基于ERT技术反演红壤剖面水分入渗过程

水分运动是土壤中物质和能量传输的主要驱动力，但是水分在土壤中的运动轨迹复杂多变，难以直接捕捉。本研究以第四纪红黏土发育的红壤为研究对象，借助电阻率成像技术（ERT），反演水分在林地和农地土壤中的入渗过程。研究发现，ERT技术能够实现水分在红壤包气带入渗过程的可视化，ERT测定的表观电阻率的变化量与烘干法测定的土壤水分之间呈极显著正相关关系（P<0.01），林地的决定系数为0.72，农地为0.53。土地利用类型影响水分入渗的范围和方式，在2 cm水头高度注水100 L的情况下，林地的入渗深度大于80 cm，而农地约为50 cm，在此基础上，继续注水200 min，林地和农地均出现明显的优先流现象。但是，林地的优先流比农地更为发育，林地是通过根系等大孔隙快速向下传输，而农地则以“指流”的方式，间断性向深层运动。在土壤层次复杂、背景含水量高、土壤黏重等不利因素的影响下，ERT技术依然能捕捉优先流在红壤中发生和发育的过程。     

水田风送低量喷杆喷雾机设计及其参数研究

为适应水稻病虫害防治的需要,研制了一种轻便、高效、省药、能减少对环境污染、与目前中国水稻插秧机通用底盘配套、可实现水稻低量风送精确喷雾的水田风送低量喷杆喷雾机。采用机电一体化技术,气流辅助技术,低量喷雾技术为中国设计生产出第一代用于水稻病虫害防治的喷杆喷雾机,提高了插秧机通用底盘的利用率;作业效率2 hm²/h(作业速度0.82～0.98 m/s),可进行150～180 L/hm²的低容量喷雾作业;风送系统风速达14 m/s;将喷雾不均匀度由常规喷雾的50%降低到10%,农药利用率达35%;并能对喷雾轨迹进行标识,同时还解决了喷杆的自动折叠问题。     

剂型及表面活性剂对农药药液在植物叶片上铺展行为的影响

为研究不同农药剂型及表面活性剂对药液在亲水和疏水植物叶片表面的持留及铺展行为的影响,通过数码显微镜连续摄像的方法,测试了40种药液液滴在棉花(亲水性)和水稻(疏水性)叶片上的持留及铺展行为。选用5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂、25%三唑酮可湿性粉剂和20%三唑酮乳油3种不同剂型的农药,以及Silwet 408、NF100和AgroSpred 730 3种不同表面活性剂,配制不同药液,通过注射器产生液滴并用数码显微镜记录液滴在水稻和棉花叶片上的铺展行为。结果表明:农药剂型对药液表面张力影响不显著,但加入不同表面活性剂却对表面张力影响显著,其对降低表面张力影响的显著程度依次为Silwet 408AgroSpred 730NF100;同种表面活性剂对悬浮剂的影响最大,其次是可湿性粉剂,对乳油的影响最小;加入NF100可增加药液液滴在水稻叶片上的持留能力。结合表面张力结果,证明表面张力并非增强药液持留和铺展能力的唯一因素。     

夏玉米免耕覆盖移栽的试验研究

为实现夏玉米免耕覆盖条件下直接移栽,对导苗管式栽植机的结构进行了改进,并进行了生产性试验。结果表明,移栽夏玉米直立度合格率为91.8%,优良率为74.4%,深度变异系数为14.9%,株距变异系数为17.9%,完全可以满足农业生产的需要;与耕翻条件下的移栽质量相比,各项性能指标差异不显著;与夏玉米免耕覆盖直播相比,可以增加收益521～1 574元/hm²。     

樟子松热解生物油提质工艺系统能值分析

生物质热解提质制高品位生物油技术是当前研究热点,该文基于能值投入产出结构和能值指标,考虑环境因素,运用能值分析方法对樟子松快速热解催化加氢提质(方案1)和超临界乙醇提质(方案2)制高品位生物油系统进行综合评价,并分别从生产效率、自然环境支持力以及可持续性3个角度进行对比。结果表明,在生产等量燃料情况下,方案2消耗的太阳能更少,效率更高,但在人类社会投入及总投入方面方案1少于方案2,方案1系统的可再生率更高,对环境的压力更小,可持续性更好,工艺更受环境支持。该文为提高生物质热解提质制生物油系统的综合性能提供理论依据。     

不同培肥措施对红壤坡耕地土壤有机碳流失的影响

基于侵蚀小区三年的田间监测(2015—2017年),分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥与秸秆覆盖(NPK+Str)、化肥与生物质炭(NPK+BC)、化肥与猪粪(NPK+OM)等五种培肥措施对红壤坡耕地水土流失及其有机碳流失的影响。结果表明,不同培肥措施地表径流表现为NPK+BCCKNPKNPK+OMNPK+Str(P0.05),泥沙流失量表现为CK、NPK+BC、NPKNPK+OMNPK+Str(P0.05),约有69%～83%径流和70%～90%侵蚀发生在花生生长季(4—8月)。与NPK相比,NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM均显著增加泥沙有机碳含量(P 0.05),而有机碳流失总量以NPK+BC处理最多(C 52.1 t·km~(-2)·a~(-1)),NPK+OM和NPK+Str最少。泥沙中有机碳含量无明显的季节变化,但是78%以上泥沙有机碳流失量发生在花生生长季。说明NPK+Str和NPK+OM的培肥措施能有效减少红壤坡耕地土壤侵蚀,阻控有机碳流失,而NPK+BC由于生物质炭颗粒小、密度低而易流失,阻控土壤侵蚀效果并不显著。     

扇形雾喷头雾滴飘失机理

为了分析雾滴飘失机理和提出针对性的防飘措施,使用相位多普勒粒子分析仪( PDPA)对常规扇形雾喷头雾化产生的喷雾扇面中的雾滴粒径与运动速度分布进行了分析.结果表明:喷雾截面上雾滴体积中值直径(VMD)分布为中间低、边缘高的凹面形态,在喷雾扇面横向和纵向对称面上,VMD形态呈二次多项式分布;易飘失雾滴主要集中在距离喷头300～500 mm喷雾扇面的中心位置;喷雾扇面截面上的夹带气流速度符合高斯分布,气流分布与空气淹没射流类似;喷雾扇面中易飘失区域是喷雾扇面末端、喷雾扇面两翼、喷雾扇面迎流面外层.     

雾滴在水稻叶片上的沉积部位分析与显微试验

针对农药雾滴难以在水稻叶片上沉积持留的问题,以叶片显微结构为基础研究了药液在水稻叶片的主要沉积部位。采用扫描电镜法观察研究了两种水稻品种在分蘖期、孕穗期叶片正、反面的显微结构,并对结构性状作了数据统计分析,测得球粒状乳突直径为1.5～4.2μm,而钩毛高度在70.4～154.5μm,其尺寸差异很大并且单位面积上乳突数量较多。以水稻叶片湿润性理论分析为基础,推导了雾滴临界脱落直径。依据水稻叶片不同表面微结构上农药雾滴的脱落直径,推断农药雾滴在水稻叶片上主要沉积部位为硅化木栓带的钩毛。通过滑石粉悬浮液喷雾试验及扫描电镜法,验证了农药雾滴主要沉积在水稻叶片的硅化木栓带并且在钩毛上最稳定。     

无人旋翼机航空施药有效喷幅确定方法比较

针对无人旋翼机航空施药存在喷雾不均、施药效果差的问题,利用雾滴密度判定法、最小变异系数判定法和50%有效沉积判定法在静风条件下对单旋翼无人机航空施药时的喷雾幅宽和喷雾均匀性进行研究,结果表明:1)最小变异系数法得到的有效喷幅最小,仅为1.8m,沉积分布均匀性最好,变异系数仅为2.1%;2)雾滴密度判定法得到的有效喷幅最大,为3.9m,沉积分布均匀性也最差,变异系数为19.3%。3)通过最小变异系数判定法分析发现,药液沉积分布变异系数随着有效喷幅宽度的增加呈现先减小再增加的趋势,当有效喷幅超过一定值后,有效喷幅宽度与沉积分布变异系数成线性正相关。