秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行Box-Behnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3km/h、开沟深度为290mm、螺旋器转速为1000r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。     

冀东稻区基于低温复合菌系HT20的秸秆腐解因素研究

为探索低温启动型且具有纤维素强分解能力的复合菌系HT20作用下秸秆腐解的影响因素。采用室内培养试验,通过响应曲面优化法Box-Behnken设计建立HT20添加量、温度、秸秆含水率和尿素添加量与秸秆腐解率之间的模型,结合大田微区模拟试验验证HT20实际田间应用效果,并与常用的4种秸秆腐熟剂进行比较。结果表明:秸秆腐解率受HT20添加量、温度、秸秆含水率的影响显著,且各影响因素间交互作用对秸秆腐解率影响显著,尿素添加量与HT20添加量之间交互作用对秸秆腐解率影响不显著。与不添加腐熟剂(CK)和常用腐熟剂相比,HT20腐解速率提高20.10%～81.46%,腐解时间缩短17.62～183.41d,养分提高5.44%～71.49%,微生物数量增加1.57%～76.14%。表明,低温复合菌HT20在冀东滨海稻区还田秸秆腐解中起到了主导作用。研究结果为本地秸秆还田中低温复合菌系HT20的施用提供理论指导,为我国北方稻区秸秆还田提供技术支撑。     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土水盐分布及蒸发特征

为了揭示秸秆覆盖滨海盐渍土水盐调控机理,通过室内模拟实验研究了不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9和1.2 kg/m²分别由CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表示)对土壤水盐运移和蒸发强度的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高表层及土壤剖面含水率,且增墒效果随秸秆覆盖量的增加而增加:试验期间秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D剖面平均含水率比CK依次高了41.2%、52.3%、65.7%和58.5%;秸秆覆盖可抑制表层土壤盐分积聚并有效调控土壤剖面盐分分布,秸秆覆盖量越大表层积盐量越低,土壤剖面盐分分布越趋于均衡:试验结束时,CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表层0~2 cm土壤电导率比3~5 cm电导率分别高了246.3%、242.8%、138.4%、40.5%和47.6%;土壤蒸发强度和累积蒸发量随着秸秆覆盖量的增加而降低:试验期间CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D处理平均蒸发强度依次为1.79×10^-3、1.64×10^-3、0.93×10^-3、1.35×10^-3和0.76×10^-3mm/min,累积蒸发量分别为17.79、20.30、14.20、14.57和10.27 mm,且蒸发初期秸秆覆盖对蒸发强度和累积蒸发量的抑制作用更明显。     

不同尿素含量培养条件下复合菌系GF-20菌种组成及功能差异

为明确复合菌系GF-20在不同尿素含量培养条件下的菌种组成及功能差异,提高复合菌系的应用性及适用性,以复合菌系GF-20为研究对象,采用16S rDNA扩增子测序技术研究其菌种组成及代谢通路丰度。结果表明:不同尿素含量培养条件下复合菌系菌种组成较为相似,主要由纤维素弧菌属、黄杆菌属、纤维单胞菌属、假单胞菌属和无色杆菌属等功能菌组成,但其丰度存在显著差异。在N2条件下,复合菌系的alpha多样性指数较其他处理高,其物种组成更加丰富和多样。不同处理复合菌均注释到较多的碳水化合物代谢和氨基酸代谢;对N1(硫酸铵氮源)和N6(尿素氮源)处理间碳水化合物代谢通路注释丰度差异比较发现,戊糖和葡萄糖醛酸酯的相互转化、磷酸戊糖途径、半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、淀粉和蔗糖代谢和抗坏血酸盐和藻酸盐代谢等代谢通路丰度呈N1显著高于N6。综上所述,复合菌系GF-20在不同尿素含量培养条件下具有良好的菌种组成及功能稳定性,可适用于原位秸秆还田实践,促进北方高寒地区玉米秸秆降解速率。     

不同光质LED光照对草菇菌丝生长速度、菌丝分支与生物量的影响

通过探索LED光源在草菇栽培上的精准化应用,为工厂化草菇栽培提供理论依据。以草菇V23为材料,设置LED光质6个处理:对照白光(CK)、红/蓝=1∶1、红/蓝=1∶2、红/蓝=2∶1、单红光、单蓝光,研究不同光质对草菇菌丝生长的影响。结果发现,红光与蓝光的比为1∶1 菌丝长势表现为较强,对其他指标影响不明显。不同LED光源的光质对菌丝生长速度影响很大,从结果可以看出,红蓝光比例为1∶2对菌丝的生长有显著(P<0.05)的作用,并且持续保持领先有促进作用,其次是红蓝光比例为1∶1,并且LED光源的光质对菌丝的影响主要集中在前期,到菌丝后期作用不大。对草菇菌丝生物量的影响最大的是红/蓝光的比例分别为1∶2和1∶1,其分别比CK提高了28.29%和19.97%,呈极显著(P<0.01)差异;同时菌丝分支距离相对较小,分别比CK的菌丝分支距离减少了16.03%和15.13%,整体表现菌丝浓密,且长势相对较强。     

秸秆覆盖对沟灌夏玉米根系分布及产量影响

【目的】探究夏玉米根系分布、水分利用效率及产量对沟灌种植下不同秸秆覆盖方式的动态响应。【方法】在河套灌区开展不同耕作模式的小区试验,试验设常规垄覆膜沟灌(FM)、垄覆秸秆沟灌(FLJ)、沟覆秸秆沟灌(FGJ)、垄沟覆秸秆沟灌(FLGJ)4个处理。研究了夏玉米各土层的根长密度、作物耗水量、产量及其相关指标,【结果】沟灌种植模式下不同秸秆覆盖方式显著(P<0.05)影响夏玉米根系分布、产量和水分利用效率,通过沟覆秸秆沟灌可改善夏玉米根系分布,提高水分利用效率,达到高产。沟覆秸秆促进了垄上大于40 cm土层根系发育,根长密度较FM处理增加128.1%,显著提高沟里大于20 cm土层根长密度,促进对深层土壤水分养分吸收利用,提高产量。与FM处理相比,FGJ和FLGJ处理的水分利用效率显著提高了51.9%和54.3%,增产9.3%和9.0%,但FGJ处理的收获指数显著高于其他处理(P<0.05),为0.48。【结论】沟灌种植模式下沟覆秸秆FGJ处理改善深层根系分布效果较好,显著提高夏玉米水分利用效率及产量。     

酸碱预处理辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵特性

为实现辣椒秸秆等农业废弃物的资源化利用,通过批式厌氧发酵试验,分别研究了经不同体积分数(2%、4%、6%、8%)的H₂SO₄和不同质量分数(2%、4%、6%、8%)的Ca(OH)₂预处理的辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的产甲烷特性。结果表明,随着预处理中Ca(OH)₂质量分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率升高,经8%Ca(OH)₂预处理的甲烷产率最高(188.56 mL·g^-1),显著(P<0.05)高于其他处理,较对照提高了61.26%。但随着预处理中H₂SO₄体积分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率降低,且显著(P<0.05)低于对照。利用修正的冈珀茨(Gompertz)模型能较好地拟合各处理的产甲烷过程,其中,经Ca(OH)₂预处理的最大甲烷产率(V_m)值较大,说明Ca(OH)₂预处理辣椒秸秆能有效提高其与羊粪混合发酵的水解速率。酸、碱预处理均对辣椒秸秆木质纤维素有一定的降解作用,其中,Ca(OH)₂预处理的降解效果更好。     

两种玉米秸秆还田方式对甜玉米生长、品质及土壤性状的影响

【目的】探明玉米秸秆直接还田及炭化处理后还田两种农艺措施对土壤理化性状、玉米生长及品质提升的效果。【方法】设置对照（CK）、玉米秸秆还田（T1）、玉米秸秆炭化还田（T2）3 个处理,在广州市南沙区横沥镇连续进行两茬甜玉米田间小区试验。【结果】T1、T2 处理可提高玉米土壤 pH 值、土壤有效态氮磷钾及有机碳含量,显著提升玉米粒维生素 C 和可溶糖含量,但对玉米的产量无显著影响。第 1 茬玉米试验中,T1、T2 处理对玉米粒维生素 C 含量的提升效果分别为 16.5% 及 25.9%,对可溶糖含量的提升效果分别为 20.7%及 22.3%,对土壤有机碳含量分别提升 10.3% 及 10.0%,对土壤有效态氮磷钾含量、土壤 pH 值及玉米株高均没有显著影响。第 2 茬玉米试验中,T1、T2 处理分别显著提升玉米粒维生素 C 含量 10.3% 及 1.7%,可溶糖含量24.7% 及 10.6%,显著提升土壤 pH 值 0.33、0.23 个单位,显著提升土壤速效钾含量 16.8% 及 36.0%,降低土壤有机碳含量 1.7% 及显著提升有机碳含量 3.6%,分别提升玉米株高 0.3% 及 4.59%。【结论】秸秆炭化后还田处理对土壤理化性状及玉米生长的提升效果强于秸秆直接还田处理。玉米秸秆炭化还田对玉米品质的提升速度快于玉米秸秆直接还田,但效果的持续性则为玉米秸秆直接还田优于炭化还田处理,两种玉米秸秆还田措施对玉米产量的影响均在短时间内难以得到体现。     

齿盘式秸秆移位装置设计与试验

针对江苏地区油菜免耕播种机作业时存在易堵塞、种床清洁率低等问题,设计一种齿盘式秸秆移位装置,通过运动力学分析确定秸秆移位的重要影响因素,使用离散元仿真软件进行仿真试验,得出秸秆移位装置工作时的最佳参数组合,最后进行台架试验验证仿真试验准确性。仿真试验结果表明秸秆清除率与位移偏角以及前进速度均呈现正相关的关系,当前进速度一定时,位移偏角越大,装置的秸秆清除效果越好;当位移偏角一定时,前进速度越大,装置的秸秆清除效果越好。当前进速度为0.6 m/s、位移偏角为30°时,秸秆清除率达到最大值64.70%。台架验证试验表明,当机具前进速度为0.6 m/s、齿盘位移偏角为30°时秸秆清除效果较好,此时秸秆清除率为60.69%。试验结果表明齿盘式秸秆移位装置的设计基本满足油菜播种的要求。     

以油菜秸秆为主要原料的有机肥发酵工艺研究

采用堆肥工艺将农作物秸秆转化为有机肥还田是秸秆资源化利用的有效手段。本文以油菜秸秆为主要原料,通过添加腐熟菌剂及调节发酵原料组分,研究油菜秸秆腐熟发酵最佳工艺。结果表明:腐熟菌剂、碳氮比及氮源对油菜秸秆腐熟发酵影响显著,其中油菜秸秆添加腐熟菌剂和15%菜籽枯,发酵物料碳氮比为25∶1,堆肥效果较好,发芽率指数为73.5%。