不同粒径生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果

为探究生物炭粉包膜处理对尿素缓释效果的影响,该研究以不同粒径稻壳生物炭粉为包膜材料,对尿素颗粒进行不同层数包膜处理,分别制备了3种生物炭包膜尿素缓释肥C_1(0.15 mm生物炭粉包膜)、C_2(内层0.15 mm,外层0.25 mm生物炭粉包膜)和C_3(内层0.15 mm,中层0.25 mm,外层0.425 mm生物炭粉包膜),并对生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果进行了分析研究。研究结果表明3种生物炭包膜缓释肥粒径主要分布在2.90～4.80 mm,随着包膜层数的增加,包膜缓释肥粒径随之增大,C_2和C_3粒径显著高于C_1(P0.05)。C_1、C_2和C_3的抗压强度为20.40～48.00 N,满足工业生产需求。与C_1和C_2相比,C_3颗粒表面较光滑,切面具有致密且孔隙结构丰富的层状结构,吸水倍率最小(1.69),耐水性也显著优于C_1与C_2(P0.05),氮元素缓释效果优于C_1与C_2。综上可以看出,3层包膜尿素缓释肥膜壳强度高于单层和双层包膜尿素缓释肥,通过控制不同膜层生物炭的孔隙结构和孔径,减缓水分的渗入及养分的流出过程,缓释效果突出,为生物炭包膜缓释肥的开发应用提供一个新技术路径。     

响应面优化桃木水热碳基固体炭燃料的制备

为解决废弃桃木枝生物质带来的生态环境与土地占用等问题,通过对废弃桃木枝的资源化处理,提高其附加值,实现农林废弃物的资源化利用。开展了不同水热条件(温度：220～260℃、初始压力：2～4 MPa、停留时间：1～2 h)下桃木枝水热碳化试验,利用响应面法对影响炭产率的3个主要因素即温度、初始压力、停留时间进行了优化设计,对水热碳能量产率进行了分析。结果表明,利用Design-Expert软件的Box-Behnken设计建立的响应面模型拟合程度较为良好(回归模型P<0.000 1,其失拟项P=0.295 4)模型方程较为可靠(R²=0.993 4,R_Adj²=0.985)。3个因素对于能量产率的影响水平为A温度>C停留时间>B初始压力。然后运用Design-Expert软件对桃树枝水热碳化的最优条件进行预测,A温度为220℃,B初始压力为2.3 MPa, C停留时间为1 h时,能量产率可达53.57%。说明桃木水热碳化后热值保留率高,用于固体燃料效果显著,同时也探明了增强水热炭燃料性能的研究。     

脱粒滚筒结构形式对大豆机收质量影响的试验研究

为研究不同脱粒滚筒结构形式对大豆机收质量的影响,探索不同含水率下较佳脱粒参数匹配,该研究以不同含水率的大豆为试验材料,提出元件可更换的脱粒滚筒设计思路,选取弓齿、纹杆和杆齿作为脱粒元件,分别组装成纹杆-杆齿组合式、开式杆齿和闭式弓齿脱粒滚筒.以前进速度、滚筒转速、脱粒间隙和导流板角度为试验因素,破碎率和未脱净率为评价指...     

膨润土对猪粪厌氧发酵重金属铬钝化的影响

随着饲料工业的发展,铬(Cr)等重金属元素作为饲料添加剂在规模化养猪场中广泛应用,且由于猪对重金属吸收利用率低,Cr等重金属元素积累在猪粪中。厌氧发酵是中国政府倡导的处理畜禽粪污的有效途径,但经厌氧发酵,重金属仍残留在沼肥中。重金属的危害与其形态密切相关。因此,为减少沼肥中重金属污染、提高其资源化安全利用提供科学依据,该试验以猪粪为发酵原料,添加5%干物质含量的天然/微波膨润土(微波加热2、4、8min),厌氧发酵时间为40d,在温度为35℃、接种物量为30%、pH值为7、总固体质量分数为10%的条件下进行试验,研究猪粪及其添加天然/微波膨润土厌氧发酵对产气特性、重金属铬(Cr)的钝化效果的影响,并采用光谱、能谱分析其钝化机制。结果表明,猪粪添加膨润土厌氧发酵总产气量、平均甲烷体积分数、重金属Cr残渣态含量占比及其有效态钝化效果均显著高于猪粪单独厌氧发酵处理,短时间微波改性处理(2和4min)显著高于天然膨润土处理(P0.05),而当微波处理膨润土时间较长时(8min)时,上述指标反而比短微波时间组下降,上述指标最佳膨润土微波加热时间均为4min;傅里叶红外光谱及其特征参数比值显示,厌氧发酵后沼渣中碳水化合物、羧酸盐、脂肪族化合物等含量减少,芳香族化合物等含量增加,添加天然膨润土处理促进了沼渣中有机质转化为腐殖质,且添加微波改性膨润土强化了腐殖化程度;扫描电镜及能谱分析显示,猪粪主要由不规则有机质组成,厌氧发酵后转化为腐殖质,添加膨润土促进了沼渣腐殖化过程。经过微波加热处理后膨润土表面由光滑致密变为粗糙多孔,为重金属Cr提供了更多的吸附位点,提高了腐殖质和膨润土对重金属的钝化能力。研究结果可为畜禽粪便厌氧发酵重金属钝化提供参考。     

基于不对行倒伏玉米收获的拨禾装置设计及试验研究

针对收获不对行倒伏玉米存在的收获效率低的问题,对现有拨禾装置喂入部分进行了改进,改进后的拨禾装置拨禾链采用"八"字形结构,拨禾链指采用工作截面为光滑圆弧面的水稻收获拨禾链指。采用控制变量法对拨禾机构收获不对行、倒伏玉米时的喂入率进行性能测试,结果表明:改进后的拨禾装置对位置偏离中心小于150mm、前后倒伏角及左右倒伏角均在60°范围内的玉米植株具有很好的扶持喂入效果,可在一定程度上解决不对行、倒伏玉米收获率低的问题,为后续设计不对行、倒伏玉米收获机拨禾装置提供了参考。     

基于PWM的变浓度喷施控制系统设计与试验

变浓度喷施技术与变流量喷施技术相比,具有雾滴喷洒效果好、避免人药接触、作业后剩余药和水可回收重复使用(降低环境污染)等优势。为此,基于脉冲宽度调制(又称PWM)技术研发了变浓度喷施控制系统,以STM32F103单片机为控制核心,基于PWM技术精准调制整个系统,根据作物病虫草害的严重程度,在线配置不同浓度的农药进行作业。试验结果表明:基于PWM的变浓度喷施控制系统可行,控制系统响应时间少;喷洒效果良好,系统流量和蠕动泵单体流量误差在1%左右,最大不超过1.50%;实际喷洒浓度与预计喷洒浓度误差不超过2.71%。     

鲁中平原井灌区小麦玉米机械规模化生产研究

通过鲁中平原井灌区小麦-玉米周年生产现有规模化经营主体经营现状的调研,对影响小麦-玉米全程机械化生产的种植规模、种植方式、机具配备、机械作业过程及机械作业成本效益等进行分析总结,提出一种适合鲁中平原井灌区小麦-玉米全程机械规模化生产的规范化作业技术,并对机械化作业薄弱环节提出了解决思路及对策。     

乙醇耦合其他预处理提高扇贝柱热泵干燥速率及品质

干燥后期速率低、能耗高是限制热泵干燥（heat pump drying, HPD）在水产品干燥中应用的瓶颈。非热力预处理技术在包括水产品的易腐食品干燥中具有提高干燥速率和改善干制品品质的巨大潜力。基于此,该研究以乙醇（E）单独和联合真空（VC+E）、超声波（US+E）、超声波辅助真空（USVC+E）预处理作为处理组,以未经预处理的扇贝柱为对照（CK）,探究其对扇贝柱干燥动力学及干制品品质特性的影响。利用低场核磁共振（LF-NMR）技术,对扇贝柱热泵干燥过程中水分状态及分布进行了研究。结果表明：扇贝柱热泵干燥处于降速干燥阶段,干燥过程受水分内部扩散的控制。Weibull模型能较好地描述扇贝柱热泵干燥过程。与CK相比,乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理都能提高水分有效扩散系数（D_eff）,进而提高干燥速率。US+E的D_eff最高,分别比CK提高了25.99%（基于Weibull模型）和28.97%（基于Fick扩散模型）。LF-NMR结果表明,扇贝柱中主要水分为不易流动水;随着干燥进行,各组分的横向弛豫时间向左偏移;不易流动水所占比例降低,而紧密结合水、疏松结合水和自由水所占比例增加。与CK相比,预处理有利于扇贝柱不易流动水向自由水转化,进而提高干燥速率。与CK相比,乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理可降低扇贝柱黄度、总色差、收缩率、硬度、弹性和咀嚼性,但是增加了扇贝柱的亮度、红度和复水比。预处理组中,US+E和USVC+E色泽参数（总色差：US+E,7.40 ± 0.22;USVC+E, 6.99 ± 0.16）最佳,收缩率（US+E,35.97% ± 1.29%;USVC+E,34.43% ±1.24%）和硬度（US+E,25.20 ± 1.08;USVC+E,26.68 ± 0.61）最低;而US+E弹性（0.55 ± 0.01）和咀嚼性（7.27 ± 0.30 N）最低,但复水比（1.753 ± 0.022）最高。相比于CK,US+E可显著降低总色差58.24%,收缩率32.75%、硬度23.17%、弹性15.38%、咀嚼性38.91%,但是复水180 min后,能显著提高复水比9.975%。综合考虑,US+E作为一种非热力、绿色预处理技术,可用于强化扇贝柱热泵干燥效率,改善干制品品质。     

基于改进YOLOv5s的自然场景下生姜叶片病虫害识别

为提高自然环境下生姜叶片病虫害的识别精确率,提出一种基于改进YOLOv5s的生姜叶片病虫害识别模型。建立了田间不同自然环境条件下的生姜叶片病虫害数据集,为保证模型在田间移动设备上流畅运行,实现网络模型的轻量化,在YOLOv5s中引入GhostNet网络中的Ghost模块和Ghost BottleNeck结构。同时,为避免生姜叶片病虫害图像小目标特征丢失的情况,增强图像特征提取,加入CA注意力机制模块,提升生姜叶片病虫害的识别准确率和定位精确度。改进后的模型参数量、计算量和权重文件大小分别为YOLOv5s模型的52.0%、50.6%和55.2%,对生姜叶片病虫害识别平均精度均值达到了83.8%。与Faster-RCNN、SSD、YOLOv4、YOLOv5s、Tea-YOLOv5s等算法相比,平均精度均值分别提高37.6、39.1、22.5、1.5、0.7个百分点,将改进后的目标检测模型部署在Jetson Orin NX开发板上,并使用TensorRT、Int8量化和CUDA等方法对检测模型加速,加速后的模型检测速度为74.3帧/s,满足实时检测的要求,测试结果显示,改进后的模型减少了漏检、误检的情况,并且对目标定位更加精准,适用于自然环境下生姜叶片病虫害的精准识别,为后续生姜机械自动化施药作业提供技术理论支持。     

黄淮海地区两种大豆脱出物物理特性测定与分析

大豆收获时,脱出物主要包括大豆籽粒、短茎秆、荚壳及轻质杂余等,其物理特性与大豆机械化收获密切相关,直接影响收获机的清选效果。为实现大豆脱出混合物的有效筛分、提高清选装置工作性能,分别对黄淮海地区濉科20和中黄13大豆脱出物的含水率、密度、百粒质量、静摩擦因数和恢复系数进行试验测定与分析,得到大豆脱出物的基础物理特性参数。研究表明:两品种大豆脱出物物理特性存在一定差异,但总体差异不大。研究结果可为深入研究大豆脱出物的筛分机理和完善大豆收获机清选数值模拟参数提供依据。