于本试验是在中壤土条件下进行的，模型的使用还有一定的局限性，还需针对不同的土壤类型做深入研
究。
４　结论
在中壤土条件下，苜蓿地机械碾压引起了不同深度土壤体积密度与土壤坚实度的增加，土壤体积密度与压实
次数的对数ｌｇＮ成正比，压实引起了苜蓿减产。随压实次数变化，土壤体积密度与苜蓿产量成负相关关系，可用
二次方程表示。土壤坚实度与苜蓿产量成负相关关系，０～２０ｃｍ土层土壤坚实度与苜蓿产量的相关度高，可用
二次方程表示。
３６第２３卷第２期 草业学报２０１４年
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４６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊狋狌犱狔狅犳狊狅犻犾犮狅犿狆犪犮狋犻狅狀犫狔犿狅狑犻狀犵犿犪犮犺犻狀犲犪狀犱犪犾犳犪犾犳犪狔犻犲犾犱
ＧＡＯＡｉｍｉｎ１，２，ＷＵＪｉｎｇｆｅｎｇ１，ＤＡＩＦｅｉ１，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇｗｅｉ１，ＨＡＮＺｈｅｎｇｓｈｅｎｇ２
（１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｌｅｇｅ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｅｇｅｏｆ
Ａｇｒｏｎｏｍｙ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｏｉｌｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍ１－１０ｐａｓｓｅｓｏｆａＨＷ３２０ｍｏｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｌｏｎｇｔｈｅｓａｍｅ
ｔｒａｃｋｉｎｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ，ｓｏｉｌｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄａｌｆａｌｆａ（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）ｙｉｅｌｄ
ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｏｉｌｈａｒｄｎｅｓｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆａｌｆａｌｆａｓｏｉｌｃｏｍ
ｐａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｄｉｒｅｃｔｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｌｇＮｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｓ．Ａｌｆａｌｆａ
ｙｉｅｌｄｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｓｏｉｌｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙａｎｄ
ａｌｆａｌｆａｙｉｅｌｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｑｕａｄｒａｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｓｏｉｌｈａｒｄｎｅｓｓｗａｓａｌｓｏｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈ
ａｌｆａｌｆａｙｉｅｌｄ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｈａｒｄｎｅｓｓａｔ０ｔｏ２０ｃｍｓｏｉｌｄｅｐｔｈｗｉｔｈａｌｆａｌｆａｙｉｅｌｄｉｓｈｉｇｈａｎｄｃａｎｂｅｒｅｐｒｅ
ｓｅｎｔｅｄｂｙｑｕａｄｒａｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｍｏｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ｓｏｉｌｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ；ａｌｆａｌｆａｙｉｅｌｄ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
５６第２３卷第２期 草业学报２０１４年