煤矿井下采空区有毒有害气体实时在线监测系统的研究与实现

由于开采技术有限,很多老旧煤矿采空区存在大量有毒有害气体。针对以上问题,对煤矿井下采空区内遗煤赋存的复杂情况实地调研后,分析采空区有毒有害气体对该煤层复采带来的安全隐患。以某老窑为研究对象,在矿井已有光环网络的基础上,设计基于CAN总线的有毒有害气体实时在线监测系统,通过气体传感器对煤矿采空区的有毒有害气体(CO、CH_(4)、C_(2)H_(4)、O_(2)等)进行实时采集,光纤温度传感器实时监测井下温度;基于MCGS组态的上位机远程监控井下状态,搭建工业网关上传数据到煤矿的光环网,实现系统能够在井上监控室即可实时监测井下状态,并对井下有毒有害气体和煤炭自燃预警的功能。系统采集数据与人工采集数据比对结果表明:二者采集数据变化规律一致,数据误差小于5%。井下为期半年的实际运行证明了该系统能够及时反馈井下有毒有害气体和温度异常,实现提前预警的功效,为井下遗煤复采提供有力保障。

深翻、有机无机肥配施对稻田水分渗漏和氮素淋溶的影响

【目的】针对我国长江中下游地区稻麦轮作区常年浅耕与不合理施肥导致的土壤犁底层增厚与土壤板结的问题,研究深耕(打破部分犁底层)与施肥方式对稻田土壤容重、土壤紧实度、土壤水分渗漏量、氮素淋溶量及氮素形态的影响,阐明稻田氮素淋溶量与耕作、施肥方式的响应机制,为稻田合理耕层构建提供理论依据。【方法】(1)基于2015年安徽省舒城县设置两种耕作方式(旋耕12 cm、深翻20 cm)、3种等氮量施肥方式(仅施化肥处理T1、秸秆还田配施化肥处理T2、有机与无机肥配施处理T3)的田间定位试验,2019—2020年监测土壤容重与紧实度以及稻季水分渗漏与氮素淋溶量。(2)通过原状土柱模拟试验,研究深翻30 cm(打破犁底层)对稻田水分渗漏量的影响。【结果】(1)田间试验结果表明,深翻20 cm较旋耕12 cm降低了耕层土壤容重与紧实度,但没有显著增加水稻生育期的水分渗漏量,仅在分蘖期增加7.4%,孕穗期之后无显著影响。(2)土柱试验结果显示,深翻30 cm(打破犁底层)水分渗漏量较旋耕12 cm和深翻20 cm显著增加,淹水时分别增加19.0%与11.0%,非淹水时分别增加23.0%与21.5%。(3)田间试验水分渗漏液中的氮素主要以硝态氮的形式存在,T3较T1和T2处理在水稻进入孕穗期后显著降低渗漏液中硝态氮的浓度;各施肥处理间铵态氮浓度差异不显著。(4)从整个水稻生育期看,两种耕作方式对氮素淋溶量影响不显著,而3种施肥方式下氮素淋溶量存在明显差异,T3处理降低了氮素淋溶量。深翻条件下T1、T2与T3处理氮素淋溶量分别为10.69、11.74和9.14 kg N·hm^(-2),旋耕条件下分别为9.83、11.21和8.58 kg N·hm^(-2)。【结论】深翻20 cm可以改善土壤物理性状,但不会增加土壤水分渗漏及氮素淋溶;相同耕作方式下,有机与无机肥配施不会增加土壤水分渗漏与氮素淋溶。因此,在长江中下游黏质且犁底层厚(如红黄壤型)的水稻土区,部分打破犁底层,有机与无机肥配施,可构建深厚肥沃的耕作层,且不会增加水分渗漏和氮素的淋溶。

氮肥对不同无机碳含量土壤二氧化碳释放的影响

施用氮肥会导致土壤p H值降低,其对不同无机碳含量的土壤二氧化碳(CO_2)释放的影响如何,尚不清楚.采用室内密闭培养试验研究了氮肥及其配施硝化抑制剂(DCD)对不同无机碳含量土壤p H、矿质态氮和CO_2释放的影响.结果表明:与不施氮肥相比,施用氮肥不同程度地降低了水稻土、砂姜黑土、塿土3类供试土壤的p H,提高了土壤碳累积释放量,49 d培养结束时,土壤碳累积释放量分别提高了39.4%、23.4%和71.8%;氮肥配施DCD后显著抑制了土壤硝化作用的进行,至培养结束时,3类供试土壤p H值均显著高于仅施氮肥处理,水稻土、砂姜黑土CO_2平均释放量与仅施氮肥相比无显著性差异,塿土CO_2平均释放量比纯施氮肥平均降低了12.5%.土壤无机碳能有效缓冲由氮肥施入而导致的土壤酸化,氮肥施入后石灰性土壤CO_2释放不仅来源于土壤有机碳的矿化,可能还有一部分来源于无机碳的溶解释放.我国不同地区间土壤无机碳含量各有差异,长期大量氮肥投入下土壤酸化和无机碳库消耗问题应引起足够的重视.