基于环境控制的水禽(鸭)养殖模式及发展趋势

近年来,随着设施畜牧业的大力发展,水禽养殖模式正在逐年演变。由于传统的水域开放式养殖对禽类健康和生态环境的危害愈加严重,旱地平养应运而生。然而,传统的旱地平养也仅仅达到节约资源、保护环境的作用,针对增加土地利用率和减少病毒侵害等问题,层叠式笼养和发酵床网上养模式成为水禽养殖的大势所趋。随着科技水平的提升,水禽养殖模式已逐步从标准化、规模化到集约化、自动化再到福利化方向发展。本文调研国内各地区水禽养殖模式及相应设施装备,总结国内水禽养殖模式类型及发展历史,并对其发展趋势进行展望。

工厂化水产养殖设施保温技术研究进展

工厂化水产养殖起源于20世纪60年代,其较传统粗放式养殖在生产各环节可调控、水质可处理,养殖模式符合节能环保理念,在我国发展迅速。本文介绍了工厂化水产养殖设施的发展现状,综述了水产养殖大棚、水产养殖温室、水产养殖车间保温技术研究现状,并详细分析了养殖车间顶部保温技术和墙体保温技术(外墙外保温、外墙内保温、外墙中置保温),展望了未来发展方向和研究内容,以期为国内开展工厂化水产养殖设施保温技术的相关研究提供参考。

固化沙蓄热后墙日光温室热工性能试验

结合西北非耕地地区多沙的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,该课题组设计了1种以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体日光温室。该日光温室有被动蓄热后墙和主动蓄热后墙2种类型,被动蓄热后墙以固化沙为主要蓄热体,主动蓄热后墙在被动蓄热墙体的基础上增设了蓄热循环系统。通过在内蒙古乌海地区进行试验,分析其热工性能,并与当地普通砖墙日光温室性能进行比较分析。试验结果表明,晴天条件下,固化沙被动蓄热后墙温室、固化沙主动蓄热后墙温室、普通砖墙温室的夜间平均气温分别为13.7、17.0、12.8℃。阴天条件下,3座温室的夜间平均气温分别为10.6、13.8、10.0℃。固化沙被动蓄热后墙温室墙体内部恒定温度区域处于500~740 mm之间,蓄热体厚度近500 mm,其中固化沙蓄热体厚度近380 mm。固化沙主动蓄热后墙温室的墙体内部恒定温度区域处于740~1 000 mm之间,蓄热体厚度超过740 mm,其中固化沙蓄热厚度超过620 mm。综上,固化沙主动蓄热后墙日光温室的热工性能明显优于固化沙被动蓄热后墙日光温室及当地普通砖墙日光温室,可满足喜温作物的越冬生产,在西北多沙地区具有一定的实用推广价值。

不同结构主动蓄热墙体日光温室传热特性

主动蓄热墙体日光温室具有良好的蓄能效果,对改善日光温室内的热环境起到了重要作用。但是对其如何有效地提高了温室的储能效率的特性和机理研究还有待进一步探索,以及如何进一步优化其性能,明确设计指标需要深入研究。该文在深入研究日光温室热量散失规律的基础上,构建了传统主动蓄热墙体日光温室(G1)、回填装配式主动蓄热墙体日光温室(G2),并试验测试了G1和G2主动蓄热循环系统的进出口温湿度、墙体表面热流密度、室内气温等参数,详细分析其传热规律和特性。结果表明:典型晴天(2017年12月31日)蓄热时段G1、G2主动蓄热循环系统的进、出口平均温差分别为10.2、11.6℃,平均蓄热热流密度分别为90.21、141.94 W/m2;典型阴天(2018年1月14日)放热时段G1、G2的进、出口平均温差分别为1.8、2.3℃,平均放热热流密度分别为7.48、5.66 W/m2。对墙体内主动蓄热循环系统的传热特性进行分析,G2的主动蓄热循环系统的蓄、放热量均较G1多。对后墙除主动蓄热系统以外的墙体外壁面被动传热特性进行分析,典型晴天蓄热阶段G1、G2整日的蓄热量分别比放热量多142.01、281.55 MJ;典型阴天放热阶段G1、G2的蓄热量分别比放热量少51.36、29.05 MJ,G2白天蓄热量较多、夜间放热量较少,表明G2墙体的长期储热能力较G1更高,更有利于温室在长时间低温寡照天气条件保持更稳定的室内温湿度环境。该文可为主动蓄热日光温室结构优化及热负荷设计提供理论和实践参考,并为主动蓄热日光温室的进一步发展奠定研究基础。

主动蓄热日光温室不同气流方向后墙传热CFD模拟

日光温室是一种能源高效利用型的温室结构,在中国北方的设施园艺产业中起到了非常重要的作用,其中主动储热日光温室结构是最近该领域研究的热点问题之一。针对高效主动储热风道的研究问题,该文构建了3种不同气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙模型,分别是顶进顶出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W1)、侧进侧出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W2)、侧进顶出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W3)。在W1工况下对比试验数据及数值模拟数据发现,平均相对误差为6.7%,最大相对误差为13.4%,说明该文所建模型的数值模拟与试验数据有很好的一致性;进一步模拟结果表明,进口条件一致的情况下,W1、W2、W3在主动蓄热循环系统运行阶段的有效蓄热范围分别为700～800、500～600、600～700 mm;W1、W2、W3的出口平均温度分别为17.3、18.9、18.2℃,进一步计算得到,3种工况下,内部空气流的努塞尔特数分别为40.95、35.25、35.30;3种不同气流循环运动方式下,温室后墙的对流换热强烈程度表现为W1最大,W3其次,W2最小。该研究为设计主动蓄热日光温室墙体气流循环运动方式提供了理论依据和试验参考。

主要农作物秸秆资源调查及能源化利用评价——以安徽省为例

秸秆资源统计是其综合利用的前提。按照农业部标准NY/T1701-2009《农作物秸秆资源考察与评估技术规范》中的技术方法,以安徽省为例,采用2013年《安徽统计年鉴》提供的统计数据,对主要农作物秸秆资源进行了统计分析与能源化利用评价。结果表明:安徽省主要农作物秸秆年理论资源量4487.99万t,年可收集资源量3878.84万t,年人均资源量72.88 kg/人;水稻、小麦和玉米秸秆是安徽省主要的作物秸秆资源,3者合计可占秸秆资源总量的82.23%,年可收集量分别为1567.86、1539.43和582.98万t;皖北地区秸秆资源占全省资源总量的49.75%;江淮之间为32.08%;皖南山区为18.17%,呈现出明显的由北向南逐步递减的整体趋势。在此基础上,结合秸秆能源化利用方式,将安徽省秸秆资源利用能源化利用划分为重点开发区(A区)、适度开发区(B区)和限制开发区(C区)等3个区域。为安徽省秸秆资源开发及能源化利用提供参考。

江淮地区双层拱架塑料大棚通风效果CFD仿真与分析

近年来,双层拱架塑料大棚在江淮地区应运而生,但该类棚型未定,棚内生产小气候问题亟待进一步研究。介绍了双层拱架塑料大棚的应用和研究进展,使用AutoCAD和ProE建立了双层拱架的三维模型,再通过ANSYS ICEM CFD软件将三维模型简化为2-D模型并进行结构化网格划分。针对双层拱架塑料大棚的通风效果分别进行贯流式通风和单面通风的数值模拟分析,结果显示:贯流式通风时内棚和保温层温度分布均匀,并带走棚内热量,有利于双层棚的结构稳定性,能够保证明显的通风效果;单面通风时从内棚进口处开始向另一面,温度呈现阶梯递增形式,最高温度达329 K,最大温差达29 K,保温层温度较均匀、变化不大。因此,采用贯流式通风有利于双层棚的通风效果。仿真与分析结果为双层拱架塑料大棚的实际应用和研究提供理论参考。

适用于苏北地区日光温室的相变材料筛选与测试

为解决日光温室存在的问题,以苏北地区为例,根据苏北地区气候特点,筛选硬脂酸正丁酯(PCM1)、石蜡(PCM2)、石蜡与硬脂酸正丁酯按质量比5∶5配合的复合相变材料(PCM3)、90%Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O+2%硼砂+8%膨胀石墨(PCM4)共4组材料,通过差示扫描量热试验、热物理参数测定试验、蓄放热性能试验以及经济性分析,并采用熵权法进行多指标评价,结果PCM3以0.320的相对优属度位列第一。将所筛选出的PCM3应用于无后墙日光温室中,并以普通无后墙日光温室作为对照。试验结果表明,PCM3对温室内空气温度、土壤温度均有所优化,可有效缩小日光温室的昼夜温差,提高日光温室夜间温度,优化温室内热工性能。

层叠式笼养肉鸭舍夏季风机运行模式优化与计算流体力学分析

为探明夏季层叠式笼养肉鸭舍内关键环境参数问题区域,优化风机运行数量与布局,实现对饲养环境的精细管控,在96 m(长)×17 m(宽)×5.3 m(高)的鸭舍中布置23个位点,监测舍内温度、相对湿度、风速与二氧化碳浓度变化,构建鸭舍计算液体力学(CFD)模型,模拟不同风机组合对温度场、气流场分布及其均匀度的影响。结果表明:测试期间,舍内外温度波动范围分别为22.9~30.9、17.6~36.6℃,相对湿度的变化范围分别为48.1%~92.5%、31.2%~100.0%,舍内变化趋势与舍外基本一致,但日变化幅度均低于舍外。舍内风速与CO_(2)浓度的变化范围分别为0.79~1.32 m·s^(-1)、1161~1685 mg·m^(-3)。模拟舍外最高气温36.6℃时鸭舍内温度场与气流场的分布,结果发现,运行10台风机配合湿帘降温时,通风量为287518 m^(3)·h^(-1),平均温度与平均风速分别为30.9℃、1.08 m·s^(-1)。针对舍内正中4列鸭笼高温区域梯次增开2或4台风机,通风量分别达到314140、367384 m^(3)·h^(-1),温度较原方案可分别降低0.2、0.4℃,平均风速分别提高0.10、0.30 m·s^(-1),舍内通风弱区与气流不均匀系数均有明显改善,能满足夏季降温需求。针对夏季层叠式笼养肉鸭舍内高温区域,精准调控运行风机的数量与组合,可使舍内气流分布更加均匀,降温效果更好。

基于CFD的发酵床网养鸭舍冬季环境模拟与优化

针对冬季规模化养殖鸭群集聚问题,对发酵床网养鸭舍温度、相对湿度和风速测试,构建鸭舍CFD模型,开展温度场、湿度场和气流场的环境模拟,提出鸭舍结构与装备的优化方案。结果表明:测试期间,舍内温度为9.80℃~17.68℃,舍内外平均温差8.29℃;舍内平均相对湿度为81.90%,略低于舍外;舍内风速为0.04~0.57 m/s。对原模型温度场、湿度场和气流场进行模拟,与实测结果进行对比,其平均相对误差为2.96%~7.67%。进一步将通风小窗开启角度从45°增大至50°,在位于湿帘侧的发酵床初始端和发酵床中心位置增设2台暖风机对原有鸭舍环境优化,模拟发现优化后模型的舍内温度从15.32℃提高到16.85℃,达到育成期蛋鸭生长最适温度;舍内平均湿度降至66.52%,较原来下降11.07%,低于高湿环境阈值;舍内平均风速从0.29 m/s提高到0.38 m/s,提高排除有害气体的能力。为同类型鸭舍改善舍内环境质量提供理论依据。

日光温室后屋面投影宽度与墙体高度优化

关于日光温室合理的后屋面投影宽度、墙体高度一直存在争议。该文根据不同日期太阳直射光线在日光温室后墙上的投影高度变化,要求当室外最低温度低于0℃时,保证在中午前后4 h(10:00-14:00)内至少有一部分后墙能接受太阳光直射为条件,得出不同纬度地区日光温室墙体接受太阳光直射的合理时期,并据此得出日光温室后屋面投影宽度、墙体高度的计算方法。利用该方法对中国不同结构类型的日光温室后屋面投影宽度、墙体高度进行计算分析,结果显示后屋面投影宽度占跨度的比例为0.04~0.23,其中纬度位于34°~38°之间的西北地区日光温室后屋面投影宽度占跨度的比例最小,为0.04~0.11。该方法计算结果与典型日光温室结构参数吻合,具有可行性,可为中国日光温室的优化设计提供理论指导。

不同红蓝光比例对番茄幼苗叶片结构及光合特性的影响

为了探讨番茄幼苗对不同比例红蓝光的响应机制,以‘金棚朝冠’为试验材料,采用LED光源,以白光为对照(W),研究不同红蓝光[(红光(R)、蓝光(B)]光质配比[红∶蓝=2(2R1B),红∶蓝=1(1R1B),红∶蓝=1/2(1R2B)]对番茄幼苗生长、光合特性、叶片结构及叶绿体超微结构的影响。结果表明,1R1B处理下叶片中叶绿素a/b最高,显著高于对照及其他处理;不同比例红蓝光处理幼苗会导致叶片结构的改变,1R1B和1R2B处理下叶片的栅栏组织排列更整齐、紧密且与海绵组织有明显的界线;2R1B和1R1B处理下,叶绿体基质、基粒片层清晰,基粒类囊体垛叠较多且排列整齐致密;W处理下叶片的净光合速率最高,与2R1B处理无显著差异,1R1B次之;叶片气孔导度随蓝光比例的增加先升后降,其中1R2B处理下气孔导度最高,而1R1B与B无显著差异;1R1B处理番茄幼苗植株比其他处理株型更加紧凑,且2R1B和1R1B处理显著提高番茄幼苗地下部和地上部的干物质积累量。综合分析,红蓝组合光能有效优化番茄叶片结构和叶绿体超微结构,从而影响叶片捕获光的能力,提高番茄幼苗的光合速率,进而促进番茄幼苗的干物质积累,因此,番茄幼苗生长较适合的光质配比是2R1B和1R1B。

日光温室热工缺陷面积热红外图像测量方法

隔热层和气密性缺陷是日光温室保温蓄热性能差的重要因素,为了快速检测日光温室热工缺陷区域及测量该区域的面积,该文借助热红外成像仪和Lab VIEW软件平台,构建了基于热红外图像的日光温室热工区域面积测量方法。以陕西杨凌西北农林科技大学园艺场日光温室北墙风口为测试对象,通过现场实测数据与理论计算结果进行比较分析。首先,利用热红外成像仪实时检测出日光温室北墙通风口表面与墙体内表面存在的明显温度差异,其最大温差高达8.4℃。基于温度差异,能快速找出温室内围护结构不同位置所存在的明显散热区域。然后通过直方图法、均方根法和人工提取法分别计算了散热区域面积,其中直方图面积测量方法具有较好的效果,平均相对误差为5.4%;人工提取法次之,平均相对误差为6.0%,均方根法最大,平均相对误差为11.8%。研究结果表明,基于热红外图像的直方图面积测量方法能快速检测出热工缺陷区域的面积,为进一步自动定量分析整个日光温室热工缺陷区域的面积及散热量提供了理论方法,在温室围护结构热工损耗计算方面具有较大地应用潜力,可为农民和企业提出日光温室优化改造建议。

不同光质配比对油葵芽苗生长及芳香物质的影响

为探明人工光源植物工厂中不同光质对油葵芽苗生长和芳香物质成分和含量的影响,在光强为200μmol/(m^(2)·s)的条件下,以蓝光LED为对照,在蓝光的基础上分别添加光强一致的绿光、红光、远红光和紫外线,研究不同光质组合处理下油葵芽苗的生长以及芳香物质等指标的变化。与对照相比,蓝光+远红光处理下的油葵芽苗下胚轴长显著增加,而蓝光+红光处理下的油葵芽苗的下胚轴直径、根长、全鲜和全干质量与对照相比均显著提高;不同光质处理对油葵芽苗的品质指标有不同程度的影响,蓝光+绿光处理下的油葵芽苗的可溶性糖、可溶性蛋白、类黄酮含量与对照蓝光相比显著上升,分别增加了28.78%,72.25%,163.32%。蓝光+紫外线处理下的总酚、维生素C、叶绿素a和类胡萝卜素含量较对照蓝光分别显著上升了25.81%,238.10%,12.50%,150.00%。蓝光+远红光处理有利于提高油葵芽苗特征挥发性芳香物质的含量,如青叶醛、α-蒎烯、对异丙基甲苯等,该处理下芳香物质的含量高于对照蓝光处理,且含量最大,使油葵芽苗菜具有清香。综上所述,蓝光+红光能促进油葵芽苗生长,蓝光+绿光则对油葵品质有较好的提升。

节能光伏日光温室整体透光率试验研究及PAR模拟

概述 节能日光温室是中国自主研发的温室结构,多年来作为具有典型中国特色、规模数量较大的设施类型,一直是中国温室园艺装备升级的重点。截止到2013年,中国设施农业面积已达到350万hm^2,其中日光温室面积达88万hm^2,占设施总面积的25%[1],设施农业总产值7080亿元,

基于光伏连栋玻璃温室温度场CFD模拟的冬季加温系统排布优化

针对冬季光伏连栋玻璃温室内温度过低,环境均一性较差的问题,文章提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的加温系统排布优化方案。依据试验现场的边界条件,构建并求解了温室的三维稳态模型,基于标准k-ε湍流模型对室内温度场进行模拟分析。通过模拟验证,3个时刻模拟值与实测值的平均相对误差分别为3.6%、2.3%、2.4%,说明所建模型有效。文章通过模拟发现,冬季温室存在温度场分布不均及凌晨气温较低的问题,不适宜室内花卉的生长。基于此,文章提出了室内加温系统的排布优化方案,通过模拟发现,该方案提高了室内气温调控效率,为优化光伏连栋玻璃温室加温系统排布方式提供了理论依据。

江苏省光伏农业产业发展现状与对策

光伏与农业结合的“光伏+农业”模式既解决了土地资源紧张地区的项目选址问题,同时也有助于实现绿色发展与乡村振兴之间的有机融合,是众多“光伏+”中最为成熟的路径之一,也是实现“双碳”目标的路径之一。近年来,江苏省积极发展光伏农业产业项目,但对光伏农业的产业现状、关键技术问题掌握不清,易造成盲目发展和资源浪费。文章通过实地调研和文献研究,较为全面地阐述其发展现状,系统分析了江苏光伏农业产业发展所面临的问题,提出江苏省光伏农业产业未来发展应加强研究示范集成、规范建设标准、加大政策支持力度,并扩大产业融合的发展建议,为更科学地制定江苏光伏农业产业中长期可持续化发展规划提供理论依据。

混合有机废弃物资源化处理方案设计——以安徽农业大学为例

为实现混合有机废弃物的资源化处理与综合利用,以安徽农业大学为例,对该校各学生食堂产生的餐厨废弃物及农业园温室生产有机废弃物等为原料,以沼气工程厌氧发酵技术为核心,将混合有机废弃物转化为清洁可再生能源及高品质有机肥原料;方案设计日处理量3t,需建设全混式厌氧反应器(CSTR)225m3;可实现年处理混合有机废弃物约800t,年产沼气约4.8万m3,沼渣、沼液有机肥原料约400t;所产沼气用于厌氧工程加热、保温,沼液沼渣用作农业园温室生产有机肥料;本方案的实施可改善校园环境,形成生态、环保的校园氛围,建立循环农业基本模式。

两种新型后墙日光温室在杨陵地区的应用效果

为研究新型后墙日光温室和普通粘土砖后墙温室(W1温室)的应用性能,为陕西省杨凌示范区日光温室建设提供理论依据,设计了两种新型后墙日光温室。其中一个后墙采用轻骨料混凝土砌块建造(W2温室),另一个采用一排填沙水泥管组装建造(W3温室)。试验温室建于杨凌示范区。根据典型晴天和阴天采集的试验数据,将两种新型后墙温室的室内温度、墙体内部温度和热流与普通黏土砖墙日光温室进行比较,并对试验结果进行数值模拟。通过对不同温室内种植番茄的生理指标和建设成本的比较,得出实用性最优的温室类型。结果表明:W1温室、W2温室、W3温室及室外平均气温在晴天晚上分别为15.1、15.9、17.3和-0.4℃。W3温室的平均气温最高。W1温室、W2温室、W3温室及室外平均气温在阴天夜间分别为9.5、13.3、11.0和-5.5℃,W2温室的平均气温最高。在距后墙表面0~330 mm深度范围内,墙体受太阳辐射影响明显,温度变化幅度较大。晴天墙体温度呈W1、W2、W3上升,阴天壁温呈W1、W3、W2上升。W3温室的墙体白天吸热最多,晴天晚上放热最多,而W2温室白天吸热仅次于W3温室,但在阴天晚上放热最多,几乎等同于吸热量。W3温室的番茄长势最好,产量最高,且该温室的建设成本最低。综合考虑番茄的生理指标和相应的温室建设成本,W3温室在杨凌示范区的应用效果最好。

江苏省设施农业发展现状与建议

该文以江苏省设施农业产业的发展现状为出发点,深入分析并提出问题,针对产业需求提出设施农业今后的发展建议,从政策扶持、产业规划、体制创新和科学管理等角度,提出编制江苏设施农业发展规划和扶持政策体系、研发江苏省特色宜机化的设施结构、完善设施农业技术装备体系、提高设施农业从业者的综合素质和水平,以及全面促进三产融合助力乡村振兴的江苏特色设施农业现代化发展建议。