基于复合指标与测试技术的旋耕秸秆还田质量评价研究

秸秆还田是土壤培肥与丰产增效的重要技术途径,对农业可持续发展具有重要的现实意义.但目前针对秸秆还田作业质量的测试评价研究仍十分有限,尤其缺乏耕整作业后的秸秆在土壤各层空间分布效果的综合定量评价.以生产环节的旋耕秸秆还田质量评价为例,利用2D数字图像法、3D逆向工程技术和Matlab计算模块等现代信息技术构建了一套秸秆还田作业质量的综合测试评价技术,所研发的测试评价技术针对秸秆在地表层和地下层的分布状态构建出融合单元格、埋覆率、深度方向、水平横向、水平纵向等多尺度水平的复合型评价指标,基于该技术及指标集评价分析了3 cm(T3)、5 cm(T5)、7.5 cm(T7.5)、10 cm(T10)、12.5 cm(T12.5)和15 cm (T15)6种不同长度秸秆经旋耕混埋后在土壤各层空间中的分布状态,结果表明,在地表层,各区间秸秆占比变异系数先减小后增大最后趋于平稳,T5处理的变异系数最小,为10.2％;随着秸秆切碎长度的增加,秸秆埋覆率减小,并呈对数关系,模型决定系数大于0.97.在地下层,沿深度方向分割,秸秆切碎长度越短,中下层(5～ 15 cm)秸秆占比越多,T3与T5处理秸秆占比分别为76.8％和71.7％,优于其他处理;沿水平方向分割,不同处理的变异系数无明显规律,但从整体而言,T3和T5处理的水平横向与水平纵向变异系数均不大于22.8％,分布均匀性明显优于其他处理;按单元格分割,各单元格的变异系数与无秸秆单元格占比都随秸秆切碎长度增加而逐渐增大,T3和T5处理的变异系数分别为73.6％与73.1％,无秸秆单元格占比均为15.7％,秸秆分布较均匀.综合分析表明,秸秆切碎长度对旋耕还田质量有显著影响,T3和T5处理的秸秆混埋效果较好,考虑能耗因素,半喂入收获机选择秸秆切碎长度5 cm为宜.