基于纤维形态特征分析的玉米秸秆皮拉伸特性

为研究玉米秸秆皮纤维形态特征对其力学特性影响的基本规律,该文对不同取样高度的玉米秸秆皮的拉伸特性及其纤维形态特征进行了试验研究。通过硝酸法获得不同取样高度的玉米秸秆皮纤维及其形态特征参数,同时测试相应取样高度的径向抗拉强度和轴向抗拉强度,并以径向抗拉强度和轴向抗拉强度为考核指标,利用灰色关联法分析纤维长宽比、壁腔比等纤维形态特征参数与玉米秸秆皮拉伸特性的相关性。结果表明,不同取样高度的玉米秸秆皮的纤维形态特征参数及其拉伸特性的差异显著(p0.01),玉米秸秆皮轴向抗拉强度显著高于径向抗拉强度(p0.01);玉米秸秆皮拉伸特性与其纤维形态特征参数存在相关关系,径向抗拉强度与纤维壁腔比相关(r=0.9972),轴向抗拉强度与纤维长宽比(r=0.8885)和纤维壁腔比(r=0.6648)均相关。研究结果为玉米秸秆皮加工装备设计及其材料化利用提供了参考。     

玉米秸秆拉伸特性的试验研究

该文利用二次正交旋转组合试验设计方案,深入研究了含水率、叶鞘位置和取样位置3个因素对玉米秸秆拉伸特性的综合影响。结果表明,含水率和取样位置的单因素效应对玉米秸秆的拉伸特性有显著影响,而叶鞘位置基本上不影响拉伸特性。此外,含水率和取样位置的交互作用对拉伸特性也有显著的影响,且随着玉米秸秆样品的取样位置的不断升高,顶部和底部的秸秆样品的最大拉伸载荷和抗拉强度的变化与含水率的变化截然相反,可能是因为不同位置的秸秆有着不同特性的内部组织结构。该研究为玉米秸秆机械化收获装备的设计提供依据。     

棉秆挤压剥皮剪切力学特性试验

针对棉秆重组材原料疏解剥皮的需要,该文利用自制的棉秆剥皮试验台,以测试剥皮剪切强度为目标,对含水率、取样部位、加载强度3个影响因素进行了中心组合试验,对皮附着长度进行了单因素试验,并将泡水软化棉秆和新鲜棉秆进行了比较.结果表明:取样部位、加载强度对轴向与切向剥皮剪切强度影响显著(P＜0.01);含水率对轴向和切向剥皮剪切强度的影响不显著(P＞0.05),三因素间的交互作用均不显著(P＞0.05);加载强度、取样部位、含水率对棉秆剥皮剪切强度的影响依次由强到弱;切向剥皮方式优于轴向剥皮方式;新鲜棉秆的剥皮剪切强度较小,收获后及时剥皮效果好.该研究可为棉秆疏解剥皮装备的设计提供参考.     

玉米秸秆皮单板层积材制备工艺优化

为将组分分离后的完整玉米秸秆皮用于人造板生产,该文以去除表皮层后的完整玉米秸秆皮为原料,以异氰酸酯胶为胶黏剂进行了玉米秸秆皮层积材的制备试验,并分析取样高度、施胶量、热压温度、热压时间等工艺条件对玉米秸秆皮层积材物理力学性能的影响。结果表明,利用穗位部及根部位置玉米秸秆皮制备的板材的性能,除内结合强度较小外,其他性能优于穗位部以上位置玉米秸秆皮制备的板材(P0.01);随着施胶量的增大,静曲强度、弹性模量、内结合强度等力学性能显著增大(P0.01),其吸水厚度膨胀率和吸水率都呈减小趋势;在热压温度为150℃、热压时间为6 min时,玉米秸秆皮层积材的力学性能较好,但随着热压时间的增大,其吸水厚度膨胀率和吸水率都增大。在取样高度为玉米秸秆的根部、施胶量为12%、热压温度为150℃、热压时间为6 min最优工艺试验条件下,玉米秸秆皮层积材达到了GB/T20241-2006《单板层积材》、LY/T1611-2003《地板基材用纤维板》的使用要求。该研究为玉米秸秆皮材料化利用及其制板工艺优化提供了理论基础与技术依据。     

含稻秸蔬菜育苗基质块成型工艺参数优化

为了确定黄瓜育苗块成型的最优工艺参数,以育苗基质和水稻秸秆的混合物为原料,育苗块的抗破坏强度和尺寸稳定性为成型质量检测指标,采用四元二次回归通用旋转组合试验设计结合响应面法,探讨了原料含水率、压力、秸秆长度和秸秆含量对育苗块成型的影响,建立了黄瓜育苗块成型特性参数与各因素之间的回归模型.综合分析表明,各因素对育苗块抗破坏强度的影响主次顺序为:压力＞秸秆长度＞含水率=秸秆含量,在交互作用中,含水率与秸秆含量、压力与秸秆长度、秸秆长度与秸秆含量对育苗块抗破坏强度的影响显著(P＜0.05);各因素对育苗块尺寸稳定性的影响主次顺序为:秸秆含量＞含水率＞压力＞秸秆长度,含水率与秸秆长度的交互作用对育苗块尺寸稳定性的影响较显著(P＜0.05).利用Design-Expert8.0.6软件得出理论最优工艺参数,并考虑试验的可操作性,对理论最优工艺参数进行调整及试验验证,得到最优工艺参数:含水率为21％,压力为4.5 kN,秸秆长度为10mm,秸秆质量分数为12％,该组合条件下的育苗块抗破坏强度为23.03 N,尺寸稳定性为82.83％.分析表明,优化后育苗块的理化特性符合黄瓜育苗的农艺要求.该研究可为黄瓜育苗块成型机工艺参数优化提供理论和实践依据.     

棉花秸秆剪切力学性能试验

为了获取棉花秸秆低茬切割力学特性参数,采用微机控制电子式万能试验机（WDW-5E）,对棉花秸秆剪切力学性能进行了研究。对棉花秸秆在不同时间、不同含水率的剪切强度和剪切功的变化进行了试验研究。试验结果表明：棉花秸秆剪切强度与含水率密切相关,棉花秸秆含水率在30%～50%之间时剪切强度和剪切功均是较低的,而当含水率过高或者过低时剪切强度和剪切功较高,含水率在60%左右时达到高峰。棉花秸秆的剪切强度在0.6～1.8 MPa范围内,棉花秸秆剪切功在1～4.5 Nm范围内。由此可以确定出在12月中下旬的一个月内为收获棉花秸秆的最佳时期,此时收获可节省16.4%的剪切功。     

重塑黄土抗剪强度的环剪试验研究

[目的]研究大应变条件下黄土强度的影响因素及规律,为黄土地区发生滑坡等大变形破坏提供理论依据。[方法]利用环剪仪对重塑黄土进行大剪切位移下的剪切试验,探究不同正应力及剪切方式对不同含水率的重塑黄土其残余强度的影响。[结果]正应力越大,残余强度越大,达到残余强度所需的剪切位移越小;随着含水率的增大,残余黏聚力浮动值不大,残余内摩擦角逐渐减小,并据此拟合出残余内摩擦角与含水率的参考公式;从脆性指数的角度得出所研究的重塑黄土的应变软化都不明显,且脆性指数随着正应力和含水率的增加而降低。[结论]重塑黄土的峰值强度和残余强度受含水率、正应力的影响规律相似,可通过含水率对残余强度进行估算。     

基于滑板压秆旋切式防堵装置的秸秆摩擦特性研究

结合被动式防堵装置和动力驱动式防堵装置的优缺点,开发了一种新型的滑板压秆旋切式防堵装置。针对秸秆能否顺利通过滑板压秆旋切式防堵装置主要涉及滑板与秸秆的摩擦系数及土壤与秸秆的摩擦系数的问题,该研究以华北一年两熟区主要粮食作物小麦和玉米的秸秆为研究对象,试验对比了Q235钢、不锈钢、木板和塑料4种不同滑板材料及含水率分别为10%、12.5%和15%的3种土壤对秸秆摩擦系数的影响;考虑免耕防堵装置作业时秸秆的状态,秸秆接触角度和秸秆接触部位也作为摩擦系数的影响因素。试验结果表明,滑板材料与玉米和小麦秸秆的摩擦系数分别满足:Q235钢不锈钢=塑料木板,不锈钢Q235钢木板塑料,单因素分析表明滑板材料和秸秆接触角度对滑板与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;含水率12.5%和15%的土壤与玉米秸秆的摩擦系数分别比含水率10%的土壤高0.08和0.09,差异显著,秸秆部位和秸秆接触角度对土壤与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;双因素分析表明,滑板与玉米秸秆的摩擦系数受滑板材料和秸秆部位及滑板材料和接触角度之间交互作用的影响,滑板与小麦秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响,土壤与玉米秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响;三因素分析表明各因素之间不存在交互作用;处理玉米秸秆时滑板材料宜采用Q235钢,处理小麦秸秆时滑板材料宜采用不锈钢材料。该研究为免耕防堵装置的设计提供了参考。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

寒旱环境灌木根系增强边坡土体抗剪强度特征

为深入研究根系与剪切面呈不同夹角α条件下,边坡土体中根系对土体抗剪强度的影响,以及定量分析评价植物根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,该项研究以生长期为150 d的柠条锦鸡儿、霸王根系及其组成的柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体为研究对象分别进行室内单根拉伸试验和复合体剪切试验。通过对2灌木根系进行单根拉伸试验,得到2种灌木根系单根的抗拉强度,并对根系与剪切面夹角α分别为45°、60°、75°、90°等4种条件下的根-土复合体进行剪切试验,得到4种α角度条件下的根-土复合体试样抗剪强度;在此基础上,分析探讨了单根抗拉强度与根-土复合体试样粘聚力值之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系的单根抗拉强度较霸王根系的单根抗拉强度略高;柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体试样,在4种不同α角度条件下的黏聚力均显著大于素土黏聚力;当α角由45°增大至90°时,2种灌木根-土复合体的黏聚力值呈逐渐增大的趋势,且黏聚力的增长率亦表现出一致性变化规律,即2种灌木根-土复合体试样的黏聚力的增长率均随着α角的增大而呈增大趋势;根-土复合体黏聚力值与单根抗拉强度存在正相关关系。由上述复合体黏聚力值的变化规律反映出,试验区2种灌木根系对边坡土体抗剪强度具有显著增强作用,同时亦反映出随根系的单根抗拉强度的增大,根系对土体粘聚力值的增强效果相对愈加显著,且随根系与剪切面间夹角不同,根系增强边坡土体抗剪强度贡献具有不同的变化规律,即表现在根系与剪切面之间的夹角趋于垂直时,根系具有相对最大限度地增强土体抗剪强度的作用。该研究结果为定量评价植物根系增强边坡土体抗剪强度的贡献,提供了试验方面的数据支撑,这为进一步深入探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理提供参考。     

添加蛭石和鸡粪对玉米秸基质穴盘育苗的影响

玉米秸基质是一种新开发的替代草炭的基质,研究其在园艺作物栽培和育苗中的配套应用技术有重要意义。该文以番茄为试材,采用正交试验设计,研究了蛭石与发酵玉米秸基质的复配比例、烘干鸡粪添加量及基质相对含水率对玉米秸基质穴盘育苗的影响。结果表明：3因素对番茄幼苗地上部生长影响的主次顺序是鸡粪添加量＞基质相对含水率＞基质配比,对地下部生长影响的主次顺序是基质相对含水率＞基质配比＞鸡粪添加量;通过验证试验,综合考虑育苗效果及经济性得出最优组合处理为：基质相对含水率85%;玉米秸基质︰蛭石（V︰V）=1︰1;鸡粪添加量为每穴盘15 g。该试验结果为玉米秸基质应用及新基质开发提供了参考。     

不同植被类型根系提高浅层滑坡土体抗剪强度的试验研究

通过对裸地、扭黄茅草地、车桑子灌木林地和桉树林地四种不同植被类型、不同深度土壤在天然含水量情况下的直剪试验，研究了植被类型对非饱和土抗剪强度的影响。结果表明，植被具有提高非饱和土抗剪强度的作用，黏聚力增加较大，内摩擦角增加相对较小；土层越深，土壤抗剪强度提高的程度越小。     

陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度试验研究

陕南梯地建设中存在的主要问题是土坎梯地垮坎严重,为了从土性方面探索梯地垮坎防治的途径与措施,该文按土工试验规程规定的方法测定了土料的主要物性物态指标,研究了修地筑坎土料的击实特性和抗剪强度与主要物性物态指标之间的关系。研究表明,陕南几种典型筑坎土料的最大干密度和相应的最优含水量与土粒平均粒径d₅₀、小于0.005mm土粒含量P、塑性指数I_p、塑限含水量ω_p之间存在显著的相关关系:填筑土的抗剪强度主要受含水量控制,其强度指标与填筑含水量之间存在显著的线性负相关关系。分析表明,含水量对抗剪强度的削弱效应远大于干密度对抗剪强度的加强度效应     

甘薯收获期藤蔓茎秆的机械特性

为探明甘薯收获期藤蔓茎秆机械特性,以便提高甘薯藤蔓机械粉碎还田作业质量,该文农机农艺结合,以江苏南京地区鲜食紫甘薯宁紫1号、宁紫2号为试验对象,应用电子万能试验机、甘薯藤蔓粉碎还田试验机等仪器设备,研究了收获期甘薯藤蔓茎秆含水率和剪切强度的变化,揭示了茎秆含水率、剪切强度和机械碎蔓作业质量的内在关系,获得了含水率在86.92%~70.08%时,2个紫甘薯品种藤蔓茎秆剪切力与含水率之间变化的二次函数回归方程;明确了经验收获期开始时藤蔓茎秆含水率分别为81.5%和78.1%、剪切力分别为90.1和94.8 N;从提高机械作业质量角度出发,提出了收获期内最宜机械碎蔓作业时间约为6~8 d。研究结果为新型甘薯藤蔓粉碎还田机转速、切刀线速度等参数设计提供了直接依据,并为适宜的甘薯收获期选择和适宜机械作业的栽培农艺研究提供了参考。     

水稻土的力学性质与水分含量的关系

土壤的抗剪强度和抗压强度以及变形性质是决定耕作阻力、机具的通行性能及耕作质量的重要因素,也是机具正确设计所必须考虑的因素。过去对于耕作土壤的强度研究,多从旱地的松散状况出发,把土体的粘结只归因于水膜的表面张力和水膜的数量,并得出结论:土壤强度与含水量呈抛物线关系。对于搅动后土壤粘结的机制,认为包括水膜粘结和分子引力粘结两种^[1]。最近山中金次郎指出^[2],在这二种不同粘结机制的转折处有明显的破折现象,但对水稻土的情况研究极少。     

Diurnal,shade, and hybrid effects on nitrate content of young corn stalks

Abstract

Significant correlations have been found between the nitrate concentration in young corn (Zea mays L.) stalks and available soi 1 N and relative grain yield when N availability is a yield limiting factor. To successfully use nitrate tissue testing as an indicator of the N status of plants, the effects of factors other than soil or fertilizer N on the nitrate concentration in the tested tissue must be understood. Diurnal effects on stalk nitrate content were studied in a greenhouse experiment, in which stalk samples were collected every two hours for 24 hours, and in a field study, where plants in an N‐fertilizer response experiment were sampled at sunrise and at mid‐day. A significant diurnal cycle was observed for stalk nitrate content in the greenhouse, with a peak at 0800 h and a low at 1400 h, but no diurnal effect was found in the field study, possibly due to plant stress from other environmental factors. In a second greenhouse study, stalk samples from seedlings in direct and 66% shaded natural light were collected for two consecutive days and measured for nitrate content to ascertain the consequences of sampling on overcast days. Significant accumulations of nitrate occurred in stalks of plants sampled after two consecutive days of shading. Stalk samples from three standard hybrid corn trials in central Pennsylvania were measured for nitrate content to determine if hybrid differences existed. Hybrid differences in stalk nitrate were significant in only one of the three sites studied, and the variation in that one may have been due to differences in drought tolerance as well as nitrate metabolism. The results suggest that sampling strategies should be designed to minimize the effects of irradiance level on nitrate accumulation, but that differences in nitrate accumulation among corn varieties may not be a major concern in using nitrate tissue tests to predict N availability.     

不同配比的煤矸石与垃圾筛分土抗剪试验

以自制的土壤剪切仪作为剪切强度测定的仪器,对不同煤矸石与垃圾筛分土的混合体进行抗剪试验,并采用模拟降雨方法研究降雨强度对混合体稳定性的影响。结果表明:煤矸石与垃圾筛分土的混合比在30%～70%区间内,随着煤矸石体积分数的增加,抗剪强度增加;煤矸石体积分数小于30%或大于70%,煤矸石的体积分数与抗剪强度相关性不大。混合体中土壤含水率与抗剪强度成反比,降雨因为会降低混合体的抗剪强度,从而会降低坡面的稳定性。从坡体稳定,有利植物生长角度考虑,煤矸石与垃圾筛分土体积比以50%左右为宜。