揉碎玉米秸秆螺旋输送性能试验分析

针对螺旋输送装置输送农业纤维物料功耗大、生产率低、效率低等问题,该文分析了螺旋输送装置的输送性能指标和螺旋叶片受力,找出了影响叶片受力的主要因素。利用自行研制的压力测试系统和功耗测试系统对螺旋叶片受到的压力和输送装置的功耗进行了测试。针对螺旋叶片所受压力、输送功耗、生产率和输送效率等输送性能指标,研究了螺距、螺旋轴转速和喂入量对输送性能的影响。结果表明,在喂入量70 kg/min、螺旋轴转速58 r/min、螺距160～300 mm的范围内,当螺距250 mm时平均输送功耗最低,为294.63 W;螺距为300 mm时输送效率和生产率最高,分别为90%和58 kg/min。在螺距250 mm、喂入量70 kg/min、转速58～148 r/min的范围内,当转速117 r/min时生产率最高,为65 kg/min。在螺距250 mm、螺旋轴转速117 r/min、喂入量10～70 kg/min的范围内,当喂入量70 kg/min时生产率最高,为42 kg/min。该研究为研制适合输送农业纤维物料的螺旋输送装置提供了参考。     

揉碎玉米秸秆螺旋输送理论模型分析与试验

针对农业纤维物料螺旋输送机理不明确、输送功耗大、生产率低等问题,该文对揉碎玉米秸秆的螺旋输送过程进行理论分析,建立了同时考虑物料的压缩特性、螺距的变化及螺旋轴离心力作用的物料所受压力、螺旋输送装置的生产率和功耗的数学模型,并通过轴向推力、生产率和功耗试验数据修正了上述模型。结果表明,当喂入量30 kg/min、转速58 r/min、螺距在160~300 mm的范围内变化时,压力、生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在11.7%、8.6%和5.9%以内;当螺距250 mm、喂入量30 kg/min、螺旋轴转速在58~148 r/min的范围内变化时,压力、生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在5.1%、6.9%和5.4%以内;当螺距250 mm、转速58 r/min、喂入量在10~70 kg/min的范围内变化时,压力及生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在5.9%、5.8%和5.2%以内。该研究为适合输送农业纤维物料的螺旋输送装置的设计及生产提供较为精确的理论依据。     

用于地膜原料的大豆秸秆粉碎预处理工艺参数优化

为了满足植物纤维制取机对大豆秸秆原料长度的要求,采用改进的揉切式粉碎机对大豆秸秆进行预处理,选取揉切机的主轴转速、喂入量以及秸秆的含水率为试验因素,以大豆秸秆粉碎长度为响应函数,对大豆秸秆原料的预处理工艺参数进行了组合试验研究。结果表明:1)各因素对于秸秆粉碎长度影响的贡献率从高到低排序为主轴转速、含水率和喂入量;2)预处理工艺的最优参数组合为喂入量168 kg/h、大豆秸秆含水率处于36%~58%、揉切机主轴转速处于1 100~1 300 r/min。在此工艺参数条件下,大豆秸秆粉碎长度分布符合植物纤维制取机所要求的70~85 mm的理想范围。研究结果为完善植物纤维地膜制造工艺体系提供了参考。     

缓沉性水产膨化饲料加工工艺参数优化

该试验旨在研究不同加工工艺参数对缓沉性水产膨化饲料品质指标的影响规律,优化缓沉性水产膨化饲料的加工工艺参数。采用中心组合试验设计,选取调质物料含水率、膨化机螺杆转速和模头温度3个因素,吨料开孔面积固定为450 mm2/(t·h),调质物料含水率在23%～27%,模头温度范围在100～140 ℃,膨化机螺杆转速范围在180～300 r/min,对加工工艺参数进行优化。试验结果表明：随着调质物料含水率的升高,膨化饲料的容重逐渐降低,膨化率逐渐升高,在螺杆转速相同的条件下,不同模头温度的沉降速度的差异逐渐增大。随着模头温度的升高,膨化饲料的容重逐渐降低,膨化率逐渐升高,沉降速度逐渐降低,10 min沉水率先升高后降低。随着螺杆转速的增大,能耗逐渐升高,在调质物料含水率为23%～25%时,初始沉水率逐渐增大;当调质物料含水率大于25%时,10 min沉水率呈现先减小后增大的趋势。调质物料含水率和螺杆转速的交互项与初始沉水率呈负相关。调质物料含水率和模头温度的交互项与10 min内下沉率呈负相关。优化工艺参数：调质物料含水率为27%,模头温度110.68 ℃,螺杆转速265 r/min,在此条件下,平均容重为533.17 g/L,沉降速度为7.10 cm/s,初始沉水率为70.33%,10 min沉水率为99.00%。研究结果可为饲料企业生产缓沉性水产膨化饲料提供参考依据。     

小麦玉米秸秆掺土还田量对土壤水分运动特性的影响

为探求小麦、玉米秸秆还田对土壤水分运动特性的影响,利用非饱和导水率测定仪测定土壤水分特征曲线,采用van-Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线。试验以不掺加任何秸秆为对照,另设计分别掺加小麦或玉米秸秆的4个处理,掺加量分别为干土质量的1.0%、1.6%、2.25%、3.2%,比较各处理土壤水分运动参数和水分有效性差异。结果表明,掺加秸秆后模型进气值倒数值均小于对照;在秸秆掺加量为1%~2.25%时,形状系数值随着秸秆掺加量的增大而增大,当掺加量为3.2%时反而减小;秸秆的掺入还影响到土壤水分特征曲线的土壤残余含水率和土壤饱和含水率,掺加2种秸秆后,土壤饱和含水率均比未掺时小;土壤残余含水率变化规律与形状系数值一致,掺加小麦秸秆后,土壤残余含水率略低于对照,而掺加玉米秸秆后,土壤残余含水率略高于对照。掺加秸秆能减少土壤重力水19.3%~73.3%,在掺加小麦秸秆3.2%、掺加玉米秸秆2.25%时,土壤中易利用水比例系数最大,分别为26.3%、30.6%,所以通过掺加秸秆能显著提高土壤的保水性。研究可为阐明秸秆还田后土壤水分运动规律提供理论依据。     

秸秆覆盖量对不同容重黑土坡耕地水土流失的影响

[目的] 研究免耕背景下土壤容重和秸秆覆盖对东北黑土坡耕地水土流失的影响,为东北黑土区保护性耕作技术的改良和推广提供理论依据。[方法] 通过模拟传统翻耕和免耕条件下的土壤容重（1.2,1.3 g/cm³）,结合不同秸秆覆盖量（0,328,656,984 g/m²）开展人工降雨试验,对比不同方式下黑土的初始产流时间、产流速率、径流量以及土壤流失量。[结果] ①土壤容重的增加显著缩短了初始产流时间并增加了水土流失量。同一秸秆覆盖量条件下,与容重为1.2 g/cm³时相比,1.3 g/cm³容重时的土壤初始产流时间缩短了13.1%～49.9%,径流量增加了0.4%～90.4%,土壤流失量增加了24.6%～302.8%;②与无秸秆覆盖相比,秸秆覆盖下的土壤初始产流时间延长了1.2～2.9倍,径流量减少了3.1%～38.9%,土壤流失量减少了34.0%～97.9%,且秸秆覆盖的保土效果与秸秆覆盖量呈极显著正相关关系（p<0.01,r=0.862）;秸秆覆盖量为656 g/m²时达到最佳的水土保持效果;③土壤容重的增加会加剧黑土水土流失,但秸秆覆盖显著降低了黑土水土流失,综合对比发现土壤容重为1.3 g/cm³时采取秸秆覆盖,平均减少了10.7%的径流量和74.2%的土壤流失量。[结论] 为有效防治水土流失,建议东北黑土区免耕时应注意结合秸秆覆盖措施,且秸秆覆盖量保持在656 g/m²以上为宜。     

溶氧量及搅拌速率对青贮玉米秸秆微曝气水解效果的影响

为提高秸秆好氧水解的生物可降解性,试验选用切碎揉丝的青贮玉米秸秆,水解液按照体积比为10%的量添加,以水解液溶氧量(1、2、3、4、5、6mg/L)和搅拌速率(50、100r/min)为变化因素,温度控制在35～38℃、总固体为5%,进行优化设计。研究发现,进行8 d,pH值及氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)值趋近于稳定;搅拌速率为50 r/min、溶氧量为1～4 mg/L;以及搅拌速率为100 r/min、溶氧量为1～2 mg/L范围内,曝气量的提高,对脂肪酸的积累显著,且搅拌和曝气都可促进乙酸、丙酸和正丁酸的积累;搅拌速率为100 r/min,可溶性需氧量(soluble chemicaloxygendemand,s COD)的浓度整体呈现出高于搅拌速率为50 r/min时的状况;以纤维素降解为例,在搅拌速率为100 r/min条件下,溶氧为2 mg/L时,木质纤维素具有较高的降解率,达到48%。     

辽西褐土区沟灌侵蚀影响因素研究

通过辽西褐土区田间沟灌试验,研究不同灌水流量、垄沟长度与土壤初始含水率对沟灌侵蚀的影响,基于灌溉径流推进过程,运用水量平衡法计算土壤入渗参数。结果表明:研究区域土壤入渗参数K和α值分别平均为0.002 09与0.785 1;相对干燥土壤入渗速率初始值较高,入渗速率随灌水历时下降迅速;随灌水流量增加,径流量与侵蚀量均明显增加;垄沟越长,径流量与侵蚀量越低,沟长与径流量呈指数关系;初始含水率较低时,虽土壤颗粒易受径流剥蚀,但垄沟末端沉积现象明显,土壤颗粒输移距离较短,径流量与侵蚀量较低;灌水流量为0.5~1.0L/s时,单次灌溉引起的侵蚀量为7.46~391.46t/km2。     

水稻秸秆纤维制取工艺参数优化

采用五因素二次回归正交旋转中心组合设计试验方法,以秸秆长度、浸泡时间、套筒初始温度、主轴转速和喂入量为影响因子,以纤维得率、纤维长宽比和抗张指数为响应函数,利用秸秆纤维制取专用试验台,对水稻秸秆纤维制取工艺进行了试验研究,得到了工艺优化参数组合：当套筒初始温度为25℃、主轴转速为70 r/min、喂入量为60 g/min、秸秆长度为10～14 cm和浸泡时间为12～24 h时,可得到纤维得率大于85%、长宽比大于40并且抗张指数大于10 N?m/g、的水稻秸秆纤维。     

喂入式立轴甩刀香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

由于香蕉秸秆粗大、含水率高,现有的粉碎还田机大多操作繁琐、作业不稳定。针对上述问题,研制了一种喂入式立轴甩刀香蕉秸秆粉碎还田机,描述了该机的总体设计方案及主要部件的结构,分析了各部件之间的相互关系,确定了其关键参数的最优值。试验结果表明:该机在前进速度为2.16~3.60 km/h、压辊进料转速为127.39 r/min、立轴甩刀旋转速度为1 080 r/min时,秸秆粉碎质量合格率达94.9%、田间覆盖率达88.61%、茎杆留茬高度为30~35 mm,一次作业可将秸秆粉碎成丝状残渣,且残渣抛洒还田均匀。试验结果对解决因秸秆难处理而制约农村合作社小规模种植的难题具有重要意义。     

四种入渗模型对斥水土壤入渗规律的适用性

土壤斥水性影响入渗,进而影响作物产量。国外学者进行了一定的研究,但在中国研究的还很少。该文基于实测资料探讨几种常规的入渗模型在斥水土壤中的适用性。采用室内土柱进行积水入渗试验,对比了不同积水高度和斥水度条件下的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了土壤入渗率变化特征。结果表明,累积入渗量随入渗历时的变化可用幂函数描述,不斥水土壤累积入渗量明显大于斥水土壤;累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系;利用Green-Ampt模型、Philip模型、Kostiakov公式和指数公式对入渗率与入渗历时间的关系进行拟合,其中Kostiakov公式更接近于实测值,其他模型拟合效果因斥水程度等因素的不同而异。     

Green-Ampt模型参数简化及与土壤物理参数的关系

简化模型表达形式从而减少参数个数,对于Green-Ampt入渗模型的实际应用具有重要的现实意义。该文通过推导湿润锋处平均基质吸力与Philip模型中土壤吸湿率关系基础上提出了简化的Green-Ampt入渗模型,基于新疆222兵团两块壤质土壤田块上土壤水分入渗试验资料,分析了Green-Ampt简化入渗模型参数与土壤物理参数之间的关系,建立了模型参数与土壤物理参数之间的定量经验转换函数。结果表明,入渗参数A(组合参数)与土壤初始含水率呈对数负相关,相关系数为0.77,A与土壤紧实度和黏粒含量均呈指数负相关,相关系数分别为0.70和0.74。饱和导水率Ks与土壤紧实度和黏粒呈指数负相关,相关系数分别为0.74和0.73。A和Ks与土壤初始含水率、土壤紧实度和黏粒含量呈高度和中度多元线性相关,相关系数分别为0.9和0.79。研究表明Green-Ampt简化入渗模型能够在一定精度下分析土壤入渗过程。     

不同入渗水头条件下的Green-Ampt模型

在蓄水坑灌灌水时,蓄水坑内入渗水头的增加会改变入渗界面土壤结构性状,从而导致土壤水分入渗特性发生变化。为了能够模拟不同入渗水头作用下的入渗过程,该文在分析入渗水头对水分入渗影响的机制基础上,将入渗水头对入渗的影响归结为对概化饱和区导水率的影响,建立了能够模拟不同入渗水头对入渗影响的改进Green-Ampt模型。在室内进行了不同入渗水头入渗试验对改进后的Green-Ampt模型进行验证,结果表明不同入渗水头条件下不同时刻对应入渗率的Green-Ampt模型计算值和试验实测值吻合较好,改进的Green-Ampt模型可以有效地模拟不同入渗水头条件下的入渗过程。     

长武塬区降雨入渗特征

为了深入理解深厚黄土层的降雨入渗机制,在黄土高原塬区的长武试验站,应用TDR监测天然降雨下大型土柱土壤含水率的动态变化,并结合土柱底部出流量测定数据,分析天然降雨的入渗特征。结果表明:降雨对土壤含水率的影响主要集中在160 cm深度以上,且随深度增加而递减,至240 cm土层降雨峰值信息几近消失;湿润锋运移速率与降雨强度呈正相关关系,与土壤初始含水率成负相关关系,湿润锋运移深度同降雨量和降雨强度正相关;降雨对300 cm土壤水的补给行为普遍存在,入渗补给以活塞流方式为主;降雨入渗补给土壤水的滞后作用表现出对100～200 cm土壤水的补给滞后时间为15～18 d,对300 cm深度土壤水的补给滞后时间为30～45 d。研究结果对明确黄土塬区水循环机制具有一定参考意义。     

大田原生盐碱荒地入渗特性的试验

为揭示原生盐碱荒地土壤的入渗特性,基于大田原生盐碱荒地4个试验点的原位土壤入渗试验,并与非盐碱土壤入渗特性比较,探讨了盐碱荒地土壤的入渗的过程和特性。结果表明:原生盐碱荒地的入渗过程与非盐碱荒地相类似,但其累积入渗量和入渗率远小于非盐碱地,且入渗率的衰减速度远快于非盐碱地,究其原因是由其水力传导度小所导致,而水力传导度小的根本原因是由于盐碱土壤中含有较多的交换性钠离子;盐碱土壤的累积入渗量和相对稳定入渗率与其含盐量、Na+离子含量间呈反比例关系;其入渗过程也可用Kostiakov模型来表征,用与Kostiakov两参数模型结合的分段模型可获得更好的表征精度。研究结果对于推进土壤水分运动理论的研究具有一定的意义,可为原生盐碱荒地的改良提供技术支撑。     

微咸水间歇供水土壤入渗特征

为了合理开发利用微咸水,以缓解农业淡水资源短缺的问题,该文通过室内微咸水垂直一维间歇入渗模拟试验,研究了微咸水矿化度为2、3、4、5和6 g/L,及不同周期和循环率下土壤的间歇入渗特性。根据Philip入渗公式分析了吸湿率S与矿化度间的关系。研究结果表明,微咸水间歇入渗符合间歇入渗的一般规律,但微咸水间歇入渗具有增加湿润深度的特点;不同矿化度微咸水累积入渗量和湿润深度不同,土壤吸湿率随矿化度的增大而增大（矿化度6 g/L除外）,间歇入渗第一周期吸湿率最大,以后各周期吸湿率逐步减小,但变化幅度不显著,并趋于稳定。     

田块尺度土壤入渗特性空间变异研究

土壤入渗特性是田块尺度参数估值的重要基础。该文以陕西省杨凌区一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,分析了归一化因子在单一尺度和多尺度上的分形特征,并在此基础上建立了估算归一化因子的土壤转换函数。结果表明:对于修正Kostiakov公式所采用的归一化处理方法是可行的,可较好地预测典型田块各测点的土壤入渗过程;在单一尺度上,一级阶地和三级阶地所选典型田块的归一化因子最优半方差函数均为球状模型,其分形维数分别为1.796和1.840;在多尺度上,一级阶地典型田块归一化因子的空间变异受粉粒含量、砂粒含量和土壤容重的影响显著,三级阶地典型田块归一化因子的空间变异与黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量和土壤初始含水率相关程度最高(显著性水平0.01);估算归一化因子的土壤转换函数具有较高的精度和可靠性,其一级阶地和三级阶地典型田块验证样本归一化因子的实测值与估算值相对误差绝对值均值分别为13.15%和9.95%。研究结果可较好地解决田块尺度内土壤入渗点面转换及入渗参数难以取得的问题。     

人工降雨条件下多层渗滤介质系统产流与入渗规律试验研究

透水性铺装地面是雨水利用的重要措施之一。该文通过建立透水砖铺装地面物理模型，采用3种透水砖铺装形式(垫层由不同厚度的无砂混凝土、碎石、中砂组合而成)和1种不透水砖铺装(对照)，研究不同垫层结构的透水砖铺装地面在降雨条件下的产流与入渗规律。结果表明：3种透水砖铺装地面系统对地面产流均具有明显的削减作用；在模拟降雨强度为59.36 mm/h的情况下(相当6年1遇1h降雨量)，无砂混凝土10 cm和石子15 cm垫层结构的入渗效果最优，此时无地面产流，其径流系数比不透水性铺装对照处理减小85%。     

原油在扰动土壤中入渗的实验研究

随着国家发展对能源的迫切需求,石油作为我国能源的主要构成之一,其开采和冶炼也在不断地增加。然而由于某些相关管理环节的不完善引发的污染事故日趋增多,其中原油的土壤污染问题尤为严重。为研究原油在土壤中的入渗过程,通过室内土柱模拟实验,测定了原油在土壤中入渗的湿润距离、湿润推进速率与时间的关系以及被原油污染的土壤中残留物的含量。结果表明:对于同一质地土壤,随着容重的增加,原油在土壤中入渗的湿润距离、湿润推进速率和残留物的含量均降低;容重相同而质地不同的土壤,随着粉粒含量的增加,原油在土壤中入渗的湿润距离、湿润推进速率和残留物的含量均表现为降低趋势;原油在土壤中入渗的湿润距离随时间的变化可以用对数函数拟合,湿润推进速率与时间的关系可以用幂函数拟合,均达到显著水平。研究原油在土壤中的入渗对于了解原油在土壤中的迁移有着重要的意义。     

膜孔灌单向交汇入渗数学模型研究

通过室内膜孔单向交汇入渗试验资料，分析了膜孔单向交汇入渗特性，在此基础上，根据不同的已知资料情况，提出了相应的3个膜孔单向交汇入渗数学模型，其中模型1是建立在膜孔单向交汇入渗相对膜孔自由入渗的减渗量参数和膜孔自由入渗参数已知条件下的一个入渗模型，模型2建立在膜孔单向交汇入渗的自由入渗阶段和交汇入渗阶段的入渗参数均为已知的基础上，模型3建立在膜孔单向交汇入渗相对膜孔自由入渗减渗率和自由入渗参数为已知的基础上。经实测资料验证表明，3个模型均为计算膜孔单向交汇入渗量的有效模型，这一研究成果可为膜孔灌技术研究提供参考。