玉米秸秆常压快速液化最佳工艺参数研究

研究了影响玉米秸秆常压快速液化的4个关键性工艺参数:液化时间、液化温度、玉米秸秆质量和催化剂质量之间的交互作用。借助于SAS软件,采用二次回归正交旋转组合设计及响应面法开展系统试验。建立了回归方程,定量描述了各参数对玉米秸秆液化效率的影响及不同参数之间存在的交互作用,并推算出当液化剂质量为100 g、液化温度为158℃、液化时间为63 min、玉米秸秆质量17 g和催化剂质量为2.7 g时,玉米秸秆常压快速液化的残渣率可以达到最小值0.2%,实现玉米秸秆基本完全液化。     

秸秆覆盖对土壤养分和油菜生长发育的影响

通过田间试验,研究了不同秸秆(水稻秸秆和玉米秸秆)不同量覆盖条件下耕层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾的效应以及旱地油菜株高、花序数和分枝数的差异,并进行了产量分析.结果表明:秸秆覆盖对耕层土壤有机质的积累没有明显作用,总体上全氮随着秸秆覆盖量的增加而增加.同水平玉米秸秆覆盖处理较水稻秸秆覆盖处理对碱解氮的积累作用较明显;秸秆覆盖处理大部分可以提高耕层土壤全钾;不同秸秆对耕层土壤钾素的影响不同,水稻秸秆覆盖处理对土壤有效磷、全钾和速效钾的效果优于玉米秸秆覆盖;速腐剂的使用对有机质、碱解氮积累没有影响,但可以增加土壤全氮、全磷的累积,无作物的情况下速腐剂可以增加耕层土壤全钾的积累.秸秆覆盖对油菜的营养生长和生殖生长有显著促进作用,秸秆覆盖可以显著提高油菜的株高,增加分枝数和花序数;速腐剂的加施对营养生长的效果明显,但对生殖生长的效果未显现出来.秸秆覆盖可以增加油菜产量,同水平秸秆覆盖速腐剂处理的产量最高.     

玉米芯液化产物的固沙性能与微观机理研究

以玉米芯为原料,乙二醇为液化剂,浓硫酸为催化剂,考察了不同的液化温度、液化时间、固液比以及催化量对玉米芯液化产物起沙风速的影响规律.采用扫描电子显微镜对玉米芯液化产物处理前后的固结层进行了测试,推断玉米芯液化产物的固沙机理.结果表明,玉米芯液化产物主要通过物理胶粘作用增加沙粒的抗风蚀性能.     

玉米秸微波液化合成可生物降解聚氨酯泡沫研究

以玉米秸秆为原料,采用微波液化产物合成可生物降解聚氨酯泡沫,替代传统石化产品多元醇制备聚氨酯泡沫.通过异氰酸根指数及发泡剂水用量对聚氨酯泡沫材料密度、机械性能的影响分析,得到优化的聚氨酯合成工艺条件:水添加量0.30g、异氰酸根指数为1.0;采用土埋法生物降解试验发现,液化产物制备的聚氨酯泡沫在埋置6个月后质量损失约18.71％,热重分析表明合成的聚氨酯泡沫热分解分为4个典型的阶段.试验结果表明玉米秸秆微波液化产物可合成环境友好可生物降解聚氨酯泡沫,但其材料性能有待进一步表征.     

秸秆还田配施氮肥对土壤碳氮含量与玉米生长的影响

为明确宁夏扬黄灌区秸秆还田条件下的适宜施氮量,在玉米秸秆全量还田条件下,设4种纯氮施用水平(0 kg/hm~2(N0)、150 kg/hm~2(N1)、300 kg/hm~2(N2)、450 kg/hm~2(N3)),以秸秆还田不施氮肥(N0)为对照,研究了秸秆还田配施不同纯氮水平对土壤有机碳氮含量、微生物量碳氮含量和酶活性及其对玉米生长的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥有利于耕层土壤有机碳和全氮含量的提高,随施氮量的增加,土壤碳氮比降低,其中以N2和N3处理对提高耕层有机碳氮含量效果最佳。秸秆还田条件下土壤微生物量碳氮比随施氮量的增加而降低,N2处理对微生物量碳含量、N3处理对微生物量氮含量的提高作用最为显著。秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤脲酶、过氧化氧酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,以N2和N3处理的改善效果较优。秸秆还田配施氮肥对玉米前期生长影响不显著,而N2处理对中后期玉米生长具有显著促进作用。2年玉米籽粒产量以N2处理增产效果最佳,平均较N0处理提高22.0%。通过2年研究结果表明,在宁夏扬黄灌区实施秸秆还田配施氮肥措施可增加土壤有机碳氮含量,调节土壤碳氮比,促进玉米生长,进而提高玉米产量,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm~2效果最佳。     

秸秆还田配施氮肥对土壤碳氮含量及玉米生长的影响

为明确宁夏扬黄灌区秸秆还田条件下的适宜施氮量,在玉米秸秆全量还田条件下,设4种纯氮施用水平[0 kg/hm~2(N0)、150 kg/hm~2(N1)、300 kg/hm~2(N2)、450 kg/hm~2(N3)],以秸秆还田不施氮肥(N0)为对照,研究了秸秆还田配施不同纯氮水平对土壤有机碳氮、微生物量碳氮含量和酶活性及其对玉米生长的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥有利于耕层土壤有机碳和全氮含量的提高,随施氮量的增加,土壤碳氮比降低,其中以N2和N3处理对提高耕层有机碳氮含量效果最佳。秸秆还田条件下土壤微生物量碳氮比随施氮量的增加而降低,N2处理对微生物量碳含量、N3处理微生物量氮含量的提高作用最为显著。秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤脲酶、过氧化氧酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,以N2和N3处理的改善效果较优。秸秆还田配施氮肥对玉米前期生长影响不显著,而N2处理对中后期玉米生长具有显著的促进作用。两年玉米籽粒产量以N2处理增产效果最佳,平均较N0处理提高22.0%。通过两年研究结果表明,在宁夏扬黄灌区实施秸秆还田配施氮肥措施可增加土壤有机碳氮含量,调节土壤碳氮比,促进玉米的生长,进而提高玉米产量,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm2效果最佳。     

基于DNDC的夏玉米农田控氨稳产氮肥和秸秆措施优化

为明确未来气候条件下关中地区夏玉米农田适宜的施肥-秸秆措施以控氨稳产及应对气候变化,基于2019—2020年大田试验,进行不同氮肥种类和不同秸秆还田模式对农田土壤氨挥发和作物产量的影响研究。根据田间实测数据对DNDC模型进行校正与验证,利用验证后模型模拟未来气候条件下不同施肥-秸秆措施对夏玉米产量及土壤氨挥发累积量的影响,综合考虑产量和生产单位产量玉米的土壤氨挥发累积量,最终提出未来气候条件下关中地区夏玉米农田的优化控氨稳产施肥-秸秆措施。结果表明：校正后的DNDC模型可以很好地模拟不同施肥-秸秆措施条件下夏玉米生长和农田土壤氨挥发累积量。在未来气候条件下,秸秆还田会显著提高夏玉米产量并降低生产单位产量玉米的土壤氨挥发累积量。在RCP4.5排放情景下,未来2030—2090年,秸秆全量还田配施180kg/hm2稳定性氮肥生产单位产量玉米的土壤氨挥发累积量较低且产量较高;在RCP8.5排放情景下,未来2030—2050年和2070—2090年,秸秆全量还田配施180kg/hm2稳定性氮肥和秸秆全量还田配施162kg/hm2稳定性氮肥生产单位产量玉米的土壤氨挥发累积量较低且产量较高。因此,在RCP4.5排放情景下,秸秆全量还田配施180kg/hm2稳定性氮肥为关中地区2030—2090年较为优化的控氨稳产施肥-秸秆措施;在RCP8.5排放情景下,秸秆全量还田配施180kg/hm2稳定性氮肥和秸秆全量还田配施162kg/hm2稳定性氮肥分别为关中地区2030—2050年和2070—2090年较为优化的控氨稳产施肥-秸秆措施。本研究可为关中地区实现农业可持续发展及稳产减排提供参考。     

秸秆还田配施氮肥对土壤性状与水分利用效率的影响

为揭示宁夏扬黄灌区秸秆还田配施氮肥对土壤性状与玉米水分利用效率的影响,在秸秆全量还田(9 000 kg/hm2)条件下,设置4种不同纯氮施用水平:SR+N0(0 kg/hm2)、SR+N1(150 kg/hm2)、SR+N2(300 kg/hm2)和SR+N3(450 kg/hm2),以秸秆不还田施氮量333 kg/hm2为对照(CK),研究秸秆还田配施氮肥对土壤容重、含水率、养分含量、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥可改善耕层(0～40 cm)土壤容重和孔隙状况,以SR+N2和SR+N3处理效果最优,耕层平均土壤容重分别较CK降低8. 0%和8. 8%,土壤总孔隙度分别较CK提高11. 4%和12. 5%。秸秆还田配施氮肥有利于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,随施氮量的增加土壤碳氮比降低,其中以SR+N2和SR+N3处理效果最优。SR+N2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高33. 6%、47. 0%、30. 8%。SR+N2处理在玉米生育中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米增产和改善水分利用效率效果最优,两年平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别较CK提高33. 9%、26. 2%。通过两年研究发现,在宁夏扬黄灌区,秸秆还田配施氮肥可有效改善土壤物理性质、增加土壤养分含量、调节土壤碳氮比、增强土壤的蓄水保墒能力,从而显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm2效果最优。     

玉米收获机聚氨酯橡胶筛筛分性能仿真与试验

为降低玉米贯流式风筛加工成本、加工难度以及提高筛面物料的分散程度,采用新型聚氨酯橡胶筛代替金属筛,试验测得筛面上各颗粒相与聚氨酯橡胶间的静摩擦因数、碰撞恢复系数等物理参数,并推导出聚氨酯橡胶的剪切模量。利用EDEM建立筛板上的各颗粒相模型,通过CFD-DEM耦合方式对聚氨酯橡胶筛上不同区域的颗粒相数量进行数值模拟分析。聚氨酯橡胶筛的仿真结果表明,相同时间聚氨酯橡胶筛上颗粒相的分散度大于金属筛上颗粒相的分散度,证明聚氨酯橡胶筛更有利于物料的分散,进而提高筛面的使用效率。当喂入量为5 kg/s,玉米清选装置入口风速为12 m/s时,清选装置清选损失率为1.93%,达到玉米收获机国家标准和行业标准要求,聚氨酯橡胶筛使籽粒清洁率达到95.3%,相对于金属筛提高了16.33个百分点。     

施氮量对扬黄灌区土壤水分、温度、碳氮及玉米产量的影响

针对宁夏扬黄灌区降水少、春季低温不利于玉米出苗和生长,而作物生育中后期高温胁迫导致玉米生产力低下等问题,在滴灌条件下设置秸秆全量还田(9 000 kg/hm²)配施3个不同纯氮用量:150,300,450 kg/hm²(即处理N1,N2,N3),并以秸秆还田不施氮肥为对照处理(CK),研究不同施氮量对土壤水分、土壤温度、土壤碳氮(土壤有机碳和全氮含量及碳氮比C/N)、玉米产量及水分生产率的影响.结果表明,N3处理对提高0~40 cm层土壤有机碳、全氮含量效果最佳,分别较CK处理显著提高41.5%和41.7%,而N2处理对调控土壤C/N效果最显著,较CK处理显著增加5.2%.秸秆还田配施氮肥均可提高玉米苗期(播后20 d)0~25 cm土层土壤的温度,且对玉米生育期内0~100 cm土层土壤具有很好的保水作用,以N2处理对土壤调温保水效果最佳.处理N1和N2能显著影响玉米的产量构成,较CK处理可显著增产46.2%~63.7%.同时,N2处理可显著提高玉米水分生产率,与CK处理相比,N2处理可显著促进玉米水分生产率提高36.1%.可见,秸秆配施300 kg/hm²氮肥还田在宁夏扬黄灌区对调控土壤水热环境和土壤碳氮比、促进玉米产量和水分生产率增加方面,效果最佳.     

中国保护性耕作对土壤风蚀的影响研究

为探讨保护性耕作措施对农田土壤风蚀的影响,通过中国知网,以“免耕或保护性耕作并且土壤风蚀”为主题,检索至2020年底公开发表的中文期刊论文,对检索到的论文进行整理分析。结果表明,中国保护性耕作对土壤风蚀的田间试验均来自北方干旱半干旱农田,研究方法以集沙仪野外测量为主；保护性耕作研究中对土壤风蚀方面的研究占比较少,产量效应一直是保护性耕作的研究重点；综合相关研究分析,保护性耕作平均可减少农田土壤风蚀量71.2%；保护性耕作减少农田土壤风蚀具有普遍性,少量研究认为保护性耕作不能减少农田土壤风蚀量。     

国内外移动式风洞在土壤风蚀试验中的应用

简要介绍了土壤风蚀研究的基本方法和国内外移动式风洞在风蚀研究中的应用状况；指出移动式风蚀风洞将成为土壤风蚀研究的重要工具，在风蚀研究中具有极大的重要性和经济价值。     

保护性耕作对水土保持的影响

水土流失已成为制约我国农业可持续发展的主要因素,严重降低了土壤生产力。为解决这一问题,自20世纪90年代起,保护性耕作被引入中国,并相继建立了长期保护性耕作试验基地。该文综述了不同保护性耕作措施对水土保持影响的研究结果,通过平均值方法对黄土高原、东北黑土区和北方沙土区的试验数据进行对比,分析免耕秸秆覆盖、深松和传统耕作对土壤含水率、土壤水蚀、土壤风蚀及土壤肥力的影响规律。结果表明,与传统耕作相比,在黄土高原地区,免耕秸秆覆盖和深松的土壤含水量分别提高了13.6%和31.7%,水分利用效率分别提高了2.26和3.82 kg/（hm2·mm）。在东北黑土区,免耕秸秆覆盖和深松的土壤有机质、速效氮和速效磷的含量分别提高了14.8%和7.1%、10.8%和8.4%及10.8%和8.4%,免耕秸秆覆盖和深松的土壤平均径流量分别减少了32.8%和23.5%。在西北沙土区,免耕秸秆覆盖和深松保护性耕作措施能显著降低土壤风蚀速率,当风速为10 m/s时,土壤风蚀速率分别降低了90.2%和85.0%。      

玉米秸秆集行全量覆盖还田苗带条耕保护性耕作技术模式

保护性耕作是一种以农作物秸秆覆盖还田、免（少）耕播种为主要内容的现代耕作技术体系，能够有效减轻土壤风蚀水蚀、增加土壤肥力和保墒抗旱能力、提高农业生态和经济效益。介绍了玉米秸秆集行全量覆盖还田苗带条耕保护性耕作技术模式的优势、主要机具装备、作业流程及要点、重点注意事项等内容，为保护性耕作技术的推广应用提供参考和借鉴。      

秸秆残茬覆盖对土壤水热效应及风蚀的影响

为探寻适宜东北辽河平原地区的最佳保护性耕作模式,以传统耕作模式为对照,探讨不同秸秆残茬覆盖模式对土壤含水率、地温及风蚀的影响。结果表明：不同覆盖模式对土壤含水率、地温及风蚀的影响不同;与传统耕作模式相比,保护性耕作土壤的含水率及地表温度较高,且地表粗糙度大、土壤风蚀量小;在所有处理中,留茬全覆盖模式的防治风蚀效果最佳。     

Wind erosion of light soil in the wheel tracks of a farm tractor

It is estimated that about 17·5% of arable land in the Wielkopolska region of Poland is subject to strong and very strong wind erosion. Mechanization of field work and the basic effects of tractor wheels on the soil are considered to be one of the main causes of this. An investigation was made of the effect of the tractor forward speed and unit wheel load of the tractor and trailer set on the increase of soil surface density, its aggregate structure and susceptibility to wind erosion. Measurements of wheel slip, speed and wheel deformations were based on a recently developed method in which a cine-camera was used, while wind erosion in the track was determined with a specially designed test stand equipped with an air fan and Allnier probe. It was found that compaction of dry soil, at a tractor wheel load of about 117 kPa, decreased wind erosion resistance, whereas compaction of wet soil increased its resistance.     

植被覆盖地表的空气动力学粗糙度及对土壤风蚀的影响

空气动力学粗糙度是影响植被覆盖土壤抗风蚀能力的重要因素.利用移动式风蚀风洞对试验区田地表进行原位测试,由风速廓线得到的空气动力学粗糙度,可有效地反映地表的空气动力学性质.测试结果表明:植被盖度愈大,空气动力学粗糙度愈大;土壤风蚀量随空气动力学粗糙度增大呈指数规律下降.     

北方风沙区铁路项目施工中风力侵蚀及治理效果监测

沙害是北方风沙区线型生产建设项目遭受的主要危害。通过定位监测与调查监测等方法,对位于该地区的铁路项目的风力侵蚀强度与治沙措施防护效果进行监测,监测数据表明：施工扰动区风力侵蚀剧烈,水土流失严重;采取路基边坡碎石土包坡、路基两侧沙障防护可有效防治项目区风力侵蚀,减少项目区外围风沙流侵害路基,是阻沙固沙、减少沙害的有效措施。     

植被覆盖地表抗风蚀性能的测试与研究

为了定量评价净风吹蚀下植被覆盖地表的抗风蚀性能,利用移动式风蚀风洞对试验区地表进行原位测试.结果表明:不同风速下土壤风蚀量随植被盖度的增加呈指数规律减少,土壤防风蚀的植被盖度在30%以上较为显著;当风速为10m/s以上时,试验区的有效防风蚀植被盖度须达到40%以上,当风速为14～18m/s时,其有效植被盖度须达到60%～80%的水平.     

北方农牧交错带风蚀对农田土壤特性的影响

研究分析了我国北方农牧交错带典型风蚀地区，传统和保护性耕作农田土壤的风蚀和有机物及养分衰减的定量关系及其衰减的机理。土壤风蚀过程中，保护性耕作比传统耕作可以减少风蚀量50．44％。有机质损失减少48．80％，全氮损失减少49．04％，全磷损失减少48．51％，全钾损失减少50．52％。传统耕作和保护性耕作各物质损失中全磷的损失最大，分别为12．24％和5．93％；其次是有机质的损失，分别为11．53％和4．31％。土壤损失率分别为5．29％和2．62％时，全磷损失率是相应土壤损失率的2．31倍和2．26倍；有机质损失率是相应土壤损失率的2．18倍和1．65倍。保护性耕作是防止农田沙漠化和提高作物产量的根本措施。