牧草压缩过程的研究

以9KG-350型高密度压捆机为试验装置,对常见的羊草、苜蓿、(碾过的)麦秸进行了压缩试验。通过试验分析,提出了不同喂入量(初始密度)下的压缩关系式及农业纤维物料压缩的数学模型;揭示了开式压缩与闭式压缩有明显的差别;指出了压缩过程存在着“松散”和“压紧”两个阶段,以及物料的种类、喂入量(初始密度)等对压缩过程有很大的影响。在一定压缩条件下,存在着临界喂入量,且不同物料的临界喂入量不同。     

物料分选过程中的模式识别技术与智能化

农产品加工过程中涉及物料分选操作,自动物料分选系统的设计与模式识别与智能化技术相关。该文研究了农产品物料分选过程的基本规律,根据非间歇离散型物料分选过程的时间约束以及物料的固有分类特性呈现不可分离性的特点,提出了时间适应度和特征效率的概念。分选系统的时间适应度应该大于零,特征维数最小化的原则是特征效率从正向逼近于１。介绍了异步多维模式分类器的基本结构和实现方法,根据Ｂａｙｅｓ最小错误分类原则或Ｂａｙｅｓ最小风险分类原则,可通过学习程序实现分类阈值的在线寻优。基于人－机智能综合思想,通过建立内环和外环智能体系来控制分选系统工作,在复杂情况下,外环智能体系可将人类自然智能导入系统帮助工作。上述技术在智能化茶叶分选设备上得到成功应用。     

不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响

试验采用凋落袋法来研究农田有机物料混合后的分解状况。选取风干的水稻秸秆、花生秸秆和猪粪三种有机物料,设置九种处理,田间分解30 d、90 d、180 d和360 d四个阶段取样,测定物料分解率、基本养分及pH值等指标。结果显示,不同农田有机物料混合分解时,SZ、HZ、7S3H及3S7H混合处理的分解率均表现出正交互作用效应,而SHZ及SH混合处理均表现出负交互作用效应。农田有机物料混合可以调节物料的营养结构,优化不同营养物质搭配比例,使调节后物料促进微生物活性的增强,对碳源利用更加彻底,充分吸收周围可被利用的营养物质(N、P、K),有利于营养物质的富集。物料组合对pH值的影响均表现出正交互作用效应。     

喷动床干燥机物料运动规律的研究进展

介绍了喷动床的基本结构与喷动条件，并从物料在喷动区及环形区的运动、物料的循环与混和、循环时间与停留时间等几方面，综述了喷动床内物料运动规律的研究进展     

苜蓿压捆过程中压缩与恢复应力传递规律

探索苜蓿在压捆过程中,由松散状态压缩成草片时在压捆室不同位置的轴向应力变化规律及传递模型。以草片为研究对象,选喂入量为4 kg/次,在草物料压捆试验台上进行了5种截面的压捆试验。每种截面布设2套压力传感装置和3个位移传感器,由基于虚拟仪器的草物料压缩测试系统采集各传感器的信号,记录了每次压缩时草片的压缩与恢复应力和位置、草片的压缩量及回弹量等数据。结果表明苜蓿在不同截面下压缩与恢复应力具有相同的传递规律,但截面尺寸影响草片的最大压缩应力和最小恢复应力的数值且为非线性关系。指出了由松散苜蓿压缩成草片所需要的压缩应力最大,是压捆机设计中的基本参数。揭示了草片最大压缩应力随位移的变化呈指数下降,在压缩室内草片(4~5个草片)的压缩应力较高,在捆草室内草片的压缩应力较低,建议压缩室长度为900~1 000 mm。草片最小恢复应力表现为随位移增加而增加,达到一定位置时随位移的增加而下降。通过回归分析,获得了苜蓿在压捆过程中压缩与恢复应力传递规律和相应的数学模型,其复相关系数均大于0.9091,说明压缩与恢复应力和草片的位置密切相关,模型回归效果较好。试验结果可为草物料压捆机的动力选择和优化设计提供基础数据和理论依据。     

有机物料腐解过程胡敏酸的分级研究

采用培养试验,在研究玉米秸、绿豆秸、猪粪、羊粪4种有机物料腐解过程腐殖物质的组成(H/F比)、胡敏酸性质动态变化的基础上,利用酒精沉淀法对胡敏酸进行分级,研究了不同腐解期胡敏酸的级分组成变异。结果表明,有机物料腐解形成的胡敏酸以级分3、4、5所占比例较多,级分1、2相对较少。级分3在整个腐解过程明显增加;级分1、2前期有所波动,后期呈增加趋势,级分4、5以减小趋势为主。胡敏酸性质变化与其级分组成变化有密切关系。     

几种有机物料分解过程中溶解性有机物质化学成分的变化

本研究依据稻草、紫云英和茶树修剪叶分解过程中水溶性有机物质(DOM)的化学组成的变化,认为:随着有机物料的分解,水溶性有机碳(DOC)溶出量减少,21d后出现一溶出峰,35d后趋于稳定。DOM中溶解性有机氮(DON)、水溶性糖、有机酸种类及其含量的动态变化结果表明:不同分解阶段DOM的化学组成有差异,且因有机物料种类不同而不同。35d后DOM的含量与化学组成都已趋于稳定,不同有机物料溶出DOM中化学组成相似,表明有机物料的分解已进入难分解物质的缓慢分解阶段。     

盘刀式铡草机粉碎物料运动过程分析与试验

为了探究盘刀式铡草机粉碎物料的抛送运动规律,该研究在综合考虑抛送装置与前端装置的参数匹配及气流对物料的影响下,将物料抛送运动过程分为7个阶段,通过分析物料在各个阶段的运动及受力情况,建立了物料从切碎到与叶片碰撞、物料沿抛送叶片运动、沿抛送直管和弯管运动以及物料被抛出出料口后的动力学模型。以动力学模型为基础,建立了数值计算模型。根据实测的铡草机与物料相关数据,确定了仿真模型参数,以物料的抛送距离为评价指标,分析了主轴转速和叶片倾角对抛送性能的影响。研究结果表明,在试验范围内,抛送距离随着主轴转速的增大而近似线性增大;随着叶片倾角的增大,抛送距离呈先增大后减小的趋势,且后倾叶片的抛送距离大于前倾叶片,后倾叶片更有利于物料运动。抛送距离试验得到的结果与理论仿真结果一致,最大相对误差为6.6%,验证了动力学模型的合理性。动力学模型的建立为进一步优化抛送装置结构和运动参数及其与前端装置的匹配提供理论指导。     

施用有机物料土壤中氮、磷及重金属的短期淋失规律

通过土柱培养试验,研究土壤中氮、磷、重金属在污泥堆肥、猪粪堆肥土地利用后30天内的淋失规律。研究发现,混合土层与土壤底层中硝氮及磷酸盐在添加有机物料后30天内不断溶出,而氨氮在有机物料施用后的5～10天内溶出风险最大;有机物料的施入显著提高了土壤中重金属Cu和Zn的水溶性,混合土层Cu、Zn的淋失含量分别在施用有机物料后第2天与第5天达到峰值,并逐渐向下迁移,使土壤底层Cu的溶出量逐渐升高,Zn的溶出量在5～10天达到最高,其中污泥堆肥处理最明显。土壤溶解性有机碳含量也在施用有机物料后短期内有明显的增加,并显著影响土壤中氮、磷、重金属的短期淋失量。以上结果表明,土壤中氮、磷、重金属在施用有机物料后短时间内就有淋失风险,对地下水造成较大威胁。因此,应该特别关注有机物料土地利用后污染物在短期内的排放及其控制措施,减轻对土壤生态系统的短期冲击,减少对环境污染的风险。     

玉米秸秆振动压缩过程的应力松弛试验

中国玉米秸秆资源非常丰富,由于本身松散、密度低的特点,其贮运成本较高,压缩致密是解决这一问题的最有效方法。在压缩过程中,玉米秸秆表现出的流变特性造成能耗高、压缩设备关键部件磨损严重以及生产率较低的问题,是制约其推广应用的主要瓶颈。针对这些问题,该文将振动引入玉米秸秆的压缩过程中,在自行设计的振动压缩试验系统上进行了揉碎后的玉米秸秆叠加振动与不加振动压缩应力松弛的试验研究,利用MATLAB软件的2阶指数方程对试验数据进行拟合,得到玉米秸秆振动压缩过程的2阶Maxwell应力松弛流变模型参数,其拟合度均大于0.9。基于流变模型,对应力松弛速率、应力松弛时间参数进行了分析,其结果为：压缩过程叠加振动,能够提高应力松弛速率、降低应力松弛时间以及成型块内部的残余应力,从而可降低再次压缩的压缩阻力、提高产品质量以及生产率,为解决现有成型设备高能耗低效率等问题提供了新的途径。     

利用常规气象资料模拟计算作物系数的探讨

利用Ｐｅｎｍａｎ-Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式和ＮＷＳＥ（非水分胁迫条件下作物腾发）模型及中国科学院禹城综合实验站的系列气象资料逐日模拟计算了冬小麦返青～收获期间的作物系数。分析表明：作物系数多年变化具有相对稳定性,当表土含水率为田间持水量的６０％时,ＮＷＳＥ模型模拟计算作物系数多年均值与实验值较一致;同时,作物系数年际间的变化存在一定程度的变异性。ＮＷＳＥ模型计算的作物系数的平均标准差为０.１３,平均变差系数为０.１２。气象因素对作物系数变异性的影响分析表明：太阳净辐射、风速和空气湿度的影响较显著,而气温波动的影响不明显;作物系数随风速增大或相对湿度、净辐射降低而增大。     

农作物长势的定义与遥感监测

监测作物生长过程的状况与趋势,即长势监测是农业遥感更为重要的任务。其目的是：１）为田间管理提供及时的信息;２）早期估计产量。该文以冬小麦为例,根据实地调查与北方数省的资料,用作物的个体与群体特征定义作物长势,讨论了遥感监测的可能性,提出了基于植被指数与植被表面温度的长势遥感监测的评估模型与诊断模型的概念与算法。     

华北平原旱稻作物系数试验研究

该文依据2001～2004年4年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了北京地区旱稻出苗～成熟期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了旱稻各生育阶段的作物系数,并分析了旱稻作物系数变化规律。结果表明：北京地区旱稻出苗～成熟期间参考作物蒸散量平均为560.1 mm;日平均孕穗～开花期最高为6.8 mm/d,年际变化幅度很小。旱稻作物系数全生育期平均为1.07,在孕穗～开花期最大,为1.49,其次为开花～成熟阶段,平均为1.20,拔节～孕穗最小为0.87;在北京气候背景下,旱稻作物系数与出苗后天数和大于0℃积温具有较好的三次多项式关系。     

1961-2010年中国参考作物蒸散量变化趋势与时空格局

根据甄选的中国529个气象台站1961-2010年的观测资料,利用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith模型估算了全国年际参考作物蒸散量,探究了中国1961-2010年参考作物蒸散量变化趋势与时空格局.结果表明:(1)通过对中国参考作物蒸散量的年变化趋势进行分析,发现1961-2010年参考作物蒸散量先有下降趋势(1961-1993年),下降幅度不大,后又有缓慢的回升(1994-2010年),但总体呈下降趋势;(2)通过对各站近50年参考作物蒸散量平均值的时空分布进行分析,发现中国西北地区和西南地区明显大于东北地区和中部腹地;(3)中国参考作物蒸散量时空分布主要影响因素是风速和气温(气温影响范围广,风速影响程度大),也与中国地形复杂、面积广阔、经纬跨度大、各地气象条件差异导致作物蒸散能力差异有关.     

旱地作物需水量预报决策辅助系统

旱地作物需水量预报决策辅助系统是利用人工智能技术,在Penman公式的基础上结合现有西北旱区的农学知识、模型以及经验进行系统集成而建立的智能化计算机软件系统,该系统是西北地区节水农业专家系统的一个子系统。在生产实践中可为陕西关中地区的冬小麦、夏玉米的栽培作出灌溉方案的决策咨询。     

烟蒜轮作与套作对土壤农化性状及烤烟产量的影响

为了探讨烟蒜轮作与套作对土壤农化性状及烤烟产量的影响,本试验在烤烟不同生育时期,采取单作烤烟、烟蒜轮作与套作种植方式下的土壤样品分析农化指标和统计烟叶产量,并对其结果进行对比分析.结果表明随生育期的推进,不同种植方式下根际土壤pH值呈增加趋势,烟蒜轮作与套作根际与非根际土壤的pH值均高于单作烤烟.上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作根际与非根际土壤有机质含量均高于单作烤烟.下部叶与上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作非根际土壤速效氮含量显著高于单作烤烟.而上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作处理根际土壤速效磷、速效钾含量高于单作烤烟.烟蒜轮作与套作烟叶产量、上中等烟率较单作烤烟提高了35.04％和17.55％、5.88％和3.88％.烟蒜轮作与烟蒜套作种植方式均有利于缓解烟草连作障碍,改善土壤微生态环境,提高烤烟产量,但烟蒜轮作对其效果更加突出.本研究探讨烟蒜轮作与烟蒜套作种植方式对土壤农化性状及烤烟产量的影响,可为改良植烟土壤、减轻连作障碍及栽培制度的创新提供理论基础和技术支撑.     

玉米淀粉糊的流变学特性分析

利用生物显微镜分析系统观察玉米淀粉颗粒的外形及结构,并利用旋转黏度计研究了不同玉米淀粉乳制备淀粉糊的流变性能,根据其流变性能数据非线性回归得到淀粉糊在不同温度下的流变模型.研究结果表明:在试验中所设的剪切速率范围内,淀粉糊的剪切应力均是随着剪切速率的增加而增大;且在同一剪切速率同一温度下,淀粉与水的比值越大,淀粉糊所受的剪切应力就越大;相同比例淀粉乳形成的淀粉糊在同一剪切速率下,随着温度的升高而剪切应力减小;玉米淀粉糊属于屈服-假塑性流体,模型的拟合相关系数γ2在0.990～1.000之间,说明屈服-假塑性流体模犁能有效地表征玉米淀粉糊的流变性能.淀粉糊的流变学特性研究为进一步淀粉胶黏剂的开发及利用提供了理论和试验依据.     

烟蒜轮作与套作对土壤微生物类群数量的影响

采取田间试验方式,以单作烤烟为对照,研究了不同年度和烤烟生育时期烟蒜轮作、烟蒜套作对根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌、解钾菌和解磷菌数量变化的影响。结果表明:随生育时期推进,烟蒜轮作和烟蒜套作处理根际土壤细菌含量高于单作烤烟的趋势越来越明显。2014年,上部叶成熟期烟蒜轮作、烟蒜套作根际土壤细菌数量是单作烤烟的1.41倍和1.24倍。中部叶成熟期和上部叶成熟期,烟蒜轮作处理根际土壤真菌数量最少,但2014年烟蒜轮作和烟蒜套作处理下非根际土壤真菌数量高于单作烤烟处理。烟蒜轮作、烟蒜套作处理根际土壤放线菌数量高于单作烤烟,上部叶成熟期分别是单作烤烟2.01倍和2.93倍(2013年)、1.12倍和1.28倍(2014年)。烟蒜轮作、烟蒜套作处理根际土壤解钾菌和解磷菌含量在烤烟生长发育的中后期显著高于单作烤烟,且非根际土壤的解磷菌含量也呈现相同的趋势。不同年度,烟蒜轮作与烟蒜套作处理烟叶产量和上中等烟率均显著高于单作烤烟处理。烟蒜轮作和烟蒜套作种植模式能改良土壤根际环境微生物结构,维持良好的土壤质量状态。     

新疆1961-2013年参考作物蒸散量时空变异

准确评估参考作物蒸散量的变化规律对新疆农业生产及水资源合理利用具有重要作用,采用Penman-Monteith公式以及55个气象站的逐日气象资料,计算了新疆1961-2013年参考作物蒸散量并分析其时空变化特征,运用多元回归分析法对影响参考作物蒸散量变化的主导气象因素进行了定量分析.结果表明:新疆ET0总体呈下降趋势,年际变化率为-1.01 mm/a.在20世纪80年代之前ET0偏高,90年代减少到最大,2000年以来又逐渐增大.从季节来看,夏季、秋季的ET0与年ET0的减小趋势一致,春季冬季ET0的减少趋势不明显.在不同年代际时间尺度,新疆全年及季节ET0的年际变化在空间上存在一定的分异.风速是全年及夏、秋季ET0变化的主导因素,而温度是春季及冬季新疆区域蒸发量变化的主导因素.     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。