不同农作物秸秆收储运模式成本和能耗比较

为降低农作物秸秆收储运过程中成本和能耗损失,选择合适的收储运组合模式,促进秸秆规模化利用,该文建立了基于设备—人工—费用的秸秆收储运数学模型,并以华北平原为例,分析不同秸秆收储运模式(分为集中型、分散型;人工收集、机械收集等)和不同秸秆收集量对成本、能耗的影响以及人工、设备的实际需求。结果表明,秸秆收储运成本一般在120~260元/t之间,秸秆收储运能耗在(1.2~5.5)×105 kJ/t之间;田间机械收集比人工捡拾成本低,但所需设备投资较高,能耗明显升高;人工收集则需要大量的人工。收集方式相同时,集中型收储运模式成本和能耗都比分散型低;人工收集时秸秆收集量小于25万t或机械收集时收集量小于50万t,建议选择集中型收储运模式,否则选择分散型收储运模式。该文建立的收储运数学模型,为选择合适的秸秆收储运组合模式提供了参考依据;对促进秸秆能源利用,具有很大的指导意义。     

秸秆覆盖对盐渍土水分状况影响的模拟研究

用三种质地、三种盐化程度的土壤为试材进行试验。结果表明,覆盖秸秆可明显降低土壤水分蒸发,与不覆盖相比,覆盖１．５ｔ／ｈｍ２的土壤水分蒸发减少４０％;覆盖６．７５ｔ／ｈｍ２的可减少７０％。覆盖的效果还因土壤质地和盐化程度不同而异。     

基于交流阻抗法的小麦秸秆含水率检测仪设计

为了给秸秆含水率的检测提供廉价、便捷的检测仪,该文基于交流阻抗法设计了以单片机为控制器,能够检测阻抗、温度和压力的小麦秸秆含水率检测仪。建立了阻抗与小麦秸秆的湿基含水率（10.4%～19.7%）、温度（5～40℃）和容积密度（75.3～101.3 kg/m3）的三元三次关系模型,分析了各因素对模型影响的显著性,指出容积密度对模型影响不显著。进而建立了阻抗与湿基含水率和温度的二元三次模型;验证了模型的可靠性以及基于阻抗和温度预测秸秆含水率的精度。与烘干法相比,该文所设计的小麦秸秆含水率检测仪对于含水率10%～20%,温度在5～40℃的小麦秸秆含水率的绝对测量误差为-2.0%～0.9%,当单片机的晶振频率为11.0592 MHz时,检测响应时间小于1.5 s。该研究为小麦秸秆含水率的快速、现场检测提供了一种装置。     

秸秆覆盖对苹果水分利用效率影响的研究初报

根据１９９２～１９９４年北方旱区农业综合发展研究寿阳试验区的定位试验资料，研究、分析了秸秆覆盖对苹果水分利用效率的影响。结果表明，覆盖能使土壤具有技好的保水性能，６月份以前，覆盖地土壤湿度比对照高２．０％，７月份以后，平均提高４．０％～６．０％；覆盖改善了土壤的温度状况，使土壤有利于根系生长的时间较对照长４０ｄ左右；覆盖有利于苹果的生长发育，覆盖处理苹果的干周生长量、新梢生长量和叶面积分别比对照提高２６．０％、２８．８％和４０．２％，单果重、产量和水分利用效率分别比对照提高５．５％、１７．２％和１７．３％。因此，秸秆覆盖能使我国北方旱农地区有限的降水资源得到有效的利用，是提高苹果产量的有效途径之一。     

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。     

施肥和秸秆覆盖对旱地作物水分利用效率的影响

１９９２～１９９５年,在陕西省合阳旱地进行了施肥和秸秆覆盖对冬小麦、春向日葵水分利用效率影响试验。结果表明,在一定的施肥范围内,肥水表现为互促协同效应,作物的水分利用效率随着施肥量的增加而提高,试验条件下,冬小麦水分利用效率增加１４．９％～５７．５％。秸秆覆盖能抑制土壤蒸发,增强作物蒸腾,从而提高作物水分利用效率,在旱地推广合理施肥和秸秆覆盖技术是提高作物产量的有效途径。     

秸秆覆盖对冻融期土壤墒情影响试验

为了研究秸秆覆盖对冻融期土壤墒情的影响,该文设置裸地、玉米秸秆覆盖厚度为5、10和15cm的4种地表处理,进行了冻融期的土壤水分迁移试验。结果表明,冻融期秸秆覆盖的保温效应改变了土壤冻结状,使覆盖厚度15cm田块未出现冻层,覆盖厚度5和10cm地块的土壤初冻时间比裸地分别滞后16和25d,且冻层厚度较裸地减小了29和42cm。受冻融作用的影响,裸地在40cm处出现聚墒区,秸秆覆盖田块在地表处和30～50cm处出现聚墒区。冻融期内玉米秸秆覆盖厚度为5、10和15cm田块地表水分波动幅度分别比裸地减小了1.12、6.46和8.7百分点;土壤融化后其地表0-10cm土壤平均含水率分别比裸地高9.45、9.04和8.99百分点。研究成果可为季节性冻土分布区实施秸秆覆盖措施提供参考依据。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

压缩状态下玉米秸秆粉粒体大变形有限元分析

为玉米秸秆模压托盘成型模具和相关设备的设计和工艺提供基础的力学数据,需要探明玉米秸秆粉粒体模压过程的成型规律,在分析模压成型原理的基础上,对玉米秸秆粉粒体压块进行了单轴压缩试验,探讨了模压过程中玉米秸秆粉粒体的弹塑性特征。采用有限变形理论,研究并推导了欧拉描述的轴对称有限元模型,编制了大变形有限元分析程序,计算得到了玉米秸秆粉粒体圆柱形试件在压缩率30%时的变形图、等效应变图,以及载荷位移曲线,探讨分析了玉米秸秆粉粒体压缩成型过程的成型特征,并与试验值和小变形计算结果进行了配对 t检验和回归分析。结果表明：1）有限变形数值解与试验结果最接近。2）采用大变形有限元模型进行计算时,加载步长为0.01,而小变形为0.0001;有限变形解和小变形增量解与试验曲线的决定系数分别为 R2=0.9855和R2=0.9398,说明利用大变形进行计算,可以用较大的加载步长,而且得到的结果精度较高。该文研究结果对于深入研究玉米秸秆粉粒体的模压工艺,实现工艺和装备的优化设计提供了技术基础数据。     

小麦秸秆含水率测量仪的设计与试验

为了实现小麦秸秆含水率的便捷、快速和准确测量,设计了一种以AT89S52单片机为控制器,分别利用平行极板式电容传感器,DS18B20温度传感器和FSR402压力传感器测量电容、温度和容积密度,以液晶显示器显示测量结果的小麦秸秆含水率测量仪。通过试验分析了电容、温度和容积密度测量模块的精度;进而以冬小麦秸秆为对象,研究了秸秆的湿基含水率(10.6%～19.6%)、温度(5～35℃)和容积密度(77.2～103.6kg/m3)对输出电容的影响;建立了电容与主要影响因素的关系模型,并对模型的可靠性及含水率预测精度进行了检验。结果表明,所设计测量仪的含水率绝对测量误差是0.9%～2.2%,灵敏度为0.3%,响应时间小于2s。研究为灵敏、快捷的小麦秸秆含水率检测仪的设计提供了参考。     

秸秆深层覆盖对水分入渗及蒸发的影响

 为探讨秸秆还田对土壤水分入渗和蒸发造成的影响,通过在土表下20 cm处铺设3cm厚秸秆隔层的土柱试验表明:在灌溉水分入渗时,秸秆隔层阻碍了土壤重力水入渗,降低了土壤重力水由土壤上层向下层入渗的速率;在土壤水分蒸发过程中,秸秆层隔断了土壤的毛细管,使秸秆层以下土壤水很难通过土壤毛细管作用而向地表运移并蒸发。秸秆深层覆盖可以使深层土壤水分的蒸散量减少2%～3%,对深层土壤的蓄水保墒有积极的作用。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响

为了揭示季节性冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响,分析对比了裸地和5种不同玉米秸秆覆盖厚度(5、10、15、20和30 cm)地块的土壤剖面含水率和土壤温度等值线变化特征,采用数理统计分析方法对土壤剖面水热变化进行了统计学分析。结果表明:在季节性冻融期,裸地最大冻结深度为52 cm,土壤剖面水热变化较为剧烈,0~40 cm属于水热变化活跃层,覆盖厚度为5和10 cm时的土壤剖面水热变化活跃层分别为0~20和0~10 cm。秸秆覆盖厚度为15 cm时可平抑土壤剖面水热的变化,并能达到良好的保温效果。秸秆覆盖厚度为5 cm时,在土壤冻融作用和秸秆覆盖的双重效应下,耕作层土壤水分较其他地块高,储水保墒效果显著。当秸秆覆盖厚度大于15 cm时,土壤保墒保温效果不随秸秆覆盖量的增加而增强。从预防冻害和蓄水保墒角度出发,最佳秸秆覆盖厚度为10~15 cm。研究成果对于季节性冻土地区冬春季节农田秸秆覆盖的科学实施具有重要的指导意义。     

渭北旱塬不同秸秆覆盖量对土壤水分和春玉米产量的影响

为了探明不同秸秆覆盖量对渭北旱塬土壤水分及春玉米产量的影响,于2008－2009年在陕西合阳县旱农试验站进行了3个水平的秸秆覆盖量（4 500、9 000和13 500 kg/hm2）试验,以不覆盖为对照（CK）。2 a结果表明,3个处理0～200 cm土层平均土壤贮水量较CK均显著提高,分别增加16.52、25.52和34.04 mm（P＜0.05）;播后0～60 d,农田蒸散量较CK分别减少4.43、8.23（P＜0.05）和6.96 mm（P＜0.05）;9 000 kg/hm2处理2年平均籽粒产量及水分利用效率表现最优,较CK分别提高11.03%（P＜0.05）和9.25%（P＜0.05）,13 500 kg/hm2处理次之,4 500 kg/hm2处理最差。本研究表明,渭北旱塬春玉米生育期降水量低于390 mm时,不同秸秆覆盖量处理蓄水保墒及增产效应明显,且以9 000 kg/hm2覆盖量为宜。     

中国主要农作物秸秆资源能源化利用分析评价

该文应用不同的秸秆资源评价指标,通过文献分析和实地调查,对中国主要农作物秸秆资源进行了调查与评价。结果表明,2006年全国5种主要农作物秸秆的理论资源量为4.33亿t。其中,可能源化利用资源量约1.76亿t,呈"两高两低"的分布特点,即人均资源量"北高南低"、单位播种面积资源量"东高西低"。依据各区的秸秆资源分布特点,可将全国划分为重点开发利用区(东北区、蒙新区和华北区)、适度开发利用区(西南区、长江中下游区和华南区)、限制开发利用区(黄土高原区和青藏区),建议对各区采取不同的开发利用措施。     

耕作措施和秸秆还田对双季稻田土壤氮渗漏的影响

针对免耕稻田土壤物理性状的改变引起的土壤氮素淋洗问题,通过定位试验研究了不同耕作措施的稻田土壤氮素特征,为免耕稻田氮素的高效利用提供依据。研究在我国双季稻典型区湖南省宁乡县长期定位试验田进行,该试验地自2005年设置免耕秸秆还田（NT）、旋耕秸秆还田（RT）、翻耕秸秆还田（CT）和翻耕秸秆不还田（CT0）4种耕作处理,重复3次。使用定水头法分层测定0～80 cm土壤导水率,测定分析各处理80cm处土壤渗漏液铵态氮、硝态氮含量差异。研究结果表明,NT 0～80 cm土壤的饱和导水率较CT提高了63.14%,NT铵态氮、硝态氮渗漏量显著高于其他处理。秸秆还田措施使早稻耕作覆水初期渗漏水中硝态氮含量显著高于不还田处理。从全年淋失总量估算结果来看,各处理铵态氮渗漏量约是硝态氮的2倍。总之,相对于耕作处理,免耕会使氮素淋失量增加,而长期淹水条件下稻田铵态氮渗漏应得到更多的重视。     

有机肥料BGA激活剂对日光温室内土壤含水率的影响

探讨了日光温室中施用有机肥料BGA激活剂后土壤水分动态规律,试验结果表明BGA激活剂作为一种有机肥料对于保持土壤水分有着明显的作用,施加BGA的土壤含水率要比对照处理高出17.7%;施加BGA后通过水分运移,在根系分布密集的20～60 cm之间的土壤含水率较高,其中20～40 cm的土壤含水率增加26%,40～60 cm的土壤含水率增加28%;试验研究发现,当BGA的施加标准为150 g/株,作物根系土层含水率增加最多.BGA作为一种有机肥料,为发展节水农业提供了一种新的途径.     

含水率对小麦粮堆弹塑性力学特性的影响

不同地区粮仓中粮堆的含水率会有较大的差异,为了明确含水率对粮仓设计参数的影响,通过三轴试验研究了含水率对小麦粮堆非线性强度、临界状态和模量等的影响规律。结果表明：不同含水率下小麦粮堆的峰值强度和残余强度符合非线性强度指标的Mohr-Coulomb强度准则;参考压力（100 kPa）下峰值内摩擦角和残余内摩擦角随着含水率的增大呈线性增大,含水率每增加1%,峰值内摩擦角和残余内摩擦角分别增大0.22°和0.30°。小麦粮堆的临界状态特性符合剑桥弹塑性理论,偏应力随着平均法向应力的增大呈线性增大;峰值应力比和临界状态应力比随着含水率的增大呈线性增大;含水率每增加1%时,峰值应力比和临界状态应力比分别增大0.012和0.014。不同含水率下初始模量、割线模量与围压间可采用幂函数模型表示;参考压力下初始模量和割线模量均随着含水率的增大呈线性降低;含水率每增加1%,初始模量和割线模量分别降低0.98和0.25 MPa。