生物炭对混施沼肥秸秆还田腐解特性的影响

为提高秸秆与沼肥同步翻埋还田的腐解效果,在室温条件下,秸秆中混施沼肥,采用网袋法模拟翻埋还田,在105 d的试验周期内,探讨在土壤中配施生物炭对秸秆与沼肥同步翻埋还田腐解的影响规律。结果表明,在土壤中配施生物炭能显著提高秸秆各指标的降解速度,且不同土壤之间玉米秸秆的降解率表现为砂土组大于壤土组,添加生物炭组大于未添加生物炭组,试验结束时,壤土组、壤土+生物炭组、砂土组、砂土+生物炭组的降解率分别为69.96%、74.63%、78.19%和79.14%;腐解前49 d为秸秆各组分的快速腐解期,后期腐解速率逐渐变慢;秸秆的降解率与纤维素降解率具有显著的相关性,添加生物炭对木质素的降解具有显著的促进作用,且木质素的降解与有机碳的降解呈正相关性。     

黑龙江垦区玉米秸秆腐解规律试验研究

玉米种植在黑龙江垦区农业生产中占有重要地位,但垦区不同区域秸秆还田形式尚未形成共识,找到黑土条件下玉米秸秆还田腐解规律,对合理选择秸秆还田及玉米种植模式具有重要意义。为此,以土壤含水量、腐解时间、秸秆长度及翻埋深度为因素,设计正交试验用以确定黑土条件下秸秆腐解规律。试验结果表明:土壤含水量对秸秆腐解率影响显著;土壤含水量较低时,秸秆腐解率也较低;秸秆在秸秆翻埋早期腐解较快,90天后腐解速率下降;秸秆长度短于6cm后,腐解率提高幅度较小;随翻埋深度变浅,秸秆腐解率提高。     

秸秆覆盖还田及腐解率对土壤温湿度与玉米产量的影响

为探究东北黑土区秸秆覆盖还田及其腐解率对土壤温湿度和玉米产量的影响,2019年和2020年在大庆市肇州县进行了秸秆覆盖全量还田（试验组）和留茬10cm左右还田处理（对照组）对比试验。结果表明：试验组秸秆腐解率4月仅为4.3%和4.5%,5月为17.8%和16.8%,6月为22.3%和27.8%,秸秆腐解主要集中在7、8月。土壤温湿度受地表残余秸秆影响较为明显,5月试验组土壤含水率比对照组分别低1.2、1.1个百分点,但随着秸秆腐解率增大,试验组土壤含水率在6—9月平均高出对照组约3个百分点。试验组0cm处土壤温度在5—8月日间大气升温阶段受到抑制,相同时段温度与对照组最大差值为4.8、3.8℃,10、20cm处土壤温度在5、6月受地表秸秆覆盖影响较为明显,7—9月影响不显著,30cm处土壤温度除6月影响明显外,其他月份相比对照组变化较小。在每天大气降温时段,试验组不同深度处的土壤温度降温较对照组平缓,保温保墒作用较明显。地表秸秆覆盖影响作物出苗,试验组比对照组出苗分别晚4、3d,在拔节期对照组比试验组的作物株高分别高7.3、7.4cm,茎粗大0.2、0.1cm,但在抽穗期和灌浆期试验组的株高和茎粗均大于对照组;2019年试验组的玉米产量为10716.0kg/hm2,比对照组增产193.5kg/hm2。综合分析,秸秆覆盖还田对土壤温湿度具有双向阻碍作用,秸秆腐解程度对双向阻碍作用有一定影响,秸秆覆盖全量还田的保温保墒作用促进了玉米的生长和产量提升。     

秸秆还田下土壤孔隙演化及其对溶质穿透特征的影响机理分析

为揭示秸秆粉碎还田后,不同腐解进程下土壤孔隙演化及其对水分和溶质穿透特征的影响机理,设置不同秸秆还田量（0、5、10、15t/hm2）和还田时间（0、30、60d）处理,采用CT断层扫描技术,视觉量化了土壤孔隙结构特征演变,并基于溶质穿透试验,分析了水分-溶质迁移优先流规律。结果表明,秸秆还田引起土壤孔隙/喉道特征变化,抑制水分-溶质迁移过程,田间持水率和土壤含水率上升,溶质穿透变慢,优先流现象减少,土壤水肥有效持留;随秸秆腐解至60d,孔隙/喉道特征改变,优先流开始发育,但土壤水肥持留能力增强。秸秆还田5、10、15t/hm2初期,和CK组相比大孔隙体积占比分别减少7%、14%、50%,连通孔隙减少11%、39%、66%,表层含水率增加1%、3%、6%。腐解60d后,和0d相比大孔隙体积占比分别增加331%、200%、357%,连通孔隙增加33%、84%、195%,表层含水率增加6%、5%、5%,完全穿透试样所需溶质减少55%、76%、67%。基于Green-Ampt模型和指数衰减模型估算了不同秸秆初始投入量在不同腐解时间下的导水特征,发现饱和导水率在秸秆还田后减小,且随秸秆腐解增大。研究可为控制大孔隙流和无效灌溉提供依据,进一步为秸秆科学还田提供实践指导。     

覆膜喷灌对玉米秸秆腐解率和土壤酶活性影响

通过田间试验,对覆膜与喷灌条件下玉米秸秆还田有机物料腐解情况和土壤酶活性季节动态变化进行了研究。结果表明,与玉米常规种植比较,覆膜加喷灌、覆膜与喷灌使玉米秸秆腐解率提高了2.1%~16.7%,对玉米秸秆腐解率大小影响的顺序为覆膜加喷灌、喷灌、覆膜;在玉米秸秆腐解过程中,各处理对土壤转化酶活性和土壤磷酸酶活性均有不同程度的促进作用,分别提高了2.3%~43.5%和1.9%~46.6%;对土壤脲酶活性的影响表现为先抑后促,既在玉米秸秆腐解60 d时表现抑制作用,脲酶活性降低了16.8%~20.7%,相对湿度越大降低幅度越大;120 d时有促进作用,脲酶活性提高了1.1%~18.5%。     

秸秆-土壤-旋耕机交互下秸秆位移与埋覆效果研究

分析秸秆-土壤-机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆-土壤-旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据Box-Behnken试验原理进行了室内土槽试验。以旋耕埋草作业中的秸秆长度、耕作深度、刀轴转速为影响因素,以秸秆位移和埋覆率为指标进行三因素三水平的二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对旋耕埋草效果的影响。试验结果表明：影响秸秆埋覆率和位移的主次顺序为耕作深度、秸秆长度、刀轴转速;秸秆长度与耕作深度交互作用对秸秆埋覆率和位移影响显著,其余参数交互作用不显著。多目标优化结果表明：当秸秆长度为5 cm、耕作深度为14.99 cm、刀轴转速为320 r/min时,埋草效果最优,其对应指标秸秆埋覆率与位移分别为95.5%和27.6 cm。利用优化后的参数进行试验验证,秸秆埋覆率与位移分别为93.3%和28.1 cm。研究结果可为旋耕埋草作业参数调整提供参考,为秸秆-土壤-机具交互机理研究提供理论支撑。     

黑龙江省玉米秸秆还田腐解规律的研究

秸秆还田优势突出,为得到自然条件下玉米秸秆还田的最优处理方式,以农作物收获后为还田时间起点,通过田间直接还田的方式,对不同秸秆长度(5、10、15、20、25cm),不同还田深度(5、10、15、20、25cm),不同茎部部位的交互作用下的腐解规律进行了研究,并通过回归分析分别得到秸秆腐解率关于单因素及多因素的规律曲线。结果表明:秸秆的腐解率随秸秆长度的增加而下降,且随还田深度的增加而下降,取样前期越接近茎部顶部的腐解率越高,取样后期茎部底部处的腐解率略高于茎部顶部的腐解率。     

不同处理方式的作物秸秆田间腐解特性研究

采用尼龙网袋法,结合热重分析,研究玉米和大豆秸秆在3种试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的腐解率和组分变化,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,腐解前期0~20 d作物秸秆腐解20%以上,20~120 d腐解率无明显变化,120 d后继续腐解至60%~70%,大豆秸秆前期较玉米秸秆腐解快。热重分析得出,玉米秸秆在腐解期间(20~45 d)会产生TG曲线上200~300℃阶段的失重(20%~30%),腐解后期,大豆秸秆在300~400℃的失重百分比高于玉米秸秆,TG-DTG曲线在600~700℃阶段的失重量到腐解末期(300 d)均为6%左右,随着腐解的进行,固定碳和灰分百分比上升至40%。作物秸秆的腐解率、组分百分比在不同处理间(新鲜与干燥处理、大豆秸秆与玉米秸秆处理、加氮与未加氮处理)差异显著(P0.05),在3个试验地之间则无明显差异(P0.05),腐解率、固定碳与土壤温度和降水量都呈极显著正相关,挥发分与土壤温度、降水量呈显著负相关(P0.05)。玉米和大豆秸秆还田有增加土壤碳含量的作用,作物秸秆种类、碳氮比、干湿程度以及土壤温度、降水条件都会影响作物秸秆在土壤中的腐解率和组分变化。     

水稻秸秆深埋整秆还田装置设计与试验

针对目前我国水稻秸秆还田机械普遍存在的耕作深度浅、秸秆还田深度不满足农艺要求、旋耕部件缠草严重等问题,运用旋耕理论和数值计算分析方法设计了水稻秸秆深埋整秆还田装置。根据实际情况对土壤颗粒进行假设,运用离散元法建立土壤颗粒力学模型,应用EDEM软件进行整秆还田仿真虚拟试验,仿真结果表明,耕深在20 cm时,土壤表层覆盖率为93.87%。通过土槽台架试验得到:在作业速度为1.25 km/h、刀辊转速为237 r/min时,耕深可达到22 cm,地表以下15~20 cm翻埋的秸秆占秸秆总量的80%,秸秆还田率为91.63%,同时刀辊轴不缠草。试验结果表明,秸秆还田深度达到水整地环节的要求,秸秆还田率较高。通过虚拟仿真和台架试验相互验证,证明新型整秆还田装置一次作业可实现切土、碎土、埋草、压草及覆土的功能,满足农艺要求。     

水稻秸秆降解菌的筛选

为解决水稻秸秆还田的快速腐熟问题,通过刚果红和半纤维素平板透明圈法的初筛和酶活力高低的复筛,从稻田土壤中分离筛选出纤维素降解菌X-5和半纤维素降解菌B-3,30℃条件下水稻秸秆7d的降解率分别为27．4％和23．9％。     

秸秆机械化还田技术分析

制定合理的秸秆机械化还田技术方案,大力推广先进、适用的秸秆还田机械,是解决农村环境污染问题,实现农业资源循环利用,农业可持续发展的最有力措施.     

秸秆深施还田机设计及其深施量的试验研究

为缓解我国秸秆焚烧及废弃所带来的资源浪费和环境污染等问题,设计了秸秆深施还田机,可一次完成秸秆捡拾、切碎和深施还田作业。同时,对其秸秆深施装置的秸秆深施量进行了正交试验研究,试验结果表明:秸秆含水率对秸秆深施量影响较大,深施螺旋转速次之,秸秆长度影响较小;秸秆深施量随深施螺旋转速的增大而增加,随秸秆长度和秸秆含水率的增大而减少。在该试验条件下,深施螺旋转速为540r/min、秸秆含水率为1 0%、秸秆长度为5 mm时,秸秆深施量最大。     

免耕播种机侧向清秸覆秸秸秆比例回收装置设计与试验

为解决中国麦玉豆主产区在利用秸秆促进作物绿色增产增效、保护耕地的同时,轻简化回收多余秸秆促进其资源化利用等问题,基于原茬地免耕精量播种机侧向清秸覆秸原理,设计了一种秸秆比例回收装置,借助秸秆被免耕播种机播前清理具有的机械能使其沿导流板滑移至机械能耗尽,弹齿“顺势”将其抛送至挤压装置进行回收。应用高速摄像技术探明了秸秆侧向抛撒运动规律,通过理论分析确定了影响装置工作性能的关键结构与作业参数及其取值范围,并采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、滚筒转速和弹齿偏角为试验因素,以秸秆回收比率和含杂率为评价指标,实施参数组合优化试验,结果表明：在参数组合为作业速度5.4～7.2 km/h、滚筒转速95 r/min、弹齿偏角49°时,秸秆回收比率大于94%、含杂率小于5%。研究结果为研制原茬地免耕播种秸秆覆盖还田同步比例回收复式作业机提供了理论和技术支持。     

自解捆式果园秸秆覆盖机设计与试验

针对果园秸秆覆盖机不适应捆状秸秆、装载量小以及覆土装置易被碎石卡死问题,设计了一种自解捆式果园秸秆覆盖机。该机型由履带底盘、料箱、解捆铺料装置和覆土装置等组成。解捆铺料装置为齿带式结构,安装于料箱后部。为适应多种秸秆捆尺寸,提高抓料解捆能力和铺料均匀性,通过对解捆铺料过程分析确定了解捆铺料装置高度、倾角和齿带转速等关键参数范围;为了实现切绳和破捆过程滑切减阻,设计了三角形拨料刀齿,并基于刀齿对秸秆的扰动区域分析,对刀齿排布进行了设计;设计了一种双向对抛式覆土装置,同步对秸秆层进行薄土盖压。试验结果表明：覆盖机的秸秆装载量提高到原来的3.1倍;当覆盖机车速在0.8~1.4km/h,解捆铺料装置齿带转速在180~240r/min时,秸秆覆盖层厚度为5.1~18.1cm（标准差小于等于3.4cm）,薄土盖压层厚度为2.3~4.0cm,无卡死现象,满足作业要求;建立的秸秆覆盖厚度模型决定系数为0.9672。该机实现了秸秆解捆、行间覆盖与薄土盖压一体化作业。     

我国秸秆发电技术的应用及前景

根据我国目前能源紧缺和秸秆资源利用水平低的现状,介绍了国内秸秆发电技术的研究和应用情况.分别阐述了秸秆直接燃烧发电、秸秆与煤混合燃烧发电和秸秆气化发电3种发电形式的技术原理、工艺流程和工程应用情况.结合工程实践经验,分析了秸秆发电技术应用中存在的问题,从秸秆收集、技术改进、国家配套政策等3个方面提出了建议,指出我国秸秆发电技术和产业将进入一个快速发展时期.     

造粒用秸秆粉碎机的研究与开发

本粉碎机特别设计有一个揉搓壳和一个粉碎机壳及一个风机。物料(如秸秆)经揉搓机壳内的切刀铡切成段后,在机壳内锤片和齿条的作用下,变成条状的物料,较轻的粉末被风机气流吸到粉碎机壳内,进一步在锤片与环形筛片的作用下,撞击粉碎。通过安装不同孔径的筛片获得不同规格的产品,该机由于安装了防缠绕架板,避免了秸秆缠绕在轴上的可能,并且采用了特殊圆齿形的长锤片,使得工作效率得到了提高。工作时风机在机壳内形成负压,使得物料可以分轻重不同,不断地向出口处流动,风通过360°的环形筛片,产生了不糊筛片的效果,特别适合将东北地区的玉米秸秆粉碎成适合生物质燃料的原料。     

切碎农作物秸秆理化特性试验

选取我国粮食主产区的玉米秸秆及华北地区的7种农作物秸秆为研究对象,采用生物质原料测试方法、标准试验研究了用于生产生物质压块燃料的切碎物料(粒度为5 ～ 30 mm)的理化特性.试验结果表明,不同地区的玉米秸秆理化特性差异较大,东北地区的静态堆积角最大,堆积密度最小,比其他地区平均低17.25％,灰分含量最低;同一地区的不同农作物秸秆的理化特性存在显著差异,玉米秸秆和棉秆的动态外摩擦角显著差异高于其他秸秆,豆秸、棉秆、花生壳的堆积密度最高.     

秸秆生物反应堆技术的基础理论及应用效果

在概述秸秆生物反应堆相关定义的基础上，介绍构建秸秆生物反应堆技术的基础理论，包括植物饥饿理论，叶片主、被动吸收理论，矿质元素可循环重复利用理论和植物生防疫苗理论，探讨该技术的应用效果及条件，为充分发挥该技术的应用效果提供理论参考。     

秸秆综合利用面临机遇与挑战分析

农作物秸秆作为宝贵的可再生资源,正日益受到人民和政府的广泛关注和高度重视,政府部门也做过很多尝试,可秸秆焚烧现象仍屡禁不止,秸秆综合利用出路仍不明晰.文章着重分析了秸秆综合利用所面临的机遇与挑战,以期为政府、企业、农户三方决策提供参考.