不同地膜的降解特征及其对旱区马铃薯生长和土壤微环境的影响

为筛选适宜宁南旱区马铃薯生长且对土壤环境友好的降解地膜类型,以不覆盖为对照,研究普通塑料膜、秸秆纤维地膜、生物降解膜的降解特征及其对马铃薯生长、土壤微环境的影响。结果表明,生物降解膜和秸秆纤维膜分别在播后90和60 d进入诱导期,生物降解膜和秸秆纤维膜均在播后150 d进入碎裂期;播后150 d的地膜质量损失率以秸秆纤维地膜最高,而普通塑料膜无明显变化。播后60 d,生物降解膜和秸秆纤维膜处理土壤蓄水量分别较对照显著提高21.4%和10.3%,而普通塑料膜处理与对照差异不显著。播后90~120 d,秸秆纤维膜和生物降解膜处理平均土壤温度分别较对照显著增加1.2和0.8℃。播后150 d,与对照相比,普通塑料膜和秸秆纤维膜处理土壤速效磷、速效钾含量提升效果显著。秸秆纤维膜处理细菌数量最高,而生物降解膜处理真菌和放线菌数量最高。播后150 d马铃薯地上部和地下部干物质累积量均以生物降解膜处理最高,马铃薯株高、茎粗和增产效果均以秸秆纤维膜处理最为显著。主成分分析结果表明,土壤细菌、放线菌数量是影响地膜降解的主要因素,而播后30~60 d土壤水分和播后60~120 d膜质量损失率对马铃薯产量形成至关重要。综上,秸秆纤维地膜降解效果优于普通塑料膜,且对改善旱地土壤微环境效果显著,可实现马铃薯增产,可代替普通地膜应用于旱作马铃薯生产中。本研究结果对筛选适宜宁南旱区农业可持续发展的最佳地膜类型具有一定的现实意义。

大豆秸秆纤维制造可降解地膜工艺参数优化

为了提高大豆秸秆的附加值和批量生产经济、满足农艺要求的环境友好型可降解大豆秸秆纤维基地膜,采用二次正交中心旋转组合试验,采用地膜定量、木浆混合比、松香、矾土和湿强剂为影响因素,地膜的干抗张强度和湿抗张强度作为响应函数。试验结果表明:1)各因素对干抗张强度的影响的贡献率从高到低排序为木浆混合比、定量、湿强剂、松香和矾土。2)各因素对湿抗张强度的贡献率从高到低排序为木浆混合比、定量、湿强剂、矾土和松香。3)按照干抗张强度≥30N、湿抗张强度≥15N的原则,在木浆混合比0～50%、定量50～110g/m2、湿强剂1.2%～2%、松香0.3%～1.5%、矾土1%～5%的约束条件下,满足工艺要求的最优参数组合:木浆混合比23.3%～30%、定量92～110g/m2、湿强剂1.2%、松香0.3%、矾土5%。按最优工艺混合比选取25%时,定量92g/m2、湿强剂1.2%、松香0.3%、矾土5%制造出地膜试样,干抗张强度32.4N,湿抗张强度15N。

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明:各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6~3.4 km/h,压膜弹簧刚度为2 N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°~1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。

可降解地膜原料大豆秸秆纤维的制备工艺及参数优化

为了解决秸秆和塑料地膜带来的环境污染问题,高值化利用秸秆资源。该研究采用二次正交旋转中心组合试验方法,探索运用物理方法制取清洁、高强度、高得率的可生物降解地膜原料-大豆秸秆纤维的可行性,寻求物料特性和工作参数对制取大豆秸秆纤维的影响规律和最优工艺参数组合。分别选取大豆秸秆长度、浸泡时间、加工温度、主轴转速和喂入量为影响因素,纤维得率、纤维长宽比及抗张强度为响应函数,应用Design-expert6.0.10软件设计方案与数据分析。试验结果表明:当参数组合为秸秆长度7cm、浸泡时间24h、喂入量27g/min、工作温度80～85℃、转速110～120r/min时,制得的大豆秸秆纤维得率大于80%、干抗张强度大于7N、长宽比大于5;各因素对纤维得率贡献率的主次关系为:浸泡时间>主轴转速>喂入量>秸秆长度>加工温度,各因素对干抗张强度贡献率的主次关系为:秸秆长度>加工温度>喂入量>浸泡时间>主轴转速,各因素对纤维长宽比贡献率的主次关系为:喂入量>秸秆长度>加工温度>浸泡时间>主轴转速。为利用大豆秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。

小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置设计与试验

针对利用现有塑料地膜垄上敷设装置铺设小麦秸秆纤维地膜时易出现地膜断裂和膜边破损等问题,设计了一种小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置。对小麦秸秆纤维地膜覆膜特性进行分析,建立了含有修正系数的垄上覆膜数学模型,探明了地膜产生断裂的主要影响因素;对关键部件进行设计和分析,确定了侧导向辊、压边覆土镇压装置的关键结构及参数范围;采用三因素三水平正交试验法,以展膜辊与压边轮的距离、侧导向辊倾角、工作速度为试验因素,以采光面展平度、采光面机械破损程度为试验指标,进行了参数优化试验和验证试验。结果表明:当展膜辊与压边轮距离120 cm、侧导向辊倾角30°、作业速度3.6 km/h时,采光面展平度97.4%、采光面机械破损程度12.6 mm/m^(2),设计的小麦秸秆纤维地膜敷设装置满足烟草栽培垄上覆膜机械化作业和农艺要求。

废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜制造工艺参数优化

为提高废旧棉织物和农作物秸秆的利用率,对废旧棉纤维与水稻秸秆纤维混合制取地膜的工艺及性能进行了试验研究。以废旧棉纤维为＂骨架＂,水稻秸秆纤维为填充辅料,添加功能助剂,应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、棉纤维添加量、定量和湿强剂质量分数为影响因子,以混合地膜的干抗张强度、干伸长率、湿抗张强度、湿伸长率为响应函数,研究得出了定量77-90 g/m^2、湿强剂质量分数1.5%-1.8%、棉纤维打浆度45°SR、棉纤维添加量25%的废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜最佳工艺参数组合,所得混合纤维地膜的干抗张强度大于32 N、干伸长率大于1.8%、湿抗张强度大于10 N、湿伸长率大于5.5%,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为综合利用废旧棉织物和水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。

秸秆纤维基地膜覆盖栽培薄皮甜瓜试验研究

为研究秸秆纤维基地膜覆盖栽培作物性能,以“龙甜一号”甜瓜为试验材料,设置裸地、秸秆纤维基地膜覆盖和塑料地膜覆盖3个处理,采取随机区组试验方法,研究不同覆盖方式对土壤温度、水分、甜瓜生长发育、产量及品质的影响。结果表明,秸秆纤维基地膜覆盖有效增加土壤温度,提高土壤含水率,其增温效果低于塑料地膜覆盖,保墒性能与塑料地膜覆盖无显著差异。秸秆纤维基地膜在甜瓜种植期内完全降解,覆盖栽培可显著抑制杂草生长。秸秆纤维基地膜覆盖处理甜瓜株高、茎粗、根干重及产量均显著高于裸地对照,与塑料地膜无显著差异,且秸秆纤维基地膜覆盖处理的甜瓜果实可溶性蛋白、维生素C、可溶性固形物含量较裸地分别提高53.32%、39.14%、21.28%,其中维生素C和可溶性固形物含量均高于塑料地膜覆盖处理。

玉米交联淀粉——稻草秸秆纤维复合膜的制备工艺参数及性能研究

以玉米交联淀粉和稻草秸秆纤维作为主料,聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)作为复合增强剂,甘油作为增塑剂,采用单因素实验方法开发新型复合包装膜,确定成膜工艺参数和分析膜性能。实验结果表明,玉米交联淀粉的添加量为膜溶液的3.0%,聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)添加量为膜溶液的3.0%,甘油添加量为膜溶液的3.0%,稻草秸秆纤维添加量为膜溶液1.0%,膜的性能最好。膜的拉伸强度19.67 MPa,断裂伸长率25.66%。

低定量环保型水稻秸秆纤维地膜制造工艺参数优化

为解决中国农业生产中化肥农药长期不合理的施用、秸秆和土壤中残膜等农业废弃物不合理的处置等农业面源严重污染的问题,为降低生物质基降解地膜的生产成本、节约纤维用量,探究低定量环保型可降解纤维地膜制造工艺参数的最优组合,对55 g/m^2低定量环保型水稻秸秆纤维地膜的工艺及性能进行了试验研究。以水稻秸秆纤维为主要原料,添加商品浆、功能助剂等,应用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、混合比、松香、矾土和湿强剂质量分数为影响因子,以地膜的干抗张力、湿抗张力、耐破度为响应函数,研究得出了打浆度31°~48°、混合比45%~50%、松香质量分数1.2%、矾土质量分数6%、湿强剂质量分数2.0%的低定量环保型水稻秸秆纤维地膜最佳工艺参数组合,所得纤维地膜的干抗张力大于32 N、湿抗张力大于12 N、耐破度大于100 kPa,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。

原位聚合法制备可降解纤维基地膜及机理分析

为提高农作物秸秆综合利用率,通过原位聚合法,以水稻秸秆作为纤维原料制备陇上覆盖方式的功能型可降解地膜。结果表明,改性后,秸秆纤维基地膜的干抗张力等物理力学性能得到提高。X射线衍射结果显示,改性后秸秆纤维基地膜的相对结晶度从38.11%提升到64.42%,说明功能型助剂可渗透到纤维素的无定形区内,使无定形区的微纤丝向结晶区靠拢引起细胞壁纤维素微纤丝结晶区的宽度增加。改性后秸秆纤维基地膜的接触角从95.35°提高到121.03°,表明改性后地膜的抗水性能提高,能较好的适应户外陇上覆盖要求。TG结果表明,改性后地膜的热稳定性能得到提高。FTIR谱图显示改性剂中的功能性基团与地膜中的纤维结构发生了化学交联反应。XPS结果表明,改性后的秸秆纤维基地膜氧与碳的原子浓度比增加,说明改性剂与地膜纤维发生化学交联反应从而含氧官能团增加。SEM-EDXA结果表明改性剂较好的分布在秸秆纤维基地膜中,有利于纤维的交联。烟草覆盖试验表明,秸秆纤维基地膜提高了烟草种植整体水平。因此,功能型秸秆纤维基地膜能未来可应用于烟草、大蒜、西红柿和水稻等高经济附加值作物,为农作物秸秆综合利用提供新的方向。

玉米秸秆纤维制造可降解地膜工艺参数优化

介绍了以玉米秸秆纤维为主要原料制造可生物降解地膜的工艺过程。采用二次正交旋转中心组合优化试验方法,分别以定量、湿强剂、混合比、松香和矾土为影响因素,以地膜干抗张强度、湿抗张强度为目标函数,对影响玉米秸秆纤维制造可生物降解地膜的工艺参数最佳组合进行了试验研究。研究结果表明：当定量75 g/m2、混合比25%、湿强剂1.4%、松香0.3%~0.4%、矾土2%~5%时,在此情况下,干抗张强度≥35N,湿抗张强度≥15N,技术经济性最优。

基于久保田插秧机同步覆膜装置设计与试验

针对水稻覆膜插秧作业过程中存在覆膜质量不高、秧苗伤根现象严重及田间换行作业需人工断膜导致作业效率低等问题,研制了与久保田NSPU-68CM型覆膜插秧机相匹配的覆膜装置。根据农艺要求与原插秧机空间结构特点,提出相匹配的覆膜装置总方案,在不改变插秧机原有结构的基础上,增加了切膜装置、托膜装置和压边装置。田间试验结果表明:所敷设秸秆纤维基地膜采光面宽度合格率达95%以上,地膜贴合程度达98%,采光面机械破损程度小于5%,膜孔合格率达95%以上,压膜宽度5cm,压边深度4cm,膜孔总长度50mm,满足农艺要求。研究结果为应用秸秆纤维基地膜栽培有机(绿色)水稻奠定了基础。

稻草纤维非织造材料的加工及应用

简要介绍了稻草纤维组成、形态结构、性能及用途,阐述了稻草纤维非织造材料的加工方法以及在农林、园艺、建筑上的应用。稻草纤维是一种天然纤维素纤维,来源广、成本低,具有广泛的用途。稻草纤维非织造材料也有着广阔的开发及应用前景,可为纺织业提供可再生原料,实现资源再利用、可持续发展的意义。

微生物预处理秸秆纤维浆结构、形态及成膜性研究

为研究生物预处理对秸秆纤维解离作用,促进制浆过程纤维分丝帚化及成膜性,采用实验室模拟发酵法,探讨微生物接种量及发酵时间对秸秆纤维化学组分、纤维形态及膜力学性质的影响。结果表明,与对照相比,接种1%外源菌处理稻秸14天时降解率达到20%,纤维降解适中,细小纤维占比仅59.63%~67.91%,纤维间交织力增强,纤维的疏解与拆分效应提升,打浆能耗降低71.54%。且随发酵时间的延长,纤维膜的抗张强度先升高再降低,第7和14天时分别提高7.6%和4.64%;3%接菌量处理14天时,浆料重均和质量加权增幅最大至28.57%和49.36%,膜撕裂度最高达240.9 mN。抗张强度与纤维质量间无明显相关性,耐破强度与纤维质量加权长度间呈负相关,撕裂强度与纤维数均长度、重均及纤维长宽比间呈显著正相关。该研究为生物降解秸秆纤维地膜的开发应用可行性提供技术支撑。