基于问题导向的农业物料工程特性实验课教学探索

农业物料工程实验课程教学在农林类院校培养研究生科研、创新意识，以及提供农业物料基本工程数据等方面发挥着关键作用，传统实验教学大多为机械式照搬实验指导，重现数据，忽略了研究生的理论基础和主观能动性。该文提出在农业物料工程特性实验课程中以学生科研课题需求为导向，设置扫描电镜、原子力显微镜和红外光谱等实验内容，以农业物料的理化特性表征分析贯穿始终，最后通过撰写论文报告采用团队互评等形式可显著提升课程实效。      

功能膜覆盖好氧堆肥过程氨气减排性能研究

畜禽粪便高温好氧堆肥过程中氨气的排放不仅污染环境,而且会降低有机肥氮素含量。因此,控制好氧堆肥过程中氨挥发是降低氮损失及减少堆肥周边环境恶臭的关键。为研究膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥过程氨气挥发的影响,以猪粪和小麦秸秆为试验原料,采用具有选择渗透性的Gore膜作为覆盖材料,在实验室好氧堆肥反应器系统中进行了为期27 d的好氧堆肥试验。试验设置覆膜组和对照组,采用开启1 h、关闭1 h间歇通风方式,通风速率为3 L/min,重点监测堆肥过程堆体温度、氧浓度和NH3排放速率等。研究表明:覆膜组比对照组高温期持续时间略长,更有利于杀死堆体有害病原菌;相比于对照组,覆膜组NH3排放量减少18.87%;相比于温度峰值出现的时间,两组试验NH3峰值出现时间均延后,且覆膜组延后时间更长。     

基于Kjeldahl与Dumas方法的农作物秸秆总氮含量分析

凯氏定氮法(Kjeldahl)与杜马斯燃烧法(Dumas)是测定农业生物质总氮含量的主要检测手段,但二者的测定结果数值存在差异。该研究获取农作物秸秆样本(水稻、小麦、玉米、油菜和棉花)共计1 179个,分别采用Kjeldahl和Dumas方法测定总氮(TKN和TCN,total Kjeldahl nitrogen and total combustion nitroyen)含量,通过多种统计与分析方法,系统分析比较了不同农作物秸秆总氮含量及其分布的异同和相关关系。结果表明:不同农作物秸秆氮含量分布均呈非正态分布,建议采用中位数统计;5种秸秆总体的TKN质量分数为(7.12±1.87) g/kg,TCN质量分数为(8.00±2.13) g/kg,TKN含量显著小于TCN含量;小麦和棉花秸秆的TKN含量和TCN含量与其他秸秆间均存在显著差异(P <0.05);不同生物质TKN含量与TCN含量关系不同,建议采用最小中位数二乘法进行拟合分析。研究结果可为农作物秸秆科学利用提供数据及方法互通性支撑。     

打结器割绳脱扣机构磨损分析与改进设计

针对打结器割绳脱扣机构盘形凸轮内轮廓磨损严重的问题,提出以凸轮理论廓面的等距圆弧面代替现有柱面轮廓的解决方案,即将凸面-凸面和凸面-平面的点接触改进为凸面-凹面的弧点接触;计算得到改进后凸轮轮廓的曲面方程,以及改进前后滚子与凸轮的压力角、初始接触面积和初始最大接触应力;最后,用硬铝合金材料试制改进前和改进后的凸轮,进行磨损对比试验,并定量分析其磨损量。结果表明:改进后滚子与凸轮的压力角在推程开始和接近结束阶段比改进前减小25%左右;改进后滚子与凸轮的初始接触面积比改进前增大约50%,初始最大接触应力减小约38%;各运转10 h后,改进后盘形凸轮内轮廓的磨损痕迹宽度比改进前增加31.7%,磨损量减小约50%。     

饲料中动物源性成分显微近红外光谱检测分析

探讨了应用显微近红外光谱分析技术检测饲料中动物源性成分的可行性.利用12个动物源性成分饲料样品和14个植物源性成分饲料样品建立偏最小二乘定标模型,数学预处理方法为导数+多元散射校正,利用平均光谱来优化模型实现数据压缩,模型的决定系数、交互验证标准差分别为0.969、0.090.4个配合饲料样品作为外部验证未出现误判.结果表明显微近红外光谱分析技术可用于检测饲料中动物源性成分.     

自由空域对猪粪麦秸好氧堆肥的影响实验分析

为研究不同水平自由空域(Fas)对堆肥效果的影响,利用实验室小型反应器进行了好氧堆肥试验,使用等量猪粪分别与等量不同粒径(0～1 cm、2～5 cm和7 cm)麦秸按照质量比1∶0.086混合获得不同Fas水平(56.70％、62.67％和68.36％),利用温度传感器、氧浓度传感器动态监测堆肥过程中温度和氧气体积分数的变化,研究分析了堆肥始末含水率和挥发性固体(VS)含量的变化,并基于Matlab平台建立了基于温度、氧气体积分数等多因素Monod形式的VS降解动力学模型.试验结果表明:等量猪粪与等量麦秸混合堆肥,麦秸粒径产生的Fas差异对堆肥过程影响显著;所建立的基于温度、氧气体积分数等多因素Monod形式VS降解动力学模型模拟结果与实际测量结果一致.     

黄芪多糖水提液流变特性研究

粘度是黄芪多糖提取、加工处理过程中的一个重要参数,溶液温度、黄芪总糖含量、浸提温度是重要影响因素.研究结果表明,粘度随溶液温度升高而降低,粘度越大,温度变化对其影响越显著;黄芪总糖含量低于300mg/mL或高于1000mg/mL时,溶液温度对粘度影响较小;浸提温度超过70℃后,不同粒度物料浸提液的总糖含量未增而粘度明显增大,黄芪多糖浸提温度不宜超过70℃.     

秸秆揉切机用刀片磨损的研究

对9RZ-60型揉切机用刀片进行了磨损试验,探讨了刀片材料、作业对象、装机位置和刃口形式对刀片磨损的影响,对65Mn、T10和Crl2MoV三种材料的刀片磨损表面形貌进行了微观分析,指出加工羊草时,刀片材料为主要影响因素,加工玉米秸和豆秸时,刃口形式为主要影响因素。刀片加工秸秆的磨损形式是以抛光磨损为主,辅之以硬杂质造成的磨料磨损。     

玉米秸秆芯结构建模与径向压缩过程模拟

为了深入研究实芯作物秸秆的压缩特性,以农大108玉米秸秆芯为研究对象,基于秸秆各向异性、非均质、非线性特点,先通过径向压缩试验获取其粘弹性参数,然后应用ANSYS软件建立了玉米秸秆芯横截面圆柱有限元结构模型,并进行径向压缩过程和应力松弛过程的数值模拟.研究表明,五参量广义麦克斯韦模型能较好地描述玉米秸秆芯应力松弛特性,模型拟合参数的试验值与有限元模拟值误差均小于10％.试验验证了玉米秸秆芯模拟结果的可行性和计算模型的有效性.     

黄芩纤维构成及黄酮含量的差异分析

为分析不同粒度黄芩颗粒纤维构成及黄酮含量的差异性,以5种黄芩为研究对象,分别对不同品种、不同粒度的黄芩样品中木质素、半纤维素和纤维素等纤维构成及黄芩甙、汉黄芩甙、黄芩素和汉黄芩素等主要黄酮含量进行了测定。通过方差分析发现,不同粒度黄芩中纤维构成、黄芩甙、黄芩素和总黄酮含量差异显著(P<0.05),汉黄芩甙和汉黄芩素含量无显著性差异(P>0.05)。