基于直剪试验的稻谷粮堆力学性质研究

为揭示粮仓建设和粮食运输途中粮堆的强度与剪胀特性,开展了在垂直压力为25~200kPa、含水率分别为8.41%、10.59%、13.88%和16.25%条件下的稻谷直剪试验。结果表明:稻谷粮堆剪切变形可分为弹性变形、塑性变形和籽粒压缩3个阶段;不同含水率下,稻谷粮堆强度特性基本符合莫尔-库伦强度准则,随着含水率增加,稻谷粮堆粘聚力逐渐减少,内摩擦角逐渐增大;含水率对稻谷粮堆的剪胀特性影响不明显,但随着垂直压力的增大,其剪缩性越明显;在垂直压力较小的条件下,含水率对稻谷粮堆的抗剪强度影响较大,随着垂直压力的增大,含水率对抗剪强度的影响逐渐减小。研究结果可为粮食仓储和运输、装载粮食机械的设计、粮堆数值仿真建模提供参考。     

基于TDLAS的储粮二氧化碳激光检测系统研制

储粮过程由微生物及害虫等组成的生物场与温度和湿度等构成的非生物场所造成的影响会降低粮食品质,影响粮食安全。储粮中二氧化碳浓度反应粮库生物场状况,是储粮生物场监测的重要指标。为实现储粮二氧化碳浓度高精度检测,该研究基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术高灵敏度和快速响应的特点研制了一套储粮二氧化碳浓度现场检测系统,并建立了二氧化碳激光光谱分析与数据处理方法。基于便携式要求,系统采用紧凑型设计,集二氧化碳浓度、温度及湿度检测功能于一体,同时实现弱信号调理、二氧化碳浓度计算及生成多参数云图、水势图显示等功能。整机尺寸338 mm×251 mm×88 mm,室温条件下功耗小于1.3 W。试验结果显示：该检测系统能够长时间稳定工作,人机交互功能鲁棒性较好,对储粮二氧化碳浓度检测的响应时间小于20 s,线性误差小于1.2%,检测重复性为0.4%,检测精度为10mg/m³,检测范围为0～20 000 mg/m³,温度的检测范围为-40～120℃,湿度检测范围为0...     

粮食安全背景下东北典型黑土区耕地压力动态变化及趋势分析

东北黑土区耕地肩负国家粮食安全的重任,目前其耕层变浅、质量下降等耕地压力问题逐渐显现。为了掌握区域尺度上黑土耕地压力分布及其动态变化,保护黑土资源,该研究选取21个典型黑土县区,采用修正的耕地压力指数模型、灰色-BP组合预测模型分析测算耕地压力指数及耕地压力变化趋势,并依此对现有黑土地保护政策提出细化建议。结果表明：1）耕地压力指数受到耕地质量（负向影响）、实际人均耕地面积（负向影响）、粮食安全保障范围（正向影响）、社会经济发展水平（负向影响）等综合影响,得出典型黑土区域耕地压力的时空变化特征。2）耕地压力可表征粮食安全压力,但粮食安全压力无法准确反映耕地压力状况。3）耕地压力变化趋势为整体向好,局部堪忧。2004-2019年21个研究单元中除拜泉县以外耕地压力均下降至安全范围,2020-2024年有15个县区处于无压力平稳区或压力下降区,其余县区处于不同程度的压力状态。最后,对于不同压力区域提出因地制宜的黑土地保护政策建议。研究结果可为缓解黑土耕地压力、实现国家粮食安全提供科学依据。     

金诺丰叶面肥对旱地冬小麦陕农981旗叶光合和灌浆特性及产量的影响

以冬小麦陕农981为材料,采用单因素随机区组设计,研究了不同时期喷施叶面肥金诺丰对陕农981灌浆期旗叶光合特性、籽粒灌浆特性和产量的影响.结果表明:金诺丰能够提高小麦灌浆期旗叶的光合速率和籽粒灌浆速率,分别较对照提高14.5%和10.7%;增加籽粒干物质的积累量,较对照增加2.6%;产量构成三要素都有不同程度提高,成穗数、穗粒数、千粒重分别平均提高8.0%、7.5%和2.6%.不同时期喷施对产量的影响大小依次是拔节期＞开花期＞灌浆期＞分蘖期＞返青期.     

多因素控制下渭北旱地小麦产量寻优的研究

在陕西渭北旱塬进行了连续三年定点小麦田间试验,通过栽培模式、氮肥水平、种植密度三因素的不同处理,研究多因素小麦栽培优化组合.结果表明:采用垄沟、覆膜、秸杆覆盖栽培模式对小麦穗数不产生影响;施用氮肥能极显著地影响小麦穗数,在施纯氮0～240 kg/hm2范围内,每增减纯氮1 kg,增减穗数4 288;增加播量,极明显地提高小麦穗数;不同的栽培模式、氮肥用量和小麦种植密度对小麦的穗粒数不产生影响;覆膜栽培与垄沟栽培之间千粒重差异显著,种植密度对小麦千粒重在不同的条件下影响明显,覆膜栽培条件下,高氮肥水平,低密度(播种量180 kg/hm2)的千粒重大于高密度(播种量225 kg/hm2),垄沟模式下,高氮水平(施纯氮240 kg/hm2)与中氮水平(施纯氮120 kg/hm2)之间差异不显著,但与不施氮肥相比,千粒重明显提高,秸秆覆盖模式下,高密度(播种量225 kg/hm2)与不施氮、高氮水平组合的平均千粒重最低,两者差异不显著,但与其它各组合差异显著.正常降水年份,旱地小麦采用一定的农业栽培模式,能够显著影响小麦的产量,尤其是覆膜下,产量显著高于对照;降水量多的年份,采用垄沟模式及秸秆覆盖模式对小麦产量甚至产生负效应.施用氮肥对小麦产量有极显著影响,在施纯氮0～240 kg/hm2范围内,每增减纯氮1 kg,增减籽粒产量5.7 kg;种植密度对小麦籽粒产量与生物产量的影响显著,秸秆覆盖栽培和常规栽培(对照)模式下籽粒产量差异显著,产量排列次序都为高密度(播种量225 kg/hm2)大于低密度(播种量180 kg/hm2),低氮和不施氮时,增加密度,可提高产量.     

风成沉积物环境敏感粒度指标的提取及意义

采用SPSS11.5软件中的主成分分析方法,对黄土高原西部末次冰期沉积的宁夏中卫冰沟剖面和兰州沙金坪剖面的粒度进行了环境敏感粒度指标的提取,沙金坪剖面和冰沟剖面的环境敏感粒级分别为24.70-27.90μm、62.47-68.97μm,冰沟剖面的阈值基本是砂粒级标准(>63μm),冰沟剖面由于距沙漠源区更近,受物源影响更大而使敏感组分更粗,不同地区的环境敏感粒度指标存在差异。另外,不同数学方法提取的指标也存在差异,数学方法的运用必须考虑其数值所表示的物理机制和环境意义。     

以水分适宜指数作为作物适水种植指标的初探

通过对抗旱指数(DRI)的分析和改进,首次提出了水分适宜指数(WAI),并以此为指标,在不同的水分条件下对18个不同的玉米品种进行抗旱性研究。结果表明:WAI可以更好的反映不同水分条件下的产量变化,并且倾向于选择高产型品种。可以作为作物适水种植的筛选方法。     

粮食安全与生态安全双约束下江苏省耕地休耕规模探讨

实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措,亟需科学合理地确定我国可休耕耕地规模,为深入实施"藏粮于地"战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。该研究基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型,同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明：当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上,仍能保有10.16%的耕地资源来支撑耕地休耕制度的实施;仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少,并对区域耕地休耕条件环境产生影响;同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界从2017年的9.93%缩减至2036年的4.81%,区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作,深入部署"藏粮于地"战略以巩固提升粮食产能;建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节;统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动,创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。     

压力式谷物产量监测系统优化与试验验证

为了提高谷物收获作业过程中谷物产量在线监测的精度,研制了基于谷物流压力原理的车载谷物产量在线监测系统,该系统包括谷物流量监测装置、定位装置、割台高度控制开关、核心处理器以及人机交互装置。以谷物产量与谷物流压力间的谷物产量监测数学模型为指导,搭建了谷物产量监测试验台,采用Box-Behnken试验设计方法优化谷物流量监测装置结构参数,研究了传感器数量、传感器安装位置和监测装置水平倾角对谷物产量监测系统测产误差的影响,确定了最优参数组合为传感器数量5、传感器安装位置0.24 cm、监测装置水平倾角5°,并对最优参数组合进行了验证试验,结果表明,谷物产量监测系统测产误差为3.27%,满足谷物产量监测的精度要求。对谷物产量监测系统田间实际效果进行了试验验证,试验结果表明,田间测产误差为5.28%,生成的产量分布图为后续田间作业管理提供了决策依据。     

低温等离子体耦合Fe2O3催化剂去除粮食仓储环境中磷化氢

为了探究低温等离子体（Non-Thermal Plasma,NTP）耦合催化剂对粮仓中磷化氢（PH3）的去除效果,该文采用介质阻挡放电低温等离子体与催化剂耦合的反应装置,研究了NTP与Fe2O3催化剂耦合对PH3去除率的影响,并对耦合反应后的催化剂进行表征,分析产物及反应机理。结果表明,载体和催化剂与NTP耦合改变了NTP的放电状态,提高了PH3去除率;不同载体负载Fe2O3后,在输入功率超过53 W时,NTP与Fe2O3催化剂耦合对PH3去除率均高于无填充,Fe2O3/Al2O3与NTP耦合效果最好,去除效率达到了100%。耦合前后催化剂的表征结果表明,耦合反应之后,Fe2O3/Al2O3催化剂的比表面积降低了11.23%,Fe3+/(Fe2++Fe3+)含量提高了21.06%,Osur/(Olatt+Osur+Oads)含量减少了2.24%,Fe含量降低了4.69%,P含量增加了4.34倍。产物分析表明耦合后生成的主要产物为磷酸。研究结果表明NTP耦合Fe2O3/Al2O3催化剂具有很好的PH3去除效果,为粮食仓储行业去除磷化氢提供理论依据。