越冬期地面灌溉技术研究

基于越冬期大田土壤入渗和灌水试验,采用试验研究和模拟分析相结合的方法,分析讨论了冬灌水流运动特点,揭示了表征灌溉效果的各项指标随地中温度的变化特性,提出了提高越冬期灌溉灌水效果的5项技术:短畦灌溉技术、长畦灌溉技术、小流量灌溉技术、秋耕灌溉技术和最冷月免灌技术。研究结果对我国北方缺水地区冬季合理灌溉具有重要指导意义。     

基于多参数耦合的蓄冷温控箱冷板对流换热参数优化

蓄冷温控箱利用低温相变材料储存冷量,通过缓慢释放调节并保持箱内温度,目前仍存在冷量释放速率无法控制、剩余冷量预测难等问题,而蓄冷板表面对流换热系数直接影响冷量的释放速率。针对以上问题,搭建了蓄冷板表面对流换热系数测量试验平台,研究不同环境及蓄冷板参数对表面对流换热系数的影响。采用二次回归正交试验设计方案,探究了蓄冷区进口空气流速、进口空气温度、蓄冷板传热面积以及蓄冷板间距对表面对流换热系数的影响,并对结果进行分析,建立了表面对流换热系数二阶预测模型,获得影响表面对流换热系数大小较显著的因素及较优的参数组合。试验结果表明：各因素间存在明显交互作用,进口空气温度和蓄冷板传热面积的交互效应最大;通过响应曲面法建立的表面对流换热系数预测模型,得到最优参数组合为：进口空气流速4 m/s,进口空气温度25 ℃,蓄冷板传热面积0.455 m2,蓄冷板间距0.04 m,R2值为0.927 4,变异系数CV为5.78%。回归模型计算结果与试验结果吻合,最大误差为3.58%,平均相对误差为2.69%,表明该模型可以快速、准确地预测不同条件下的蓄冷板表面对流换热系数。试验结果为蓄冷温控箱冷量释放速率精准调控及剩余冷量预测提供参考。     

基于响应面法的乳酸菌发酵藜麦秸秆工艺条件优化

为优化藜麦秸秆的乳酸菌发酵工艺条件,选取发酵时间、乳酸菌添加量和秸秆含水量3个因素,利用单因素试验和响应面分析探究不同发酵条件对发酵后藜麦秸秆感官品质和粗蛋白质含量的影响。响应面分析结果显示,3个因素对发酵后的藜麦秸秆粗蛋白质含量的影响从大到小依次为乳酸菌添加量>秸秆含水量>发酵时间,最佳工艺参数为发酵时间24.5 d,乳酸菌添加量12 mg·kg^-1,秸秆含水量60%。在此条件下,发酵后的藜麦秸秆粗蛋白质含量为(6.93±0.05)%。该结果可以为藜麦秸秆发酵饲料的开发提供技术支撑。     

甘薯联合收获机高度自适应集薯装置设计与优化

甘薯收获是甘薯生产中用工量最多、劳动强度最大的环节。为了解决甘薯联合收获机集薯环节存在伤薯率高、自动化程度低等问题,该研究开展了高度自适应集薯装置的机械结构设计与控制系统搭建。系统及结构设计充分考虑物料物理性状及作业过程中的运动学与力学特性,通过新的集薯方式以满足落薯高度自适应、集薯装筐和自动卸料换筐等作业要求。通过落薯高度自适应功能减小并控制薯块下落的高度达到有效减少甘薯伤薯率与破皮率的目的。在单因素试验分析结论的基础上,以清选平台转速、落薯机构转速和落薯设定高度为试验因素,开展三因素三水平Box-Benhnken试验,以伤薯率、破皮率、微破率和损伤率为试验指标建立多元回归方程并进行响应面分析。回归模型进行多目标优化后获得装置最优工作参数组合为：清选平台转速108.07 r/min、落薯机构转速74.75 r/min、落薯设定高度18.15 cm。对优化结果进行验证试验,试验结果为：伤薯率0.39%、破皮率0.54%、微破率22.93%和漏薯率0.54%,各评价指标与模型预测值相近。研究结果可为甘薯联合收获机高度自适应集薯装置进一步设计与优化提供参考。     

勺夹式藠头排种器设计与试验

针对藠头（Allium chinense）种植劳动强度大、人工成本高等问题,该研究设计了一种由排种盘、取种勺、取投种凸轮、种箱、安装板等组成的勺夹式藠头排种器。对该排种器工作原理和取种、携种、投种过程进行理论分析,建立离散元仿真模型,对取种过程进行仿真分析,确定了最优种勺结构。以大叶藠为对象,以取种合格率和漏取率为试验指标,进行种勺直径、种勺深度、取种起始角、种面高度与种箱高度之比和取种速度5因素显著性筛选试验,并以种勺直径、取种起始角、种面高度与种箱高度之比为试验因素进行回归正交试验;采用Plackett-Burman试验法和Box-Behnken中心试验法建立取种合格率和漏取率的回归模型,并进行参数优化,获得最优参数组合为种勺直径27mm、取种起始角30°和种面高度与种箱高度之比92.5%。在最优参数组合下进行台架试验,得到取种合格率91.17%,漏取率6.17%。田间试验结果表明在前进速度0.1～0.2 m/s的条件下,该排种器平均播种合格率、平均重播率和漏播率分别为63.10%、12.76%和24.14%。研究结果可为藠头播种机械的研究与设计提供参考。     

两种高寒植被长波辐射的气候学特征及比较

地球边界层热量来源是地表吸收太阳短波辐射后再以长波辐射形式加热的结果,而边界层生物活动与近地表热量息息相关,讨论长波辐射的变化特征对生态系统的物质流动及能量交换具有重要意义。以2003年对高寒矮嵩草草甸、金露梅灌丛两种植被类型观测的资料,比较分析了两种植被类型地面长波辐射（ULR）、大气逆辐射（DLR）以及地面有效长波辐射（ELR）的变化特征。结果表明,高寒矮嵩草草甸、金露梅灌丛ULR、DLR以及ELR均具有明显的日、月变化。其中矮嵩草草甸、金露梅灌丛的ULR月平均日变化在北京时间14∶00最高,凌晨最低;DLR在16∶00-18∶00最高,凌晨最低;ELR在8∶00最低,14∶00最高。月变化中,两种植被类型区ULR、DLR的最低值出现在1-2月,较高值出现在7-9月,而ELR变化趋势比较复杂。总体而言,金露梅灌丛的DLR、ULR变化值明显比矮嵩草草甸的高。     

基于模拟降雨的土壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应

土壤表土结皮对坡面侵蚀过程具有重要影响,利用模拟降雨条件下土壤贯入和产流产沙试验,对不同降雨场次紫色土和黄壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应进行研究。结果表明：（1）PT型贯入仪测定的贯入数值（P）与含水率（θ）成标准指数函数关系。（2）不同降雨场次表土结皮存在＂无结皮→弱结皮→强结皮→弱结皮→新结皮＂的动态发育过程,相同降雨条件下黄壤表土结皮强度大于紫色土的。（3）持续降雨过程不同降雨场次土壤表土结皮对溅蚀影响不明显,而与产流存在显著的动态响应关系,结皮强度越大产流量也越大,结皮对产流的影响随着降雨进行而有增大趋势,黄壤表土结皮的径流增加量大于紫色土的,而紫色土坡面结皮对产流量变化敏感程度大于黄壤。不同场次降雨过程土壤表土结皮对坡面侵蚀产沙影响存在差异,前4场降雨表土结皮强度与坡面侵蚀产沙有相同的变化趋势,4次降雨后土壤表土结皮表现为对坡面侵蚀有抑制作用。     

不同农艺措施条件下稻田田面水总氮动态变化特征研究

通过盆栽试验,对稻田田面水总氮在不同农艺措施条件下动态变化规律进行了研究,并对该规律进行了数字拟合,以便为控制稻田氮素流失提供理论依据和技术途径.结果表明:田面水总氮浓度在施肥后第一天达到高峰,随着时间的推移不断降低,并且在每次施肥后7-9 d下降到较低水平;施肥水平和田面水总氮浓度呈正相关关系;施肥方式对田面水总氮有较大影响.随着施肥深度加深,田面水总氮含量逐渐降低;不同肥料种类对田面水总氮亦有影响,全部施用复合肥处理浓度最大,施用复合肥+碳铵处理浓度最小;有机肥作为缓释肥料在试验初期对田面水总氮贡献不大;沙土较粘壤土处理田面水总氮浓度大.     

养殖水体中氯酚残留特征及其与环境因子关系初探

采用固相微萃取（SPME）与气-质联用方法,测定分析了3种养殖模式水体中氯酚化合物（CPs）的污染特征。结果表明,19种CPs类化合物在一般四大家鱼养殖水体（A）、猪-鱼综合养殖模式水体（B）以及鸭-鱼综合养殖模式水体（C）表层水中的分布特征相似。总CPs及10种CPs化合物在不同养殖方式水体中浓度由高到低的顺序为A〉B〉C。表层水中残留浓度比较高的一氯酚、二氯酚、三氯酚和四氯酚分别是3-CP和4-CP、2,4-DCP、2,4,6-TCP、2,3,4,6-TCP。回归分析表明,铁、锰总含量与总CPs和PCP含量存在显著负相关。     

表层土壤中菲的紫外光降解研究

多环芳烃化合物（PAHs）由于致癌、致畸和致突变而受到广泛关注。本实验以多环芳烃菲（Phe）为目标污染物,研究了温度、腐植酸和紫外辐射强度对Phe光降解的影响并对不同因素对降解动力学的影响作了研究。结果表明,Phe的降解在20 ℃到30 ℃范围内,随着温度的升高,光降解率增加;腐植酸在Phe污染土壤的光降解中起敏化作用,可显著促进光解,腐植酸浓度为5 mg·kg^-1足以达到敏化的效果;Phe光降解速率常数随辐射强度的降低而降低,呈正相关,光解的半衰期随着辐射强度的降低而增加,呈负相关。