玉米粮堆霉变发热过程中的温湿度场变化规律研究

为模拟储粮粮堆局部含水率偏高引起的霉变发热现象,进而研究此现象中温、湿度场的变化规律,该文在试验仓内湿基含水率14.0%的玉米粮堆中心加入湿基含水率18.2%的玉米,在30℃室内储藏40 d。试验粮堆由于霉变引起自发热。试验过程中,通过计算玉米粮堆中垂面内高温区和高湿区的面积变化,从而揭示玉米粮堆霉变发热过程中温、湿度场的变化规律。试验结果表明,粮堆中垂面高湿区面积缓慢扩大,高温区面积开始扩大缓慢,但在与周围粮温最高温差升至3.7℃后,面积扩大速率加快,且高温区与高湿区面积的当量半径r与温度差?T成正比,此正比关系经过了粮库浅圆仓的验证。这为进一步定量分析粮食仓储过程中的高温区和高湿区扩散提供了依据。     

内衬塑料地下粮食筒仓粮堆温度场研究

为了研究地下仓储粮期间粮堆的温度变化,该研究以湿基含水率为23%的高水分玉米为研究对象,首先采用试验方法对内径3 m,高5 m的地下筒仓在静态储藏条件下的仓内温度场的变化进行了分析。然后基于多孔介质传热理论,使用多物理场数值模拟软件COMSOL对试验仓进行了模拟研究。数值模拟基于实际堆粮高度,充分考虑了仓内谷物颗粒呼吸作用对粮堆内温度场分布的影响,研究了不同初始粮温、粮食种类和装粮季节对仓内温度场的影响。结果表明:静态储藏阶段,粮食的呼吸作用较强,粮堆首先在底部开始升温,并逐渐形成高温热芯,随后热芯位置逐渐向粮堆中上部移动,并最终稳定于距装粮线1 m处。初始粮温为35℃时,仓内粮堆温升最高,为6.1℃,温度达到峰值后出现下降趋势;在5种不同种类(玉米、油菜籽、大豆、小麦和稻谷)粮堆中,油菜籽堆平均温升最高,为1.6℃,玉米堆平均温升最低,为1.2℃;不同季节外部环境温度的变化对仓内粮堆温度变化影响很小,仓内粮堆温度在不同季节条件下表现出一致的变化趋势。该研究对地下仓高水分粮储藏期间的温度变化进行了研究,并拓展了数值模拟,可为实际工程提供参考。     

储料竖向压力对粮仓中小麦粮堆湿热传递的影响

粮仓中存在压力场、温度场和湿度场等多物理场,为了得出各物理因子共同影响下的粮堆内湿热传递规律,该研究利用自行研制的粮堆多场耦合试验装置,针对仓内小麦粮堆单元体,研究在高温边界38.5℃、低温边界5.2℃,初始粮温25.8℃,竖向压力分别为50、100、150 kPa条件下小麦粮堆湿热传递情况。试验结果表明:竖向压力增加,粮堆孔隙率减小,热量通过粮食籽粒间传导增加,传递速率加快,竖向压力从50 kPa增大至150 k Pa,粮温较入仓时下降约0.5~1.3℃,温度梯度变化率达8.7%,不同压力下粮堆高温区面积随储藏时间呈幂函数减小。粮堆内湿空气在边界处累积至峰值时会有部分湿空气向粮堆内迁移。粮堆中部与靠近低温边界温差大于6.3℃时,粮堆内湿空气扩散加快,粮堆中部平均相对湿度下降速率随竖向压力增加而加快。研究结果可为散装粮堆多场耦合研究提供理论支持。     

不同仓型的粮堆温度场重现及对比分析

为了揭示不同仓型粮堆内温度场和水气分压场随季节的变化规律及其对储粮安全的影响,该文以天津地区的钢板浅圆仓和平房仓为研究对象,以小麦为储粮目标,采用阵列式分布的温度传感器监测粮堆温度,利用温度拟合算法和WU模型构建粮堆温度场模型,重现粮堆在冬末春初之际和夏季的温度场和水气分压场分布;根据温湿度场耦合理论分析其云图特征,并在此基础上比较2种仓储粮状态的差异。结果表明:夏季,浅圆仓和平房仓的小麦粮堆中均存在大体积的冷芯,使整个粮堆可以安全度夏;冬春交替之际,2种仓的粮堆中均存在多区域分层现象,但由于浅圆仓的表层粮堆水分吸收速率大于平房仓,致使次年春季浅圆仓的粮堆表层更易发生结露;根据平房仓小麦粮堆的等温曲线变化方向可推测有邻仓存在,且由2个毗邻的平房仓温度场融汇度可判定邻仓有储粮。研究结果将为粮堆结露研究提供新思路,为结露预测提供理论依据。     

仓储稻谷热湿耦合传递及黄变的数值模拟

为了研究稻谷在整个储藏周期的温度、含水率分布规律以及黄变情况,该研究以南昌地区混凝土结构浅圆仓为研究对象,基于多孔介质的传热传质理论和局部热平衡原理,建立了仓储稻谷储藏过程中粮堆内部流动和热湿耦合传递的数学模型,并结合稻谷黄变数学模型,采用数值预测的方法模拟分析了全年自然(密闭)储藏和全年自然(密闭)储藏加机械通风时仓...     

农户用机械通风钢网式小麦干燥储藏仓的气流场分析

为保障农户收获后高水分粮食不落地安全储藏,针对一种仓壁透气中心带通风立筒的圆形钢网式农户储粮干燥仓,应用CFD法对收获后高水分小麦在进行机械通风时的气流场进行仿真分析,将仓内小麦堆等效为多孔介质,分析静压、动压、流量等空间分布规律。结果表明:仓内静压和动压值随半径(横向)增加呈指数衰减;柱面流量随半径呈幂函数衰减;横截面流量随高度呈指数衰减;粮堆区竖向通风均匀度显著优于横向(径向);流量分布为仓底上粮面仓壁,仓壁气流流量只占总流量的24.6%;实仓风速测试结果与仿真分析结果规律一致,平均相对误差为16.35%,表明基于多孔介质模型和CFD法分析钢网式储粮干燥仓的流场分析具有较好的准确性,研究结果为此类钢网式储粮仓流场分析和优化提供了方法和依据。     

玉米粮堆通风干燥过程中热湿传递模拟及试验

为了准确预测玉米粮堆通风干燥过程中的热湿分布变化,明确适宜的通风条件。该研究基于干储一体仓,运用局域热非平衡理论,考虑玉米呼吸热,建立玉米粮堆通风干燥热湿传递模型,探究不同因素对通风干燥过程的影响,并进行通风干燥试验,分析玉米含水率、温度以及粮堆空气的温湿度分布变化情况。结果表明：建立的热湿传递模型可有效模拟仓内玉米粮堆通风干燥的过程,玉米监测点的温度、含水率模拟值与试验值的相对误差分别为1.4%～12.1%、0.3%～14.5%,平均值分别为4.8%、6.5%;通风前期玉米粮情存在一定的不均匀性,内层玉米的升温速率与干燥速率快于外层。随着通风过程的持续,上述不均匀性逐渐降低。综合考虑不同条件下玉米温度和含水率的变化,适宜的通风条件为空气相对湿度低于75%、通风风速为0.09～0.23 m/s,风温随大气条件而定。玉米通风干燥中试试验的单位能耗为890.2 kJ/kg,节能效果显著。研究结果可为玉米通风干燥技术和操作工艺的优化提供理论支持。     

浅圆仓环壁通风降温系统的性能试验与风道设置优化

通风降温是实现粮食保质储藏的重要措施。以大直径浅圆仓为研究对象,建立了环壁分层通风快速降温实验系统,进行了不同工况的降温实验,研究在粮食初入仓阶段的降温过程中,影响粮堆内温度、水分均匀性的因素。结果表明:外界热环境对降温速度有明显影响,过渡季高温期工况和夏季工况下,降温速度分别为0.43和0.16℃/h,纵向层间温差分别为0.5和1.6℃,降温后粮堆平均温度为17.24和22.76℃,分别达到准低温储粮(20℃)和常温储粮(25℃)的范围。采用露点以上温度进行送风,降温过程粮堆内空气相对湿度较为稳定,波动幅度在5%以内。采用计算流体力学(computer fluent dynamic,CFD)方法对环壁风道的配置进行了模拟研究,模拟结果与实验结果的平均相对误差为6.43%,证实了模拟的合理性与准确性。模拟结果表明,环壁风道上移后,增强了上部粮堆的降温效果,提高了整体降温速度,改善了粮堆温度的均匀性。     

玉米果穗在自然通风过程中水分迁移的动力学分析

为了探索玉米果穗水分迁移规律,针对低温自然通风降水过程中玉米果穗的绝对水势、扩散系数及活化能的变化规律及影响因素进行了分析。结果表明:在低温条件下,玉米果穗通过仓储自然通风干燥至安全水分需要3到4个月的时间;随着环境温度的上升,空气与玉米的绝对水势均逐渐增大,玉米的绝对水势大于空气绝对水势,玉米水分下降,当两者间的绝对水势差值逐渐缩小时,仓内粮食的水分子没有足够能量从表面扩散到周围的空气中,玉米水分逐渐趋于平衡;各仓水势梯度明显,水分从西向东迁移,仓内迎风面水势值小,水分下降快,粮堆厚度对绝对水势有影响;玉米果穗的水分扩散系数范围为2.563×10-12~5.34×10-12 m2/s,粮食与空气的绝对水势差及粮堆厚度对水分扩散系数均有影响;Arrhenius方程可以描述玉米果穗水分扩散系数与温度的关系,玉米果穗水分扩散的平均活化能为35.76 k J/mol。研究结果将为粮食储藏与干燥过程的动力学研究提供理论依据。     

机械通风玉米穗储粮仓在黄淮海地区的试验

针对黄淮海地区玉米穗贮藏存在因含水率比较大不易保存、容易霉变等问题,根据目前合作社免烘干玉米鲜穗储藏的实际需求,为了实现科学储粮,减损增收,研制了机械通风玉米穗储粮仓,并进行了装粮试验.利用常温大风量降水原理和专门设计的仓内正负压通风风道与自然通风风道,风机作为鼓风机、引风机交替运行,完成粮仓的呼吸作业,采用温度、湿度...     

山西省春玉米宜机械粒收品种筛选及影响因素分析

为筛选适宜山西机械粒收春玉米品种,明确玉米机械粒收质量影响因素,在山西长治和晋中两个地区不同生产条件下,对33个玉米品种进行连续3年的机械收获,研究了籽粒含水率、产量与机械收获质量的关系。结果表明,机械收获的籽粒破碎率、含杂率和总损失率均值分别为5.50%、2.71%和4.75%,其中,总损失率分为穗损失率与籽粒损失率两部分,前者占比65.89%。籽粒破碎率高是影响山西省春玉米机械收获的主要因素。籽粒含水率与籽粒破碎率、含杂率呈极显著正相关,与穗损失率呈极显著负相关,与落粒损失率呈显著正相关,而与总损失率的相关性不显著。籽粒破碎率与籽粒损失率随籽粒含水率降低而快速降低,后期有所升高。杂质率随籽粒含水率降低而降低,后期趋于稳定。穗损失率随籽粒含水率降低而升高。籽粒含水率与破碎率之间关系符合模型y=0.018x²-0.788x+13.18(R²=0.615^**),当籽粒含水率为21.89%时,破碎率最低。另外,春玉米在籽粒含水率为16.92%~24.85%间进行机械收获,其籽粒破碎率可达到≤5%的国家标准,且通过多环境重复测试并结合产量性状试验证实,长单511、迪卡159、长单716更适合机械粒收。本研究对于推动玉米收获机械化及提升玉米产业核心竞争力具有重要意义。     

粮食生产水平的内涵解析及其预测方法

粮食生产水平是粮食安全相关研究的焦点之一,但目前对其内涵的界定仍有不同的理解,也缺少一种相对标准的预测方法。为了准确解析粮食生产水平的内涵并建立合理的预测方法,该文以对比分析和数学估计为主要方法,首先以粮食单产、粮食生产能力与粮食生产水平之间的物理关系为切入点,界定了粮食生产水平的实质内涵;进而依据粮食单产与粮食生产水平间的数学关系,以粮食单产数据为基础建立了粮食生产水平的预测方法。并以洞庭湖区8个县为例,计算2007和2008年粮食生产水平预测值,与粮食单产对比分析进行验证,结果表明粮食生产水平与粮食单产的差值符合当年粮食生产情况。在此基础上,预测了2011－2015年洞庭湖区8个县的粮食生产水平。该文可为粮食生产的相关研究提供理论和方法的参考。     

稻田土壤铜含量对水稻籽粒灌浆特性与产量的影响

为探究稻田土壤铜含量对水稻产量及籽粒灌浆特性的影响,于2019和2021年通过盆栽试验分析24.32(对照,CK)、100(Cu100)和200 mg·kg^-1(Cu200)稻田土壤铜含量下水稻的产量差异,并通过Richards方程对籽粒灌浆过程进行拟合,比较籽粒灌浆参数之间的差异,探讨铜含量对不同粒位籽粒灌浆特性的影响。结果表明,2019和2021年Cu200处理水稻产量较CK分别减少31.18%和39.50%(P<0.05);而Cu100处理水稻产量较CK分别表现为减少12.94%(P<0.05)和增加10.07%(P>0.05)。土壤不同铜含量处理下水稻籽粒灌浆特性表明,与对照相比,Cu100处理强势粒延长了活跃灌浆期(D)和到达最大灌浆速率的时间(T_max),最终生长量A值提高,而弱势粒D值及T_max明显缩短,A值明显降低;Cu200处理强、弱势粒D值及T_max明显减小,A值显著降低。总体而言,各处理对弱势粒灌浆影响大于强势粒。进一步分析不同土壤铜含量下水稻产量变化规律发现...     

粮食产后处理技术装备的分析与评估

在综合调查测试和系统分析中国南方粮食产后处理系统现状的基础上,建立了粮食产后系统的综合评估指标体系及多层次多目标综合评估模型。从粮食产后处理成本、作业效率、数量损失、粮食品质等４个方面对现有的主要粮食产后处理环节进行了分析和评估。提出了粮食产后收获机械的经济适应性分析方法和模型,对浙江省６种典型的粮食产后处理方式进行了分析评估。研究结果可用来指导各地根据不同的技术经济状况及土地经营规模,进行科学合理地选用粮食产后作业方式。     

Nitrogen and phosphorus requirements of different wheat plant types under dryland and irrigated conditions 1

The wheat (Triticum aestivum L.) plant type in major producing areas of the U.S. is changing rapidly from tall cultivars to high‐yielding semidwarf cultivars. Objectives of experiments were to determine if nitrogen and phosphorus nutritional requirements differ between traditional tall cultivars and modern semidwarf cultivars under dryland and irrigated conditions. ‘Larned’, a tall cultivar; ‘Newton’, a semidwarf cultivar; and ‘Plainsman V, a high‐protein semidwarf cultivar, were grown with all combinations of three nitrogen fertilizer levels (0, 84, and 168 kg N/ha) and two phosphorus fertilizer levels (0 and 90 kg P₂O₅/ha) at Colby, Kansas for two years. Three levels of irrigation—dryland, limited irrigation, and full irrigation—were applied. Grain yields were highest with 84 kg N/ha under dryland and with 168 kg N/ha under irrigation. Phosphorus increased grain yield under dryland conditions one year, but had no effect under irrigated conditions. Cultivar X nutrition interactions from differential yield responses to fertility levels occurred under the dryland and limited irrigation regimes one year. Grain protein content was increased by nitrogen fertilization under all regimes both years and was decreased only by phosphorus fertilization under dryland conditions one year. Cultivar X nitrogen interactions for grain protein occurred under all irrigation regimes. We concluded that nutrient requirements do not differ between tall and semi dwarf wheat culti‐vars under any irrigation regime. Raising the recommended level of nutrients, particularly nitrogen, should be considered for all cultivars, both tall and semidwarf.     

我国近20年主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征

为明确我国近年来主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征,基于中国统计年鉴数据,分析我国2000—2020年稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类5种粮食作物的总产、单产、播种面积、进出口量及化肥投入的时空变化特征。结果表明：我国主要粮食产量在2003—2020年间连续17年递增,粮食总产的增加主要表现为东北、华北和西北农区玉米产量的增加。近20年5种粮食作物单产水平均呈上升趋势,以稻谷单产最高,但小麦单产提升幅度最高,为89.9%,稻谷单产提升幅度最低,为12.3%。与2000年相比,我国5种作物播种面积增加10.4%,总体上我国粮食播种面积和单产水平对粮食增产的贡献率分别为19.9%和80.1%。2000—2020年,我国稻谷、小麦、玉米和大豆4种作物进口量呈增加趋势,其中以大豆进口量最高,2020年占到4种粮食进口量的82.6%。我国化肥用量和施用强度均经历先增后减过程,峰值为2015年的6 022.6万t。我国化肥用量主要集中在华北农区和长江中下游农区,年均化肥用量占全国年均投入量(5 146.5万t)的55.1%,化肥施用强度则以东南农区和华北农区最大,分别较全国平均水平(322.6...     

普通野生稻稻米加工品质和外观品质性状QTL定位

本研究利用一套以籼稻品种“特青”为遗传背景的云南元江普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）渗入系为材料，采用单标记回归分析和渗入片段叠代法，对出糙率、整精米率、垩白粒率、垩白度、长宽比等5个品质性状的QTL进行了分析，初步定位了16个QTL，有10个QTL来自野生稻的等位基因能改良群体的品质性状。在第5染色体RM289附近检测到了同时影响长宽比、垩白粒率QTL，来自野生稻的等位基因能增加长宽比、降低垩白粒率，贡献率也较高。在第8染色体RM152附近检测到降低垩白粒率和垩白度的QTL，其贡献率分别为14％和9%。本研究结果不仅为品质性状分子标记辅助选择提供参考，而且充分显示了利用野生稻的优异基因改良栽培稻品质性状的巨大潜力。     

Effect of nitrogen fertilization on yield and quality of durum wheat cultivated in northern Italy and their interaction with different soils and growing seasons

Durum wheat in temperate regions can lead to yields with higher technological quality and stability compared to Mediterranean areas. The aim of this study was to determine the effects of nitrogen (N fertilization on grain yield and quality, in different pedo-climatic conditions of temperate areas. Field experiments were conducted in two sites (sandy-loam and silty-clay-loam) in Northern-West Italy for three years: five different N rates, two different types of fertilizers (ammonium nitrate, nutritional activator, slow-release fertilizer) were compared considering yield, protein content and yellowberry. N fertilizer rate had a more consistent effect on protein than yield; the response was affected by soil texture and rainfall during the growing season. The use of different types of fertilizer seem to play a minor role. The management of N fertilization must consider mainly the effect on quality parameters of N rates and rainfall during the growing season and their interaction with soil texture.     

Zinc biofortification of bread wheat,triticale, and durum wheat cultivars by foliar zinc fertilization

Poor zinc (Zn) nutrition of wheat is one of the main causes of poor human health in developing countries. A field experiment with no zinc and foliar zinc application (0.5% ZnSO₄.7H₂O) on bread wheat (8), durum wheat (3), and triticale (4) cultivars was conducted in a randomized block design with three replications in 2 years. The experimental soil texture was loamy sand with slightly alkalinity. The grain yields of bread wheat, triticale, and durum wheat cultivars increased from 43.6 to 56.4, 46.5 to 51.6, and 49.4 to 53.5 t ha^?1, respectively, with foliar application of 0.5% ZnSO₄.7H₂O. The highest grain yield was recorded by PBW 550 (wheat), TL 2942 (triticale), and PDW 291 (durum), which was 5.22, 4.24, and 4.56% and significantly higher over no zinc. Foliar zinc application increased zinc in bread wheat, triticale, and durum wheat cultivars grains varying from 31.0 to 63.0, 29.3 to 61.8, and 30.2 to 62.4?mg kg^?1, respectively. So, agronomic biofortification is the best way which enriching the wheat grains with zinc for human consumption.     

农作物乙醇燃料的综合效益分析

乙醇作为化石燃料的替代品,对于能源需求日趋紧张的中国来说具有非常重要的意义.然而,农作物乙醇作为燃料其生命周期、经济效益及环境效益如何将直接影响其推广使用.文章就农作物乙醇作为燃料的综合效益进行了全面分析,得出了除甜高梁外多数农作物作为燃料乙醇原料具有较低的能效转换率之结论.而且在目前情况下,由于生产成本较高,所产生的经济效益也较差.但其对于解缓能源紧张问题、提高农民收入、促进人员就业具有良好的社会效益,同时对机动车辆的废气污染排放有所改善.