超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化     

辛明金  张曼  朱仰昆  姜志文  宋玉秋  孔爱菊  崔红光 《农业工程学报》2024,40(8):43-52

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.68 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。  相似文献   

田间条件下施用石灰石及调理剂降低土壤镉可提取性的效应   总被引：1，自引：0，他引：1  

王剑  杨婷婷  朱有为  倪吾钟 《水土保持学报》2021,35(4):334-340,368

原位钝化是镉污染稻田土壤修复的主要方法之一,钝化剂的选择对修复效果十分关键。通过3个田间试验和示范区对比调查研究了施用石灰石及主要调理剂对稻田土壤镉的钝化效应,并提出有效的技术措施。结果表明,施用足量石灰石(≥3.75 t/hm~2,试验Ⅰ)、钙镁磷肥(3.75 t/hm~2,试验III)和生物质炭(9.00 t/hm~2,试验II;7.50 t/hm~2,试验III)、石灰(3.00 t/hm~2,试验III)碱性调理剂均能显著提高土壤pH,降低土壤Cd提取率(P0.05);施用硅藻土(8.25 t/hm~2)和羟基磷灰石(3.75 t/hm~2)也能降低土壤Cd提取率。其中施用石灰石11.25 t/hm~2能使Cd提取率降低21个百分点;施用硅藻土8.25 t/hm~2(试验Ⅱ)、生物质炭9.00 t/hm~2(试验Ⅱ)可以显著降低土壤Cd提取率(P0.05),分别降低10,19个百分点。试验Ⅲ中与对照相比,施用石灰3.00 t/hm~2、钙镁磷肥3.75 t/hm~2、生物质炭7.50 t/hm~2处理的土壤pH显著提高(P0.05),石灰、钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3.75 t/hm~2处理的土壤Cd提取率显著降低(P0.05);同时发现,石灰处理土壤pH显著高于钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3个处理,而土壤Cd提取率则显著小于后三者。对比调查的相关性分析结果表明,Cd提取率与土壤pH呈显著负相关,与土壤有效态Cd含量呈显著正相关(P0.05)。聚类分析得出,可将不同调理剂对土壤镉的钝化效应分为5类,钝化效应较大的为石灰6.00,9.00 t/hm~2和GSA-4 6.00,9.00 t/hm~2,可优先用于实际的钝化修复,而钝化效应不显著的有海泡石4.50 t/hm~2、沸石4.50 t/hm~2、腐殖质4.50 t/hm~2和羟基磷灰3.00 t/hm~2,则不予以推荐。  相似文献   

中国土壤侵蚀研究重大成就及未来关键领域   总被引：2，自引：0，他引：2  

张科利  蔡强国  柯奇画 《水土保持通报》2022,42(4):373-380

[目的] 回顾中国土壤侵蚀研究的发展历程,总结该领域的重大研究成果,分析其现阶段存在的问题及未来关键研究领域,旨在为中国水土保持及区域生态建设与绿色高质量发展提供参考。[方法] 基于多年的土壤侵蚀研究野外调查和学术研究工作经验,对中国土壤侵蚀的有关重大问题进行了长期思考。经过多次学术研讨,并与同行权威专家进行了交流和探讨。[结果] 中国土壤侵蚀研究领域近百年来取得了一系列重大研究成果,也存在着一些不足和问题。中国土壤侵蚀研究未来应从土壤侵蚀预报模型完善推广及精度评价,坡面径流计算方法及模型构建,人工模拟降雨试验和水槽试验结果的代表性及真实性评价等方面开展重点研究,并关注土壤侵蚀过程机理、模型应用、技术方法、响应评价、瓶颈问题等议题的研究。[结论] 近百年来的研究实践证明,中国土壤侵蚀研究只有立足于国情,根据中国土壤侵蚀特点、研究现状及社会需求的变化确定和调整研究方向,才有可能取得标志性成果。同时,在国家大力推行生态文明建设的新时代,土壤侵蚀研究也要调整思路和研究重点。此外,水土保持工作还应与国家乡村振兴和生态建设相结合,以先预防,少扰动为主,改变过去先破坏再治理的模式。  相似文献   

Carbon and nitrogen stocks and their mineralization potentials are higher under organic than conventional farming practices in Japanese Andosols     

Valensi Kautsar  Keitaro Tawaraya  Susumu Yamada  Kazunobu Toriyama  Kazuhiko Kobayashi 《Soil Science and Plant Nutrition》2020,66(1):144-151

ABSTRACT

This study aimed at understanding whether and how long-term organic rice farming affects soil carbon (C) and nitrogen (N) stocks and their mineralization potentials in submerged rice paddies in Tochigi, Japan. An incubation experiment was carried out to assess the impacts of internal nutrient cycling after organic farming (OF) for 4–5 years (4OF), 8–9 years (8OF), and 12 years (12OF), compared with a conventional rice field (CF). Soil samples were collected at 0–15 cm and 15–20 cm in flooded rice fields after harvest in October 2013. pH and bulk density at 0–15 cm were significantly lower in 12OF fields than in CF fields (by 0.22 unit pH and 17.5%, respectively). Compared with CF, 12OF fields showed significant differences in soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN), but 4OF and 8OF fields did not. In 8OF fields, the C decomposition (Co) and N mineralization (No) potentials were significantly higher (by 34.0% and 35.6%, respectively, at 0–15 cm, and by 67.1% and 24.5% at 15–20 cm) than in CF fields. Similarly, in 8OF fields at 0–15 cm, the Co:SOC and No:TN ratios were 19.8% and 23.2% higher, respectively, than in CF fields. Co, No, Co:SOC, and No:TN in 12OF fields were higher than those in CF fields, demonstrating the effects of prolonged organic rice farming. Additionally, in 12OF fields, C and N stocks were significantly higher (by 15.5% and 17.2%, respectively, at 0–15 cm, and by 4.8% and 12.1% at 15–20 cm) than in CF fields. Our findings suggest that long-term organic rice farming increases soil C and N stocks as well as C and N mineralization in Japanese Andosols.  相似文献   

挠力河流域水土资源平衡及耕地合理利用规模特征     

周浩  夏卫生  雷国平 《农业工程学报》2021,37(2):278-287

水土资源平衡是耕地合理开发与利用的前提,为定量评估粮食主产区水土资源平衡关系,促进耕地可持续利用,该研究提出“以水定地”的耕地配置模式,并以三江平原腹地的挠力河流域为研究区,在多源水土信息数据支持下,依据农田土壤水分平衡原理构建水土资源平衡模型,以评估水土资源平衡态势,进而揭示该流域耕地合理利用规模特征。结果表明:1)2000年以来,挠力河流域水田持续扩张,旱地轻度萎缩,至2018年其水田化系数已达37.33%,垦殖率为62.61%。旱地和水田的水分胁迫蒸散能力处于同一水平,但水田的水分亏缺量显著高于旱地;2)当前,挠力河流域的灌溉供水量范围为21.23~211.91 mm,富锦市、友谊县和集贤县处于水资源超载状态,且水田均呈“土多水少”状态,饶河县、宝清县、七台河市和双鸭山市辖区则“土少水多”;3)依据“以水定地”耕地配置模式,该流域水田面积可增加11.02万hm2,对应的水田化系数控制在44.76%以下。富锦市、友谊县和集贤县应适度控制或减小水田利用规模,宝清县应成为未来“旱改水”的重点备选区。研究结果对挠力河流域乃至三江平原的耕地有序开发及保障农业可持续发展具有重要现实意义。  相似文献   

梯田对赣北第四纪红壤坡地土壤抗蚀性的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

方少文  郑海金  杨洁  喻荣岗 《中国水土保持》2011,(12):13-15

为研究梯田措施对赣北第四纪红壤坡地土壤抗蚀性的影响,通过江西水土保持生态科技园9年的定位观测资料,对5种梯田措施下的土壤抗蚀性变化进行了分析。结果表明:与对照坡地相比5,种梯田措施均具有提高土壤稳定性和降低土壤分散性的作用;水平梯田配合前埂后沟和梯壁植草技术,更利于改善土壤团聚状况,提高土壤团聚度,降低土壤分散率和侵蚀率。前埂后沟和梯壁植草式水平梯田适宜在红壤坡地推广。  相似文献   

长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响   总被引：14，自引：0，他引：14  

马力  杨林章  肖和艾  殷士学  夏立忠  李运东  刘国华 《植物营养与肥料学报》2011,17(4):898-905

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。  相似文献   

Temporal shifts in diversity and quantity of nirS and nirK in a rice paddy field soil   总被引：1，自引：0，他引：1  

Megumi Yoshida  Satoshi Ishii  Shigeto Otsuka  Keishi Senoo 《Soil biology & biochemistry》2009,41(10):2044-2051

Denitrification is an important part of the nitrogen cycle in the environment, and diverse bacteria, archaea, and fungi are known to have denitrifying ability. Rice paddy field soils have been known to have strong denitrifying activity, but the microbes responsible for denitrification in rice paddy field soils are not well known. Present study analyzed the diversity and quantity of the nitrite reductase genes (nirS and nirK) in a rice paddy field soil, sampled four times in one rice-growing season. Clone library analyses suggested that the denitrifier community composition varied over sampling time. Although many clones were distantly related to the known NirS or NirK, some clones were related to the NirS from Burkholderiales and Rhodocyclales bacteria, and some were related to the NirK from Rhizobiales bacteria. These denitrifiers may play an important role in denitrification in the rice paddy field soil. The quantitative PCR results showed that nirK was more abundant than nirS in all soil samples, but the nirK/nirS ratio decreased after water logging. These results suggest that both diversity and quantity changed over time in the rice paddy field soil, in response to the soil condition.  相似文献   

不同农艺措施条件下稻田田面水总氮动态变化特征研究   总被引：2，自引：3，他引：2  

朱利群  田一丹  李慧  卞新民 《水土保持学报》2009,23(6)

通过盆栽试验,对稻田田面水总氮在不同农艺措施条件下动态变化规律进行了研究,并对该规律进行了数字拟合,以便为控制稻田氮素流失提供理论依据和技术途径.结果表明:田面水总氮浓度在施肥后第一天达到高峰,随着时间的推移不断降低,并且在每次施肥后7-9 d下降到较低水平;施肥水平和田面水总氮浓度呈正相关关系;施肥方式对田面水总氮有较大影响.随着施肥深度加深,田面水总氮含量逐渐降低;不同肥料种类对田面水总氮亦有影响,全部施用复合肥处理浓度最大,施用复合肥+碳铵处理浓度最小;有机肥作为缓释肥料在试验初期对田面水总氮贡献不大;沙土较粘壤土处理田面水总氮浓度大.  相似文献   

不同浓度硫酸盐对水稻土中异化铁还原过程的影响     

王静  曲东  易维洁 《农业环境保护》2009,(5):908-913

研究不同电子受体之间的竞争关系对揭示厌氧水稻土中微生物作用导致的氧化还原过程变化机理具有重要的理论意义。本研究采用土壤泥浆厌氧培养、人工合成氧化铁体系接种土壤浸提液厌氧培养及接种铁还原菌纯培养等试验方法,通过向培养体系中添加SO24-,探讨了硫酸盐作为竞争电子受体对不同铁还原体系中Fe（Ⅲ）还原的影响。结果表明,在2种水稻土的泥浆培养过程中,Fe（Ⅲ）还原速率均随着SO24-浓度增加而降低,但Fe（Ⅱ）的最终累积量却较对照处理有明显的增加。添加硫酸盐对Fe（Ⅲ）还原速率（k）的影响表现为：石灰性水稻土〉酸性水稻土;而最终Fe（Ⅱ）累积增加率则为：酸性水稻土〉石灰性水稻土。由接种不同水稻土浸提液的培养试验看出,添加SO24-后Fe（Ⅲ）还原受到显著的抑制,但随着培养时间延长Fe（Ⅲ）还原反应依然可以进行,并且Fe（Ⅱ）累积量最终达到与CK相同的水平。在接种铁还原菌的纯培养试验中,添加SO24-对供试的4株铁还原菌的Fe（Ⅲ）还原过程并未产生抑制效应,表明铁还原菌本身并不受硫酸盐的影响。  相似文献