玉米螺旋式清选装置的设计与试验

针对传统振动筛存在噪音大、筛分效率不高等问题,该文基于螺旋输送原理设计出一种玉米螺旋式清选装置,装置主要由输送搅龙、料槽、半圆筛片、减速电机、变频器等组成。输送搅龙外径为100 mm,螺距为100 mm,工作长度为2 000 mm,螺旋轴轴径为20 mm,6 mm孔径的筛片开孔率约为40%,16 mm孔径的筛片开孔率约为35%。以筛分效率和破碎率增加值为试验指标,对含水率为14.5%的玉米分别进行大杂清选试验和小杂清选试验。大杂清选试验结果显示,筛分主要在筛片前部分完成,且破碎率随着输送搅龙转速的增加而增加。小杂单因素试验表明,随着输送搅龙转速的增大,筛分效率逐渐增加,破碎率增加值逐渐增大;随着初始填充系数的增加,筛分效率缓慢降低,破碎率增加值逐渐增大;随着输送角度的增大,筛分效率先增加后减小,破碎率增加值逐渐增加。小杂正交试验结果表明,3种试验因素的最优组合为初始填充系数20%,输送角度0°,输送搅龙转速500 r/min;显著性检验结果显示,输送搅龙转速对筛分效率和破碎率增加值的影响均显著（P<0.05）;输送角度对筛分效率和破碎率增加值的影响均不显著（P>0.05）;而初始填充系数对筛分效率的影响显著（P<0.05）,但对破碎率增加值的影响却不显著（P>0.05）。该装置工作过程中噪音较小,运行可靠,筛分效率达到98.5%,试验结果可为后期研发螺旋式清选设备提供参考。     

果园有机肥深施机土肥混合分层回填装置研制

针对果园有机肥传统深施方式存在的肥料过于集中、利用率低等问题,该研究设计了一种土肥混合分层回填装置。该装置采用绞龙输送回填土肥,并在绞龙间螺旋布置桨叶用以提高土肥混合质量,再通过前、中、后3组混合回填部件将土肥混合物依次回填至施肥沟中,实现分层回填。首先,通过理论计算确定绞龙的结构参数。进一步以混合桨叶侧向角、俯仰角和转速为因素,以有机肥比例相对标准差和颗粒结构间法向接触力为评价指标,进行离散元仿真试验。仿真结果表明,桨叶侧向角、俯仰角和转速分别为90°、60°和200r/min时,有机肥比例相对标准差为40.35%,颗粒结构间法向接触力为0.33N,混合均匀度最高,且接触力较小。在最优桨叶参数的基础上,通过仿真试验得到,混合均匀度先随桨叶布置区域长度的增加而提高,当长度大于400mm时趋于稳定。理论计算和台架试验结果表明:当前、中、后卸料口导流板倾斜角度分别为70°、65°、50°时,各层的土肥在施肥沟的整个宽度范围内可以均匀分布,提高分层质量。有机肥比例相对标准差与仿真试验结果的相对误差为0.11%,表明仿真优化结果可靠,该装置混合性能较好,可满足土肥混合作业要求。     

4JSM-2000型棉秆粉碎与残膜回收联合作业机的设计与试验

为提高新疆秋后棉地残膜回收机械化水平,解决传统残膜回收机械普遍存在的残膜回收率低、含杂率高、残膜易缠绕和作业效率低等问题,该文研制了一种可一次完成棉秆粉碎还田、残膜回收、残膜与棉秆及土等杂物分离作业的秋后棉秆粉碎还田与残膜回收联合作业机。该机使用锤片式粉碎装置和螺旋搅龙输送装置,作业时起膜齿将残膜揭起后堆积在起膜齿末端处;偏心滚筒式拾膜机构将残膜拾起并运送至卸膜机构,捡拾滚筒壁上的卸膜槽与卸膜叶片协调配合完成卸膜作业,卸膜叶片通过卸膜辊的高速旋转产生离心风力,使落入蜗壳壳体内的残膜沿风道进入残膜回收箱,完成残膜回收。田间试验结果表明,该机在作业速度为6.0 km/h时,作业效率为1.15 hm2/h、棉秆粉碎合格率为90.1%、残膜回收率84.4%、膜秆分离率87.3%,棉秆粉碎还田和膜秆分离效果较好。该机各项参数满足农艺要求,研究结果有利于解决棉田残膜污染问题。     

果园有机肥机械化环沟施肥方法及其实现

环状沟施肥在传统上被认为是一种果园精准施肥方法，但其高肥效的机理尚不明确，且其机械化作业依然是个巨大的挑战。针对上述问题，该研究分析了果园机械化环沟施肥技术的相关农艺要求，并提出有机肥机械化环沟施肥方法及其实现装备。通过分析矮砧密植苹果树根系分布、肥料养分迁移与吸收、肥-土混合的农艺机理，阐明了果园环沟施肥机械化技术的优势和必要性，并确定环沟轨迹基圆半径。提出密植苹果园有机肥机械化环沟施肥方法，在树行单侧以连续曲线沟对根区形成包围，并同步施肥和混肥。研制了履带自走式果园有机肥环沟施肥机。该施肥机借助检测到的树干定位信号，通过电液式环沟轨迹控制系统控制开沟混肥器横向运动。由开沟混肥器的横向运动与施肥机的纵向运动合成曲线轨迹，一体化完成曲线开沟、施肥和混肥。田间试验表明，研制的施肥机能够精准识别果树树干，并围绕树干进行连续的环沟施肥，且肥料与全层土壤混合分布。环沟宽度210±6.3 mm，施肥深度300±19.5 mm，平均开沟阻力矩127.32 N·m，开沟混肥器平均功耗5.84 kW，工况稳定。基圆半径为0.7 m时，环沟轨迹和施肥轨迹平均误差分别为0.05和0.03 m。本研究首次实现了矮砧苹果园有机肥机械化环沟施肥方法，对旱区果园有机肥精准、高效施肥新技术具有促进作用。     

生物有机肥肥效机理及应用前景展望

阐述了生物有机肥概念、肥效机理及其影响因素,分析了超大生物有机肥和“稳得高”生态肥肥效机理及其在农作物生产中应用效果,并指出生物有机肥应用的广阔前景。     

基于EDEM的双螺旋奶牛饲喂装置给料性能分析与试验

奶牛精确饲喂技术的实施不仅能够促进奶牛业健康发展,而且还能够提高牛场经济效益。基于牛场现状,该文在设计的等径双螺旋精确给料的奶牛饲喂装置基础上,理论分析了物料输送速度与给料时间,通过Solidworks对双螺旋给料装置进行了三维建模,并利用EDEM软件分别对40 mm搅龙和70 mm搅龙不同转速(80、100及120 r/min)的给料过程进行了离散元仿真,分析了装置给料稳定性,结果表明,40 mm搅龙在转速为120 r/min时变异系数为0.052 2,70 mm搅龙在转速为100 r/min时变异系数为0.105 2,给料稳定性最优。为进一步验证仿真结果,在搭建的双螺旋给料饲喂装置上,对40 mm搅龙和70 mm搅龙进行了给料试验,试验结果显示,40 mm螺距搅龙转速120 r/min和70 mm搅龙转速100 r/min时给料稳定性最优,试验结果与仿真结果吻合。在验证装置给料稳定性基础上,对给料精度进行了试验,结果显示:40 mm搅龙和70 mm搅龙在80、100、120 r/min等不同工作转速组合下,给料精度均大于95%,当40 mm搅龙转速为120 r/min,70 mm搅龙转速为100 r/min时,给料时间为14.1 s,给料量为6.009 kg,装置给料精度不低于99.835%,符合奶牛精确饲喂效率与精度要求。     

畜禽粪便与秸秆厌氧-好氧发酵气肥联产碳氮元素变化研究

传统沼气工程的气肥联产工艺中,厌氧发酵产气与好氧发酵产肥互相独立,产气和产肥周期均较长、有机肥品质差,影响工程的高效运行。为缩短发酵周期、提高产气效率和有机肥品质,该研究将猪粪、鸡粪和秸秆混合进行15和30 d的干法厌氧发酵,将得到的沼渣添加秸秆辅料混合,分别设置65%和70%的发酵物料初始含水率进行15 d的高温好氧发酵,对比分析了不同厌氧-好氧发酵组合对产气和产肥的影响。结果表明:厌氧发酵阶段,混合物料的日产气率自发酵开始后逐渐上升,并在第8天达到最高峰,至第15天降至峰值的50%以下,此时累积产气量达到30 d发酵周期的71%,平均容积产气率达到1.91 m~3/(m~3?d),比发酵30 d平均容积产气率高41.5%。好氧发酵阶段,各处理组碳元素含量持续下降,氮元素含量先下降后增加,所得发酵产物均达到腐熟标准。采用15 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵,所得发酵产物的电导率、腐殖化程度和发芽指数均优于采用30 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵所得的发酵产物,同时总有机碳和总氮含量也较其分别提高了6.0%～21.7%和3.0%～10.2%,不同好氧发酵物料初始含水率对发酵产物的品质影响较不明显。因此,采用厌氧、好氧发酵周期均为15 d的组合,可缩短发酵周期、大幅提高产气效率和发酵产物的碳氮营养元素含量,有利于提高沼气工程运行效率和经济效益。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。     

不同有机物料还田对土壤结构与玉米光合速率的影响

为解决由于长期不合理耕作及有机物料利用率低而导致土壤养分贫瘠和土壤物理性状恶化情况,本试验针对黑土宜板结和肥力保持等问题设置了不同技术措施,研究在玉米生育时期不同有机物料还田模式对土壤结构特性及玉米光合速率的影响。结果表明:收获后浅翻深松+秸秆还田和有机肥处理较常规处理,土壤容重下降了0.13 g·cm-3和0.09 g·cm-3,浅翻深松+秸秆还田、有机肥、翻压绿肥和生物肥均能降低土壤紧实度,改善土壤三相比,增加土壤通气透水性,使得土壤物理结构得到改善。有机肥、秸秆还田和生物肥处理提高玉米喇叭口期光合速率,较常规处理提高2.1~7.6μmol·m-2·s-1;秸秆还田和生物肥较常规施肥处理,蒸腾速率下降57%和56%;在玉米喇叭口期各处理气孔导度均小于对照,灌浆期秸秆还田处理较常规处理气孔导度增加,导致叶片胞间CO2浓度下降,说明气孔阻力的降低导致叶片胞间CO2浓度降低。有机物料还田后可以降低土壤容重、紧实度,土壤三项比达到合理范围,并且可以提高作物的光合速率,降低蒸腾速率,尤其是秸秆还田和有机肥处理好于其他处理。保护性耕作和有机物料还田对于提高土壤肥力、改善土壤物理特性,提高作物光合速率,增加作物产量均起到积极促进作用。     

立式连续干发酵装置的设计与产气特性

该研究设计的立式连续干发酵装置的几点特色包括搅拌升温调节罐、多点分布式进料、立式连续干发酵反应器和熟料回流混合过程,形成一种高固体浓度有机废弃物制取生物燃气的工艺方法及其发酵系统,可实现沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能,节水,减少沼液沼渣的排放量,保护环境,降低成本。采用上述设计的反应器进行发酵试验,研究熟料回流对产气特性的影响得出,应用回流的各组挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)都有所降低,且回流比为1:7的VFA含量最低,氨氮没有累积,C/N接近25,产气效果最好。回流比1:9组,VFA含量累积最高,同时出现氨氮抑制产气的现象,所以得出熟料回流量过多,厌氧发酵系统就会受到抑制,且熟料回流对沼气中甲烷含量没有显著影响。     

有机物料对不同作物根系土壤腐殖质组成和结构的影响

为探讨施用有机物料后不同作物根系土壤腐殖质各组分含量和胡敏酸元素组成的变化情况,以吉林农业大学试验田培肥2a的黑土为研究对象,试验选取3种作物(玉米、大豆、白菜),每种作物设4种施肥处理,包括化肥(CK)、玉米秸秆配施化肥、树叶配施化肥和鸡粪配施化肥。采用腐殖质修改法提取水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、胡敏素(HM),利用重铬酸钾外加热法测定腐殖质各组分有机碳含量,采用分光光度计法测定HA和FA的光学性质,通过光密度E_4/E_6值和元素组成分析HA的结构变化。结果表明:土壤总有机碳(TOC)和腐殖质各组分有机碳含量均表现为白菜玉米大豆。相比CK,配施有机物料后作物根系土壤TOC、WSS、HA含量分别显著增加5%~8%,34%~55%,8%~20%,FA含量变化不明显。相比树叶和鸡粪,秸秆可显著提高TOC含量;WSS在各物料之间差异不明显;HM含量表现为秸秆树叶鸡粪CK。有机物料对PQ值的影响因作物而异,秸秆和鸡粪对玉米、大豆根系土壤PQ值(HA占腐殖酸的比率)的影响相似,而鸡粪对白菜根系土壤PQ值的影响显著高于玉米秸秆。施用有机物料后HA的E_4/E_6未发生明显改变,FA的E_4/E_6显著提高。有机物料使根系土壤HA缩合度升高,分子结构更加复杂,且有利于HA含氮基团的形成,以秸秆处理作用最好。由此可见,有机物料具有良好的培肥效果,其中鸡粪对白菜根系土壤培肥效果最显著,秸秆与鸡粪对玉米、大豆根系土壤培肥效果相似,均显著高于化肥。