秸秆揉碎加工工艺与秸秆养畜

在对现有的秸秆加工工艺和机具分析与研究的基础上，认为秸秆揉碎加工具有更加明显的优点，提出了发展和推广秸秆揉碎加工工艺的观点，以推动和发展秸秆养畜，并提出相应的建议。     

秸秆揉碎加工工艺与秸秆养畜

在对现有的秸秆加工工艺和机具分析与研究的基础上，认为秸秆揉碎加工具有更加明显的优点，提出了发展和推广秸秆揉碎加工工艺的观点，以推动和发展秸秆养畜，并提出相应的建议。     

秸秆粉碎后抛式多功能免耕播种机秸秆输送装置改进

针对秸秆粉碎后抛式多功能免耕播种机秸秆输送装置存在的功耗高、易堵塞的问题,设计并分析了抛送管道改进结构,在此基础上以比功耗和抛送速度为目标函数,运用Box-Benhnken的中心组合试验方法对洁区播种机秸秆输送装置的工作参数进行了试验研究,以抛送叶轮转速、喂入量和抛送管道截面积作为影响因素进行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业质量的影响,同时,利用Design-Expert软件对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对秸秆输送性能有较大影响,比功耗影响因素显著顺序依次为抛送叶轮转速、抛送管道截面积、喂入量;抛送速度影响因素显著顺序依次为抛送叶轮转速、抛送管道截面积、喂入量;最优参数组合为抛送转速2 270 r/min,喂入量1.3 kg/s,管道截面积507 cm~2,对应的比功耗和抛送速度分别为7 980 m~2/s~2、11.7 m/s,且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于5%。研究结果可为秸秆粉碎后抛式多功能免耕播种机秸秆输送装置的结构完善设计与参数优化提供依据。     

秸秆类覆盖物的覆盖参数的研究

为研究秸杆类覆盖物的效果，为定量地分析秸秆类覆盖物的水热通过阻力以及数值模拟土壤水热盐耦合运移规律，正确地提出覆盖物这个边界条件，文章提出了阴影、阴影模式、秸秤平均直径、秸秆广义间距和覆盖率等用以描述秸秆类覆盖物的类型和状态的覆盖参数的定量概念。推导了覆盖参数的计算公式，给出了秸秆平均直径和秸杆广义间距的测量方法，并进行了实际测量。结果表明，秸杆广义间距随着秸杆覆盖量增加而降低，但并非是线性关系。     

稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控

秸秆还田是一项土壤培肥、实现农业可持续发展的重要措施,但稻秆还田经济效益低、增产效应不显著以及一些环境负效应,影响了该措施的推广。本文结合本课题组研究工作,综述了国内外近期的相关研究进展,就稻麦秸秆全量还田的产量效应、秸秆腐解特性与环境效应及其调控进行了分析。研究表明,秸秆还田能提高土壤肥力,增加稻麦产量,且增产效应随还田时间延长而增加;稻季麦秸/油菜秸的腐解率在50%~66%,其N、P、K养分释放率分别为42%~58%、55%~68%和92%~98%;秸秆还田能显著提高农田碳固定、减少径流损失,但也增加了稻田甲烷排放、氨挥发以及渗漏的养分损失。提高秸秆还田效益的调控措施有:增加稻麦前期氮肥施用比例,适当减少总的氮肥、磷肥用量,大幅减少钾肥用量;秸秆尽量在麦季还田、稻季采用湿润灌溉可减少甲烷排放。     

深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分变化的影响

为了综合分析深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分的影响,该研究于2008-2012年在新疆塔城盆地老风口生态区新植林地进行了4 a定位试验,设置了3个处理,即深沟70 cm秸秆覆盖、深沟70 cm不覆盖和常规(不深沟不覆盖),分析了这3种处理在2008-2012年间的土壤养分和盐分的变化特征。结果表明:4 a后,深沟秸秆覆盖条件下土壤容重降低9.7%~24.9%,孔隙度提高11.2%~20.2%,饱和持水率增加13.0%~24.6%,土壤有机质质量分数增加24.48%。土壤容重、孔隙度、饱和持水率、养分含量改善情况均为:深沟秸秆覆盖深沟秸秆不覆盖常规。深沟秸秆覆盖条件下土壤表层(0~20 cm)盐分降低35.7%,底层(≥40~70 cm)土壤盐分降低2.9%,而深沟不覆盖盐分降低不显著。该研究表明,深沟秸秆覆盖改善了土壤结构、提高土壤养分、抑制蒸发和盐分表聚,为树木的正常生长提供了有利条件。     

压缩状态下玉米秸秆粉粒体大变形有限元分析

为玉米秸秆模压托盘成型模具和相关设备的设计和工艺提供基础的力学数据,需要探明玉米秸秆粉粒体模压过程的成型规律,在分析模压成型原理的基础上,对玉米秸秆粉粒体压块进行了单轴压缩试验,探讨了模压过程中玉米秸秆粉粒体的弹塑性特征。采用有限变形理论,研究并推导了欧拉描述的轴对称有限元模型,编制了大变形有限元分析程序,计算得到了玉米秸秆粉粒体圆柱形试件在压缩率30%时的变形图、等效应变图,以及载荷位移曲线,探讨分析了玉米秸秆粉粒体压缩成型过程的成型特征,并与试验值和小变形计算结果进行了配对 t检验和回归分析。结果表明：1）有限变形数值解与试验结果最接近。2）采用大变形有限元模型进行计算时,加载步长为0.01,而小变形为0.0001;有限变形解和小变形增量解与试验曲线的决定系数分别为 R2=0.9855和R2=0.9398,说明利用大变形进行计算,可以用较大的加载步长,而且得到的结果精度较高。该文研究结果对于深入研究玉米秸秆粉粒体的模压工艺,实现工艺和装备的优化设计提供了技术基础数据。     

玉米秸秆生产燃料乙醇的经济性分析

为了分析目前秸秆纤维乙醇的经济性,该文基于生产运行的300 t/a玉米秸秆纤维乙醇示范厂作为案例,在对生产工艺的技术指标分析的基础上进行了生产成本估算研究,以及过程单元所占生产成本的比例。结果表明：玉米秸秆糖化率达到51.6%,乙醇质量浓度达到 23 g/L,乙醇产率达到18.1%,生产成本约为7385元/t,能耗为3.26×107 kJ/t,水耗为12.8 t/t;纤维素酶成本是影响秸秆乙醇成本的关键性因素之一。随着秸秆纤维乙醇关键技术研究不断深入和技术工程化研究循序完善,秸秆纤维乙醇生产成本将进一步降低,呈现广阔的发展潜力和应用前景。     

秸秆深度粉碎均匀抛洒还田降低秸秆焚烧率并提高养分归还量

  【目的】  研究粉碎程度与还田方式对减少秸秆焚烧率及其养分损失的影响,以提升秸秆还田的科学性和可行性。  【方法】  水稻秸秆还田田间试验与模拟试验在湖南宁乡进行。田间试验设秸秆传统不粉碎条带还田 (T1)、中度粉碎条带还田 (T2)、深度粉碎均匀抛撒还田 (T3) 3个处理,T1、T2、T3的秸秆还田长度分别为39.0、14.4、5.3 cm,抛撒均匀度分别为37.7%、45.4%、87.4%。模拟试验设置与田间试验T1、T2、T3处理相对应的M1、M2、M3处理,并增加秸秆深度粉碎条带还田 (M4) 处理。早稻收获后,秸秆按照处理进行焚烧后还田,分析秸秆焚烧率,测定焚烧前及焚烧后还田秸秆灰渣的养分含量,计算养分损失量及损失率。在焚烧后第1天及在晚稻成熟期,测定土壤的氮、磷、钾和有机质含量。  【结果】  模拟试验条带还田下,秸秆粉碎程度为M4时,焚烧率显著低于M1和M2,焚烧后M4处理的灰渣中氮含量分别较M1、M2处理显著增加76.5%、73.5%,磷含量分别减少42.0%、39.1%,钾含量分别减少11.1%、10.7%,碳含量分别显著增加37.3%、36.0%。田间试验秸秆 (不含稻茬) 焚烧后,T2处理秸秆中的C、N、P₂O₅、K₂O平均损失量分别为1101.3、34.1、2.7、13.9 kg/hm2,平均损失率分别为91.1%、89.8%、22.4%、16.1%。T3处理秸秆无法焚烧,从而实现了养分理论上全量归还。与焚烧前相比,T1和T2处理平均N、P₂O₅、K₂O的养分归化比分别下降了18.8、3.2、8.2个百分点;与T1和T2处理的平均值相比,T3处理的N、P₂O₅、K₂O的养分归化比分别增加了18.7、3.5、9.1个百分点。经过秸秆焚烧后,T3处理土壤的速效氮、磷、钾含量在晚稻成熟期显著高于T1和T2处理,活性有机质含量3个处理间没有显著差异。  【结论】  秸秆深度粉碎结合均匀抛撒还田可基本防止秸秆焚烧,实现秸秆养分全量归还,降低秸秆焚烧所造成的养分损失,促进双季稻田土壤周年培肥与可持续利用。     

海安县秸秆还田效果的调查研究

秸秆综合利用技术没有跟得上种植结构的调整和农艺措施的改变,使得浪费秸秆资源、污染环境等现象比较严重。为此对我县秸秆农业综合利用技术及其效果进行了调查研究,提出了秸秆农业综合利用的有效途径。     

麦秆还田方式对旱地土壤综合温室效应的影响

采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。     

长期秸秆还田对土壤肥力质量的影响

从20世纪80年代开始,分别在江苏常熟和江西进贤布置长期定位试验,研究秸秆还田对乌栅土及红壤性水稻土土壤肥力的影响.结果表明:无论是乌栅土还是红壤性水稻土,秸秆与化肥配合施用下,土壤全N、全P、速效P和速效K含量与不施肥的CK处理相比显著提高;另外,红壤性水稻土的秸秆还田土壤全N、全P、速效P含量与单一施用化肥处理相比显著提高(P＜0.05).同样,上述两种土壤的土壤有机质含量较单一施用化肥的处理显著增加,而且从腐殖质的组分分析可知:腐殖酸C、胡敏酸C与富里酸C的比值均显著提高,表明土壤有机质品质得以改善.因此,长期的秸秆与化肥配合施用是提高土壤肥力的有效措施之一.     

灌溉方式与秸秆覆盖优化施氮模式对秸秆腐熟特征及水稻氮素利用的影响

以杂交籼稻‘F优498’为试验材料,研究不同灌溉方式[淹水灌溉(CK)、干湿交替灌溉、旱作]下氮肥运筹与秸秆覆盖优化管理模式(麦秆覆盖优化施氮模式、油菜秆覆盖优化施氮模式以及无秸秆覆盖优化施氮模式)对水稻根系生长、各时期氮素积累以及产量的影响,探讨各灌溉方式下秸秆腐熟及氮素释放规律,明确秸秆腐熟与氮素释放规律对水稻生长的影响及其相关关系。结果表明,淹水灌溉和干湿交替灌溉均较旱作有效地协调各时期水稻地上部、地下部生长,促进各时期氮素吸收利用,提高稻谷产量;而水分生产效率则以旱作为最优,干湿交替灌溉次之,但差异不显著。麦秆、油菜秆的腐熟与氮素释放效率最高峰均出现在移栽后30 d,但腐熟量与氮素释放量受灌溉方式与秸秆种类的影响;油菜秆腐熟量显著高于麦秆,旱作明显高于干湿交替与淹水灌溉;氮素释放量则以麦秆为最优。秸秆覆盖优化管理模式也对水稻各生长指标具有显著影响;淹水及干湿交替灌溉下,麦秆覆盖氮肥运筹优化管理模式有效协调水稻植株各时期的生长,促进氮素吸收利用,最终实现产量的增加;油菜秆覆盖氮肥运筹优化管理模式则在整个生育期均对水稻生长表现轻微抑制效应;而旱作模式下麦秆、油菜秆优化施氮模式覆盖均呈现显著的促进作用,其中油菜秆覆盖优势明显,可作为生产中水资源不足的情况下参考。秸秆腐熟量及氮素释放量与水稻根干重、氮素吸收利用以及产量的相关性分析表明,移栽后30 d秸秆腐熟量与稻谷产量、氮素吸收均呈显著的负相关关系(r=?0.27*~?0.29*),而齐穗期、成熟期氮素释放量与产量及氮素吸收均呈显著的正相关关系(r=0.31*~0.59**);同时,秸秆的腐熟量与氮素释放对水稻根冠比影响较大,其中以齐穗期最为显著(r=?0.27*~0.42**)。协调水稻各时期秸秆腐熟量及氮素释放,特别是移栽后30 d氮素释放量是保证实现水稻高产、高效的重要措施之一。     

麦秸秆和沼液配施对水稻苗期生长和土壤微生物的调控

研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥(S-CF)、小麦秸秆全量还田结合沼液(S-BS)和全量化肥(CF)处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明,不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进,其中CF处理的促进效果最好,其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理,其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理,而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照(CK,不施肥)和S-CF处理;其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理,S-BS处理的真菌总量最低,其中,CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理,S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农(Shannon)多样性指数要明显高于CF处理和CK,而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK,CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的,但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显,尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下,即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

连茬栽培对人工营养土理化性质及番茄产量的影响

通过利用当地的玉米秸秆为主要材料与土壤、草炭分别按不同的比例配制的人工营养土与土壤做比较,通过物理化学的方法检测所配人工营养土的营养成分、物理化学特性的好坏,并在日光温室内对番茄进行试验,研究所配制的人工营养土对番茄的生长发育、产量和各种品质的影响。研究结果表明,人工营养土栽培可以在很大程度上改善番茄植株的产量。在本试验所做的四个处理中,处理B:土:玉米秸秆=1:2+鸡粪(15kgm-3)和处理D:草炭:玉米秸秆=1:2+鸡粪(15kgm-3)的处理效果较好,考虑到经济和节省资源等因素,建议在生产中应用处理B:土:玉米秸秆=1:2+鸡粪(15kgm-3)。     

主要农作物秸秆养分资源现状及其肥料替代潜力分析——以安徽省为例

安徽省农作物秸秆资源丰富,充分利用秸秆养分资源对于农田养分投入的合理分配具有重要意义。评估全省主要农作物秸秆还田当季有效养分替代化肥潜力,可为安徽省减肥增效提供科学依据。本研究以安徽种植面积较大的主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、花生和油菜为研究对象,通过查阅安徽省统计数据和公开发表的文献资料,对2017年安徽省主要农作物秸秆数量、秸秆还田率以及还田当季养分利用率进行估算,明晰了全省化肥减施潜力。结果表明:2017年安徽省主要农作物秸秆资源量为4 699.9万t,秸秆资源分布上呈北部和中部较多、南部最少的特征。秸秆养分资源总量为124.8万t,N、P_2O_5和K_2O分别为38.1万t、11.4万t和75.3万t,分别占全省主要农作物养分需求的40.1%、32.1%和68.9%。理论上,秸秆全量还田,且养分充分利用的情况下,秸秆养分替代化肥潜力大。但秸秆养分N、P_2O_5和K_2O当季利用率分别为38.9%、52.3%和69.9%,实际秸秆N、P_2O_5和K_2O养分还田量仅占主要农作物养分需求的15.6%、16.8%和48.2%,分别占农田养分总投入量的8.6%、6.4%和41.4%。通过秸秆还田,全省可减施化肥63.3万t,减施比例为19.8%, N、P_2O_5和K_2O减施比例分别为11.4%、17.2%、40.7%。进一步提高秸秆还田率和当季养分释放率,是推进全省化肥减施增效的有利手段。     

梨园秸秆还田腐解特征及对土壤性状的影响研究

为探究梨园秸秆还田腐解特征及对土壤理化性状和生物性状的影响,在梨园布置覆膜对照(CK)、秸秆覆盖(S)、秸秆覆盖+腐解菌肥(S-BM)、双倍秸秆覆盖+腐解菌肥(2S-BM)田间试验。结果表明:秸秆覆盖150天后,S-BM处理的腐解率为62.4%,S和2S-BM处理的腐解率均为50%,氮、钾释放率以S-BM处理最高;秸秆覆盖提高了土壤最低温,降低了土壤最高温,减小了土壤温度振幅;2S-BM处理显著降低了土壤体积质量,提高了土壤水溶性有机碳含量;秸秆覆盖显著增加了0~5 cm土层有机碳含量,2S-BM处理对0~15 cm土层速效养分含量的提升效果显著,S和S-BM处理显著提高了0~5 cm土层速效钾含量;2S-BM处理的土壤细菌、真菌数量以及微生物生物量碳、氮含量在梨树生育后期明显提高;2S-BM、S-BM和S处理分别能增产86.9%、17.8%和28.7%。秸秆覆盖对土壤的改善是由上到下的,当梨园秸秆还田量为45 000 kg/hm2时,土壤的改良效果非常明显。     

不同年限全量玉米秸秆还田对玉米生长发育及土壤理化性状的影响

试验以未进行秸秆还田(H0,对照)、连续3年秸秆还田(H3,2007—2010年)、连续6年秸秆还田(H6,2005—2010年)及连续9年秸秆还田(H9,2002—2010年)的连作玉米农田为对象,通过测定土壤理化性状及玉米根系发育和地上产量性状的变化,探索不同秸秆还田年限对不同层次土壤改良效应及作物生长响应机理。结果表明:随着玉米全量秸秆连续还田,耕层0~30 cm土层土壤有机质、全氮、全磷含量大幅增加,速效氮、速效钾显著增加,而速效磷养分变化幅度较小,表明秸秆还田能够有效改善土壤养分状况;20~50 cm土层土壤容重随着秸秆还田年限增加较对照显著下降,表现H9相似文献   

不同还田方式对玉米秸秆腐解及土壤养分含量的影响

通过土壤耕作和秸秆还田试验,以玉米秸秆为研究对象,探讨东北棕壤土区适宜的秸秆还田方式,为秸秆资源的高效利用提供理论依据。在辽宁沈阳设置连续两年（2014-2015年）的田间定位试验,采用尼龙网袋法研究免耕覆盖（NTS）、旋耕还田（RTS）和翻耕还田（PTS）3种秸秆还田方式下秸秆腐解率和碳氮磷钾养分释放率,分析秸秆还田方式对耕层土壤养分含量的影响。结果表明,RTS和PTS秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢,秸秆养分释放率均表现为钾 > 磷 > 碳 > 氮。NTS、RTS和PTS处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%,两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%,氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%,磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%,钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。NTS处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程,RTS和PTS处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。秸秆还田有助于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,RTS处理土壤全磷含量显著高于PTS处理（P<0.05）,与NTS处理全磷含量差异不显著,3种还田方式土壤全钾含量差异不显著。综合分析秸秆腐解和耕层土壤培肥效果,东北棕壤土区建议玉米秸秆还田方式为旋耕秸秆还田。