不同材料降低水体盐基离子效应研究

微咸水及咸水长期灌溉导致农田次生盐渍化加重,作物减产等问题。研究依据区域微咸水及咸水盐基离子类型(Na+和Cl-离子型),进行微咸水及咸水盐基离子削减材料的筛选,利用吸附净化技术,筛选去除盐基离子的材料,并进行去盐效果的综合分析与评价。结果表明,所选降盐材料降低盐基Na+离子浓度较好的材料依次是阳离子树脂HBYX(38.48%)、碱性交换材料JQ(32.81%)和ZC-H(30.32%)及YK-BTC(27.23%);降低盐基Cl-离子浓度较好的材料均是组合材料,依次是H-JQ(31.31%)、HBYX-JQ(22.47%)和GK-HBYX(21.31%);去除水体盐分最佳的都是单系统降盐材料,依次为阳离子树脂HBYX(19.45%)、弱碱性交换材料JQ(15.33%)和活性炭GK(13.04%)及活性炭YK(9.31%)。     

地下咸水资源冻融脱盐机理与淡化技术研究

以黄淮海平原地下微咸水为研究材料,通过实验室模拟,采用冻融法,研究地下微咸水冰晶融冻过程中融水含盐量以及离子动态变化特征及其之间的相互关系。结果表明,融冰初期(进程10%)融水含盐量高达14.71g/L。随着融冻进程融水含盐量及Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-、Na+、Mg2+、K+等离子均呈逐渐递减趋势,且与融解进程呈极显著指数相关(P<0.01),相关程度均达90%以上;Ca2+则呈现先增加后降低的趋势,与融冰进程呈显著抛物线关系。当500mL地下咸水冰晶融解掉79mL水后,剩余水含盐量将会低于2g/L,融掉216.5mL时,可将盐分控制在1g/L以下。融冰前期,离子主要以Na+、Mg2+、Cl-为主,随着融冻进程逐渐演变为以Na+、Mg2+、Cl-、SO24-为主。地下咸水冰晶融冻时含盐量与离子变化具有高度一致性,冰晶融冻技术可达到地下咸水脱盐和控制离子组成的双重目的。     

MgO吸附材料除氟效果对水化学性质的适应性

结合目前吸附法除氟技术所面临的应用难点,以MgO吸附材料为例,基于非天然高氟地下水加氟、天然高氟地下水等水质背景开展相关吸附试验,探究吸附材料对水化学性质的适应性。试验结果表明MgO吸附材料对非高氟地下水和天然高氟地下水均具有适应性,投加量0.3 g/L情况下可将天然高氟地下水中氟化物浓度由3.68 mg/L降至饮用水卫生标准要求的1.0 mg/L以下,具有良好的除氟效果。MgO吸附材料在吸附氟的同时也吸附了大量共存阴离子HCO_3~-和SO_4~(2-),所吸附的差量级共存阴离子降低了吸附材料的可重复利用性能。基于纯水配制高氟水试验条件下的再生手段满足不了实际高氟水再生手段的需求,再生手段不仅仅需考虑脱附F-,更应全面考虑如何脱附HCO_3~-、SO_4~(2-)和Cl~-等阴离子从而释放更多的吸附位点。     

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。     

咸水淡化技术在农业灌溉中的应用与展望

本文围绕咸水淡化技术在农业灌溉中的应用,归纳与评述了各类咸水淡化技术在在农业方面的应用场景与处理效果。目前淡化水灌溉技术已经在以色列、西班牙、澳大利亚等国家广泛应用。其中反渗透技术是应用于农业最广的咸水淡化技术,电吸附技术被认为是实现低耗淡化水的关键技术,太阳能蒸馏与海冰水淡化可以因地制宜地淡化咸水。咸水淡化技术具有提高作物产量、保护土壤等优势,但存在环境污染、成本较高等局限,本文展望了淡化灌溉水的应用前景与发展方向,为咸水淡化技术在我国农业灌溉方面的研究提供参考。     

水稻收获机械抖动板加热脱附试验研究

为解决水稻收获机械物料抖动板表面极细小湿黏物料粘附的问题,提出了利用界面加热实现金属抖动板减粘脱附的方法。以镀锌板和不锈钢板两种基材为试验部件,以极细小湿黏水稻物料为试验对象,构建了湿黏水稻物料与金属抖动板表面的粘附界面模型,分析得出水膜的毛细作用是形成粘附界面的重要原因,揭示了金属抖动板表面加热对粘附界面的脱附作用机理。通过加载加热脱附试验,得到两种金属抖动板脱附率曲线模型,分析表明,粘附界面加热可以有效抑制湿黏水稻物料粘附在金属抖动板表面,当温度为50℃时,镀锌板和不锈钢板的脱附率分别达到61. 81%和61. 33%。振动加热脱附试验表明,金属抖动板的振动强度影响加热脱附效果,采用较低温加热、较高强度振动的方案,脱附效果更好,抖动板采用40℃加热,设定振频6 Hz、振幅40 mm的作业参数,脱附率超过65%,满足实际作业要求。验证试验表明,热气流加热是实现水稻收获机械抖动板与湿黏物料减粘脱附的有效方式。     

脐橙榨汁脱苦工艺研究

以硅酸镁作脱苦剂,脱苦率为考核指标,采用分光光度法,正交试验和单因素设计研究了赣南脐橙榨汁的脱苦工艺条件。结果表明:硅酸镁对脐橙榨汁脱苦的试验优化条件:活化温度120℃、硅酸镁用量1.0%、吸附时间60min、吸附温度20℃,在此条件下脐橙榨汁脱苦率可接近69%。且硅酸镁具有脱苦效果好、工艺简便、成本较低、活化再生利用处理简单的特点。     

生物炭添加量对冬小麦花后干物质积累及转运的影响

【目的】提高微咸水灌溉效率并降低土壤盐渍化风险。【方法】以冬小麦为研究对象,设计避雨条件下不同微咸水-生物炭处理(CK,淡水;B0,5 g/L微咸水;B15,5 g/L微咸水及15 t/hm²生物炭;B30,5 g/L微咸水及30 t/hm²生物炭;B45,5 g/L微咸水及45 t/hm²生物炭)的田间试验,探讨了微咸水灌溉下生物炭添加量对土壤特性和冬小麦花后干物质积累及转运的影响机制。【结果】生物炭添加后土壤表层(0~20 cm)体积质量降低了2.27%~8.33%,总孔隙度增加了4.52%~13.47%,有机质量增加了30.02%~111.12%,土壤表层(0~20 cm)及主根区(0~40 cm)钠吸附比降低了23.88%~33.27%和22.34%~30.80%;15 t/hm²能够促进盐分淋洗,降低了微咸水灌溉下土壤含盐量,然而高剂量时将加剧盐分累积。单独微咸水灌溉下冬小麦生长受抑,最终产量下降了12.04%。生物炭能够缓解盐胁迫下叶片早衰,促进光合作用能力,并增加花前干物质转运量及花后干物质积累量,进而获取了更高的籽粒质量和收获指数。B15、B30、B45处理的最终产量较B0处理分别增加9.18%、7.73%、2.74%。【结论】15 t/hm²添加量的生物炭效果最佳,可促进微咸水资源的农业利用。     

微咸水灌溉下生物炭对滨海盐渍土玉米生理生长的影响

为了解微咸水灌溉下生物炭改良滨海盐渍土的作用及效果，现以两种滨海盐渍土（粉砂壤土、砂壤土）为研究对象，设置不同粒径（1～2 mm、<1 mm）和用量（0、2.5%、5%）生物炭处理，开展3 g/L微咸水灌溉的玉米盆栽试验。结果表明：(1)微咸水灌溉下，生物炭降低土壤Na+质量浓度、电导率和容重。土壤容重、电导率、Na+质量浓度分别降低4.7%～14.4%、3.0%～14.3%、4.1%～14.1%。(2)生物炭降低了微咸水及盐渍土对玉米的盐分胁迫和氧化应激，提高玉米的光合能力。叶绿素质量分数、净光合速率和气孔导度分别增加了3.6%～11.7%、3.5%～11.9%和3.5%～11.7%，脱落酸质量比、过氧化氢和丙二醛物质的量浓度分别降低了1.7%～7.9%、1.8%～8.7%和1.6%～8.7%。(3)单独微咸水灌溉下玉米生长受抑，产量下降9.0%～9.9%，粉砂壤土和砂壤土中，生物炭处理的玉米较单独微咸水处理，其最大增产幅度分别为7.6%、5.2%，而较淡水处理分别下降了3.1%、4.6%。对粉砂壤和砂壤质地盐渍土改良所适宜的生物炭施用量分别为5%施加量1～2 mm粒径生物炭，...     

切割式油茶果脱蒲机设计与试验

为提高油茶果机械化脱蒲效果和便于进行茶籽与茶蒲分离,在油茶果物料特性研究的基础上,设计了一种由切割结构、脱蒲结构等组成的切割式油茶果脱蒲机。选取辊筒转速、橡胶板转速及切割深度3个关键因素,以油茶果脱蒲率、有效得率和分离率为指标进行试验研究。结果表明:随着辊筒转速的增加,脱蒲率先增加后降低,最高为87%;分离率的变化较小;有效得率先降低然后在一定范围内变化,有效得率最低为98.8%。橡胶板转速对有效得率的影响最明显,有效得率随着橡胶板转速的增加而逐渐降低,最低达到94.2%;橡胶板转速对脱蒲率和分离率的影响均较小。随着切割深度的增加,脱蒲率和有效得率都有明显的增加,脱蒲率最高为97%,有效得率最低为95.2%;分离率整体变化较小。      

溶磷真菌及其组合对复垦土壤磷解析和转化的影响

为了探索溶磷真菌在复垦土壤上对磷的作用效果,通过盆栽油菜试验,研究了黑曲霉(Aspergillus niger)、青霉(Penicillium)、被孢霉(Mortierella)及其组合对复垦土壤磷解析特性及无机磷转化的影响。结果表明,施用溶磷真菌可以增加复垦土壤有效磷、磷酸酶的量。溶磷真菌及其组合处理复垦土壤有效磷、磷酸酶量分别比基质处理(M)增加了58.6%~158.9%和3.7%~87.8%。施用有机肥可以明显改善复垦土壤的解析特性;被孢霉、被孢霉+青霉、黑曲霉+青霉、被孢霉+黑曲霉+青霉处理的土壤最大吸磷量都显著小于基质处理(M);不同处理复垦土壤吸附常数范围在0.036~0.069之间,溶磷真菌处理土壤磷吸附常数与基质处理(M)差异不显著;各处理复垦土壤磷平均解吸率在21.14%~34.57%之间,其中黑曲霉+青霉处理(Z2+Z3)复垦土壤平均解吸率最大,为34.57%。溶磷真菌对复垦土壤O-P、Fe-P、Al-P影响较小,对复垦土壤无机磷转化影响最大的是Ca2-P和Ca10-P,溶磷真菌可以抑制土壤中外来磷源向Ca10-P的转化,增加Ca2-P的量,溶磷真菌Z2+Z3处理Ca2-P的量最高,为28.73 mg/kg。综上,施用溶磷真菌可以增加复垦土壤有效磷量和提高磷素的有效性,有利于复垦土壤的熟化;黑曲霉+青霉处理(Z2+Z3)对复垦土壤解析特性及无机磷转化影响最大,为试验最佳处理。     

微灌用文丘里施肥器综合性能试验研究

基于文丘里施肥器综合工作性能指标测试研究,以期获得文丘里施肥器结构优化设计建议.研究选用规格为DN 20的6种不同材质的国内外文丘里施肥器,基于不同进口压力和进出口压差条件,系统针对文丘里施肥器在压力能耗、吸肥效率以及振动与空化等综合性能指标开展了测试研究.结果表明:文丘里施肥器吸肥临界压差与进口压力存在显著的线性正相关;相同进口压力下,国内文丘里施肥器最大吸肥量普遍明显低于国外同类产品,且振动与空化现象受压差变化敏感性较强;同一模具下,收缩率较小材质的施肥器制造偏差小,吸肥性能好, UPVC可作为生产施肥器的优选原料之一;此外,文丘里施肥器存在与其内部结构相对应的吸肥量上限,压差增大后导致振动与空化现象的加强是抑制文丘里施肥器吸肥能力进一步提升的重要原因.     

耕作方式对豫东夏玉米产量和水分利用效率的影响

豫东地区夏玉米生长季恰逢雨季,季节性强降水经常导致农田积水,使玉米生长受到涝渍灾害威胁,为探索当地夏玉米的适宜栽培管理模式,试验设置播前翻耕、深松和旋耕3种耕作处理,并以当地种植习惯的免耕贴茬播种为对照,通过田间小区试验重点研究了不同耕作方式对农田土壤水分、夏玉米农艺性状、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明,与免耕贴茬播种处理相比,翻耕和深松处理均能在强降雨后有效降低表层土壤含水率,增加夏玉米生长中后期的株高和叶面积;翻耕和深松处理籽粒产量分别提高了26.55%和19.67%;翻耕和深松处理水分利用效率分别提高了15.37%和9.69%,旋耕处理降低了3.45%。综合考虑夏玉米籽粒产量、水分利用效率等因素,翻耕和深松措施是适宜于豫东地区夏玉米高产的栽培模式。     

灌水量对压砂地欧李光合作用及产量的影响

在田间试验条件下,选用农大5号为试供材料,以当地不灌水栽培的欧李为对照,研究了不同灌水量对压砂地欧李光合作用和产量的影响。结果表明:在不同灌水量处理条件下,欧李叶片气孔导度、蒸腾速率、光合速率和水分利用效率日变化均呈现典型的"双峰曲线"趋势,存在"午休"现象。欧李的光合作用和产量均随灌水量的增加而增加,处理1(450 m3/hm2)和处理2(225 m3/hm2)的净光合速率峰值比对照(不灌水)分别增加9.77%和3.50%;叶片水分生产效率峰值分别比对照增加5.28%和2.13%;产量分别比对照增加19.83%和6.96%。因此,在2015年现有降雨量和给定的灌水条件下,处理1(450 m3/hm2)为压砂地欧李较佳的灌溉定额。     

灌溉畦田规格对张杂谷生长、产量及水分利用的影响

以张杂谷3号为材料,设置不同畦田规格(T1规格为2 m×5 m,T2规格为6 m×5 m)进行灌溉处理,探究不同畦田规格灌溉对张杂谷生理、产量及水分利用效率的影响。结果表明,12个处理相同生育期耗水量均差异不显著,T1处理总灌溉水量较T2处理减少33.35%;2T2处理叶片水势、叶绿素、光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别比T1处理提高9.0%、2.67%、26.44%、33.0%、40%,但叶片蒸腾效率较T1处理下降4.52%;32个处理生物量差异不显著,T2处理产量虽较T1处理提高4.59%,但未达到显著性水平。与T2处理相比,T1处理WUEBM、WUEY分别提高17.05%、19.67%。综合分析,张杂谷生育期进行地面水灌溉时,宜实施小畦灌溉,一方面有助于提高谷子水分利用效率,另一方面是实现节约灌溉用水的最直接的手段。     

水分调控对冬小麦根系生长及抗旱性的影响

为了研究干旱半干旱地区土壤剖面深层水分对冬小麦根系生长及抗旱性的影响,采用PVC管土柱法进行冬小麦生长水分调控试验,设计了4个处理,即处理Ⅰ为地面灌溉、处理Ⅱ为计划湿润层取根系分布深度的60%、处理Ⅲ为计划湿润层取根系分布深度的75%、处理Ⅳ为计划湿润层取根系分布深度的90%,测定了冬小麦各生育期根系形态指标和地上部分植株体干重的变化,结果表明:灌水总量一定,改变灌水方式、考虑计划湿润层的深层灌溉,能够促进冬小麦根系深扎,至成熟期,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的根长比处理Ⅰ长27~37 cm,总根干重均增加,但根冠比减小,产量增加。适宜的根冠比能更好地协调冬小麦地上部分与地下部分之间生长关系,提高抗旱能力。处理Ⅱ和处理Ⅲ是冬小麦根冠层生长协调、提高抗旱能力较适宜的灌溉方案,可为我国北方地区冬小麦节水灌溉提供参考。     

施肥量对温室滴灌番茄干物质累积、产量及水肥利用的影响

为研究日光温室秋冬茬番茄生育时期干物质生产动态规律,探索高产高效的科学施肥模式,以标准冲施肥(含N量16%,含P_2O_5量5%,含K_2O量19%)为施肥种类,施肥量以N素为基准分为4个肥料处理水平,即F1(高肥)、F2(中肥)、F3(低肥)、F4(不追肥),分析了不同施肥量对日光温室番茄干物质累积、产量和水肥利用的影响。结果表明,番茄产量和水分利用效率(WUE)与施肥量呈"抛物线"关系,当N施量为290.6 kg/hm2(F2)时达到最高值,分别为67 776.93 kg/hm2和49.27 kg/m3,说明适量施肥可提高产量及水分利用效率。但肥料生产效率(PFP)在施肥量为(N)41.4~539.9 kg/hm2范围内呈现负指数降低趋势。植株干物质累积量表现出F2处理F1处理F3处理F4处理。果实干物质累积进程符合logistic函数轨迹,中肥处理比高肥、低肥处理提前进入快速累积期,使快速累积期持续时间比其他处理长1~8 d。全株总干物质转移量对果实贡献率为1.97%~6.96%,说明果实干物质高达90%以上依靠株体自身光合作用填充。因此,番茄结果期加强水肥的供给是必要的。     

全膜垄作对旱作马铃薯土壤含水率、酶活性及产量的影响

为明确全膜垄作对黄土高原旱作马铃薯土壤保水改土效果及产量形成的影响,设全膜双垄垄上播(A1)、全膜单垄垄上播(A2)、全膜单垄垄上微沟播(A3)和露地常耕平作(CK)4种方式进行田间试验,分析了不同耕作方式对马铃薯田间土壤含水率、土壤酶活性和产量的影响。结果表明,全膜垄作均能提高各生育阶段0~100 cm土层土壤含水率,特别是对0~20 cm土层影响最为显著,在马铃薯需水关键期块茎形成期和块茎膨大期,0~100 cm土层土壤含水率A1、A2、A3处理较CK分别提高了27.93%、19.23%、34.93%和25.12%、26.94%、57.00%;全膜垄作均能显著提高马铃薯0~60 cm土层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性,以0~10 cm土层酶活性最高,随马铃薯生育期推进,土壤酶活性呈先增加后降低趋势,在块茎膨大期达到最大;同时,全膜垄作均能增加马铃薯产量,由高到低次序为A3处理A1处理A2处理CK,其中A3处理比A1处理增加5.53%,比A2处理增加14.23%;A1、A2、A3处理的产量分别较CK提高了75.77%、66.56%、53.88%;与CK相比,全膜垄作不仅提高了马铃薯产量,而且降低马铃薯烂薯率和青薯率,其中全膜单垄垄上微沟播(A3)优于其他处理,可作为内蒙古黄土高原旱作区节水高产栽培模式。     

微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性及产量的影响

为探究微纳米气泡增氧灌溉技术对水稻节水增产的综合影响,以陆两优996和天优华占为双季早、晚稻试验材料,研究了不同施氮水平下微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性、产量及产量构成因素的影响。结果表明,微纳米气泡增氧灌溉处理的灌水量、排水量和耗水量均低于常规水灌溉处理,早、晚稻水分利用效率(耗水量)分别提高7.78%和8.37%,降雨利用效率分别提高6.03%和24.58%,产量分别提高4.05%和3.35%。同时,微纳米气泡增氧灌溉具有良好的节肥效果。     

锌肥对干旱下冬小麦产量形成及籽粒锌积累动态的影响

干旱胁迫是造成冬小麦减产的主要原因之一,为探寻干旱防御技术,本研究以豫农211为材料,在拔节期、灌浆期对小麦进行不同水分和锌肥处理,研究了施用锌肥对干旱条件下冬小麦SPAD值、叶片相对含水率、地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累动态及产量形成的影响。结果表明,干旱胁迫下,冬小麦叶片SPAD值、叶片相对含水率、单株地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累速率、产量及其构成因素均显著下降,施用适量锌肥可以提高小麦叶片含叶绿素量,增加叶片相对含水率及单株干物质总量,提高籽粒灌浆速率,促进籽粒锌积累速度及最终籽粒含锌量,提高产量。本试验条件下,锌肥能增加干旱下小麦产量4.80%,籽粒含锌量36.86%。