Challenges and opportunities of unmanned aerial vehicles as a new tool for crop pest control

The application of pesticides is not simply delivering chemicals to the target area. It also involves considering the negative aspects and developing strategies to deal with them during the application process, to ensure the maximization of pesticides use efficiency and the maintenance of the ecosystem. Unmanned aerial vehicle (UAV) sprayers demonstrate unique advantages compared to traditional ground sprayers, particularly in terms of maneuverability and labor intensity reduction, showed great potential for chemical application in pest control. It is undeniable that there exist challenges in the practice of UAV spraying, such as higher potential risks of pesticide drift or pathogen transmission, uncertainty canopy deposition for different crops, and unexpected leaf breakage induced by downwash flow. Maximizing the utilization of downwash flow while avoiding lateral air movement outside the intended target crop area is a major issue for chemical application with UAV sprayers, particularly in light of the increasingly apparent consensus on the need for enhanced environmental protection during the chemical application process. It must be considered that the operation strategy in different scenarios and for different crop targets is not the same, unique requirements should be given on nozzle atomization, flight parameters, adjuvants and aircraft types in specific working situations. In future, the implementation of spray drift prediction, technical procedures development, and other solutions aimed at reducing pesticide drift and improving deposition quality, is expected to promote the adoption of UAV sprayers by more farmers. © 2023 Society of Chemical Industry.     

生物质能源作物——能源甜菜的开发利用

随着全世界能源物质的不断扩展,可再生的生物质能源将是21世纪主要的能源物质。能源甜菜是新兴的可再生能源作物,它具有生物学产量高,乙醇转化率高,含糖量适中等特点,是取之不尽、用之不竭的环保能源,对环境几乎没有污染;同时又是糖饲兼收的作物。利用能源甜菜通过酒精发酵创造乙醇燃料新能源,可以减轻或消除与粮食争地的矛盾,是保证粮食安全和能源安全的双赢举措。     

废弃秸秆生物气化的实验研究

利用微生物对秸秆进行气化实验,研究表明:高浓度的VFA并不能抑制甲烷的生成,只是使甲烷存在一段休眠期。浸泡10天的秸秆,产气峰值出现快;当秸秆浸泡超过20天时,产气慢、周期长。其原因是浸泡期间生成的乙醇需要一段时间向乙酸转化;而驯化污泥做接种物,甲烷菌活性强,产气周期短。     

基于气温预报和神经网络的参考作物腾发量预报

采用反向传播人工神经网络(BP-ANN)逼近气象因子-参考作物腾发量ET0函数关系,以天气预报中的最高和最低气温为输入进行短期ET0预报。收集了南京站实测的2010年7月1日至2013年7月7日逐日气象数据和2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报数据,以最高、最低气温及相应的日序数为3个输入因子,ET0为输出建立一个包含一个隐含层的3层BP网络,以2010年7月1日至2012年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络,以2012年7月1日至2013年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络验证。将2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报中的最高、最低气温输入训练及验证后的网络,得到2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的ET0预报值,并与FAO-56PM公式计算的ET0值进行比较以验证预报精度。结果表明,预见期1~7d内,预报的ET0和计算的ET0变化趋势基本一致,预报精度随着预见期的增加而降低;平均准确率(±1.5mm/d以内)达88.08%,相关系数为0.77,均方根误差为1.28mm/d,显示出了较高的预报精度。在局部时间段内出现的ET0,PM和预报ET0的较大差别的原因是该时段内的ET0更多地受到除了日最高和最低气温之外的其他因素的影响。提出的方法 ET0预报,随着气象预报准确度的提高,可实现较为精确的ET0预报。     

河北省秸秆还田机械化的存在问题与发展对策

阐述了河北省秸秆还田机械化技术的现状，分析了秸秆还田机械化中存在的问题，并提出了发展对策。     

河北省利用秸秆发电的现状研究

随着世界经济的发展,资源的短缺和环境的恶化成为各国关注的目标,同时解决这两个问题的一个有效方法是利用秸秆发电.河北省结合本地区经济发展情况和秸秆产出量与利用情况,首先在晋州市建立了秸秆发电厂.为此,阐述了秸秆发电的工作原理及其工作流程,分析了该地区建厂的可行性,进行了投资回收期和收益率的分析.最后得出了在晋州建立秸秆发电厂的可行性结论,为今后我国在各个地区建立秸秆发电厂提供了可靠的理论和数据依据.     

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。     

杨凌区降雨对作物生长适应性的模糊分析

依据模糊数学理论 ,采用模糊综合评判方法 ,从降雨“适量”、“适时”和“有效程度”3个指标出发 ,就杨凌区降水资源对农作物生长发育适应性做了评价分析 ,并提出降雨对作物生长的适宜度模型。通过实地调查与计算分析 ,该模型较好地反映了杨凌区主要作物对该区降雨特征的适宜能力 ,同时也较好地反映了本区降雨资源的地域特征 ,为该地区农作物合理布局决策提供了科学依据     

回转筒内秸秆碎料回转周期和料层完全混合时间研究

基于试验和理论分析,研究了回转筒型固态发酵罐内秸秆粉碎料的料床回转周期,建立了数学模型,其计算准确度达95%以上;结合图像分析法和料床回转周期,发现筒内上下料层完全混合时料层所转圈数与筒体转速关系不大,与筒内料体积填充率呈线性关系。由此回归并推导出只需知道筒内料体积填充率和筒体转速,便可预测上下料层完全混合的公式,其计算准确度达90%以上。提出了以上研究成果在工业级发酵罐中应用的方法。     

葡萄糖水溶液环境对麦秆水热产物特性的影响

为了研究葡萄糖对水热炭化反应过程和水热焦形成的影响,以麦秆为原料,利用高温高压反应釜,对麦秆在葡萄糖水溶液环境中的炭化反应过程和水热焦理化结构演变及液相产物主要组分浓度分布的变化进行了分析。研究发现,在反应温度220℃,停留时间120 min条件下,随着葡萄糖添加量的增加,水热焦产率和碳质量分数有所增加,而氢和氧质量分数未发生明显改变,当葡萄糖添加量为麦秆质量的0.4倍时,水热焦产率达68.56%;葡萄糖分子阻碍了麦秆中主要化学组分的分解与炭化反应,使得水热焦炭聚合物的红外吸收特征峰减弱,同时XRD衍射峰强度降低,热稳定性下降,如选择水热炭化过程水循环利用,可进行可溶性糖分离;在麦秆与葡萄糖共同水热炭化过程中,葡萄糖以分解反应为主,同未添加葡萄糖的麦秆水热炭化液相产物相比,糠醛、5-HMF和乙酸的质量浓度均有所增加,其中5-HMF增加最为显著,至葡萄糖添加量为4 g时,达20.21 g/L。