科研产出
基于MODIS和天地图遥感数据的区域作物秸秆产量估算方法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：乡镇是秸秆焚烧最直接责任主体,开展镇(乡)区域农作物秸秆产生量估算方法研究,可为镇(乡)区域秸秆资源规划和收储设施选址提供有效方法。该文以泗洪县车门乡为试验,研究利用MODIS卫星遥感影像时间序列数据和天地图免费遥感影像数据,建立区域秸秆资源量及其空间分布的估算方法。根据天地图选取样本田块,通过网站获取MODIS-EVI时间序列数据,确定作物类型-EVI参数判别准则;选取图像识别样本田块,以图像参数为判别变量做判别分析,确定作物类型-图像参数判别准则。基于以上方法,完成全乡秸秆资源面积和秸秆产生量估算。水稻秸秆资源量1.77万t,可收集水稻秸秆资源量1.27万t,小麦秸秆资源量2.78万t,可收集小麦秸秆资源量为1.51万t;通过实际调研得知,该地水稻秸秆实际资源发生量约为1.82万t,小麦秸秆实际资源发生量约为2.75万t,估算数据和实际数据的误差仅为2.7%和1.1%,证明了该方法可以较准确的估算实际值,而且方便易用,节约成本。
关键词： 秸秆 遥感 估算 地块数据 MODIS-EVI 天地图 判别分析
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添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥效果的影响
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥启动期和高温期微生物数量及酶活性变化规律,探讨微生物影响堆肥温度的机制,揭示影响畜禽粪便堆肥持续高温的主要微生物,该研究比较了猪粪自然堆肥与添加腐熟猪粪(质量分数3%)堆肥过程中有机质降解及嗜温、嗜热微生物数量和脱氢酶、蛋白酶、纤维素酶活性变化特征。结果表明,24 h内添加腐熟猪粪堆肥温度比自然堆肥高出5℃,但高温期平均温度较自然堆肥低8℃,高温(>50℃)期比自然堆肥短4 d。自然堆肥和添加腐熟猪粪堆肥嗜温菌数量先高后低,嗜热菌数量随着温度的升高而上升。添加腐熟猪粪堆肥升温期嗜温、嗜热细菌和纤维素降解菌增殖速度较快,且数量分别比自然堆肥高出12.2%、152.6%、60.3%。添加腐熟猪粪堆肥脱氢酶、纤维素酶活性高峰提前,并使蛋白酶活性增加4.9%。但高温期后,嗜热纤维素降解菌数量比自然堆肥少22.5%,纤维素酶活性及有机质损失率也分别比对照低25.8%、6.1%。以上结果表明,在猪粪高温好氧堆肥中添加腐熟猪粪可以加快堆肥初期升温速度,但由于高温期嗜热纤维素降解菌数量减少,纤维素酶活性降低,不能促进猪粪堆肥持续高温。该研究为猪粪堆肥菌剂的筛选及适宜的接种时间提供依据。
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黄淮海地区农作物秸秆资源分布及利用结构分析
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为推动区域农作物秸秆全量化利用,以黄淮海地区5省市为研究对象,对各类农作物秸秆进行了统计分析,计算了5省市农作物秸秆资源量、秸秆资源密度、人均秸秆资源占有量,明确了秸秆资源分布及利用现状,初步分析了秸秆全量化利用的潜势。结果表明:黄淮海5省市农作物秸秆资源理论数量达到2.4×108 t,可收集量达到2.1×108 t。秸秆综合利用率达76%,其中肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化利用分别占已利用量的49.0%、31.6%、4.4%、8.8%、6.2%。秸秆资源密度和人均秸秆资源占有量均高于全国平均水平。通过分析黄淮海各省(市)秸秆潜在利用途径,预测竞争性秸秆利用需求量为1.5×108 t,分别为肥料化6.7×107 t、饲料化5.7×107 t、基料化1.1×107 t、原料化1.8×107 t,秸秆资源可能源化利用量则为8.80×107 t。在已有利用结构基础上,黄淮海地区秸秆实现全量化利用的总体趋势表现为"两个增加"、"一个减少"、"两个调节",即基料化和原料化利用分别增加2.5×106和6.3×106 t,饲料化利用减少4.8×105 t,肥料化利用调节范围为-2.2×107~7.2×107 t,能源化利用调节范围为0~7.2×107 t。并提出"区域统筹,整体推进",建立长效运行机制的工作思路。
关键词： 农作物 秸秆 肥料 利用现状 利用潜势 黄淮海地区
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内嵌阻尼器的摆动伺服气缸
《解放军理工大学学报(自然科学版) 》 2014 EI 北大核心
摘要：针对普通摆动气缸不能在行程中间实现任意点精确、快速定位的问题,研究开发一种摆动伺服气缸。提出集成叶片式气压驱动装置、圆盘式磁流变液旋转阻尼器、角度检测装置的摆动伺服气缸结构方案。设计了高速响应的驱动电源,线圈电流的阶跃响应时间约为1ms。对摆动伺服气缸基本性能试验结果表明:摆动伺服气缸具有良好的驱动性能,摩擦力矩较小,对气压驱动基本无影响,可调阻尼力矩在控制电压4.5V时达到饱和阻尼力矩24.7N·m,动态力矩平稳,波动在5%以内,输出力矩响应时间约为35ms。
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不同环境中秸秆/SPI改性脲醛树脂复合材料花盆降解行为
《复合材料学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同环境中秸秆/大豆分离蛋白(SPI)改性脲醛树脂复合材料花盆的降解性能,采用土壤掩埋(SB)和户外曝露(OE)2种方式对试样进行降解处理,通过力学性能、质量损失和吸水性测试,热重-红外联用(TG-FTIR),SEM和EDS能谱对花盆的结构和性能进行了研究。结果显示:与对照组(US)相比,经SB和OE降解处理12个月后,花盆的抗拉强度分别下降了36.51%和19.92%,抗拉弹性模量分别下降了9.38%和3.92%,断裂伸长率分别减少了41.36%和36.61%,质量损失率分别为13.74%和4.69%,且试样吸水性均增强。TG-FTIR联用分析表明:降解处理后花盆的热解脱气条件变得温和,最大热解峰延后。SEM扫描观察发现:SB处理后花盆表面腐蚀度及形貌变化大于OE处理后的,两者表面C和N含量均显著下降,表明秸秆/SPI改性脲醛树脂复合材料花盆经SB和OE处理后均发生不同程度降解,SB处理后花盆的降解速率高于OE处理后的。
关键词： 秸秆 改性脲醛树脂 复合材料 生物降解 土壤掩埋 户外曝露
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有机负荷对秸秆床反应器厌氧生物产沼气的影响
《中国环境科学 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：在实验室条件下,以打捆麦秸为固定相,以猪场废水为流动相,采用半连续进料方式,考察了不同猪场废水容积负荷对秸秆床反应器产沼气的影响.结果表明:发酵前25d,较高的猪场废水有机负荷对反应器产气有一定抑制,之后日产气量和容积产气量迅速增加,并明显高于低猪场废水有机负荷的处理,当猪场废水容积负荷为7.2kgCOD/(m3·d)时,厌氧反应器最大容积产气量达2.29m3/(m3·d),产气稳定后维持在1.52~1.76m3/(m3·d),较猪场废水容积负荷为2.4,1.44kgCOD/(m3·d)的处理分别提高了50%和130%以上,对产气中甲烷含量无明显影响;较高的猪场废水容积负荷不利于麦秸厌氧发酵产沼气,发酵后麦秸干物质损失率、纤维素和半纤维素分解率均与猪场废水容积负荷成反比,红外的结果与之一致.对发酵后麦秸水浸提液的DGGE检测表明,维持反应器高有机负荷、低发酵液HRT,促进了厌氧微生物在麦秸表面定植,微生物种群数量和丰富度均明显高于低有机负荷、高发酵液HRT的处理,反应器耐高有机负荷冲击的能力增强.采用秸秆床反应器处理农村常见的秸秆和畜禽养殖污水产沼气是可行的,且较高的废水有机负荷有利于提高反应器容积产气率.
关键词： 猪场废水 秸秆床反应器 有机负荷 水力停留时间 沼气
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稻壳粉/改性脲醛树脂模压成型材料的力学性能
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究成型材料对模压花盆力学性能的影响,该文以改性脲醛树脂为基体树脂,稻壳与稻壳粉为增强材料,经混炼、热压、成型工序,制备出一种环保花盆。探讨了脲醛树脂改性、改性脲醛树脂用量、稻壳与稻壳粉比例以及湿循环处理对花盆力学性能的影响,采用热重分析仪(thermo-gravimetric analysis,TGA)及扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)分析了秸秆花盆湿循环处理前后的热稳定性及微观结构。结果显示:改性脲醛树脂和稻壳粉有利于改善秸秆花盆的力学性能,当增强填料与基体树脂的比例为1:0.5,稻壳占稻壳粉的质量分数为30%时,花盆的静曲强度(modulus of rupture,MOR)、弹性模量(modulus of elastic,MOE)及拉伸强度(tensile strength,TS)分别达75.48 MPa、16.06 GPa、17.44 MPa;湿循环处理试验中,以稻壳为增强材料为例,当基体树脂为改性脲醛树脂时,其MOR、MOE及TS分别降低21.97%、24.91%、15.09%;当基体树脂为大豆蛋白改性脲醛树脂时,其MOR、MOE和TS分别降低9.92%、15.37%、30.10%。热重分析发现湿循环处理后花盆热稳定性有所提高,微商热重出现最大失重率的温度向高温侧偏移29.5℃。扫描电子显微镜分析表明湿循环处理后样品表面粗糙度增加,增强体与树脂发生分离。该研究结果为进一步研究秸秆花盆制作工艺和使用年限的相关性提供理论依据。
关键词： 复合材料 力学性能 秸秆 稻壳 改性脲醛树脂 花盆 湿循环处理
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基于改进秸秆床发酵系统的厌氧发酵产沼气特性
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处理打捆秸秆和猪粪废水,且不影响各发酵原料的厌氧生物转化率,秸秆床发酵系统中秸秆干物质产气量为394.96 mL/g,略高于秸秆单独发酵(382.11 mL/g);秸秆床发酵系统产气稳定性大幅提高,避免了单一发酵原料日产气量波动较大的问题,对产气中平均甲烷体积分数影响明显,秸秆床发酵系统、纯猪粪废水和纯秸秆发酵产气中平均甲烷体积分数分别为57.40%、60.37%和47.32%;与各物料单独发酵相比,秸秆床发酵系统平均容积产气率大幅提高,纯秸秆和猪粪废水单独发酵容积产气率仅为秸秆床发酵系统的69.42%和66.94%;试验35 d后,秸秆机械强度和孔隙度明显降低,秸秆互相粘结导气性下降,造成秸秆上浮严重及进水短流,反应器出水化学需氧量浓度快速增加并稳定在较高浓度,故在秸秆床反应器后部必须连接废水二级厌氧反应器以进一步处理秸秆床反应器出水。综合以上结果,采用秸秆床发酵系统同时处理打捆秸秆和猪粪废水是可行的,但需解决发酵后期秸秆上浮、导向性下降和进水短流等问题。
关键词： 沼气:秸秆 发酵 猪粪废水 有机负荷 秸秆床反应器 容积产气率
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秸秆块墙体日光温室在苏北地区应用效果试验
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨秸秆块构建日光温室墙体的可行性,分析了小麦秸秆块对空气水分吸附解析性能及其导热性能,并在苏北地区建造了一座小麦秸秆块墙体日光温室,以土墙体和砖墙体日光温室为对照,监测了3种温室室内外空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及作物产量。结果显示,小麦秸秆具有相对稳定水吸附与解吸性能,高空气湿度下小麦秸秆吸附空气水分,低空气湿度下小麦秸秆所吸附的水发生解吸作用,秸秆含水率与所处空气湿度呈正相关。与砖墙和土墙相比,秸秆块墙热传导率、体积热容和热扩散系数显著低于前两者,这种热工特性利于隔热保温但不利于蓄积热量。田间监测发现,秸秆块墙体温室内平均气温和土温比土墙体温室分别低2.1和1.1℃、比砖墙体温室分别高1.3和1.2℃,但整个冬季秸秆块墙体温室最低气温为9.6℃,最低土温为12.1℃,可以保障所定植彩椒安全越冬;冬季覆膜条件下,秸秆块墙体温室室内空气湿度最低,砖墙和土墙温室空气湿度比秸秆块墙体温室平均高出10个百分点,秸秆块墙体秸秆含水率在12.5%~23.6%区间波动;土墙体、砖墙体和秸秆块墙体日光温室的彩椒产量分别为6 375,7 130和6 833 kg。秸秆块替代土壤、红砖等常规建材构建日光温室保温墙体具有可行性,有利于节约土地资源和实现秸秆综合利用。
关键词： 温室 秸秆 解吸 吸湿 导热性能 温湿度 作物产量
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导气措施与渗滤液回流方式对干发酵产沼气影响中试
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了获得有利于提高干发酵产气效率的工程调控措施,以水稻秸秆和新鲜牛粪为原料,采用柔性顶膜车库式干发酵装置,在常温(环境温度22~36℃)和发酵干物质质量分数16%条件下,研究导气管与渗滤液回流方式对沼气干发酵产气效果的影响。结果表明,通过在库内铺设垂向、横向导气管以及采用渗滤液回流调控措施,有助于提高发酵物料的产气效率,整个发酵周期(86 d)试验库平均容积产气率达0.36 m3/(m3·d)(原料产气率达155 m3/t(以TS计,下同)),明显高于对照库(0.28 m3/(m3·d),原料产气率120 m3/t);从发酵物料被淋洗的效果看,消化液每天回流方式比产气量下降后回流的方式好,并且建议对喷淋装置的等流量分配问题、回流泵选型与回流管布局及规格的匹配问题作进一步深入研究。
