農業機械化的發展在田間作業的機械越來越多，這也就導致了土壤壓實越來越嚴重，因此, 如何在這種新形勢下提高機具的作業效果和減少能量投入,已成為人們普遍關心的問題。耕作是最普通的,同時也是耗能比較多的作業。以往的定性研究指出,田間 土壤的容重和含水量是影響機具耕作阻力的主要因素。因此,為了更準確地估計不同的土壤容重及含水量所需的耕作能量投入,有必要通過田間試驗,建立土壤容重和含水量與拖拉機牽引阻力之間的關系模型。對于土壤容重的測定一般可以采用土壤容重儀進行測定，這樣所得到的結果更加準確。
利用土壤容重儀進行測定發現，由于農田土壤含有團聚體、有機質和土壤孔隙,在耕作部件作用于土壤的過程中,土壤產生的應力與應變極其復雜,實行定量測定目前還有許多困難。但是,耕作的牽引阻力主要決定于土壤的反作用力,土壤反作用力取決于土壤強度,與土壤內聚力一致(通常用土壤硬度計或土壤穿透計測定, 單位分別為kg/cm3和kPa/cm2)。土壤強度的影響因素主要有茬口、有機質、土壤緊實程度和含水量。因此,在茬口和有機質相同的情況下,影響耕作 阻力的主要因素是土壤容重和含水量。
土壤容重儀試驗結果表明田間土壤的耕作阻力與土壤容重呈雙曲線函數關系,可以用模型描述,其中的系數由具體的土壤狀況來確定。在土壤容重較小的情況下,含水量對耕作阻力的影響不大;而土壤容重越大,耕作阻力對含水量就越敏感。由模型回歸系數可以看出,土壤容重的平方項對耕作阻力的影響顯著,容重和含水量的交互作用則不明顯。因此,在土壤比較緊實或被機組碾壓的情況下,將會引起耕作阻力的急劇增加,應該予以重視。模型比較簡單,并且具有較高的擬合精度,可以作為P-Q- S關系模型。在類似的土壤條件下對于估計田間機器作業的能量投入以及牽引效率有實際意義。
