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。      

考虑种养平衡的黄淮海小麦-玉米模式下畜禽承载量估算

黄淮海地区作为中国种植业与养殖业优势区,随着国家对农作物秸秆和畜禽粪便所带来农村环境问题的日益重视,研究该区域"以种定养"、实现种养业废弃物资源化利用、践行绿色发展理念显得尤为重要。以区域种植业实际生产情况为基础,确定典型种植模式下可施用畜禽粪便类有机肥量,经推导计算后确定区域畜禽养殖种类与数量。该文选取河北、河南和山东为黄淮海地区典型代表,在保障粮食产量和满足农田环境风险评估的基础上,研究小麦-玉米生产模式中,畜禽粪便类有机肥每年可施用量,经推导得到高温好氧堆肥处理前的畜禽粪污资源量,进而计算得到每年可承载的不同种类畜禽养殖量。这样既可满足种植业生产的肥料需求,也能缓解养殖业粪污带来的环境压力。研究结果表明:黄淮海地区小麦-玉米生产模式中,每公顷农田每年可利用6头奶牛或18头肉牛或47～51头生猪或731～789只蛋鸡或8 062～8 705只肉鸡粪便N量。在实际生产中,土壤肥力和土壤微生物等多因素影响有机肥可施用量,不同种类畜禽的农田承载量还需进一步优化。该研究为促进黄淮海地区种养结合提供一定的理论基础。     

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.     

猪粪麦秸反应器好氧堆肥工艺参数优化

为了探讨不同初始工艺参数（初始碳氮比、通风速率和初始含水率）对猪粪好氧堆肥过程可挥发性固体降解率η、相对热产量HR以及堆体温度超过灭菌温度时间t的影响，以干麦秸作调理剂，选择初始碳氮比分别为20、25、30、35，通风速率分别为0.18、0.26、0.34、0.42 L/(min?kg)，初始含水率分别为55%、60%、65%、70%，进行强制通风好氧堆肥单因素重复试验。在单因素试验基础上，进行了三因素三水平正交优化堆肥试验L9（34）。试验结果表明：不同初始碳氮比对η和HR影响显著，对t影响极显著，通风速率和初始含水率对堆肥过程η有一定影响，但对HR及t影响不显著。结合正交试验结果，猪粪麦秸强制通风好氧堆肥优选工艺参数组合为：初始碳氮比20、通风速率0.34 L/(min?kg)、初始含水率     

低分子量骨胶原肽酶解制备工艺优化和特性分析

酶解工艺参数不仅会影响畜禽骨蛋白的酶解效率,而且会改变骨胶原肽产物的肽分子量分布、氨基酸组成和微结构性能,从而影响其高值高效化利用。以制备均一性低分子量骨胶原肽为目的,以牛骨粉为研究对象,以水解度为主要评价指标,考察碱性蛋白酶、中性蛋白酶、复合蛋白酶和风味蛋白酶对牛骨粉的酶解效果,探究双酶分步酶解工艺、脂肪酶预处理的单独与组合应用对酶解效果的提升作用,选定最优的低分子量骨胶原肽制备工艺;结合酶解过程中各项指标的变化、产物表征分析和Person相关系数法分析不同复合酶解工艺对产物特性的影响及作用机制。研究发现：经脂肪酶预处理-碱性蛋白酶-复合蛋白酶酶解工艺制备的骨胶原肽产物具有最佳的理化性质,优化的工艺参数为：底物质量浓度为0.09 g/mL、初始pH值7.5的牛骨粉溶液加入碱性脂肪酶（加酶量0.08%）在40℃下反应4 h,再加入碱性蛋白酶（加酶量0.36 U/g）在60℃下反应5 h后,最后加入复合蛋白酶（加酶量0.36 U/g）在55℃下反应5 h,此时,水解度可达16.12%,总游离氨基酸含量可达171.571 mg/g,其M_w、M_w/...     

基于Web Service和元数据的农业生物质 特性数据共享平台研究

农业生物质特性数据共享平台是实现农业生物质基础性技术参数全社会共享的平台,也是发展优质、 高效、低耗生物质产业的公益性基础。其关键在于如何将区域存储分散、数据源不统一的生物质特性数据进行标准 化处理,最终实现共享。通过对平台关键技术的分析,提出以野中心数据库要要数据分节点冶为架构,以元数据和 Web Service 技术为基础的多层次数据共享平台。对平台的实现流程、Web Service 服务流程和元数据服务流程进行 分析,开发了农业生物质特性数据共享平台,平台能实现跨平台和跨操作系统的部署。该软件平台已经投入使用,涉 及农作物秸秆、堆肥、畜禽粪便的化学组成特性、物理和热特性、热化学工程特性以及机械特性方面的数据,能方便 的为用户提供稳定农业生物质特性数据共享服务。     

采用碳水足迹评价中国与哈萨克斯坦大豆机械化生产模式

农业生产已进入机械化生产时代,定量评价作物机械化生产的环境影响、水资源消耗、生产效率等已成为迫切需要解决的问题。该研究以中国黑龙江垦区和哈萨克斯坦阿拉木图州的大豆机械化生产模式为例,从碳足迹、水足迹和产量3个方面对大豆的机械化进行分析与评价生产模式。研究结果表明:中国黑龙江垦区下属嫩江农场大豆机械化生产的碳足迹、水足迹和大豆产量分别为0.51 kg/kg、1.82 m3/hm2和2 875 kg/hm2,哈萨克斯坦阿拉木图州阿曼格迪农场分别为0.52 kg/kg、2.76 m3/hm2和2 000 kg/hm2。相较于嫩江农场,阿曼格迪农场大豆机械化生产的碳足迹高2.08%,水足迹高51.83%,大豆产量低30.43%。因此,阿曼格迪农场未来大豆机械化生产需以节水增产为重要发展目标。结合实际生产情况,更新与配套大豆机械化生产的各类农机具、推广节水灌溉技术、建立大豆机械化生产作业规范,有助于提升哈萨克斯坦大豆机械化生产水平。该研究可为多角度评价不同区域作物机械化生产模式提供案例参考。     

不同前处理方法对秸秆金属元素原子吸收光谱分析结果的影响

秸秆中金属元素是关系农作物秸秆科学利用的重要组成部分,目前还没有统一的秸秆中金属元素原子吸收光谱(atomic absorption spectroscopy,AAS)测定方法标准,该研究采用原子吸收光谱测定黄芪(GBW10028)标准物质、玉米秸秆、小麦秸秆和棉花秸秆中金属元素含量,比较了不同前处理方法对样品中K、Cu、Fe、Zn和Mg分析结果的影响。结果表明:微波消解、干法灰化和湿法消解测定黄芪(GBW10028)标准物质中金属元素含量差异性显著(P<0.05),微波消解比干法灰化、湿法消解准确度高。微波消解对玉米秸秆、小麦秸秆和棉花秸秆中各金属元素的影响与黄芪(GBW10028)标准物质趋于一致。微波HNO3与微波HNO3-H2O2测定结果差异性不显著(P>0.05),微波HNO3比微波HNO3-H2O2和微波HNO3-H2SO4测定结果稳定。微波HNO3是进行秸秆样品金属元素含量测定时较准确简便的前处理方法。     

基于NIRS和Local PLS算法的堆肥关键参数实时动态分析

为对不同堆肥工艺堆肥全过程关键参数进行实时动态分析,该研究以牛粪便和玉米秸秆为原料,进行规模化槽式和膜覆盖好氧堆肥,采集堆肥全过程样本,分析了2种堆肥技术堆肥全过程中含水率、有机质含量和碳氮比等关键参数的变化,并结合Local PLS算法建立了2种堆肥技术堆肥全过程中上述参数的通用速测模型,得出以下结果:1)2种主要工艺关键参数数值及变化规律均不同,且在整个堆肥过程中有显著性变化(P0.05);2)所建立的Local PLS模型的RPD(Ratio of Prediction to Deviation)为4.47,RSD(Relative Standard Deviation)为3.37%,可达到很好的预测效果;有机质含量和碳氮比的R_P~2分别为0.74和0.77,RPD大于1.5,RSD小于10%,模型可用于定量预测;近红外预测值与实测值随堆肥时间的变化趋势具有较好的一致性,可实现规模化堆肥过程中关键参数的实时分析。     

厌氧消化在线监控技术及发展方向

厌氧消化作为一种生物降解和产沼气技术,已成为解决农业废弃物面源污染问题的有效途径之一。其发酵过程更是一个复杂的生物转化过程,因此过程监控显得尤为重要。该文系统综述了国内外厌氧消化在线监控技术的发展现状,并提出了需要进一步研究的科学和技术问题。分析表明,目前应用于厌氧消化过程的控制系统主要为:基于嵌入式微控制器监控系统、基于可编程逻辑控制器监控系统及基于工业控制计算机监控系统。为控制系统实时传输采集数据的传感器包括:电化学传感器、光谱学传感器、色谱学传感器等。基于目前所研究内容,该文提出:(1)依据厌氧消化过程的特点,搭建更加精准、稳定、适用范围更广的在线监控系统是该领域研究的核心问题;(2)增加有关物料特性方面监测参数,提高沼气产量和厌氧消化效率应是未来的研究重点。