我国土壤消毒机械的研发与应用

土壤处理机械是土壤消毒的核心技术。综述了在国家重点研发计划等项目的资助下,我国突破了一系列技术瓶颈,研发了固态、液态和火焰消毒技术。土壤消毒秸杆还田一体机采用偏心结构和反旋土壤提升技术,作业深度可至40 cm土层,在相同用量下,相比手撒棉隆,草莓增产60.4%,生姜增产26.9%~53.1%。采用土壤消毒秸杆还田一体机相同构造的土壤提升技术,研发了以天然气或丁烷作为燃料的火焰消毒机,箱体温度400~600℃,持留2~3 s,处理后对土壤根结线虫防效可达到100%,对杂草的防效在86.6%以上。火焰消毒对土壤病原真菌的防效为63.2%~80.8%,研发的小型广角电喷式注射消毒机,具有左右摇摆结构,使土壤消毒机械转弯时仍能均匀施药。我国独创的这3种施药机械在山东、安徽、河北、云南等地得到了广泛的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。

土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1000、1400、1600、1800、2200、2600、2800、3000 mm)和弯喷管(800、1600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明:喷管长度在800~2600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。

不同尾管数量的全浸入式脉动燃烧器传热特性试验

土壤消毒是决定设施栽培产量和品质的关键环节。将高燃烧强度、高传热效率的脉动燃烧技术与无污染、消毒效果佳的土壤蒸汽消毒技术相结合,基于30 kW的单个脉动燃烧器进行结构尺寸设计,在保证燃烧室相同且燃烧器拥有相同总流通面积的前提下,确定了包括单管、双管和三管3种尾管数量,设计了一种全浸入式脉动燃烧器传热特性试验装置。试验过程中将脉动燃烧器整体浸没埋入水中,针对主要影响因素包括油门开度、尾管数量以及有无去耦室,分别测量了3种尾管数量下试验装置的油耗、水温、烟气温度、蒸汽量等。试验结果表明:脉动燃烧器油耗随油门开度增加而增大,油耗呈现单管>双管>三管的现象;增大传热面积可明显强化脉动燃烧器的传热特性,三管的烟气侧传热系数为单管的1.10~1.15倍,相同工况下烟气侧脉动流传热系数达到稳态流的5.12~5.66倍,三管蒸汽量为单管的1.32~1.67倍,热效率为单管的1.11~1.13倍,且当油门开度处于中间油门开度450°&450°时脉动燃烧器各项参数达到最优值。尽管去耦室换热性能较弱,但去耦室除降低排烟温度,提高系统热效率,还能有效降低排气噪声和减少油耗量。确定基于土壤蒸汽消毒的全浸入式脉动燃烧器的最佳组合形式为:油门开度为450°&450°、三管和设置去耦室。

脱胶莼菜嫩叶生物大分子中锌的分布研究

本实验利用微波消解-火焰原子吸收分光光度法研究了脱胶莼菜嫩叶生物大分子中锌元素的分布情况。结果表明:脱胶莼菜嫩叶大分子中锌的浓度大小依次为:蛋白质>多糖>其它有机态物质;多糖中锌的分布比例大小依次为:水溶性多糖(WSP)>碱溶性多糖>酸溶性多糖;在水溶性多糖中的三个组分中锌的分配比例大小依次为:WSPⅠ>WSPⅢ>WSPⅡ;蛋白质中锌的分配比例大小依次为:弱碱溶蛋白(WP)>水溶蛋白>盐溶蛋白>弱酸溶蛋白;水溶性蛋白质中的五个组分中锌的分配比例大小依次为:WPⅣ>WPⅤ>WPⅡ>WPⅢ>WPⅠ。

水产养殖现状及臭氧消毒技术研究进展

臭氧杀菌,即通过高压放电产生臭氧,其具有较强的氧化和杀菌能力,在养殖水流经处理槽时,臭氧将其中的微生物杀灭。文章对水产养殖现状及臭氧消毒技术研究进展进行了综述。从长远来看,应用臭氧进行水质处理不失为经济、有效的水产养殖消毒杀菌的处理方法。

施药覆膜一体化土壤消毒机的设计开发

为了解决化学药剂消毒中人工覆膜问题,设计开发了施药和覆膜一体化土壤消毒机。通过试验测定,土壤消毒机作业速度1.28 m/s,施药深度为20 cm,能够满足土壤消毒作业要求。

基于脉动燃烧技术的土壤消毒蒸汽发生装置设计与试验

为解决设施园艺土壤蒸汽消毒的蒸汽来源问题,设计了基于脉动燃烧技术的蒸汽发生装置。该装置主要由脉动燃烧发动机和锅体两部分组成,脉动燃烧发动机作为热源,其主体浸没在锅体内部水中。通过功率计算,在饱和蒸汽压力为0.6 MPa条件下满足130 kg/h蒸汽产量需要功率107.12 k W,8组脉动燃烧发动机可以满足功率需求。设计了双化油器脉动燃烧发动机,两只化油器同时进油、进气,通过"Y"型喉管连接,燃烧室呈圆柱形,尾管由3根螺旋管并联组成。试验结果表明,脉动燃烧发动机在空气中和水中均具有良好的启动性和工作稳定性,在空气中工作频率保持在90.80~90.89 Hz之间,平均频率90.86 Hz,在水中工作频率保持在87.27~87.81 Hz之间,平均频率为87.51 Hz。额定工况和非额定工况下,蒸汽发生装置热效率分别为95.5%、95.8%。额定工况下蒸汽产量150 kg/h、油耗9.7 kg/h、功率110.8 k W、尾气温度108℃、过量空气系数1.026,满足土壤蒸汽消毒蒸汽量的要求。

玉米内生真菌对草地贪夜蛾生长发育的影响

为探明玉米内生真菌对草地贪夜蛾生长发育的影响,寻求草地贪夜蛾绿色防控新方法,本文将玉米内生真菌白僵菌YC1和链格孢菌GX5处理的玉米种子种植于田间,常规管理,取其鲜玉米籽粒饲喂草地贪夜蛾初孵幼虫,测定了草地贪夜蛾幼虫发育历期、化蛹率、蛹期、蛹重、羽化率、成虫重等指标。结果表明,玉米内生真菌YC1处理组草地贪夜蛾幼虫发育历期较对照显著延长,比对照增加69.36%,蛹期和化蛹率略有降低,羽化率和对照组(65.08%)相比明显降低,仅有3.33%;GX5处理组草地贪夜蛾的幼虫发育历期较对照显著延长,化蛹率(16.67%)和羽化率(8.33%)也明显降低。蛹重、成虫重、翅展以及翅长在处理间及处理和对照间没有明显的差异。从试验结果来看,玉米内生真菌YC1和GX5均对草地贪夜蛾生长发育不利,可大大降低其繁殖率,在可持续控制草地贪夜蛾方面具有较大的应用潜力。

三七土壤水蒸气消毒针结构设计与试验

针对连作障碍严重制约三七种植可持续发展的问题,设计一种针式水蒸气输出装置,对消毒针的结构参数进行优化,并通过土槽试验进行验证。通过Fluent软件对消毒针内部进行仿真,结果表明,消毒针出口流速、压力增大,出口温度无明显变化。土壤热传导试验表明,在5 min内即可将土壤加热到90℃,土壤加热基本规律为下层土壤加热效率较低、上层土壤加热效率高。为了探究消毒针不同结构参数对土壤升温效果的影响,选取单侧孔口数量、孔口直径和水蒸气出射角作为试验因素,选取土壤升温到90℃所需时间作为试验指标,进行了正交试验,确定消毒针最优结构参数组合为:消毒针单侧孔口数量为4个、孔口直径为2 mm、水蒸气出射角为45°,此时土壤升温到90℃时间最短,为116 s。通过Fluent多孔介质传热仿真得出,消毒针的最佳排布方式为6×6,最佳数量为36根,间距为250 mm。对消毒后的土壤有机质含量及pH值进行检测,表明消毒后土壤环境符合三七生长的环境要求。

微波加热土壤仿真模型的建立及其除草消毒效果研究

【目的】研究微波消毒法对土壤病虫草害的处理效果,为实现农业绿色可持续发展提供技术支持。【方法】基于COMSOL Multiphysics软件建立微波加热土壤的电磁-传热物理场耦合仿真模型,研究微波处理下土壤温度随时间和空间的分布规律;基于仿真结果,利用700 W微波土壤加热试验装置对3种不同含水率(2%,10%和20%)土壤辐射5 min并静置30 min,通过传感器研究土壤温度随时间的变化情况,同时验证模型的正确性;选用2种常见杂草种子和镰刀菌作为试验样本进行土壤消毒试验,验证微波加热除草消毒效果。【结果】土壤加热试验中,分别对2%,10%和20%3种含水率的土壤微波处理5 min,其中4 cm土层深处测温点的土壤最低温度依次为52,92和72℃,8 cm深处的测温点温度依次为44,50和46℃;在保温阶段,上层土壤热量的传导作用使8 cm深处的3种含水率土壤温度分别提升8,11和7℃。模型验证结果表明,测温点的试验温度与仿真温度相近,最大误差均在12%以内,说明微波加热土壤仿真模型基本正确。土壤除草消毒试验表明,对于黑麦草和狗尾草,2%含水率土壤4 cm深处的种子萌发率最高达到80%,10%和20%含水率土壤中的种子萌发率最高为8%;对于镰刀菌,3 min微波辐射条件下,3种不同含水率下镰刀菌孢子萌发率最高达到100%;5 min微波辐射条件下,4 cm深处土壤的镰刀菌孢子萌发率最高为5%,8 cm深处以2%含水率土壤的镰刀菌孢子萌发率最低(最高仅为32%),20%含水率土壤中镰刀菌孢子萌发率最高(最高63%)。【结论】微波加热法能有效抑制杂草种子和真菌萌发,其效果取决于微波对土壤的热效应,微波处理土壤温度的影响因素主要有土壤湿度、掩埋深度、辐射时间。

刺罩式土壤蒸汽处理机设计与试验

由于土壤蒸汽消毒法具有消毒速度快、无农药残留及对人畜安全等优点,已成为国内外土传病害防治的研究热点。根据高温蒸汽消毒原理,设计了一种结构简单、操作方便的刺罩式土壤蒸汽处理机,主要由蒸汽管路、升降机构、导轨支架等组成。处理机工作时,高温蒸汽经由带排气孔的刺针通入土壤,对土壤加热并保温一定时间以实现土壤的快速、高效消毒。为验证处理机的消毒效果,选用3种大小不同的植物种子和两种耐热性不同的病原菌菌核作为试验样本来模拟土壤中的杂草种子和病原菌进行土壤消毒试验。试验结果表明:土壤温度加热至80℃,植物种子和病原菌的萌发率随保温时间的延长呈降低趋势;当保温时间达到20min时,可对试验样本的萌发起到很好的抑制效果。

有机基质消毒方法与装备开发

随着设施农业的快速发展,作物栽培过程中连作障碍对作物产量和品质的影响也日趋严重,尤其是针对近年来栽培面积逐渐扩大的取材便利、资源丰富和对环境污染几乎为零的有机基质。该文对常规的蒸汽消毒、化学消毒和太阳能消毒等消毒方法的研究现状、应用范畴、优势和局限性进行分析和总结,并根据臭氧消毒特性及应用现状提出对有机基质进行消毒的方法,设计了有机基质臭氧消毒设备,可为设施农业有机基质消毒方法、消毒设备和工艺流程创新提供理论支撑和技术支撑。

间歇式三七土壤蒸汽消毒机远程控制系统设计与验证

为解决三七种植存在的土壤连作障碍问题,课题组设计了一款带有远程控制功能间歇式三七蒸汽消毒自动化作业机具。以STM32F407IGT6单片机为控制主单元开发了一套针对消毒机运动状态及土壤温度的监控系统,通过蓝牙模块将数据发送至手机APP,课题组对电机控制和温度采集准确性进行测试。试验结果表明,该远程控制系统工作平稳,满足了土壤蒸汽消毒的农艺要求。

土壤高温蒸汽消毒对蕃茄根结线虫的防治效果评价

针对传统化学防治解决土壤连作障碍存在农药残留、食品安全及环境污染等问题,引进一种移动式土壤高温蒸汽消毒机并进行技术可行性分析。通过田间试验及数据分析,使用高温蒸汽处理技术2 h可以显著降低番茄根结线虫数量、有效控制番茄根结线虫的危害。统计结果表明,在高温蒸汽处理后2 d,根结线虫的线虫减退率为92.9%;移动式土壤高温蒸汽消毒处理对番茄根结线虫的防治效果高达92.7%。该研究提供了一种物理防治番茄根结线虫的方法,为克服土壤连作障碍提供了新的途径。

芹菜田应用棉隆消毒试验

湖北省云梦县属平原地域小县蔬菜种植大县,土壤深厚肥沃,宜种性好。全县蔬菜种植面积2万hm^2,年产蔬菜60万t,鲜菜常年不断。栽培60多个品种,其中芹菜、花菜、蒌蒿等种植面积居全省前列。由于蔬菜主产基地都有着30多年的种菜历史,长期重茬种植,存在土壤线虫、病害、杂草发生较重的现象,影响了蔬菜产量和品质,因此进行土壤消毒非常必要。

教室远程控制消毒机器人的设计

以ESP32-CAM单片机作为控制核心,结合电机驱动、消毒喷雾、远程控制、WiFi等功能模块设计一种可以远程控制的消毒机器人。该消毒机器人通过手机远程控制,不仅使用方便,灵活高效,还可避免消毒重复与遗漏问题,具有智能化、成本低、效率高、体积小、使用安全等特点,可为广大学校教室及社区场所的日常消毒提供便捷服务,有较好的实用价值。