科研产出
猪、奶牛粪厌氧发酵中Pb的形态转化及其分布特征
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：畜禽粪便经厌氧发酵后其中的铅(Pb)仍然保留在沼液和沼渣中,阐明此发酵过程中Pb的形态转化对沼液和沼渣的后续处理有重要的参考意义。该研究以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温(37℃±2℃)条件下,采用连续搅拌反应器进行了130 d中试试验,分析了Pb在固相和液相中的分配及其形态转化。研究结果发现:1)与进料相比,猪粪沼液和奶牛粪沼液中总Pb量降低了约70%和19%;2)猪粪沼液和奶牛粪沼液中Pb在液相中的比例为29%和17%,较发酵前降低约17%和58%;3)厌氧发酵后,猪粪沼液中各形态Pb所占比例的大小顺序为:残渣态(35%)>酸溶态/可交换态(34%)>可还原态(24%)>可氧化态(8%);奶牛粪沼液中为:可还原态(33%)>酸溶态/可交换态(27%)>残渣态(26%)>可氧化态(15%);4)厌氧发酵后,猪粪沼渣中残渣态和酸溶态/可交换态Pb的比例都极显著增加,奶牛粪沼渣中可氧化态Pb的比例极显著增加。猪粪和奶牛粪厌氧发酵后,适合通过沉淀池或氧化塘削减沼液中的Pb含量;但沼渣中Pb的浓度较大且化学形态发生显著变化,建议还田前进行重金属钝化处理。
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基于薄云雾去除的ETM+影像大气校正
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：中国南方农业遥感监测中,遥感影像常常受到薄云雾影响,大气的散射与吸收作用会使传感器接收到的地物反射率与真实值之间存在差距,是导致数据质量下降的主要原因,薄云雾去除和大气校正处理是十分必要的。该研究利用LandSat-7/ETM+影像,结合背景抑制云雾厚度因子(BSHTI)云检测方法和虚拟云点(VCP)云去除方法进行薄云雾去除,并与暗元法去云处理结果对比分析,然后将去云处理后的影像进行FLAASH大气校正,选取校正前后典型地物的光谱特征和NDVI值进行分析评价。结果表明,BSHTI-VCP法可有效消除薄云雾对遥感数据的影响,提高了云雾覆盖范围的影像质量;FLAASH大气校正较好地消除了大气影响,获得了地物真实地表反射率。该研究为南方作物遥感监测中定量反演与信息解译提供了良好理论支持。
关键词： 遥感 图像处理 ETM+影像 薄云雾去除 大气校正
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堆肥预处理温度控制促进麦秸厌氧发酵产沼气
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为阐释温度在堆肥预处理影响秸秆厌氧发酵产沼气中的作用,以麦秸为原料,研究堆肥不同升温阶段麦秸的厌氧发酵产气特性,并以麦秸堆肥的温度数据为基础,以灭菌后的麦秸为原料进行模拟堆肥(不同温度处理),模拟堆肥后的麦秸进行厌氧发酵产沼气。结果表明,在堆温升至55℃前,麦秸干物质(TS)损失率为4.06%,当堆温升至55℃后麦秸TS损失率迅速增加,堆肥10 d后麦秸TS损失率达22.45%;堆肥后麦秸厌氧发酵产气速率并无明显提高,TS产气量随堆肥时间先增加后降低,以堆温升至55℃时麦秸TS产气量最大,为349.92 mL/g,较开始堆肥增加了7.56%,扣除堆肥造成麦秸有机物损失,堆肥预处理对麦秸产气量并无明显促进;当堆温超过55℃以上9 d的麦秸产气量仅为开始堆肥的66.58%。模拟堆肥的结果表明,不同温度处理对麦秸有机物损失、物质组成均有较大影响,模拟堆肥后麦秸半纤维素大幅降低了28.10%,TS产气量随处理温度、处理时间的增加先增加后降低,当处理温度为55℃时获得最大TS产气量,为342.36 mL/g,较未处理提高了8.35%;随着处理温度的提高和处理时间的延长,麦秸TS产气量逐渐降低。以上结果表明,堆肥预处理产生的高温对破坏秸秆物质结构、提高其厌氧生物转化性能有较大影响,当秸秆堆体温度升至55℃时应停止堆肥,进行厌氧发酵产沼气。该文可为堆肥预处理在秸秆沼气工程中应用提供参考。
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外源NO对采后绿芦笋木质化和抗氧化能力的影响
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨NO处理对采后绿芦笋木质化合成的调控机理。以0.2mmol/L的硝普钠为一氧化氮供体,以蒸馏水处理为对照,研究了NO对采后绿芦笋总酚、木质素含量;木质素合成关键酶(苯丙氨酸解氨酶、肉桂醇脱氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶);抗氧化能力(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率、超氧阴离子自由基(O2.-)清除率、羟基自由基(·OH)清除率)及膜透性的影响,结果表明,与对照相比,NO处理可延缓采后绿芦笋木质素含量和膜透性的增加,抑制肉桂醇脱氢酶和多酚氧化酶活性,增强抗氧化能力,诱导过氧化物酶活性增强,但对苯丙氨酸解氨酶活性和总酚含量的影响不显著。说明NO处理是通过抑制肉桂醇脱氢酶和多酚氧化酶活性、提高抗氧化能力而延缓采后绿芦笋的木质化进程。研究结果可为NO在绿芦笋保鲜中的应用提供理论依据和技术方法。
关键词： 一氧化氮 机理 农产品 绿芦笋 硝普钠 木质化 抗氧化能力
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江苏省大中型沼气工程调查及沼液生物学特性研究
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：近年来,中国大中型沼气工程发展迅速,然而有关沼气工程运行情况的研究甚少。为探索沼气工程运行中存在的问题,该文对江苏省21家畜禽养殖场大中型沼气工程进行了实地调查,并采集发酵料液以及出料样品,分析了进出料液COD(化学需氧量)质量浓度、沼液产气潜力、粪大肠菌群数等指标。结果表明:江苏省沼气工程设计施工规范,配套设施较完备,但运行效率低,沼气、沼液处理或利用能力低。大多数沼气工程以处理养殖废水为主,发酵料液固体质量分数<3%,62%的出料沼液的COD质量浓度达到5000mg/L以上;沼液残余产气潜力较大,在35℃条件下,有12家沼气工程的沼液残余产甲烷量达100mL/L以上。沼气发酵处理可以显著降低粪大肠菌群含量,平均可减少92.9%,但厌氧消化后的沼液中仍含有较高浓度粪大肠菌群,不能达到无害化要求。该调查结果可为畜禽养殖场沼气工程的健康稳定运行与管理提供科学依据。
关键词： 沼气 大肠菌群 生物学 大中型沼气工程 残余产气潜力
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鲜水葫芦与其汁液厌氧发酵产沼气效率比较
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为开发高效处理水葫芦的厌氧发酵产沼气技术,该文在35℃中温条件下,分别以鲜水葫芦和经固液分离的水葫芦汁为发酵底物,应用实验室自行设计的2套完全混合搅拌反应器(CSTR)进行了厌氧发酵比较研究。结果表明,以水葫芦为底物直接进行厌氧发酵,最大容积负荷为2.0kg/(m3·d),挥发性固体(VS)产气率为267mL/g,容积产气率为0.61m3/(m3·d),滞留期为27d,平均甲烷体积分数为58%,而以水葫芦汁为底物,COD(化学需氧量)容积负荷可达6.0kg/(m3·d),原料(COD)产气率为231mL/g,容积产气率可达1.4m3/(m3·d),平均甲烷体积分数为66%,滞留期仅需2.4d,COD平均去除率达85%,MLVSS(挥发性悬浮物浓度)平均去除率可达88%。因此,对水葫芦进行固液分离,以水葫芦汁作为厌氧发酵原料可大大提高处理效率,为水葫芦资源化利用提供了一条新途径。
关键词： 沼气 厌氧发酵 效率 水葫芦 固液分离 水葫芦汁 完全搅拌混合式反应器(CSTR)
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发芽蚕豆左旋多巴超声强化提取及其动力学过程
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了充分提取和利用高生物活性的天然左旋多巴(L-DOPA),研究了超声波强化提取发芽蚕豆L-DOPA的工艺条件,并初步探讨了超声浸提动力学过程。基于单因素试验,以超声功率、液固比、萃取时间为考察因素,采用Box-Behnken试验设计进行了工艺参数优化,结果表明,超声功率对发芽蚕豆L-DOPA得率的影响较大;原料用量2.0g,采用含30%乙醇的0.1mol/L醋酸溶液为提取溶剂,其较佳提取工艺条件为:超声功率257W、液固比31mL/g、萃取时间为37.4min。在此条件下,发芽蚕豆L-DOPA的平均得率为1.47%,较未发芽蚕豆增加0.58倍,略高于传统提取法,且超声强化提取显著缩短了浸提时间。对最优提取条件下L-DOPA得率随时间变化的动力学分别用Film模型、非稳态扩散理论和Ponomaryov经验方程进行拟合,其中Film理论模型的拟合度较好,其决定系数R2值最大,为0.9928。研究结果为天然L-DOPA制备提供了参考。
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灌水量对有机基质栽培黄瓜生长及氮素利用的影响
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高有机基质栽培水分精细化管理水平,采用醋糟基质为黄瓜栽培基质,以‘碧玉2号’黄瓜为材料,在控制灌水量(T)分别为基质最大质量含水率的40%≤T1<55%、55%≤T2<70%、70%≤T3<85%和85%≤T4<100%的条件下,研究了不同灌溉水平处理对黄瓜植株生长、干物质积累、光合作用能力、产量、水分及氮素生产率的影响。结果表明:随着灌水量的增加黄瓜产量增加但水分利用效率下降,T4灌溉处理产量最高但其水分利用效率最低,T1处理水分利用效率最高但其产量最小;T2,T3和T4处理间叶片氮质量分数差异不显著,根系氮素质量分数间差异也不显著,T1处理果实氮素质量分数显著高于其他处理,而茎、叶氮素质量分数又显著低于其他处理,不同灌溉水平处理对有机基质栽培黄瓜氮素产量生产效率影响不显著。该文研究结果可为有机基质栽培的水分精确化管理提供技术支持和依据。
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水葫芦粉碎程度对脱水效果影响的中试
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：水葫芦脱水技术一直是实现其资源化利用的瓶颈,高效率、低成本的挤压脱水设备研发至关重要。试验以自主研发的SHJ-400型水葫芦固液分离机和特殊立式潜污泵(吸口朝上)为基础,采用人工进料方式粉碎水葫芦并通过调节立式粉碎机电动机频率和刀片层数获得不同粉碎程度的水葫芦,首先经过初步试验研究水葫芦粉碎粗细对脱水效果的影响,然后依据脱水设备适宜的水葫芦粉碎粗细要求设计出卧式甩刀粉碎机,并对整套设备(包括粉碎和脱水)进行中试试验。结果表明,随着水葫芦粉碎程度提高,脱水率增加,但与此同时,粉碎的耗能增加,脱水残渣中固形物以及氮、磷、钾等养分流失比例也随之增加,研究发现水葫芦粉碎度为32.92(即粉碎后水葫芦残体长度小于5cm达88%以上)的工况条件较好,所得残渣含水率为83.65%,且试验过程中的总耗能最低,仅6.39kW·h/t,在工程运行中,此结果得到进一步验证,且粉碎与脱水效率更高,总能耗(粉碎+脱水)已降低至2.28～2.72kW·h/t。按照日处理200t水葫芦折算其处理成本为4.5元/t(不考虑设备折旧等其他成本)。可见,此套设备(粉碎和脱水)及工程化技术的研发为水葫芦综合利用产业化的形成提供了技术保障,具有较好的应用前景。
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猪、牛粪厌氧发酵中氮素形态转化及其在沼液和沼渣中的分布
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：了解厌氧发酵过程中畜禽粪便氮素的形态转化及其在沼液和沼渣中的分布,是沼液和沼渣有效处理及合理利用的理论基础和前提条件。该研究以猪粪和牛粪为原料,在中温((37±2)℃)条件下采用连续搅拌反应器进行厌氧发酵,分析此过程中氮素形态转化及在固相和液相的分配。研究结果表明:厌氧发酵130d后,猪粪和牛粪氮素损失率分别为12.2%和11.5%。猪粪和牛粪沼渣(即出料的固体与残留在反应器内固体的总和)中的氮量分别为进料总氮量的61.9%和72.7%。发酵后的出料中,猪粪的氮量在液相中增加了约10.7%,在固相中降低了约28.0%;而牛粪的氮量在液相中降低了约8.7%,在固相中增加了约2.8%。猪粪和牛粪发酵出料中NH4+-N质量的增幅分别达162.2%和90.0%,占总氮量的43.3%和30.5%;而NO3--N质量分别降低了约50.0%和45.2%,不足总氮量的1%。猪粪发酵后残留在反应器中的沼渣干质量远大于牛粪,运行过程中需定期排渣。
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