水稻秸秆纤维地膜制造工艺参数优化

为规模化生产与塑料地膜除草和保墒等同、价格相当的生物质基生物降解地膜提供技术支撑,该文对用水稻秸秆纤维制取地膜的工艺进行了探讨。以水稻秸秆纤维为主要原料,添加KP浆板（木材纤维）、湿强剂、松香以及矾土等环保助剂,利用常规抄纸工艺,采用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验设计的方法,以打浆度、混合比、定量、湿强剂、调节剂为影响因素,选取干抗张力、湿抗张力、施胶度为性能指标,进行了试验研究。研究结果表明：在定量90 g/m2,调节剂0.2%,湿强剂0.8%,混合比低于 68%,打浆度大于45°SR的参数组合下,水稻秸秆纤维地膜的干抗张力大于30 N,湿抗张力大于10 N,施胶度大于100 s。优化后的参数可满足地膜田间覆盖机械性能要求。     

废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜制造工艺参数优化

为提高废旧棉织物和农作物秸秆的利用率,对废旧棉纤维与水稻秸秆纤维混合制取地膜的工艺及性能进行了试验研究。以废旧棉纤维为"骨架",水稻秸秆纤维为填充辅料,添加功能助剂,应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、棉纤维添加量、定量和湿强剂质量分数为影响因子,以混合地膜的干抗张强度、干伸长率、湿抗张强度、湿伸长率为响应函数,研究得出了定量77~90 g/m2、湿强剂质量分数1.5%~1.8%、棉纤维打浆度45°SR、棉纤维添加量25%的废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜最佳工艺参数组合,所得混合纤维地膜的干抗张强度大于32 N、干伸长率大于1.8%、湿抗张强度大于10 N、湿伸长率大于5.5%,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为综合利用废旧棉织物和水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。     

水稻秸秆纤维基绿色地膜制造工艺参数优化

为改善水稻秸秆纤维基地膜的增温性,该文研究了将水稻秸秆纤维基地膜由本色的乳白色改性为绿色的工艺参数,阐明了主要影响因子对该染色地膜性能的影响规律。应用五因素五水平正交旋转中心组合的试验方法,研究以秸秆纤维浆、染料、染料中亮蓝占比、改性剂和湿强剂的质量分数对水稻秸秆纤维基地膜的透气度、上染率、褪色率、干抗张力及湿抗张力等诸多指标的影响。结果表明:当选取工艺参数组合为秸秆纤维浆质量分数71%~79%、染料质量分数0.44%~0.53%、染料中亮蓝占比90%、改性剂质量分数0.6%、湿强剂质量分数0.9%时,所得水稻秸秆纤维基绿色地膜的透气度≤2μm/Pa·s、上染率≥80%、褪色率≤8%、干抗张力≥40 N、湿抗张力≥16 N,可满足水稻秸秆纤维基地膜水、旱田覆盖栽培有机(绿色)作物技术要求。     

小麦秸秆纤维地膜原料打浆工艺参数优化

为探索打浆工艺参数对小麦秸秆纤维地膜原料打浆后的浆料性能的影响,试验研究了工艺参数优化组合,阐明了主要影响因素的影响规律。该研究以浸泡水温、浸泡时间、打浆时间、打浆负荷、浆池水量为试验因素,以干抗张指数、打浆度和浆料纤维长度为性能指标,采用五因素五水平（1/2实施）二次回归正交旋转中心组合设计参数优化试验,得到了小麦秸秆纤维地膜原料最优打浆工艺参数组合。结果表明：工艺参数组合为浸泡水温63 ℃、浸泡时间2 h、浆池水量13.50 L、打浆负荷4.57～5.50 kg和打浆时间0.25～0.68 h时,小麦秸秆纤维地膜浆料的干抗张指数大于5 N·m/g、打浆度小于50°SR,浆料纤维长度大于0.9 mm,在此条件下加工的浆料可以制造出小麦秸秆纤维基植物纤维地膜,其可满足水、旱田覆盖栽培作物技术要求。研究结果可为小麦秸秆制备全降解植物纤维地膜提供理论依据和技术支撑。     

大豆秸秆纤维制造可降解地膜工艺参数优化

为了提高大豆秸秆的附加值和批量生产经济、满足农艺要求的环境友好型可降解大豆秸秆纤维基地膜,采用二次正交中心旋转组合试验,采用地膜定量、木浆混合比、松香、矾土和湿强剂为影响因素,地膜的干抗张强度和湿抗张强度作为响应函数。试验结果表明：1）各因素对干抗张强度的影响的贡献率从高到低排序为木浆混合比、定量、湿强剂、松香和矾土。2）各因素对湿抗张强度的贡献率从高到低排序为木浆混合比、定量、湿强剂、矾土和松香。3）按照干抗张强度≥30 N、湿抗张强度≥15 N的原则,在木浆混合比0～50%、定量50～110 g/m2、湿强剂1.2%～2%、松香0.3%～1.5%、矾土1%～5%的约束条件下,满足工艺要求的最优参数组合：木浆混合比23.3%～30%、定量92～110 g/m2、湿强剂1.2%、松香0.3%、矾土5%。按最优工艺混合比选取25%时,定量92 g/m2、湿强剂1.2%、松香0.3%、矾土5%制造出地膜试样,干抗张强度32.4 N,湿抗张强度15 N。     

可降解地膜原料大豆秸秆纤维的制备工艺及参数优化

为了解决秸秆和塑料地膜带来的环境污染问题,高值化利用秸秆资源。该研究采用二次正交旋转中心组合试验方法,探索运用物理方法制取清洁、高强度、高得率的可生物降解地膜原料-大豆秸秆纤维的可行性,寻求物料特性和工作参数对制取大豆秸秆纤维的影响规律和最优工艺参数组合。分别选取大豆秸秆长度、浸泡时间、加工温度、主轴转速和喂入量为影响因素,纤维得率、纤维长宽比及抗张强度为响应函数,应用Design-expert6.0.10软件设计方案与数据分析。试验结果表明:当参数组合为秸秆长度7cm、浸泡时间24h、喂入量27g/min、工作温度80～85℃、转速110～120r/min时,制得的大豆秸秆纤维得率大于80%、干抗张强度大于7N、长宽比大于5;各因素对纤维得率贡献率的主次关系为:浸泡时间>主轴转速>喂入量>秸秆长度>加工温度,各因素对干抗张强度贡献率的主次关系为:秸秆长度>加工温度>喂入量>浸泡时间>主轴转速,各因素对纤维长宽比贡献率的主次关系为:喂入量>秸秆长度>加工温度>浸泡时间>主轴转速。为利用大豆秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。     

用于地膜原料的大豆秸秆粉碎预处理工艺参数优化

为了满足植物纤维制取机对大豆秸秆原料长度的要求,采用改进的揉切式粉碎机对大豆秸秆进行预处理,选取揉切机的主轴转速、喂入量以及秸秆的含水率为试验因素,以大豆秸秆粉碎长度为响应函数,对大豆秸秆原料的预处理工艺参数进行了组合试验研究。结果表明:1)各因素对于秸秆粉碎长度影响的贡献率从高到低排序为主轴转速、含水率和喂入量;2)预处理工艺的最优参数组合为喂入量168 kg/h、大豆秸秆含水率处于36%~58%、揉切机主轴转速处于1 100~1 300 r/min。在此工艺参数条件下,大豆秸秆粉碎长度分布符合植物纤维制取机所要求的70~85 mm的理想范围。研究结果为完善植物纤维地膜制造工艺体系提供了参考。     

水稻秸秆冷压成型参数试验研究

利用单孔成型设备对水稻秸秆在不同参数条件下进行冷压成型试验。通过单因子试验和正交试验,观测不同成型压力、原料粒径及含水率等条件下成型颗粒的松弛密度、耐久性及退模压力,研究成型参数对成型颗粒物理性能指标的影响,以寻求冷压成型一般参数范围和各参数对不同成型指标的影响,为秸秆热压成型和连续成型试验提供数据支持。单因子试验结果表明,水稻秸秆各成型参数的范围为成型压力120～180MPa、粒径小于0.9mm、含水率15%～25%。在单变量试验基础上,设计正交试验。正交试验结果表明,针对不同性能指标,各工艺参数成型颗粒的影响力不一致,成型压力对松弛密度、抗碎强度及抗压强度的影响较大;而原料粒径对抗渗水性的影响较大。对于松弛密度和抗碎强度,成型参数中成型压力、原料粒径、含水率的最佳组合为180MPa、0～0.2mm、18%,抗渗水性的成型参数最佳组合为180MPa、0～0.2mm、12%,抗压强度的成型参数最佳组合为180MPa、0.6～0.9mm、18%。     

水稻秸秆纤维制取工艺参数优化

采用五因素二次回归正交旋转中心组合设计试验方法,以秸秆长度、浸泡时间、套筒初始温度、主轴转速和喂入量为影响因子,以纤维得率、纤维长宽比和抗张指数为响应函数,利用秸秆纤维制取专用试验台,对水稻秸秆纤维制取工艺进行了试验研究,得到了工艺优化参数组合：当套筒初始温度为25℃、主轴转速为70 r/min、喂入量为60 g/min、秸秆长度为10～14 cm和浸泡时间为12～24 h时,可得到纤维得率大于85%、长宽比大于40并且抗张指数大于10 N?m/g、的水稻秸秆纤维。     

杀菌型水稻秸秆纤维基地膜制造工艺参数优化研究

为提高农药有效利用率、减少农药使用量,对负载广谱杀菌剂多菌灵的杀菌型水稻秸秆纤维基地膜制造工艺参数组合进行了优化研究。应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以湿强剂、施胶剂、胶黏剂浓度和涂层厚度为影响因子,选择杀菌型水稻秸秆纤维基地膜的干抗张力、湿抗张力、透气度、降解周期、农药有效利用率为响应函数,实施了组合试验,结果表明:当工艺参数组合为湿强剂质量分数0.8%～0.9%、施胶剂质量分数0.5%～0.7%、胶黏剂浓度2.0%、涂布厚度20μm时,杀菌型水稻秸秆纤维基地膜干抗张力≥35 N、湿抗张力≥15 N、透气度≤2μm/(Pa·s)、降解周期≥60 d、农药有效利用率≥80%。研究结果表明该地膜不仅提高了秸秆纤维基地膜的各项性能指标且增加了秸秆纤维基地膜的杀菌功能,而且为广谱杀菌剂多菌灵增效减量和广谱杀菌型水稻秸秆纤维基地膜的研发提供了参考依据。     

纤维乙醇工艺中酸处理稻秸秆反应条件的优化

以木糖含量为指标,在稀酸处理条件中时间、浓度和液固比影响试验结果的基础上,采用二次回归正交设计优化稀酸处理的条件,建立稀酸处理3因素与木糖含量之间的回归方程关系式,通过验证得到方差分析具有显著性。同时得到各因素的主次因素顺序：时间（x1）＞液固比（x2）＞浓度（x3）。并通过回归方程求解得到的稀酸处理秸秆条的最佳工艺参数为：反应时间2 h,稀酸体积分数4.1%、液固比22︰1,此条件下可以求得较为稳定的木糖质量浓度为0.332 g/L。研究中通过采用二次回归正交设计方法,较大程度地减少了试验次数和优化工艺条件,从而为试验研究提供了一定的依据。此外,该试验研究结果表明3因素交互项对试验结果影响不显著,但反应时间和稀酸浓度2因素的水平选择上有待调整。     

长期稻草还田对紫色水稻土肥力和生产力的影响

通过8年淹水条件下一季中稻的田间定位试验,研究了长期稻草还田以及稻草与不同化肥配合施用对紫色水稻土生产力和土壤肥力的影响。结果表明,稻草与N、P、K化肥配合施用能维持或提高紫色水稻土的生产力和土壤肥力;水稻获得了持续高产,土壤有机质和全氮含量提高,土壤磷的有效性增加,速效钾与试验前基本平衡。纯化肥处理尤其是N、NP、NK处理水稻产量、土壤氮和钾含量逐年降低,不能维持系统生产力和土壤肥力。稻草还田对翌年水稻具有显著的增产作用,8年平均稻草还田处理比对照增产39.5%,稻草的增产作用还随着稻草还田时间的延长而逐年升高。稻草还田携入的钾与化学钾肥具有相同的营养功效,稻草可替代部分化学钾肥。     

水稻秸秆养分垂直分布特征与不同留茬高度下还田养分估算

为了明确水稻植株不同层次的秸秆养分特征,科学估算不同留茬高度下稻秸养分还田量,通过在成熟期采集江苏省生产上主推的水稻品种植株,用分层切断法,将秸秆从基部向上依次截取5段长度为5 cm的秸秆,剩余部分为第6段(分别用0~5、5~10、10~15、15~20、20~25和25 cm表示6段秸秆),对穗部单独进行脱粒处理获取穗轴与枝梗,对植株各部分秸秆分别进行烘干称重,并进行养分分析。结果表明:在植株基部0~25cm范围内5个层次秸秆干重占植株秸秆干重的比例都表现为随基部向上依次减少的趋势。水稻秸秆N与P含量呈现出从冠层向下递增的趋势,而秸秆K含量则表现出从冠层向下递减的趋势。江苏省水稻秸秆N、P和K养分总量分别为16.16×10~4、2.81×10~4和30.21×10~4t,不同留茬高度秸秆养分还田量不同,留茬高度为15 cm时,水稻秸秆N、P和K养分还田量分别为6.02×10~4、1.43×10~4和6.78×10~4t。不同稻区秸秆还田时应根据留茬高度及稻谷产量水平进行估算秸秆养分还田量,同时结合其它条件科学制定肥料运筹策略。