喷头安装高度对圆形喷灌机灌水质量的影响

根据作物高度适时调整喷头安装高度,是保证圆形喷灌机灌水均匀度和喷灌效率的重要措施之一。该研究通过引入自主研发的喷头安装高度调节装置,以安装D3000低压折射式非旋转喷头的圆形喷灌机为研究对象,研究了不同喷灌机出流量(8.8、16.7、24.2 m3/h)情况下喷灌机水力性能的稳定性,测试了喷灌机3种出流量在喷头安装高度(0.5、1.0、1.5、2.0、2.6 m)改变时的灌水均匀系数和灌水深度。结果表明,在喷头标准安装高度(1.5 m)下,圆形喷灌机水力性能稳定,喷灌机3种出流量的灌水深度沿径向均呈锯齿形波动,灌水均匀系数为82.5%~84.0%。喷头安装高度小于标准高度时,灌水深度沿径向的分布出现了较大波动,0.5 m时波动最剧烈,灌水均匀系数最大降低23.9%。喷头安装高度大于标准高度时,灌水深度沿径向的分布更为均匀,灌水均匀系数与标准高度的均匀系数无显著差异。与标准高度时的灌水深度测量值相比,喷头安装高度调节后的测量水深相对误差在10%以内。为保证喷灌均匀性和灌水深度,建议作物高度大于1.5 m时,可根据作物高度适时升高喷头安装高度。     

饱和修正系数提高ZZLAS型闪烁仪测量显热通量精度

为了研究饱和效应对大孔径闪烁仪估算区域显热通量的影响,在2014年8—9月期间进行试验,以具有抗饱和性能的双光路BLS900型闪烁仪为参考,以孔径尺寸为0.075 m(文中简记为LAS1)、0.15 m(文中简记为LAS2)的中国产ZZLAS型闪烁仪为研究对象,通过光学传播原理计算出饱和修正系数,并对ZZLAS型闪烁仪的观测结果进行饱和修正分析。结果表明:LAS1的饱和修正系数为1.034,LAS2的饱和修正系数为1.019。试验观测中LAS1饱和率为24.58%,LAS2饱和率为2.04%,进行饱和修正后,LAS1的有效饱和修正率为12.87%。与BLS900相比,LAS1修正后显热通量均方根误差变为25.67 W/m2;LAS2的饱和修正率仅为0.32%,修正前后显热通量均方根误差基本无变化。进行饱和修正前,对BLS900与LAS1观测的显热通量进行F检验,未达到显著水平(P=0.15);通过计算得出的修正系数修正后,达到极显著水平(P=0.004);而利用BLS900的实时修正系数进行修正后,接近显著水平(P=0.06)。利用试验计算得出的饱和修正系数修正后,显热通量与参考标准的误差范围为1.28~53.42 W/m2,比修正前更接近BLS900的观测结果。研究对农田、人工林下垫面条件下的观测结果采用文中的饱和修正方法进行验证,结果也表明,经饱和修正后,闪烁仪观测的显热通量更接近BLS900的观测结果。当ZZLAS型闪烁仪发生明显饱和现象时,利用光学传播原理计算得出的修正系数对饱和数据进行修正效果显著。     

基于无人机热红外图像的核桃园土壤水分预测模型建立与应用

为了解北方核桃园区的土壤水分状况,实现优化水资源配置的目的。该文于2016和2017年采用固定式热红外成像仪(A310 f)连续观测得到核桃主要生长季节午后(13:00和14:00)的冠层温度,并同步观测温度、湿度、辐射、风速、降雨量和0~80 cm不同土层深度的土壤体积含水量。并于2017年8月11日利用无人机热成像系统(TC640)对连续灌溉区域和干旱胁迫区域进行了图像采集。结果表明,40~60 cm土层深度可能是核桃树主要吸收水分的区域。冠层温度普遍高于空气温度,其变化范围在0~5℃之间,冠气温差与土壤含水量呈负相关,与太阳辐射呈正向关系,其中,土壤含水量的贡献值达到了75%。利用2017年13:00时的冠层与空气温差数据来建立的土壤水分预测模型,R2=0.64;同时,利用14:00时的实测数据对所建立模型进行验证,R2=0.61,表明该模型具有一定的拟合精度。最后,将模型用于诊断核桃区域水分状况,证明了其具有较好的实际应用效果。该研究首次将固定式热成像设备与无人机热成像系统相结合来研究树木的冠层温度,并成功实现了从理论模型到实际应用,从单株水平到区域尺度的转换。     

山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件设计与优化

为缓解中国山地果园开沟施肥作业中,可用开沟机型短缺、已有开沟机型普遍存在开沟功耗高、开沟稳定性差的问题,该文设计并优化了山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件,进行了直刃刀、曲刃刀与齿形刀对比试验和齿形刀开沟刀片结构参数优化仿真试验。为验证优化效果及分析作业参数对开沟功耗的影响,进行了开沟作业参数对开沟功耗影响试验。试验结果表明:开沟功耗方面曲刃刀与齿形刀较优且差异不大,直刃刀较差;开沟沟深稳定性方面3者比较接近。利用响应面分析方法和EDEM软件建立了齿形刀结构参数优化仿真模型,仿真结果表明:对开沟功耗影响显著顺序为折弯角刃角安装角齿形。优化后结构参数为安装角4.5?,折弯角49?,刃角21?,原齿倍数1.25,对应开沟功耗为9.73kW。对开沟功耗影响显著顺序为沟深前进速度开沟转速;转速为566r/min时,开沟功耗较低。优化后开沟功耗降低12.80%,沟深稳定性系数提高1.18%。对比现有开沟机,开沟功耗降低22.22%,沟深稳定性系数提高7.2%～8.5%。研究结果可为山地果园开沟机开沟部件结构设计和开沟刀片结构参数优化提供参考。     

自然村生产生活废弃物循环利用模式及其评价研究

农业农村生产生活废弃物循环利用是实现农村人居环境治理、提高资源利用效率的重要途径,对美丽乡村建设具有重要意义。该文以自然村为研究对象,采用层次分析法和模糊评价法相结合的方法,统筹考虑生产生活废弃物循环利用,构建了自然村生产生活循环技术模式评价指标体系,确定各项指标的权重,建立评价方法。以河北邢台市山区某村为例,针对其生产生活废弃物产生特点,构建生产生活废弃物循环利用体系,该村农业废弃物以果木剪枝、生活垃圾、生活污水、人畜粪尿等为主,通过构建以果木剪枝热解+炭基有机肥还田为纽带的循环利用模式,辅以污水处理利用技术,实现了废弃物能源化和就地肥料化利用。通过对该自然村循环利用模式进行实地评价验证,结果表明该自然村生产生活循环技术模式评分结果为优。该文为中国村镇废弃物循环利用技术模式选择、农村人居环境改善和农业绿色发展提供参考和借鉴。     

微生物和生物炭联用对猪粪堆肥后重金属Pb和Cd的钝化效果

为探讨微生物和生物炭联用对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响,该文研究生物炭(花生壳炭、木屑炭、玉米秸秆炭)与复合微生物菌剂联用对重金属Pb、Cd形态转化及钝化效果的影响。试验结果表明:9个处理高温期维持天数均达无害化卫生要求,生物炭添加比例对堆肥过程中温度变化影响显著。对Pb的钝化效果最优处理是24%花生壳生物炭和1%的菌剂(T9),可交换态分配率较堆前下降16.32%,钝化效率为74.60%。对Cd的钝化效果最优的处理是24%木屑炭和1.5%的菌剂(T3),交换态Cd与堆前相比下降7.96%,钝化效率为58.13%。统计分析结果表明,重金属Pb、Cd的钝化效果与堆肥过程中平均pH值呈显著正相关,重金属Pb的钝化效果与堆肥过程中温度平均值呈显著正相关,重金属Cd的钝化效果与有机质降解率呈显著正相关。     

改进颗粒组构力学模型模拟筒仓卸粮成拱细观机理

现有研究表明筒仓卸粮成拱和粮食的内外摩擦密切相关,但现行相关离散元模拟采用单一圆形颗粒,模拟粮食的真实接触面积要小很多,不能客观反映卸粮过程粮食的摩擦情况,也较难还原卸粮成拱现象的细观动态过程。该文针对离散元模拟中圆形颗粒的内摩擦力小于真实粮食内摩擦力的缺陷,在已有PFC离散元程序基础上,添加了黏度系数较大的微型颗粒模拟粉尘,建立了一种改进颗粒组构力学模型,采用几何方法判断圆形颗粒间的接触情况,推导出基本单元间力-位移关系。基于典型事故案例和室内试验成果,采用建立的颗粒组构力学模型模拟了卸粮成拱动态过程中圆形大颗粒间以及圆形小颗粒与仓壁之间的力-位移关系。研究表明在卸粮过程中,切应力在剪切位移达到0.3 mm的过程中,迅速提高,达到最大值切应力的60%,所得的切应力位移图与其应力特征曲线与试验成果基本吻合。以试验结果曲线各点值为标准值,改进后模拟结果曲线值的标准差相比改进前减小37%,说明曲线相似度更高,利用该模型可更加客观反映筒仓卸粮成拱的动态细观机理。该文提出的改进颗粒组构力学模型,不仅可用于模拟卸粮成拱机理模拟,而且对于模拟散颗粒流动特性、散体-仓壁相互作用机理都具有一定借鉴意义。     

沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化

沼液作为厌氧发酵的废弃物处理存在困难,但沼液可以对秸秆类原料进行预处理,为沼液的综合利用提供可能。为优化沼液预处理玉米秸秆的条件,提高玉米秸秆厌氧消化产气量,该文以沼液预处理前后的纤维素、半纤维素、木质素含量以及产气量为指标,根据CCD(centralcompositedesign)试验设计原理,选取沼液添加比例、温度和时间为因素,建立三者之间的模型。试验结果表明:随着预处理TS(total solid)的降低,时间的延长,木质纤维素的降解率越高,而温度在30℃时木质纤维素的降解率达到最大。从产气量来看木质纤维素降解率并不是越高越好,过分的追求木质纤维素的降解会对产气量产生影响,经过响应面法优化产气量后得出最佳的预处理工艺为:沼液添加比例19.08%、预处理温度(30±1)℃、预处理时间为5 d,总产气量可提高30.76%。     

河北省种植业水污染足迹初报

为进一步评估种植业化肥投入引发水污染对应的环境影响,本文利用水足迹理论结合统计数据,采用Recipe生命周期影响评价法对河北省1995—2014年11个地级市的种植业水污染足迹进行研究。结果表明,2014年河北省农作物单位面积施N量和施P量分别比1995年提高了36.3%、52.5%,1995—2014年间秦皇岛的农作物单位面积年均施N量最高(335.4 kg·hm-2),邯郸的农作物单位面积年均施P量最高(119.1 kg·hm-2);比较1995、2004、2014三年各地市的施肥总量,石家庄农作物N肥施用总量三年均列首位,沧州N肥施用总量增幅最大;邯郸农作物P肥施用总量三年均列首位,承德P肥施用总量增幅最大;近20年石家庄的农作物单位面积水污染足迹(wdf)均值最高(2.350 Ml·H2Oe·hm-2),其次是秦皇岛和邯郸,张家口最低,但秦皇岛的wdf年际增长最显著;比较各地市在1995、2004和2014年种植业区域水污染足迹(WDF),各地市的WDF在三年里均呈增加趋势,其中石家庄的WDF三年均值最高,在1995、2004、2014年均处Ⅰ级区,邯郸的WDF均值位于其次,并在2004、2014年升入Ⅰ级区,且2014年邯郸的WDF超过石家庄居全省首位,秦皇岛的WDF增长比例最大,2014年的WDF比1995年增长了77.4%,而石家庄2014年WDF比1995年增长26.7%,在所有地市中其增长比例最小。本研究为河北省分类指导各地市的农业水资源优化及可持续利用提供依据。     

模拟霜冻条件对黄瓜幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

[目的]分析防霜冻技术对模拟霜冻过程中黄瓜幼苗形态、抗氧化酶活性和细胞膜透性的影响,为黄瓜防霜冻技术推广应用提供技术支持.[方法]在模拟自然霜冻条件下对黄瓜幼苗进行防霜冻技术处理(TR),在降温处理后不同时期调查黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶长和叶宽及统计冷害指数,并在温度降至10 ℃/5 ℃前1 d(-1 d)及下降至10℃/5℃后1、3和5 d测定其抗氧化酶活性等生理指标.[结果]在模拟自然霜冻条件下,降温处理后3 d TR组黄瓜幼苗的相对株高为106.00%,显著高于对照组(CK,95.50%)(P<0.05,下同),相对茎粗、相对叶长和相对叶宽与CK组无显著差异(P>0.05,下同);降温处理后5 d TR组的冷害指数为40.67%,显著低于CK组.降温处理-1 d,TR组黄瓜幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于CK组,降温处理后1~3 d,SOD和CAT活性呈上升趋势,且高于CK组,但差异不显著;过氧化物酶(POD)活性在降温处理的-1~2 d高于CK组,在降温处理后3~5 d低于CK组,但差异均不显著;TR组与CK组的过氧化氢(H2O2)含量在降温处理的-1~5 d均呈上升趋势,TR组的H2O2含量低于CK组;TR组的丙二醛(MDA)含量在降温处理前后变化不明显,但在降温处理后1和5 d显著低于CK组.[结论]在霜冻来临前对黄瓜幼苗进行防霜冻技术处理,能有效提高其对霜冻的耐受性,显著减轻黄瓜冷害程度.