科研产出
作物地膜覆盖技术适宜性及其在东北春玉米上的应用
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为从源头解决地膜覆盖技术泛用、滥用问题,提高作物地膜覆盖技术的合理利用性。研究提出作物地膜覆盖适宜性的概念,将其定义为"地膜覆盖技术对作物自身环境要素需求与所在地提供环境要素差异的补偿程度"。该研究以东北春玉米为例,构建春玉米地膜覆盖适宜性的评价体系,通过数据检索的方式收集东北地区田间试验中春玉米地膜覆盖功能数据,明确作物地膜覆盖与不覆盖农田土壤温度和水分、经济产量相关关系,量化作物地膜覆盖的增温保墒、增产功效,筛选春玉米地膜覆盖技术适宜性评价指标,并计算地膜覆盖技术适宜指数,参照作物需求阈值标准和经济效益,明确东北不同熟期春玉米地膜覆盖种植范围,形成春玉米地膜覆盖综合适宜性区划。东北地区春玉米不同生育阶段地膜覆盖耕作层土壤温度（土壤含水率）与裸地土壤温度（土壤含水率）及产量与≥10℃积温存在良好的线性关系（P <0.01）。基于春玉米地膜覆盖适宜性的评价体系,计算了地膜覆盖适宜指数,并将东北地区不同熟期春玉米地膜覆盖综合适宜性分为高适宜区、中适宜区、不适宜区。作物地膜覆盖适宜性相关研究可为中国地膜投入量零增长和地膜污染综合防控提供可靠技术支撑。
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冬季采暖保育猪舍送排风管道组合换气系统设计与评价
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现保育猪舍内局部环境通风调控,该研究设计一种垂直送排风管道组合换气系统.采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对垂直管道通风模式下舍内的空气流场进行模拟,并以相对湿度和CO2浓度作为输入变量建立通风模糊控制系统.模拟结果显示保育猪所在水泥地板区域风速保持在0.1~0.2 m/s.参照模拟结果,以猪栏为通风单元对保育猪舍通风系统进行改造,舍内气流不均匀性系数在0.1以下,表明采用该换气系统的保育猪舍通风均匀性较好;猪舍温度在21~25℃,相对湿度小于70%,NH3浓度小于5 mg/m3,CO2浓度小于1200 mg/m3,舍内各项环境参数适宜保育猪健康生长.系统运行功耗为270~1150 W.现场测试与分析结果表明,该垂直送排风管道组合换气系统,可以精确控制猪舍环境,兼顾冬季猪舍通风与保温问题.
关键词： 温度;湿度;环境调控;保育猪舍;管道通风;CFD;模糊控制;性能评价
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弧齿往复式稻田株间自动避苗除草装置设计与试验
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有稻田株间除草漏除率大、除草率低和除草装置因无法确定秧苗位置而导致伤苗率高等问题,基于除草执行部件往复式开合运动思想,设计了一种用于去除稻田中耕期株间杂草的弧齿式自动避苗除草装置。根据中耕除草期稻株生长状态,通过理论分析设计了对置株间除草齿,并确定了除草弧齿的主要结构参数。利用光电传感器和电动直线推杆的协同作用,设计了自动避苗控制系统,当该装置执行避苗除草作业时,系统根据前进速度控制除草弧齿张开一定间距,以躲避秧苗。基于显式动力学仿真软件LS-DYNA进行了虚拟试验,以地表下0～40 mm内土壤扰动率为试验指标,当除草齿入土深度为32 mm时,土壤扰动率达到最大值,为90.02%。通过田间试验验证了该株间除草装置和自动避苗控制系统的作业性能,在前进速度为0.5～0.9 m/s时,该装置平均除草率为86.51%、平均伤苗率为0.20%,除草和避苗作业性能稳定,可满足稻田除草农艺要求和株间"避苗除草"作业要求。
关键词： 稻田 避苗除草装置 株间杂草 自动控制 有限元法 试验
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不同比例有机无机肥配施条件下黑土富里酸荧光光谱特征
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：富里酸(F A)是土壤腐殖质的重要组成成分,是土壤腐殖化过程中的中间物质,其结构特性对提高土壤有机质具有重要的指示作用.有机无机肥配施是实现土壤培肥、秸秆资源利用、减少无机肥施用的有效措施.为探讨黑龙江省黑土区秸秆有机肥替代无机肥对土壤FA的影响,设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、有机肥替代无机氮肥25%(NPKM1)、有机肥替代无机氮肥50%(NPKM2)、有机肥替代无机氮肥75%(NPKM3)及有机肥替代无机氮肥100%(NPKM4)6个处理,测定土壤有机碳(SOC)和FA含量.利用荧光指数(FI)、自生源指数(BIX)表征土壤FA的来源,腐殖化指数(HIX)指示土壤的腐殖化程度.采用三维荧光光谱-平行因子分析法,分析土壤FA的荧光组分及最大荧光强度(Fmax),并利用冗余分析(RDA)探讨荧光强度、土壤有机碳和试验处理间的响应关系.结果表明:与N PK处理相比,有机无机肥配施处理均显著提高了SOC和土壤FA含量,其中对NPKM2处理影响最大,SOC含量提高8.06%,土壤FA含量提高13.84%.土壤FA受自生源和外生源共同作用的影响(FI>1.4,0.8 全文链接
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秸秆-牛粪发酵过程中溶解性有机质的荧光光谱特征
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：溶解性有机质（DOM）在自然生态系统有机物向无机物的转换过程中起重要作用。DOM在发酵过程中为微生物提供营养和能量,同时对腐殖质的迁移和转化具有重要的指示作用。牛粪有助于提高玉米秸秆腐殖化效率,使农业废弃物得以更好的利用。为探讨玉米秸秆-牛粪体积比2∶8（T1）、 4∶6（T2）、 6∶4（T3）和8∶2（T4）处理发酵过程中DOM的特征,采用三维荧光光谱-平行因子分析法,分析发酵底物中DOM的荧光组分;通过荧光指数（FI）和自生源指数（BIX）来表征DOM的来源,用腐殖化指数（HIX）分析发酵物料的腐殖化程度,并分析DOM各组分间最大荧光强度的相关性。结果表明:4个处理过程中DOM来源受自生源和外生源的共同影响（FI>1.4, 0.8
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基于荧光光谱技术研究增效肥料对土壤富里酸荧光特性的影响
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨施用增效肥料后对土壤富里酸（FA）荧光特性及腐殖化程度的影响,在黑龙江省黑河市嫩江县和爱辉区两个试验区采取相同施肥处理,设置5个处理组:平衡施肥（NE）、平衡施肥减量25%（CK）、平衡施肥减量25%+纳米碳增效剂（T1）、平衡施肥减量25%+沸石增效剂（T2）、平衡施肥减量25%+生物炭增效剂（T3）,分析土壤中FA荧光光谱特性的变化情况。三维荧光区域积分（FRI）方法不同肥料处理区域Fmax相对含量的变化表明,施用增效肥料可以提高土壤腐殖化程度,其中T2>T1>T3>NE>CK,沸石增效处理对于提高土壤腐殖化程度、提高土壤的供肥水平表现最为显著,其在嫩江试验区的可见荧光FA区域Ⅴ与紫外荧光FA区域Ⅲ所对应的物质相对含量的比值(PⅤ,n/PⅢ,n)较CK处理提高了5.81%,根据平行因子分析方法将土壤FA分为C1组分和C2组分,其中C2组分与C1组分Fmax的比值（C2/C1）较CK处理提高了22.09%;在爱辉试验区的PⅤ,n/PⅢ,n较CK处理提高了4.65%,C2/C1较CK处理提高了20.93%;根据平行因子分析（PARAFAC）结果,各处理土壤FA可分为C1和C2两个组分,C1组分为类富里酸（Ex/Em=230nm,320/410nm）,C2组分为类胡敏酸（Ex/Em=265/465nm）,施用三种增效肥料均可以提高土壤的供肥能力,其中NE>T2>T1>T3>CK。与CK处理相比,T1,T2和T3三个增效处理中,T2增效处理的提升作用最为明显,采用沸石作为肥料增效剂对于土壤FA的积极作用要优于纳米碳和生物炭,因此长期施用沸石增效肥料可有效提高土壤供肥能力,能够改善土壤生态环境。
关键词： 增效肥料 富里酸 腐殖化 三维荧光光谱 平行因子分析
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不同耕法下秸秆还田对土壤WSOC荧光特性的影响
《光谱学与光谱分析 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨秸秆还田对土壤水溶性碳(WSOC)的影响,采用田间定位试验,研究连续免耕、浅翻、深翻与免耕秸秆覆盖、秸秆浅翻及深翻还田方式下,旱地草甸土WSOC随土层深度变化的荧光特征.结果表明:0~50 cm土层, 3种耕法与相应秸秆还田方式土壤WSOC均解析出2类3个荧光组分,即类腐殖质组分C1(240/400 nm)和C2(245, 400/465 nm)及类蛋白质组分C3(220, 275/325 nm);无论浅翻还是深翻, 0~20 cm表土层C1>C2>C3, 20~30 cm土层C3组分的变化与C1, C2组分呈负相关,秸秆还田增加了30~50 cm土层C3组分的含量;荧光指数分析表明,土壤WSOC组成为非生物源与生物源的混合物, 10~20 cm土层异源特征明显,免耕与免耕秸秆覆盖20~50 cm土层自生源特征较强;秸秆深翻还田40~50 cm土层腐殖质的产生和积累趋势增强, C2/C1比值高于秸秆浅翻还田和秸秆覆盖.
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红树莓果酒发酵过程中功效成分、香气物质及体外降血糖功效的动态变化
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：以红树莓冻果为原料,研究不同发酵阶段红树莓果酒的功效成分(活性成分、有机酸含量)及香气成分的动态变化,并以α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率为评价指标,研究红树莓果酒发酵过程中体外降血糖功效的变化。结果表明,红树莓果酒发酵过程中乙醇体积分数先上升后趋于平稳,陈酿结束后为(18.00±0.07)%;活性成分、α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率均呈先上升后下降趋势,其中总酚、花色苷在发酵第1天达到最大值,分别为(153.32±2.26)mg/L和(173.64±5.72)mg/L,黄酮在发酵第9天达到最大值为(67.03±0.30)mg/L,原花青素在发酵第5天达到最大值为(6.38±0.04)mg/L;α-葡萄糖苷酶抑制率在发酵第5天达到最大值为(90.18±0.77)%,α-淀粉酶抑制率在发酵第1天达到最大值为(87.93±2.10)%;果酒发酵期间,有机酸除L-苹果酸升高、柠檬酸降低外,其他有机酸含量均呈先升高后降低的趋势,其中琥珀酸、乳酸变化最明显;陈酿期间,L-苹果酸呈缓慢升高趋势,琥珀酸先升高后缓慢降低,柠檬酸、乳酸、草酸、酒石酸和莽草酸呈降低趋势;红树莓果汁、红树莓果酒发酵和陈酿期间分别检测出18、46种和23种香气物质,其中红树莓果汁的主要香气物质为酮类(63.40%),经发酵后酮类物质减少,醇类和酯类物质有所增加,红树莓果酒中主要香气物质为酯类,癸酸乙酯、辛酸乙酯、甲酸异戊酯为发酵红树莓果中的特征性香味物质。
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秸秆捆烧清洁供暖技术评价
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：中国北方地区秸秆资源丰富,将秸秆打捆转化为能源实现清洁取暖,既能解决秸秆过剩问题,又能有效替代煤炭,对改善大气质量和人居环境具有重要意义.为探究秸秆捆烧清洁供暖技术的能源效率、经济效益和温室气体排放,采用3E(Economic,Energy and Environment)评价模型,从作物种植收获到秸秆捆烧供暖应用全过程开展系统评价.结果表明,秸秆捆烧供暖技术的能源和经济效益较好、温室气体排放少,适于居住较集中的村镇地区冬季供暖,也可用于农业、工业园区等区域供热.供暖面积0.5×104~10×104m2范围内,供暖面积越高,能源和经济环境效益越好,秸秆捆烧供暖的净能量10512~10774.8 MJ/t,能量产出投入比8.4~8.5,能源转化率较高,温室气体CO2当量排放量为9.67~11.21 g/MJ;经济成本391.1~560.5元/t(折合16.2~23.8元/m2),按基准收益率8%计算,供暖规模应不小于2×104 m2,若不考虑折旧只考虑运行成本,则供暖面积应不小于1×104 m2.与秸秆成型燃料和秸秆炭气联产供暖技术比较,均具有较好的经济效益,秸秆捆烧供暖技术的能量效益最优,温室气体排放量最少.与煤炭供暖技术相比,3种秸秆供暖技术的净能量产出不如煤炭,但温室气体排放仅为煤炭的1/10~1/7,秸秆清洁供暖技术的环境效益显著.
关键词： 温室气体 排放 秸秆 打捆燃烧 供暖 技术评估 经济效益
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草甸白浆土稻秆氮利用效率及氮素调控对水稻产量的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确三江平原草甸白浆土水稻秸秆还田条件下如何进行施肥,以期为秸秆全量还田条件下水稻氮肥的优化施用提供理论依据和技术指导.该文在白浆土上进行了秸秆氮利用试验、秸秆还田氮素优化施用试验、及氮素调控时期的试验研究.结果表明:通过15N同位素示踪确定,秸秆氮对水稻植株氮素累积量贡献率为6.49%~7.48%,对茎叶氮素累积量的贡献率为3.26%~4.16%,对籽粒贡献率为8.67%~9.74%;秸秆氮素当年总利用率为6.51%~7.65%;调节碳/氮比有利于提高秸秆氮素利用率.大田试验证实秸秆还田条件下施氮量连续3a比常规施氮量减少10%,排水性好的田块有增产效果,3a平均增产6.17%,减氮20%以上产量低而且年际间不稳,减氮时期适合均衡减氮和基肥减氮,蘖肥和穗肥减氮减产极显著;排水性不良田不适合减氮,减氮导致减产.不同土壤秸秆还田后氮素调控有差异,要因地制宜根据土壤条件制定相应的氮素管理措施.
关键词： 土壤 秸秆 氮 白浆土 秸秆还田 15N标记 氮利用率 氮素调控 产量
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