滚刀式秸秆粉碎装置的设计及试验研究

[目的]研制一种混合型栅格导入滚刀式秸秆粉碎装置,以解决现有完全无支撑切割机具动力消耗大、扬尘大、机手工作环境差等突出问题,有利于秸秆还田或下游产业的发展.[方法]对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析,通过对影响机具作业质量的主要因素进行正交试验分析,得出较优的工作参数,以此参数设计的机型经田间测试,验证设计的合理性.[结果]经田间测试,当机具前进速度为5 km/h,滚刀转速1100 r/min,滚刀倾斜角30°,秸秆粉碎长度合格率93;,留茬高度103 mm,完全满足设计需求.[结论]该种机型的研制对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用,但对于其他秸秆作物还有待进一步的研究.     

自走式不对行棉秆联合收获打捆机的设计与试验

针对棉秆收获效率低、压捆密度小等问题,设计一次进地可实现棉秆拔除、输送、切断、压缩和打捆作业的自走式不对行棉秆联合收获打捆机。该机具采用安装有V型齿板的不对行拔秆辊和清理辊配合作业,实现棉秆的不对行整株拔除作业,有利于提高棉秆的收获效率和拔净率;采用滚筒式铡切装置将棉秆长度切断成(20±5) cm,实现棉秆先切断后压缩打捆作业,有利于提高棉秆的压捆密度。根据棉秆的特性和收获要求,确定关键部件的参数并进行仿真,结果显示,设计的关键部件满足棉秆收获性能要求。田间试验表明:棉秆的不对行拔除、切断、压缩和打捆联合作业性能良好,满足棉秆机械化收获要求;棉秆切断长度合格率为95.24%,压捆密度为159.3 kg/m~3;当不对行拔秆辊旋转速度为390 r/min,不对行拔秆辊入土深度3 cm,机具行进速度1.2 m/s时,棉秆拔净率为97.83%,作业效率0.98 hm~2/h。     

宿州市埇桥区秸秆机械化打捆离田技术验证分析

近年来,秸秆综合利用问题一直困扰着各级政府。而秸秆打捆离田既有利于秸秆综合利用,又有利于下茬作物播种。本文通过验证分析秸秆离田机械化技术及配套机具的先进性、适用性和安全性,探讨了秸秆综合利用最优的技术应用工艺路线、机具配套方案和操作规程。结果表明,拖拉机牵引式圆草捆打捆机的作业成本为328.20元/hm~2,作业效率为5 175.5 m~2/h;自走式方草捆打捆机的作业成本为407.85元/hm~2,作业效率为7 094.7 m~2/h。2种打捆机的成捆率及捡拾损失率等作业质量均符合《捡拾打捆机作业质量》(DB11/T298—2005)的质量要求和技术标准(成捆率≥98%,损失率≤2%)。     

青稞联合收获机配套秸秆打捆装置设计与试验

针对北方藏区传统青稞收获作业中秸秆收集运输机械化程度低、现有机具行走稳定性差的问题,设计一套青稞联合收获机配套秸秆打捆装置,整机主要由喂入机构、压缩机构和打结器离合装置组成,对样机关键部件进行选型设计,确定了打捆机各装置的配置方式与动力分配。应用ABAQUS软件对整机机架振动特性进行有限元仿真,对比固有频率与外部激励频率变化趋势,改进机架结构并优化其参数,以避免作业时发生共振。通过ADAMS软件得到喂入机构上、侧拨叉工作时的运动轨迹,确定两拨叉结构参数,以避免作业时出现干涉。田间试验结果表明:秸秆成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率超过90%,整机作业效率达到0.7 hm²·h^-1,平均草捆截面尺寸达到0.5 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg·m^-3,各项性能指标均达到设计要求。该研究可为青稞联合收获、秸秆打捆一体化作业机具的设计与研制提供应用实例和技术依据。     

玉米秸秆打捆机的设计

在我国农村,大多数山区农民都是人工打捆秸秆,劳动量大,费时费力,而机器收获则多是将秸秆粉碎打捆,为实现玉米秸秆的有效回收和提高玉米秸秆收获机作业效率,笔者设计一种小型打捆机,结构简单,成本低,适合山区农民小规模家庭使用。     

Y型甩刀式秸秆粉碎还田机关键部件的设计与性能试验

新疆是我国的棉花主产区,棉花秸秆是棉花收获后的作物残体。为避免秸秆焚烧造成环境污染,棉花收获后必须把秸秆及时粉碎还田,否则直接影响来年复耕播种。本文针对目前水平旋转式秸秆还田机秸秆粉碎长度不均匀、留茬高度过高的问题,研制了一种Y型甩刀式秸秆粉碎还田机。通过对整机的结构配置、Y型甩刀的加工工艺、排列形式、刀轴转速及动平衡校核等关键技术进行理论分析,确定了其最佳结构及排列形式。通过对影响机具作业性能的主要因素进行正交试验,得出了工作参数的较优组合。经田间测试,当机具前进速度为9 km/h,滚刀转速为2 400 r/min,刀片离地间隙为10 cm时,秸秆粉碎长度合格率为87.5%,留茬平均高度为9.5 cm,完全满足设计需求。该机型对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用。     

不同铺放条件下秸秆捡拾打捆试验研究

玉米秸秆是农作物生产系统中一项重要的农业资源,但秸秆松散、密度小,造成收集运输储存困难,捡拾打捆机是解决秸秆机械化收集问题、合理利用秸秆资源的有效途径,其工作性能影响着收获效果。本文在长春市烧锅镇对FSB-1900型秸秆捡拾打捆机进行了试验研究,针对不同秸秆铺放情况,考察现有秸秆捡拾打捆机作业性能。研究表明,不同秸秆铺放情况仅对总损失率指标影响较大,秸秆横序铺放打捆的总损失率为2.4%,秸秆纵序铺放打捆的总损失率为8.9%,超过国家标准规定的≤3%。因此,应对现有打捆机的捡拾机构、喂入机构等进行改进设计,降低捡拾损失率,提高打捆机对不规律秸秆铺放地块的适用性。     

棉花秸秆拉伸力学性能分析

[目的]分析棉花秸秆的拉伸力学性能,为其在砌体结构中的应用提供理论依据.[方法]采用电子万能试验机测定棉花秸秆不同品种、不同生长部位和不同含水率的抗拉强度及不同品种、不同含水率的弹性模量,研究其抗拉强度和弹性模量的变化规律.[结果]棉花秸秆抗拉强度和弹性模量受品种影响较小;在含水率近似相等情况下,棉花秸秆各部位的抗拉强度由根部向稍部逐渐降低;含水率为50%~75%的棉花秸秆抗拉强度最大;干棉花秸秆平均弹性模量大于含水棉花秸秆平均弹性模量;干秸秆平均弹性模量范围为2.38~6.33 GPa,含水秸秆平均弹性模量范围为1.22~2.83 GPa.[结论]含水率是影响棉花秸秆抗拉强度和弹性模量的主要因素,应作为配棉秆植物筋砌体结构应用的拉伸力学性能首选参数.     

圆捆打捆机研究现状与发展趋势

该文在对相关文献整理分析的基础上,对近几年秸秆打捆机的发展现状归纳总结,文章介绍了圆捆秸秆打捆机的工作原理,阐述了圆捆秸秆打捆机捡拾器、喂入机构、打捆室、缠网包膜装置、卸载装置等主要工作部件的设计研究现状及当前研究中存在的问题,为进一步研究和开发秸秆打捆机具提供参考。     

膜面清洁打捆自卸式残膜回收机的设计

针对甘肃省河西灌区玉米机械化收获作业后，部分秸秆残留附着在地面上，使得残膜难以回收且回收后含杂多，可利用价值低的问题，设计一种膜面清洁打捆自卸式残膜回收机。机具主要由悬挂装置、机架、传动装置、膜面清洁装置、起膜装置、捡拾喂入装置、打捆装置、卸膜装置和地轮组成，可同时完成膜面清洁、地膜捡拾与自动打捆卸膜作业。膜面清洁装置设计是在现有灭茬机构基础上，重新设计了灭茬甩刀的数量及在刀轴上的排列方式，并增加了秸秆输送搅龙，利用负压将切碎的秸秆输送到已作业地表；根据河西灌区的地形，对起膜铲的形状和入土倾角进行设计，取最佳入土倾角为23°；根据起膜铲的结构和排布，设计了偏心伸缩扒齿的排列方式；参照秸秆圆捆打捆机的设计，确定成捆室中转辊的数量为12根。田间试验结果表明:机具作业速度为1.39 m/s时，残膜拾净率为92.46%，含杂率2.15%，机具运行平稳，无故障出现，实现了膜土分离、膜杂分离，且地膜回收率高。     

秸秆还田对棉田土壤养分和微生物多样性的影响

【目的】研究秸杆还田对棉田土壤的养分和微生物多样性的影响。【方法】通过棉秆粉碎还田后的重量变化计算棉秆降解率,测定土壤中有机质等养分和理化性质,采用平板培养法测量可培养微生物数量,运用高通量测序研究秸秆还田对土壤微生物多样性的影响。【结果】棉花秸秆还田180 d的降解率可达5.01%;可培养微生物总量提高9.8%,其中细菌数量提高64.6%,放线菌数量提高39.3%;秸秆还田后土壤速效氮和速效钾含量显著增加,分别提高7.40%和32.77%;秸秆还田对土壤微生物多样性有显著影响,微生物菌群结构变化明显。【结论】秸秆还田能够增加棉田土壤养分和可培养微生物的数量,提高土壤微生物多样性。     

还田棉秆腐解与土壤理化性质对氮肥施用的响应特征

【目的】研究棉花秸秆还田配施不同氮肥处理对棉秆腐解及土壤理化性质的影响。【方法】以干旱区典型农业土壤-灰漠土为研究对象,采用随机区组设计,以不添加秸秆与氮肥(CK)为对照,设置无氮(0 kg/hm²)、低氮(N₁: 112.5 kg/hm²、N₂: 225 kg/hm²)、中氮(N₃: 450 kg/hm²)、高氮(N₄: 750 kg/hm²)5种氮处理水平。于2019年10月中旬将棉花秸秆打断为3~5 cm,以中等还田量施入18个小区。在1年的棉秸秆腐解期间,定期测定还田棉秆纤维素、半纤维素、木质素含量,土壤有机碳、全氮含量、pH、电导率。分析随着还田腐解时间的延长,棉秸秆主要成分含量与相应土壤理化性质的演变特征。【结果】添氮处理在腐解前期(第256 d)显著降低了还田棉秆木质素含量,而纤维素、半纤维素则在后期显著降低,木质素在腐解前期对氮肥添加更为敏感;棉秆在腐解前期,所有添氮处理的土壤有机碳含量显著增加,腐解后期降低,低氮处理(N₁、N₂)的有机碳含量最高;各处理间土壤全氮含量差异不显著;氮添加处理显著降低了土壤pH值与盐分;土壤有机碳含量与棉秆的木质素、半纤维含量呈显著负相关关系(P<0.05,P<0.01)。【结论】秸秆还田配施氮肥能加速棉秸秆腐解,而低氮处理(N₁、N₂)在加速秸秆降解的同时,有利于增加土壤有机碳含量,培肥土壤。     

基于侧喂入打捆机的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压捆缺乏理论数据支撑的问题,设计一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统,采用单因素和4因素4水平正交试验法,对棉秆压捆过程中,压缩活塞压力、压缩室压力、棉秆压捆密度(试验性能指标)与棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量、压缩频率(试验因素)之间的关系进行研究。单因素试验结果表明:棉秆含水率与棉秆压捆密度之间的关系为一元二次多项式,其余各试验性能指标与各试验因素之间的关系均为一元三次多项式。4因素4水平正交试验结果表明:试验因素与各试验性能指标的综合关系均为四元三次多项式。对试验因素与试验性能指标之间的关系进行分析,结果表明:棉秆使用侧喂入打捆机压捆时,最优组合为,棉秆含水率30%、棉秆切断长度25 cm、棉秆喂入量3.22 kg/s、压缩频率110 Hz。     

棉秸秆纤维素降解菌系构建及固体发酵条件优化

【目的】构建棉秸秆降解菌系及其固体发酵条件优化。【方法】根据羧甲基纤维素酶活(CMC)和滤纸酶活(FPA)筛选纤维素降解能力强的菌株,与调节发酵品质的菌株配比,采用响应面法评价初始含水量、接种量、发酵天数及其交互作用对棉秸秆纤维素降解率的影响。【结果】得到24株纤维素降解菌,其中一株透明圈直径与菌落直径的比例最大值 6.20,FPA酶活力9.699 U/h,CMC酶活力10.435 U/h,通过鉴定为枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis),与产朊假丝酵母(Candida utilis)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)构建复合菌系按1∶1∶2∶1进行发酵,对模型进行方差分析,方程回归显著(P<0.000 1),接种量15.0%,发酵时间35.0 d,水分80.0%时,纤维素降解率达35.91%,接种量对纤维素降解率影响最大。【结论】构建了棉秸秆纤维素降解菌系,确定了固体发酵最佳条件,为棉秸秆饲料化提供了实验及理论依据。     

黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶条件优化

【目的】以棉花秸秆作为发酵基质,优化黑曲霉(Aspergillus niger)ZD固体发酵产纤维素酶的发酵条件。【方法】以固体发酵条件(棉花秸秆和玉米粉的比例、发酵时间、接种率、含水量和pH值)为优化因素,通过单因素试验和Plackett-Burman试验,确定主要影响因素;再由最陡爬坡试验确定优化中心点,最后通过 Box-Behnken中心组合设计确定主要影响因素及其交互作用对固体发酵产酶的影响,并对其进行回归分析。【结果】由单因素试验和Plackett-Burman试验确定碳氮比,接种量和含水率为主要影响因素;最陡爬坡试验确定棉花秸秆与玉米粉的比例4∶1,接种量10%和含水率60%为中心点;Box-Behnken中心组合试验确定最佳发酵条件:棉花秸秆和玉米粉的比例为4.4∶1,接种量8.12%,含水率60%,发酵时间40 d,pH为4,此条件下羧甲基纤维素钠酶活最高,为310.885 U/mL;比未优化条件下的酶活207.496 U/mL提高了49.8%。【结论】确定黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶的最优条件,为利用该菌制备棉花秸秆发酵饲料,降解棉花秸秆纤维素含量,提供了理论依据和工艺参数。     

棉花秸秆纤维素降解菌的筛选鉴定 与降解棉秆效果研究

【目的】 利用微生物学和分子生物学手段筛选和鉴定棉秆表面附着的真菌,获得具有高效纤维素分解能力的真菌。【方法】 通过将棉花秸秆接种至不同选择性培养基中,分离挑选水解圈较大的菌株,进行镜检和分子生物学鉴定;并同时对菌株进行滤纸酶活性(FPA)和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)糖化活力的测定,以及连续(25 d)观测棉秆纤维的失重率。【结果】 主要4株菌种水解圈直径大小排序为,SN-1＞SN-4＞SN-3＞SN-4(P=0.013)。对于CMC-Na糖化活力,24~96 h时SN-1菌种显著低于其它3个菌种(P＜0.05),120 h时,各菌种处理间差异不显著(P＞0.05)。对于FPA活性,第24和120 h时,SN-1和SN-4菌种显著高于SN-2和SN-3菌种(P＜0.05);其它时间点,各菌种按活性高低排序为:SN-1、SN-4＞SN-3＞SN-2(P＜0.05)。通过镜检和分子生物学鉴定,得到4株菌种分别为:SN-1为黑曲霉(Aspergillus niger),SN-2为赤霉(Gibberella moniliformis),SN-3为链格孢霉(Alternaria nees),SN-4为青霉菌(Penicillium italicum)。【结论】 黑曲霉降解棉花秸秆的效果最为显著。对于CMC-Na糖化酶活力、滤纸酶活性以及棉花秸秆的实际失重率(降解率),接种黑曲霉或青霉菌时表现均最佳。     

不同类型青贮玉米品种产量分析

[目的]以自育及引进的单秆和分蘖两种类型16个青贮玉米品种(组合)为材料,分析不同类型青贮玉米品种的产量差异.[方法]采取随机区组设计,利用DPS统计分析软件,对不同类型青贮玉米品种产量进行方差分析和差异显著性分析.[结果]不同类型青贮玉米品种之间产量差异达极显著水平,青贮玉米产量单秆型显著高于分蘖型.增产潜力较大的品种为RD2、CD15和XQ5,平均产量为5 541.02、5 472.13和5 454.35 kg/667 m2,分别比对照新饲玉1号(5 143.22 kg/667 m2)增产7.73;,6.39;和6.05;.[结论]在选育高产青贮玉米新品种时,应重点选择直立性好的单秆型青贮玉米,不仅可获得较高的生物产量,而且有利于机械化收获.