畜禽粪便生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化

为探究生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化规律,科学指导畜禽粪便生物炭农田应用,该研究以猪粪生物炭为研究对象,开展土壤培养试验,利用扫描电镜、物理吸附、X射线衍射物相分析、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱等方法表征不同培养时间生物炭表面形貌、孔隙结构、元素分布的变化规律,以及土壤孔隙溶液中重金属、磷酸盐等组分的变化规律。结果显示生物炭内源重金属Cu、Zn主要存在形态为氧化提取态,Cu、Zn氧化提取态比例分别为79.37%和53.43%,生物炭矿物质元素主要以氧化物形式存在于生物炭颗粒表面,施入酸性土壤后,生物炭比表面积及孔容增加,颗粒表面Cu、P、K等元素含量降低,土壤孔隙溶液中pH值、EC、Cu与PO_(4)^(3-)含量显著升高,PO_(4)^(3-)的浓度范围为2.26~298.00 mg/L,Cu的浓度范围为1.81~2.86μg/L,生物炭颗粒粒径越小,PO_(4)^(3-)和Cu溶出率越高,生物炭施入土壤30 d时,土壤孔隙溶液中PO_(4)^(3-)和Cu的浓度最高。研究表明酸性土壤可促进以碳酸盐、磷酸盐氧化物形式存在的Cu以及被碳酸根与磷酸根沉淀的Cu不断释放进入土壤,但生物炭内源Zn在酸性土壤环境不易释放,且生物炭可吸附土壤中的Zn,降低Zn的生物有效性。

注入式液体粪肥施肥铲设计及试验

针对液体粪肥深施需求,基于施肥铲降阻理论和液体粪肥深施农艺,设计了一种椭圆形施肥管,并配套凿式深松铲集成研发了注入式液体粪肥施肥铲。依托土槽试验平台,采用清水模拟液体粪肥的方法,分析了施肥管对施肥作业工作阻力的影响,以及施肥铲施肥深度、施肥量对液体粪肥在土壤中横向和纵向分布的影响。试验结果表明:施肥管对施肥铲水平工作阻力影响较大,对施肥铲垂直工作阻力几乎没有影响。施肥深度对液体粪肥在土壤中横向分布影响显著,随着施肥深度的增加,液体粪肥在土壤中横向扩展长度随之增大;而施肥深度对液体粪肥在土壤中纵向分布影响不显著,随着施肥深度的增加,液体粪肥在土壤中纵向扩展深度没有明显增大。施肥量对液体粪肥在土壤中的横向分布和纵向分布影响显著,随着施肥量的增加,液体粪肥在土壤中横向扩展长度及纵向扩展深度随之增大。研究可为液体粪肥施肥铲及施肥机的设计提供技术支撑。

半喂入花生联合收获夹持输送装置的设计与研究

半喂入式联合收获是目前花生收获的主要方式之一,其夹持输送装置作为半喂入花生联合收获机关键部件,对整机作业性能影响尤为重要。针对花生联合收获机夹持输送装置作业稳定性差、花生植株输送归集拥堵等问题,设计了一款半喂入花生联合收获夹持输送装置。该装置采用“挖拔组合”作业方式,结合花生的种植农艺和实际作业速度,完成花生植株夹持输送作业。通过对夹持输送作业进行运动学和仿真分析,确定影响夹持输送装置的影响因素,并通过单因素试验得到其取值范围:夹持输送速度为0.8~1.1 m/s,夹持装置倾角为25~35°,夹持高度为150~200 mm。研究结果为半喂入花生联合收获夹持输送装置的设计提供了理论依据。

基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。

花生苗期干旱和氮素胁迫与叶面积的相关性分析研究

水分和氮素的供应量对花生苗期生长具有显著影响,花生叶片面积能够较为直接地反映花生生长情况。研究一种能够替代人工观察和手动测量的叶面积计算方法,对于高效获取花生生长情况、探究不同水分和氮素施用量下花生生长情况具有重要意义。对不同水氮施用量下花生苗期叶片的生长情况进行分析,确定花生苗期的最适水氮供给量,在适宜花生生长的环境中进行花生的合理种植。一方面可以科学管理花生生长,充分利用轻度盐碱化土地种植花生,提高花生的种植范围和产量。另一方面能够为花生育种提供高效便捷的生长情况分析方法,进行花生叶片参数的快速获取和生长情况评估。为了探究花生苗期生长对水分和氮素的响应,利用目标分割方法进行花生叶片轮廓的分割和提取,采用OpenCV技术获取花生叶片的面积和RGB特征值,利用回归分析法探究水分和氮素含量与花生苗期叶片参数之间的关系,构建花生叶面积生长监测模型,实现了一种低成本高效率的花生苗期叶片参数获取与分析方法,为花生抗旱性等方面的研究提供重要手段。

长江流域平原地区畜禽粪污资源化利用全链条技术应用现状

长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便普遍采用堆沤处理,72.3%以上的养殖场堆(沤)肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17.89%的养殖场粪水贮存池容积和67.5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25.56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。