秸秆颗粒流化特性的数值模拟分析

在农作物秸秆的流化床燃烧发电应用中,秸秆颗粒在床内的气、固两相流动特性会对燃烧、积灰情况等产生影响。该文采用ANSYS FLUENT软件对秸秆颗粒在流化床内的流化特性进行数值模拟,分析颗粒直径对最小流化速度的影响,得到了随直径变化的最小流化风速特性。模拟结果能够为秸秆流化床锅炉的优化设计和运行提供指导。     

喷雾-喷动床半干法烟气脱硫研究

提出了一种新型的喷雾一喷动床半干法烟气脱硫技术。研究了Ca/S摩尔比、入口SO2浓度、进气温度、表观气速、静床层高度及喷动粒子直径等对脱硫率的影响。结果表明：脱硫率随着CAS摩尔比、入口SO2浓度、静床层高度的增大而增大;而随进气温度、表观气速、喷动粒子直径的增大而减小。用Ca(OH)2做脱硫剂,Ca／S大约为1时,脱硫率可达90％以上。此脱硫技术具有流态化性能好,传热传质效率高,脱硫效果好等突出优点,特别适合于中小型燃煤锅炉烟气脱硫。     

生物质热裂解反应器流化质量的影响因素

[目的]研究在流化过程中颗粒粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的配比等参数对流化质量的影响,为进一步实现反应器的优化设计及数值模拟作铺垫。[方法]在内胆式双热型生物质热裂解反应器中,通过流态化实验,研究不同的生物质粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的不同配比等参数对颗粒流化质量的影响规律。[结果]对于同种颗粒,随着粒径的增加,临界流化速度增大,床层压降随着气速的增加也逐渐增大;对于粒径相同的不同种类颗粒,临界流化速度随颗粒堆积密度的增加而增大;随着生物质颗粒与热载体颗粒混合比的增加,临界流化速度几乎都降低。[结论]选取生物质颗粒和热载体颗粒的配比为2∶3时,流化质量相对较好。     

玉米秸秆腐解对石灰性褐土酶活性和有机质质量分数动态变化的影响

通过室内培养,研究玉米秸秆腐解量与腐解时间的关系,以及不同秸秆添加量对石灰性褐土酶活性和有机质质量分数动态变化的影响。结果表明,玉米秸秆的腐解量随培养时间延长而增加,在培养的第45天,腐解量可达45%左右,而45天后腐解速度明显下降。在腐解的前60d,常规秸秆添加处理的腐解速率小于加倍量秸秆添加量处理,而在培养后期处理间腐解速率无差异,且腐解速率均随腐解时间延长而减小。土壤过氧化氢酶活性随培养时间的延长呈先增加后降低再增加的趋势,但不同秸秆量处理土壤过氧化氢酶活性差异不显著;碱性磷酸酶活性随秸秆添加量增加而增大,且均随培养时间延长而提高。土壤有机质和活性有机质质量分数均随培养时间延长而增加,且随秸秆添加量的增加而显著增加。     

蚯蚓对不同比例的秸秆与牛粪混合物的消解转化效果

在自然条件下,通过开展蚯蚓消解秸秆与新鲜牛粪混合物的试验研究,结果表明,掺入10%~30%的秸秆可显著提高蚯蚓对混合物的消解速率。掺入10%和20%秸秆的处理蚯蚓生物量的增长速率显著高于掺入50%秸秆的处理。掺入10%~50%的秸秆均能显著提高蚯蚓转化牛粪与秸秆混合物形成有机肥的速率。蚓粪有机肥的有机质含量随着掺入秸秆比例的增加而提高;全氮和全钾含量无显著影响;与单纯采用牛粪相比,当掺入秸秆比例达40%和50%时,蚓粪全磷含量显著降低。     

不同混合比例油松辽东栎凋落叶可燃物失水过程比较

试验设6个组,各组中辽东栎阔叶的生物量占总生物量的比例依次为0%(组1),20%(组2),40%(组3),60%(组4),80%(组5),100%(组6)。通过室内风干试验,比较研究不同混合比例的油松辽东栎凋落叶混合可燃物的失水特性。结果表明,随着混合物中阔叶比例的提高,各组24 h持水率整体呈增加趋势;在风干过程中,各组失水率随时间的延长呈上升趋势,失水速率随时间的延长先增大后减小,组间总体上随着混合物中阔叶比例的增加,失水率和失水速率呈增加趋势;各组达到同一含水率时所用的时间,随着阔叶比例的增加显著增长,但存在时间滞后现象,至达到稳定状态后,各组的平衡含水率之间差距不大,但仍表现为随阔叶比例增大而增大的趋势。综合比较,随着混合物中阔叶比例的增加,混合物的潜在火灾危险性出现下降趋势。     

平地无风条件下红松针叶床层林火蔓延的影响因子分析及模拟

以红松(Pinus koraiensis)人工林的针叶为材料,在实验室内,根据黑龙江省帽儿山地区同类可燃物的野外条件,构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,共进行了100次的平地无风条件下的点烧试验,结果表明,平地无风条件下红松针叶床层的林火蔓延速率不超过0.4 m.min-1。红松针叶含水率、床层高度和压缩比对林火蔓延速率具有显著的影响。其中,含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层的高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度和压缩比对林火蔓延的影响可能受可燃物床层特征的影响,需进一步研究确定。床层载量对红松针叶床层的林火蔓延速率影响不大。以可燃物含水率和床层高度为预测因子的林火蔓延速率线性预测模型,能够解释85%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.03 m.min-1,平均相对误差不超过13%。     

油菜籽粒在割台纵向正压气流场中漂移运动的数值模拟

为降低油菜联合收获过程中的割台损失,提出使用正压气流收集下落籽粒的方法,探讨处于下落过程中的油菜籽粒在正压气流场中的漂移特性,并采用Fluent和EDEM软件气固耦合模拟籽粒在无秸秆正压气流场中的漂移运动过程,利用自制室内台架试验装置进行台架试验验证模拟结果。结果表明:在流场中无油菜植株及籽粒初始下落高度一定的情况下,收集单体对从喷嘴正上方下落籽粒的收集率,随单体竖直高度的增加呈先增大后减小趋势,且随收集单体纵向长度的增加而减小;当其他条件不变时,在一定范围内,气流速度值越大,收集装置的收集效果越好;超出一定范围后,收集装置的收集效果又随气流速度值继续增大而减小。在收集单体竖直高度为435mm、纵向长度为620mm和籽粒初始下落高度为700mm等条件下,模拟得出的最佳入口气流速度约为20m/s,而台架试验得出的最佳出口气流速度约为30m/s,此时模拟和实测得到的收集率分别达到97.30%和92.10%。     

破茬圆盘刀破茬性能研究

针对免耕播种机破茬部件的适应性和可靠性问题进行分析,设计了一种自摆式破茬装置,并对常用的3种破茬圆盘刀的破茬开沟性能进行试验分析。试验结果表明,相同工况下,秸秆切断率、根茬切断率、开沟宽度随转速增加而增加,功率消耗随着机车前进速度增加而增加。大波纹圆盘刀的功耗和土壤扰动量最大,种床条件最好;平面圆盘刀功耗最小。     

蚯蚓对秸秆-污泥混合物的消解转化效果

为了探明蚯蚓对秸秆与污泥混合物的消解转化效果.在实验室条件下进行了模拟培养试验.试验共设不同配比混合物料6个处理,即水稻秸秆与城市生活污泥的质量比分别为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60和50/50,各处理混合物料接种蚯蚓后在常温下培养.根据物料的消耗情况进行计量补充,并根据需要及时补充水分,始终维持培养料湿润.培养6星期后,去除未被消解的混合物料,分离并计测蚯蚓重最与蚓粪有机肥重量及养分含量.计算混合物料的消解量.结果表明,在本试验条件下,掺入10%～30%秸秆显著提高蚯蚓对混合物料的消解速率.掺入10%和20%秸秆的处珲蚯蚓生物最的增长速率显著高于掺入50%秸秆的处理.掺入10%～50%秸秆均显著提高蚯蚓转化污泥-秸秆混合物料形成有机肥的速率.蚓粪有机肥的有机质含量随着掺人秸秆比例的增加而提高;全氮和全钾含量无显著影响;与单纯采用污泥相比,当掺入秸秆比例达40%和50%时,蚓粪全磷含量显著降低.     

青海高原苜蓿青干草与农作物秸秆组合效应评价

采用体外产气法评价青海高原农牧交错区苜蓿青干草按不同质量比(0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0)分别与小麦秸、蚕豆秸、马铃薯秸和油菜秸两两组合后的发酵产气特性。结果表明,48h产气量及理论最大产气量与有机物、粗蛋白、中性洗涤可溶物均呈极显著正相关(P<0.01),而分别与酸性洗涤纤维(P<0.001)、中性洗涤纤维(P<0.01)、中性洗涤可溶物/粗蛋白(P<0.01)呈负相关;产气速率常数分别与粗蛋白(P<0.001)、中性洗涤可溶物(P<0.001)、有机物(P<0.01)呈正相关,而分别与酸性洗涤纤维(P<0.001)、中性洗涤纤维(P<0.001)、中性洗涤可溶物/粗蛋白(P<0.001)、半纤维素(P<0.05)呈负相关;产气延滞时间与其他养分间的相关性不明显,仅与有机物(P<0.01)呈负相关。当苜蓿青干草分别与小麦秸、马铃薯秸和油菜秸均以25∶75的质量比组合、苜蓿青干草与蚕豆秸以50∶50质量比组合时较为合适。因此,适当添补易发酵或高蛋白含量的饲草能够提高农作物秸秆的利用率。     

浙江省稻田系统秸秆还田问题及对策

秸秆还田是实施肥药减施及有机养分替代的主要技术。稻-麦轮作是浙江北部和中部稻区的主要栽培模式,稻-油和稻-稻模式则主要分布在浙江中部和南部稻区。调查表明,浙江稻区不同栽培模式的秸秆还田与耕作方式主要有:双季稻田秸秆翻耕还田,稻-麦(油)轮作水稻秸秆覆盖还田,以及稻-麦(油)轮作水稻季的4种秸秆还田耕作方式——麦(油)秸秆覆盖还田免耕水稻直播方式、麦(油)秸秆还田浅耕水稻直播方式、麦(油)秸秆还田深耕水稻插秧方式、麦(油)秸秆还田深耕水稻直播方式。不同耕作及还田方式各有利弊,但同时存在秸秆量大、还田困难,肥料配施没有定量计算方法,病虫害加剧,土壤水分需要科学管理,农机需要合理选择与操作等问题。通过调查研究,参考已有的研究技术资料,针对秸秆还田存在的问题进行分析与总结,提出以下对策。1)采取方式轮换措施调和不同耕作类型及不同秸秆还田方式产生的不足。2)中等肥力农田以单季秸秆还田量5~6 t·hm^-2、全年秸秆还田量10~12 t·hm^-2比较适宜,超过的秸秆量建议通过综合利用方式加以解决。3)肥料配施采取以氮肥全季调施、前期适当增施,钾肥适当减施为主的秸秆还田施肥策略。4)病虫害防治采取提前翻耕、秸秆深埋、淹水闷田的措施。5)水分管理以易于机械耕作和秸秆还田后保持土壤湿度促进秸秆腐解为原则,晚稻提倡干湿交替的灌溉管理方式。6)机械类型应选择带有秸秆切碎装置的收割机,耕作机械要保证翻埋深度,以实现稳定与均匀的还田作业。     

小麦、油菜耐缺锰能力田间比较研究

选用耐缺锰能力不同的７个油菜品种和２个小麦品种,在水旱轮作的严重缺锰土壤上,进行了２种作物不同品种耐缺锰能力的比较研究。结果表明,在同样的缺锰土壤上,油菜的耐缺锰能力明显高于小麦。７个油菜品种中,有５个品种仅在秧田期出现了轻度缺锰症,但持续时间较短,移栽至大田后所有油菜品种均未出现缺锰症,且缺锰处理植株叶色、长势和收获后的籽粒产量与正常供锰处理相比没有明显差异。而２个小麦品种则从分蘖期开始出现缺锰症,并一直持续到孕穗期。其中,耐缺锰能力相对较纱的川麦２２号发病更为严重。缺锰胁迫使小麦减产３０％以上。在水旱轮作的缺锰土壤上,直播油菜相对产量略高于移栽油菜。     

The Effect of Planting Oilseed Rape and Compost Application on Heavy Metal Forms in Soil and Cd and Pb Uptake in Rice

Pot experiments were conducted under greenhouse condition to investigate whether Cd and Pb uptake by rice could be reduced when it was rotated with oilseed rape and compost application. The results showed that the rice grown after oilseed rape had significantly lower Cd and Pb concentrations in both straw and grains. Cd and Pb concentrations in the grains of the rice rotated with oilseed rape decreased by approximately 46-80% and 17-86%, respectively, although the Cd and Pb removal by oilseed rape ranged only from 2.39-3.67 and 0.032-0.13% of the total content in soil. Compost amendment also decreased the bioavailability of Cd and Pb in the soil and reduced Cd and Pb uptake by oilseed rapes and rice. The concentrations of Cd and Pb significantly decreased in the exchangeable and carbonate fractions and Pb concentration decreased in the organic matter and sulfide fractions in the contaminated soil after planting oilseed rapes.     

连续秸秆还田对油菜水稻轮作土壤磷素有效性 及作物磷素利用效率的影响

【目的】探究长江流域水旱轮作制度下,化学磷肥和秸秆还田配施磷肥对作物生产力的贡献,以及对土壤磷有效性和磷素效率的影响,为农田土壤磷素管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2018年在湖北省武汉市华中农业大学进行,选取定位试验中的3个处理,分别为：（1）不施磷（NK）;（2）施磷（NPK）;（3）施磷配合秸秆还田（NPK+S）。通过测定作物产量、磷含量及土壤有效磷,分析作物磷素利用效率,探讨土壤有效磷变化与磷累积盈亏的响应关系。【结果】与NK处理相比,NPK处理的油菜和水稻平均产量分别提高530.3%和35.9%,磷积累量分别提高495.3%和98.5%;与NPK处理相比,NPK+S处理的油菜和水稻平均产量分别提高19.1%和11.0%,磷积累量分别提高20.6%和11.7%;油菜产量和磷积累量对磷肥和秸秆的响应优于水稻。秸秆还田条件下,油菜和水稻的平均磷素农学效率分别提高6.8%和33.9%,油菜、水稻和周年的磷素累积利用率分别提高8.6%、17.0%和19.8%。秸秆还田对水稻磷素利用率和农学效率的影响更为显著。4年油菜水稻轮作后,不施磷处理土壤磷素累积亏缺110.2 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓为1.9 mg·kg ^-1;施磷处理土壤磷素累积盈余210.9 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓度（4.3 mg·kg ^-1）较不施磷处理提高126.3%;施磷配合秸秆还田处理土壤磷素累积盈余（222.1 kg P₂O₅·hm ^-2）较NPK处理增加5.3%,有效磷浓度（5.1 mg·kg ^-1）较NPK处理提高18.6%。秸秆还田显著提高了土壤有效磷浓度,但土壤磷盈余量没有明显增加。连续秸秆还田和施用化学磷肥条件下,水稻土每盈余100 kg·hm ^-2的磷,NPK和NPKS处理土壤有效磷分别提高1.8和2.0 mg·kg ^-1。秸秆还田促进了土壤磷素有效化。【结论】施磷显著增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提升了土壤磷盈余量和有效磷浓度;秸秆还田在施磷肥的基础上进一步增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提高了作物特别是水稻对磷素的利用率和农学效率,同时能够在避免土壤磷素过量积累的情况下提高土壤有效磷浓度。     

盾壳霉与木霉混合液对几种蔬菜生长的影响

用盾壳霉孢子液、木霉孢子液及盾壳霉与木霉的混合孢子悬浮液浸种,在同样培养条件下,研究它们对几种植物种子萌发率及胚轴、胚根生长的影响。结果表明:混合孢子悬浮液对黄瓜种子的萌发有抑制作用;对油菜种子的萌发有促进作用;对西红柿、白菜种子的萌发则无明显的促进作用。混合孢子悬浮液对油菜种子的胚根、黄瓜种子的胚轴的生长有明显的促进作用;对白菜种子的胚轴和胚根、西红柿种子的胚轴、黄瓜种子的胚根的生长无促进作用;对油菜种子胚轴、西红柿种子胚根生长有较好的促进作用。     

硝酸钙泥配施有机、无机肥和风化煤的油菜效应研究

利用盆栽试验研究了硝酸钙泥及其与有机、无机肥料对油菜生长的影响。结果表明:施肥处理的油菜株高、根长、叶和根的单株干重、氮、磷、钾含量均大于CK处理,其中Ca+W处理的株高、根干重、叶和根氮、磷、钾与CK处理之间差异显著,比CK处理增加了60.36%、191.81%、41.81%、66.21%、100.98%、82.14%、38.42%和99.31%;Ca+W+Y处理的叶干重与CK处理之间差异显著,比CK处理分别增加了310.01%;根长的施肥处理与CK之间没有差异性。由此可见,硝酸钙泥与无机肥料配合施用对油菜生长具有良好的促进作用,其次为硝酸钙泥与有机、无机肥料配合施用,促进了油菜地上部生长。因此,硝酸钙泥可与有机、无机肥料配置成复混肥料实现农业资源化利用。     

施肥量对油菜绿肥生物量及养分累积的影响

通过大田试验研究了30%复合肥(15-7-8)不同施用量0、225、300、375、450、525、600、675 kg/hm~2对晚播油菜绿肥生物量、养分含量及累积量的影响,为确定晚播油菜绿肥适宜施肥量提供依据。结果表明,在晚播条件下,通过增加施肥量可以明显提高油菜绿肥的生物量及养分累积量,且随施肥量的增加,油菜地上部生物量及养分累积量呈增加趋势。与不施肥处理相比,施肥量在225~450 kg/hm~2范围内,油菜鲜、干重均随施肥量增加而提高,当施肥量450 kg/hm~2时,各处理间油菜干重没有显著差异。当施肥量在525~675 kg/hm~2之间时,各处理油菜碳、磷、钾养分累积量没有显著差异,但施肥量在450~675 kg/hm~2之间时,各处理油菜碳、氮、磷、钾明显高于其他处理。结合油菜绿肥翻压还田时的生物量、养分归还量及肥料成本,本试验条件下油菜作为绿肥晚播的适宜施肥量为450~525 kg/hm~2。     

秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理论依据。【方法】2013—2015年在湖北省38个县(市)的水稻、油菜及小麦3种作物上开展秸秆还田钾肥减量施用田间试验。试验设置6个处理,分别为(1)对照,不施钾(CK);(2)施用全量化学钾肥(+K);(3)秸秆还田处理(+S);(4)秸秆还田配施50%钾肥(S+1/2K);(5)秸秆还田配施75%钾肥(S+3/4K);(6)秸秆还田配施全量钾肥(S+K)。参考不施钾肥处理的作物相对产量(即CK处理产量/+K处理产量)将土壤供钾能力分为高、中、低3个水平。【结果】不同供钾水平土壤施钾和秸秆还田均能不同程度增加水稻、油菜和小麦的产量和地上部钾素吸收量。其中,高供钾能力的土壤水稻、油菜和小麦仅通过上季作物秸秆全量还田即可满足作物高产的钾素需求;中等供钾能力的土壤3种作物可在秸秆还田条件下减少50%钾肥用量;而低供钾能力的土壤,秸秆还田条件下水稻季可减少25%钾肥用量,油菜和小麦季可减少50%钾肥用量。从土壤钾素表观平衡来看,秸秆还田可缓解土壤钾素亏缺,其中油菜季平均盈余量为14.1—152.6kg K_2O·hm~(-2),小麦季平均盈余量为25.5—95.9 kg K_2O·hm~(-2),水稻季则仍表现为钾素亏缺。在考虑秸秆钾素投入量的情况下,通过一元二次方程和线性加平台方程拟合秸秆还田条件下钾肥用量与作物产量之间的关系,以+K处理产量为标准得到秸秆还田条件下的适宜钾肥用量。结果表明,在前茬作物秸秆全量还田的条件下,供钾能力为中、高等水平的土壤3种作物钾肥适宜施用量为20—33 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥施用量低于水稻和小麦;而供钾能力低的土壤上,秸秆还田土壤钾肥适宜施用量为45—49 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥推荐用量高于水稻和小麦。与目前钾肥经济施用量60 kg K_2O·hm~(-2)相比,3种作物在供钾能力为中、高等水平的土壤通过秸秆还田可节省钾肥45.0%—66.7%,供钾能力低的土壤也可节省钾肥18.3%—25.0%。【结论】秸秆还田条件下水稻、油菜及小麦可以在减少18.3%—66.7%钾肥用量的同时保证作物产量,钾肥施用量减少的比例应根据土壤供钾水平进行调整。