稻草、玉米芯调理牛粪堆肥成型育苗基质试验

以稻草和玉米芯为调理料,分别与主体原料牛粪按质量比1∶4混合堆沤腐熟后获得牛粪稻草基质和牛粪玉米芯基质,以这2种基质为原料进行压缩成型试验,探讨了土壤添加量、原料含水率、成型压力以及成型温度等操作因素对基质块成型品质的影响及作用规律。结果表明:牛粪稻草和牛粪玉米芯2种基质块的抗跌碎能力基本持平,其中牛粪稻草基质块的容重较大,吸水性和保水能力更强;添加土壤对2种基质块的抗破碎能力均有一定的提高,但不添加土壤2基质块也具有良好的抗破碎能力,能满足育苗过程对其机械强度的要求;适宜的原料含水率、成型压力和成型温度范围为10%~15%、10~15 k N和80~120℃。     

牛粪堆肥成型基质块蔬菜育苗灌溉方式

为优选蔬菜育苗成型基质的灌溉方式,提高成型基质蔬菜育苗效果,以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料配方的成型基质块为研究对象,在低位浸泡灌溉和微喷灌溉条件下,其中牛粪好氧腐熟料成型基质块灌溉耗水量体积的处理水平分别为2 500、350、700、1 050、1 400、1 750 m L,用T1、T2、T3、T4、T5、T6表示;牛粪蚯蚓堆肥腐熟料基质块灌溉耗水量体积的处理水平分别为3 000、700、1 050、1 400、1 750、2 100 m L,用TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6表示,探讨不同灌溉条件对2种牛粪腐熟料成型基质块中全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)的迁移及其吸水特性和育苗效果。结果表明,2种牛粪腐熟料成型基质块在低位浸泡灌溉下,其灌溉充分,淋洗脱盐量相对较小,并且对成型基质块的冲刷,扰动较小;微喷灌溉最小灌溉量T2或TS2下,虽然其淋洗损失的TN、TP、TK小于低位浸泡灌溉,但成型基质块未能被充分湿润,影响育苗效果;微喷灌溉在T3、T4、T5、T6或TS3、TS4、TS5、TS6处理水平下,成型基质块中的TN、TP、TK淋洗损失量均大于低位浸泡灌溉,并且随灌溉量的增大而逐步增大。对牛粪好氧堆肥腐熟料成型基质块,育苗前期应选取微喷灌溉T4进行前充分淋洗,育苗后期采取低位浸泡灌溉保留幼苗生长所需养分;而对牛粪蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块,TS1处理下黄瓜幼苗的茎粗(6.23 mm)、株高(138.09 mm)、地上部分干质量(758.85 mg)、地下部分干质量(147.92 mg)和壮苗指数(217.64)均为该试验中最大值,灌溉水利用率为2.79g/kg,该处理水平下幼苗生长及水分有效利用率均较优,即可采取TS1处理对牛粪蚯蚓腐熟料成型基质块进行灌溉。     

基于JKR粘结模型的蚯蚓粪基质离散元法参数标定

为确定不同含水率下蚯蚓粪基质的多种参数,提出了通过测定基质含水率,预测休止角,通过休止角合理推测其他参数的思路,并提出了一种散体休止角测定方法。以休止角作为参照,基于JKR粘结模型,使用离散元参数标定的方法,从与蚯蚓粪基质颗粒有关的10个参数中,筛选出颗粒间静摩擦因数、颗粒间滚动摩擦因数和JKR表面能3个对休止角影响显著的参数,建立了休止角与这3个显著参数之间的二次多项式回归模型。试验结果表明,该模型可以根据休止角预测蚯蚓粪基质参数,根据预测得到的参数建立离散元模型,休止角仿真结果与实际试验结果较为接近,差异分别为1.53%和0.22%。同时测定了不同含水率下蚯蚓粪基质的休止角,建立了休止角与含水率之间的关系模型。研究结果可为其他类似散体物料休止角的测定提供参考,并提供了一种通过测定易于测定的参数(如含水率)来推导其他难测参数的思路。     

添加生物质助燃物改善牛粪燃烧性能

为了改善牛粪的燃烧性能,该研究以栾树干、稻草和玉米芯为助燃物,采用热重分析法计算分析了纯牛粪及其与各助燃物在1∶1、2∶1和3∶1 3种质量配比下的混合燃烧性能与燃烧反应动力学行为。结果表明:添加助燃物后的牛粪混料着火特性较纯牛粪变化不大,但燃尽特性有较为明显的改善,其中稻草和玉米芯的改善效果要优于栾树干,且稻草略好于玉米芯;栾树干、稻草和玉米芯3种混料在不同质量配比下的综合燃烧特性指数的平均值分别为1.89×10-10、2.09×10-10和2.45×10-10 mg2/(K3·min2),相对于纯牛粪分别提高了9.88%、21.51%和42.44%;在活化能E和频率因子A构成的燃烧反应活性分布图上,以纯牛粪为参考点,3种质量配比下的玉米芯混料均向高反应活性区大幅移动,而稻草混料需要在较大的配比下才能大幅向高反应活性区移动,栾树干混料则均一定程度地向低反应活性区移动。以上研究结果为基于农林废弃物的牛粪混合燃烧处理提供了依据和参考。     

牛粪好氧和蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块制备及育苗试验

为优化蔬菜育苗成型基质的配方,提高成型基质蔬菜育苗效果,分别以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料,草炭为辅料,吸水树脂为膨胀剂,木醋液为调节剂,黄瓜为指示植物,研究不同配方对成型基质块成型及育苗效果的影响,并对各目标指标进行综合评价,以确定较佳的成型育苗基质配方。试验结果表明:牛粪好氧堆肥腐熟料制成的成型基质块在膨胀性能、抗跌碎性及育苗期间破损情况优于牛粪蚯蚓堆肥腐熟料制成的成型基质块,但其p H值、EC值较高,使其存活率和茎粗株高等育苗特性与牛粪蚯蚓堆肥腐熟料相比较差。2种腐熟料基质配方可采取不同的调节方法改善其特性,蚯蚓堆肥腐熟料中添加适量秸秆类纤维状物质可以减小其成型基质块的跌碎率和破损率,牛粪好氧堆肥腐熟料中添加硫磺粉可以调节p H值。从基质块质量综合指数来看,既适合成型又有利于育苗效果的配方为:腐熟料和辅料的体积比为3:2~4:3;成型基质块中膨胀剂的含量以该试验中最小添加量27 m L左右最为合适,与总物料(腐熟料和辅料混合后的物料)的比值为5.5 m L/L;木醋液在2种腐熟料中的添加量不同,在牛粪好氧腐熟料中,木醋液添加量约为8.5 m L/L,而牛粪蚯蚓腐熟料中则为18 m L/L,此时两种腐熟料成型基质块的跌碎率均小于5%,破损率均小于20%和小于40%,幼苗存活率分别大于40%和大于70%,全株干质量全部大于100 mg。该研究结果可为蔬菜有机栽培成型基质的开发及其品质改善提供理论依据,具有重要意义。     

两步水热法处理不同模式病死猪制备的生物油特性研究

为实现病死畜禽多目标产物高值转化，研究了微波-常规两步水热法处理不同模式病死猪模型化合物制备生物油及其相关特性。结果显示：蛋白质（P）、脂质（L）和碳水化合物（C）比例为5∶20∶1以及20∶5∶1时模型化合物试验组的生物油产率随着终端常规水热温度的升高呈现出先升高后降低的趋势，P∶L∶C为12∶12∶1时模型化合物试验组的生物油产率随着常规水热温度的升高而持续地升高。在相同反应条件下脂质含量较高的模式病死猪模型化合物制备的生物油热值相对较高，三组分对生物油热值的交互作用不仅与组分比例有关也与反应温度有关。3种模式病死猪模型化合物制备的生物油总氮转化率均在260 ℃时达到最大值，水相产物总氮转化率均在280 ℃时达到最大值，调控N元素的迁移提高生物油的品质具有可行性。P∶L∶C为5∶20∶1的模型化合物试验组仅经微波水热处理制备的生物油有最佳的综合燃烧性能，其最大的综合燃烧特性指数为8.22×10-7 K-3/min，脂质含量的增加可以提高病死猪水热生物油的综合燃烧性能。