科研产出
日光温室带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体体系
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于已有日光温室专用多曲面槽式空气集热器,提出一种带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体构筑体系,通过主动与被动相结合的蓄热方式,提高日光温室后墙体的太阳能热利用率。为了验证构筑体系的科学性和可行性,分别搭建了日光温室专用多曲面槽式空气集热器试验系统和带竖向空气通道的相变蓄热墙体试验系统,分析了太阳辐射强度、集热器内空气流速、日光温室中间显热蓄热墙体层内空气流动参数(空气流速、空气通道间距、空气流动方向)等对空气集热器太阳能热利用率以及墙体主动蓄热能力的影响规律。研究结果表明:当集热器内空气速度为1.4~1.8 m/s时,集热器的综合集热性能最佳,集热量随着太阳辐射强度的增加而升高;当墙体内竖向空气通道间距为400 mm、空气通道内空气速度为0.26 m/s、空气流动方向为上进下出时,相变蓄热墙体换热效率为66.2%,主动蓄热量约为9.43 MJ/m3,其中中间砌块层的蓄热量约占82.3%,墙体日蓄放热效率为98.4%。
关键词： 日光温室 太阳能集热器 竖向空气通道 相变蓄热墙体 主-被动式蓄热
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作物地膜覆盖安全期概念和估算方法探讨
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：该研究首次提出作物地膜覆盖安全期的概念,将其定义为"某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数",在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒和防除杂草等功能,此日数之后,这些功能基本消失。明确作物地膜覆盖安全期有利于作物生产的高效管理,指导地膜生产者研发出满足农业生产需求和成本较低的地膜产品,协助农民根据覆盖作物种类和生产条件选择合适的农用地膜。在此基础上,该研究构建了基于地膜覆盖增温保墒和抑灭杂草等功能测定和农作物郁闭度测定的2种作物地膜覆盖安全期估算方法。第1种方法是通过对作物覆盖地膜条件下土壤温度和水分的连续监测,构建作物地膜覆盖与未覆盖农田土壤温度、水分和杂草控制的时序图,寻求二者的交汇或者重合点即地膜覆盖的增温保墒功能消失或者基本消失的时间节点,从覆盖到这个日期的天数分别属于某种作物地膜覆盖的温度安全期和水分安全期。第2种方法式是通过系统监测作物全生育期郁闭度和地膜覆盖功能参数,建立作物郁闭度与地膜覆盖主要功能的关系曲线,综合研判后确定地膜覆盖功能消失时作物郁闭度,计算作物地膜覆盖安全期。作物地膜覆盖安全期相关研究可为构建中国地膜覆盖技术适应性评价体系、探明地膜覆盖适宜区域的空间分异规律、以及生物降解地膜生产和应用提供技术支撑。
模拟运输振动对新疆杏呼吸途径和品质的影响
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过建立与实际冷藏运输相近的三轴向模拟运输振动条件和温度条件,比较振动果实与静置果实不同途径呼吸速率及品质因子的差异和关联,探知运输振动诱导鲜杏品质劣变的可能途径。以七成熟的小白杏为材料,3℃环境使用振动平台模拟与冷藏车实际运输过程三轴向振动强度重叠率57.60%~67.75%的模拟条件处理果实。观测3 d模拟运输和冷藏货架期间,果实不同途径呼吸速率、硬度、可溶性固形物含量、表面色值与等温条件静置下果实的差异。与静置鲜杏相比,模拟运输鲜杏总呼吸峰提前8 d、峰值提高3.26倍,三羧酸循环途径(tricarboxylic acid cycle)呼吸峰提前3 d、峰值提高1.22倍,糖酵解途径(Embden-Meyerhof-Parnas)和细胞色素途径(cytochrome pathway)的呼吸速率提高4.62倍和9.64倍,磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)呼吸峰提前9d。振动果实硬度偏低13.18%~19.34%,可溶性固形物含量偏高12.26%~27.15%,色彩饱和度相对增加7.09倍~11.49倍,果色转黄3.82。模拟运输振动果实的呼吸主路径由三羧酸循环途径转换为糖酵解途径,电子传递主链由交替途径(alternative pathway)转换为细胞色素途径(cytochrome pathway),加快了冷藏鲜杏的后熟劣变。研究结果为鲜杏冷链物流品质调控技术的研发提供参考。
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农田地膜拉伸性能变化对缠绕式回收的影响
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：农田长期覆膜种植产生的大量地膜对农田土壤质量、作物生长及环境造成严重的影响,为解决这一问题,于2014年3月至2014年10月在新疆库尔勒尉犁县达西村开展大田试验,对比不同厚度、不同时间及不同位置地膜拉伸性能的变化规律,并针对0.01 mm地膜进行缠绕式回收试验。结果表明:地膜铺放后的30~60 d期间,由于受到风和紫外线照射等因素,拉伸强度有明显的下降,下降幅度较大;当地膜回收的时候,0.01 mm地膜最大拉伸力在近株端和远株端分别为1.52 N和1.305 N,是0.008 mm地膜的1.4倍和1.22倍。显然0.01 mm地膜的拉伸性能较0.008 mm拉伸性能有了一定的提升,这对地膜回收有一定的积极作用,但是经过理论计算及田间试验0.01 mm地膜的拉伸性能还是不足以采用简单缠绕的方式进行回收。本研究揭示了地膜拉伸性能在不同时间、不同厚度及不同位置受到紫外线等影响的变化规律,为地膜回收机的研制提供了理论依据。
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条带间作下矮秆作物行间辐射差异的模拟与分析
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：间作是未来中国解决粮食安全的一种重要途径,提高间作内光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)的利用效率对于提高作物单产具有重要意义。该文针对Munz模型中对于窄条带间作下模拟精度降低的问题,引入了玉米叶面积密度随冠层深度的分布函数,并基于试验测量的辐射重新获取了散射辐射消光系数,实现了窄条带间作系统中不同行矮秆作物冠顶瞬时PAR的模拟。试验设置了3∶6和2∶3两种玉米/大豆间作处理,并进行不同天气条件下各行大豆冠顶PAR模拟值与测量值的比较。结果显示:两者之间具有较好的一致性,决定系数(R2)的范围为0.76~0.99,3∶6间作大豆中行的均方根误差(root mean square error,RMSE)范围为59.1~76.4μmol/(m2·s),内行为76.8~99.7μmol/(m2·s),边行为97.2~157.8μmol/(m2·s);2∶3间作大豆中行RMSE的范围94.9~129.5μmol/(m2·s),边行为125.8~181.0μmol/(m2·s)。结果表明:模型能够较好模拟一天中各行大豆冠顶PAR的变化规律,并能基本反映各行全天累积PAR的差异,且3∶6间作的模拟精度优于2∶3间作,内行优于边行。研究可为条带间作系统内不同行矮秆作物的生长及产量差异提供理论基础和依据。
铅同位素分析技术在土壤铅污染源解析中的应用——以陕西凤翔长青工业园为例
《吉林大学学报(地球科学版) 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤是产地环境的基本要素,良好的产地环境是确保食品安全的基础。铅在土壤中具有难以降解、持久性污染等特点[1-2],是土壤环境中具有潜在危害的污染物之一。研究土壤铅污染来源及各污染源的相对贡献率,对治理土壤铅污染,保障食品安全具有重要意义。铅(Pb)在自然界中存在四种稳定性同位素,208Pb、207Pb、206Pb,和204Pb,丰度分别为51.28%~56.21%、17.62%~22.1%、20.84%~27.48%,和1.04%~1.65%[3]。其中,前三种是232Th(钍)、235U(铀)和238U放射性衰变的终产物,为放射成因稳定性同位素;204Pb的半衰期为1.4×1017a,远大于地球的年龄(4.6×109a),可看作是稳定性同位素。铅同位素比率主要由地质形成初期铀和钍的相对含量及此后的衰变时间所决定,在地球化学上具有显著的区域化分异特征,但在同一区域相当一致[4]。因此,铅同位素比率可作为含铅物质的一种"指纹"来识别铅的来源[5]。铅同位素组成有多种表示方法。在地球化学领域、特别是环境科学领域通常用同位素比率来表示其组成,如206Pb/207Pb、208Pb/206Pb、208Pb/204Pb等。由于204Pb在自然界中丰度较低,测定精度较差,所以一般选择206Pb、207Pb和208Pb三者中任意二者的丰度比(比率)来研究铅的来源[6-9]。近几十年来,铅同位素比率分析技术已被广泛用于考古[10-14]、地球化学[7,15]、大气污染源解析[16-19]等方面。土壤铅污染源解析是产地环境评价和食物链铅来源分析的重要内容。本研究以陕西凤翔长青工业园为目标区域,采集污染源端元样品(矿石、燃煤)、大气降尘,耕层土壤和背景土壤样品,用ICP-MS测定铅元素含量及同位素比率值(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),结合二元混合模型和三元混合模型计算各污染源对耕层土壤铅的贡献率,旨在分析耕层土壤铅污染的程度和铅污染的来源,解析各污染源对土壤铅污染的相对贡献率,探讨土壤铅污染源解析方法。结果表明:污染端元介质——铅锌冶炼厂矿石206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1137±0.0027、2.1648±0.0033;焦化厂燃煤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.0938±0.0066、2.1290±0.0044;热电厂燃煤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1752±0.0035、2.0712±0.0111(详见表1);耕层土壤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1824±0.0088、2.0771±0.0078;背景土壤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.2214±0.0032、2.0384±0.0017;大气降尘206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1353±0.0049、2.1189±0.0035(详见表2)。该区域铅锌冶炼活动对耕层土壤铅的贡献率约为18.43%,焦化厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为9.36%,热电厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为19.71%,背景土壤对耕层土壤的贡献率约为52.5%。该区域耕层土壤中的铅主要来源于背景土壤。本研究表明铅同位素解析技术是一种解析土壤铅污染来源的有效手段。
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防堵塞地下滴灌系统设计与性能试验分析
《农业机械学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决滴灌过程中地下滴灌系统的堵塞问题,设计了新型防堵塞地下滴灌系统并阐述了其工作原理、设计要求,分析并确定地下滴灌系统水压为15~25kPa,出水孔间距为300mm,防护管内壁与毛管的外壁距离为40mm时,灌水均匀度可达到85%以上;通过该系统对酿酒葡萄赤霞珠生长的影响试验结果表明,防堵塞地下滴灌与膜下滴灌、普通滴灌相比能保持20~60cm深度土壤含水率的稳定性,明显提高植株根冠比,增加有效根表面积,加快根系周转与更新,进而增强植株根系对水分和养分的吸收能力.
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不同改良措施下新疆重度盐渍土壤盐分变化与脱盐效果
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了比较盐渍化土壤不同改良措施的治理效果,以新疆新开垦的重度盐渍化农田为研究对象,设置5个处理分别为农业改良措施、根区隔盐+农业改良措施、暗管排盐+农业改良措施、化学改良+农业改良措施和天然对照区,通过3 a的试验研究土壤盐分运移的影响因素、动态变化与不同改良措施脱盐效果。结果表明:人为灌溉、农田蒸散量、地下水埋深与土壤盐分均达到极显著相关,生育期灌水对耕层土壤盐分影响最大,相关系数为-0.871。整个改良过程中农业改良措施处理表层和底层盐分含量较高,根区隔盐处理盐分表聚现象明显,暗管排盐、化学改良处理均表现出底层盐分明显高于表层。从各处理3a的脱盐效果来看,第1年脱盐效果均不理想,第2年脱盐率显著提升,其中根区隔盐和暗管排盐处理各土层脱盐率均超过44%,改良效果最好,由于土壤总盐分含量减少第3年各措施脱盐率明显降低。总体来看,各改良措施均能够有效降低耕层土壤盐分,根区隔盐、暗管排盐处理在0~80 cm耕层脱盐率分别为61.33%、59.37%,优于其他处理;化学改良处理0~40 cm土层脱盐效果优于底层,其脱盐率为55.32%,明显高于农业改良处理的脱盐率45.42%,但0~80 cm土层脱盐率2处理间差异不大。新疆盐碱化程度重,农田根区隔盐、暗管排盐工程改良结合农业深耕、秸秆还田、增施有机肥等措施是综合治理重度盐渍化土壤的有效途径,研究结果能够为新疆干旱区盐渍化土壤有效改良和合理开发利用提供理论依据和参考。
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圣女果分段式变温变湿热风干燥特性
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高圣女果制干品质、缩短干燥时间,和降低能耗,该文采用分段式内循环热风干燥技术,利用4种干燥工艺,对圣女果在不同温湿度以及切分方式下的干燥特性进行研究。试验结果表明:圣女果在干燥过程中存在着预热阶段和降速阶段。采用分段式内循环热风干燥圣女果在干燥室内的温度分别为50、60、65和70℃,对应的相对湿度分别为70%、50%、30%和10%,时间分别为0.5、2.5、2 h和直至结束时,沿轴向切分,干燥后圣女果的感官评分为8.5分,圣女果达到终了含水率的时间为10 h,此时干燥速率最快,达到了较理想的试验结果。在同等干燥条件下,干燥速率快慢依次为轴向切分>斜切>径向切分。该研究为热风干燥技术应用于圣女果的干燥理论提供了技术依据。
关键词： 干燥 农产品 热风 圣女果 变温变湿 切分 分段式内循环热风
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新疆典型膜下滴灌棉花种植模式的用水效率与效益
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：膜下滴灌技术因具有显著的节水、保温、抑盐、增产效果,在新疆自治区棉田中已获得大面积推广应用。在目前的大田棉花生产条件下,结合当地的光热、土壤、机械等条件,因地制宜选择合理的膜下滴灌种植模式,对合理调控棉田土壤水盐分布、促进棉花生长与增产、提高劳动生产率和增加棉农收入等具有十分重要的意义。迄今为止,在新疆自治区主要存在3种典型的膜下滴灌棉花种植模式,分别为传统模式、机采模式和超宽膜模式。该文通过开展实地调查取样,基于种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度以及其它影响棉花生产收益的因素,对3种典型膜下滴灌棉花种植模式的水分利用效率与经济效益进行了对比分析。结果表明,由于各种种植模式下不同的种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度等对棉花的耗水与产量产生了较大影响,导致棉花的水分利用效率存在明显差异:超宽膜模式棉花的水分利用效率为1.04 kg/m3,明显高于传统模式的0.98 kg/m3与机采模式的0.89 kg/m3。另外,经济效益受种植模式(影响前期投入与棉花产量)与采棉方式(影响采棉支出与籽棉收购单价)的影响较大:超宽膜模式具有最高的经济效益,其单位面积纯收入达18 582元/hm2,稍高于机采模式下的18 298元/hm2,传统模式下纯收入最低,仅11 725元/hm2。因此,为高效利用农业水资源并增加种棉收益,建议在新疆自治区大力推广超宽膜模式,并对现有采棉机进行适当改进以在超宽膜模式下实现采棉机械化;或适当调整现有机采模式下的滴灌带布置形式(如将其布置在窄行的中央),但相关的效应仍有待更进一步研究。
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