摘要：耕作機(jī)具的土壤擾動行為密切聯(lián)系土壤失效機(jī)理與耕作效應(yīng),是優(yōu)化耕作系統(tǒng)的重要依據(jù)。本研究通過土壤耕作原位綜合測試平臺開展單鏟深松試驗(yàn),從5個方位錄制深松視頻,同時配合使用微地貌測試、耕作阻力測試、EDEM仿真、深松擾動剖面土壤緊實(shí)度測試和深松理論檢驗(yàn),探究深松鏟入土角α和耕深D對水稻土深松擾動過程、土壤失效機(jī)理及深松效應(yīng)的影響。結(jié)果表明,攝像法提取的縱向碎土距離R、擾動寬度W及抬土高度H與α和D顯著相關(guān),可用于水稻土深松擾動行為的定量表述。攝像法顯示水稻土難以脆性斷裂,鏟兩側(cè)發(fā)生非對稱性土壤剪切失效。土壤沿曲柄攀升,抬土高度H隨α增大,隨D減小,表明深松鏟的設(shè)計參數(shù)和作業(yè)參數(shù)同時影響抬土能力。R隨對應(yīng)耕深范圍內(nèi)鏟的縱向水平長度L線性增加,W隨α線性增加。地表平整度S和擾動寬度W均在耕深20 cm時最大。深松土壤擾動行為的EDEM仿真從微觀層面再現(xiàn)了攝像法記錄的非對稱性失效、側(cè)向擠壓失效和深松新月形失效現(xiàn)象,表明該離散元模型用于解析水稻土深松力學(xué)的科學(xué)性。EDEM仿真進(jìn)一步顯示出應(yīng)力集中區(qū)沿鏟尖與鏟柄破土刃周期性上下移動,同時也對鏟下方底層土造成擠壓。深松擾動剖面土壤緊實(shí)度等值線圖驗(yàn)證了仿真過程中鏟尖下方形成的土壤壓實(shí)帶,并直觀展示出耕深30 cm時,犁底層土壤因側(cè)向擠壓流變形成的溝槽狀緊實(shí)壁面。本文結(jié)合田間原位攝像法的多參數(shù)測試研究可為深松鏟和耕作系統(tǒng)的優(yōu)化提供依據(jù)。