户用太阳能恒温沼气生产系统全年产气性能试验

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在兰州地区气象条件下,厌氧发酵试验结果发现:该太阳能恒温产气系统可全年稳定连续运行,全年累计产气398.52 m3;当最低环境温度分别高于-19.9、0.7和6.9℃时,系统可以实现26、28和37℃恒温厌氧发酵;当猪粪与农户常见的玉米秸秆、蒿草、莲花菜叶按一定比例混合发酵后,可显著提高沼气中甲烷体积分数并延长或缩短发酵周期。     

硅胶管气样原位采集技术研究土壤N_2O浓度及通量变化

箱法被广泛用于监测土壤N_2O排放通量,但在原位采集高浓度土壤N_2O、全天候监测N_2O通量变化、动态研究土壤剖面N_2O的行为等方面存在弊端.本研究通过室内模拟硅胶管对N_2O的通透性,探索硅胶管用于原位采集土壤气样的理论可行性.田间试验设施用铵态氮肥(NH_4~+)、施用硝态氮肥(NO_3~-)及施用硝态氮肥加葡萄糖(NO_3~-+C)等3个处理,同时安置硅胶管和采样箱,验证硅胶管法在原位采集高浓度土壤N_2O气样、监测土壤N_2O浓度以及排放通量的实际效果,并与箱法进行比较.结果表明,硅胶管内外的N_2O气体经2.9 h达到95%的平衡,完伞能满足大田采样要求;用硅胶管法原位采集高浓度土壤N_2O气样的效果显著优于箱法采样.其浓度变化表现出明显的时间规律,浓度梯度法计算的N_2O排放通量与箱法测定结果呈显著正相关,但数值偏低;偏低的程度取决于采样位置和土壤中N_2O产生位置的匹配程度.建议采用埋于土壤表层的硅胶管计算地面N_2O排放通量,或在不同土层埋人硅胶管研究土壤剖面N_2O行为的时空变异.     

Small-scale heterogeneity in carbon dioxide, nitrous oxide and methane production from aggregates of a cultivated sandy-loam soil

Spatial variability in carbon dioxide (CO₂), nitrous oxide (N₂O) and methane (CH₄) emissions from soil is related to the distribution of microsites where these gases are produced. Porous soil aggregates may possess aerobic and anaerobic microsites, depending on the water content of pores. The purpose of this study was to determine how production of CO₂, N₂O and CH₄ was affected by aggregate size and soil water content. An air-dry sandy loam soil was sieved to generate three aggregate fractions (<0.25 mm, 0.25–2 mm and 2–6 mm) and bulk soil (<2 mm). Aggregate fractions and bulk soil were moistened (60% water-filled pore space, WFPS) and pre-incubated to restore microbial activity, then gradually dried or moistened to 20%, 40%, 60% or 80% WFPS and incubated at 25 °C for 48 h. Soil respiration peaked at 40% WFPS, presumably because this was the optimum level for heterotrophic microorganisms, and at 80% WFPS, which corresponded to the peak N₂O production. More CO₂ was produced by microaggregates (<0.25 mm) than macroaggregate (>0.25 mm) fractions. Incubation of aggregate fractions and soil at 80% WFPS with acetylene (10 Pa and 10 kPa) and without acetylene showed that denitrification was responsible for 95% of N₂O production from microaggregates, while nitrification accounted for 97–99% of the N₂O produced by macroaggregates and bulk soil. This suggests that oxygen (O₂) diffusion into and around microaggregates was constrained, whereas macroaggregates remained aerobic at 80% WFPS. Methane consumption and production were measured in aggregates, reaching 1.1–6.4 ng CH₄–C kg⁻¹ soil h⁻¹ as aggregate fractions and soil became wetter. For the sandy-loam soil studied, we conclude that nitrification in aerobic microsites contributed importantly to total N₂O production, even when the soil water content permitted denitrification and CH₄ production in anaerobic microsites. The relevance of these findings to microbial processes controlling N₂O production at the field scale remains to be confirmed.     

气体传感器鉴别花椒产地研究

目前花椒产地鉴别基本以感官评定为主,缺乏客观性,在实施应用时难以做到量化和标准化,难以做出判断。因此设计研发一种快速鉴别花椒的智能装置。该装置以气体传感器阵列为核心,能够独立对花椒气味信息进行检测和鉴别,区分不同产地的同类花椒。利用主成分分析和WilksΛ统计分析对检测数据进行处理。提取主成分5个,累积贡献率为94.41%,其对应Fisher判别模型训练集平均准确率达到88.6%,验证集90%,WilksΛ统计分析最终选取8个变量,其对应判别Fisher模型训练集平均准确率91.82%,验证集95%。对WilksΛ统计所选取变量建立细分类交叉验证的Fisher判别模型,平均正确率达到97.27%,将模型移植到采集装置,完成智能花椒品种鉴别装置。该方法是一种简便高效的花椒品种鉴别方法,可为今后进一步研究花椒产地、分级提供检测仪器和理论依据。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了12.5%~18.2%和21.1%~38.6%。秸秆还田显著影响土壤N2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了38.5%~45.5%和13.1%~29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%~45.9%和9.0%~46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%~26.0%,产量增加了9.4%~12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

天然气HCCI发动机燃烧和排放的CFD研究

利用耦合详细化学反应机理的CFD软件FLUENT对天然气HCC I发动机的燃烧和排放物的生成过程进行了模拟计算,计算的缸内压力和温度与实验值有较好的一致性。计算结果表明,狭缝是缸内碳氢(HC)和一氧化碳(CO)排放的主要来源。HC主要由燃料本身组成;CO和甲醛有相似的生成及分布规律。天然气HCC I稀薄燃烧可以得到极低的NOx排放。     

气流中荷电液滴破碎数值模拟

荷电液滴破碎过程十分复杂，影响因素繁多，并且破碎时间短暂。难以进行试验研究。对荷电液滴的破碎过程进行了分析，根据荷电后液体表面张力的变化，得出荷电液滴耽数的表达式，得出破碎过程的主要影响因素有气液相对速度、气液物性参数以及静电场。在此基础上，选用VOF多相流模型、四边形网格和SIMPLE算法，设定不同的气液相对速度、液滴初始粒径等参数。对液滴破碎过程进行了数值模拟。模拟结果发现耽数不同，液滴有可能出现袋形破碎、剪切破碎或爆炸破碎。对于低粘度液体，We数可以作为破碎类型的主要判别依据。气液参数相同的情况下，荷电液滴耽数大，液滴更容易发生变形破碎。     

冰温贮藏对山西不同产地玉露香梨挥发性有机物的影响

为了解冰温贮藏对不同产地玉露香梨挥发性有机物影响的差异性,采用气相离子迁移谱技术对山西省3个产地(隰县、原平、清徐)玉露香梨贮藏前后的挥发性有机物进行分析,以期为提升贮后果实风味品质提供数据参考。结果表明:通过气相离子迁移谱检测出玉露香梨采后主要挥发性有机物有酯类、醛类、醇类、酮类、酸类、呋喃类及其他未定性物质;其中酯类、醛类物质的相对含量占比达38.31%~39.10%。3个产地玉露香梨采后特征风味物质分别为:隰县玉露香梨为丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、(E)-2-己烯醛、2-甲基丙醛、壬醛等,原平玉露香梨为丙酸己酯、乙酸戊酯、丁酸己酯、己醛、3-戊酮、正己醇等,清徐玉露香梨为2-甲基丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙醇、3-戊酮和异丁酸等。冰温贮藏后,3个产区玉露香梨果实的酯类物质含量有不同程度下降,醛类、醇类和酮类物质含量增加。其中隰县玉露香梨醛类物质相对含量较高,清徐玉露香梨酮类物质相对含量较高。根据风味物质的主成分分析,可将贮藏前后及3个产地玉露香梨进行有效区分。     

基于4G网络的气调保鲜配气远程监控系统设计与试验

为提高生鲜农产品气调保鲜配气过程的精确度及自动化水平,设计了一套气调保鲜配气远程控制系统,依托嵌入的PID控制算法和质量流量控制器实现对原料气体流量、浓度和混配比的控制;以4G网络作为远程数据传输途径,选择4G DTU作为网络数据收发器,通过手机小程序实现移动客户端的远程监控功能。系统在结构上设置了气体参数感知层、数据网络传输层和控制操作应用层;基于配气系统远程监控要求,在PLC内部嵌入Modbus RTU程序,保障DTU与PLC之间的通信;使用TCP协议,使其与云服务器之间进行数据传输。根据对系统稳定性、准确性及其通信性能的测试,在配气稳定时配气体积分数平均误差绝对值在0.22%浮动,平均误差较传统方法降低了约91.67%,且配气速度提高50%左右,极大改善了配气场地的工作条件和生产效率,为进一步完善生鲜农产品气调保鲜自动化配气生产线提供了技术支持。     

气相色谱-嗅觉测量法鉴定蒌蒿中的香气化合物

 采用顶空固相微萃取法提取了蒌蒿样品中的挥发性成分, 利用气相色谱-嗅觉测量法(GC-O)并结合气相色谱质谱联用分析(GC - MS) , 鉴定了萎蒿中的香气化合物。共检出21个呈香化合物, 基于其嗅感强度, 反式- 2 - 己烯醛、水芹烯、顺式- 罗勒烯、3 - 崖柏酮、樟脑, 黄瓜醛、( - ) - 龙脑和( - ) - 乙酸龙脑酯被认定为形成蒌蒿香气的重要化合物。