ZigBee

楊瑋，呂科，張棟，等

農(nóng)業(yè)工程

基于ZigBee技術(shù)的溫室無線智能控制終端開發(fā)

楊瑋，呂科，張棟，等

目的：針對(duì)溫室農(nóng)業(yè)控制的需要，開發(fā)了溫室無線智能控制終端。方法：通過分析比較已有的分布式溫室控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制的硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境因子（土壤溫度、葉片溫度、光照、莖稈生長、土壤水分等）的有效控制，可以獨(dú)立地完成溫室環(huán)境信息的采集、處理、顯示和語音提示功能。系統(tǒng)基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，以Jennic公司生產(chǎn)的ZigBee無線微型控制器JN5139-M01模塊為核心，整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由無線生理生態(tài)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、ZigBee溫室無線智能控制終端和智能語音模塊組成。為采集溫室內(nèi)的環(huán)境因子，系統(tǒng)采用了土壤溫度傳感器、葉片溫度傳感器、土壤水分傳感器、光照傳感器以及莖稈生長傳感器。傳感器采集環(huán)境因子信息之后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)送入ZigBee控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。為方便用戶使用，系統(tǒng)增加了真人語音發(fā)聲功能，在系統(tǒng)檢測(cè)溫室參數(shù)超過正常范圍時(shí)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的以語音方式提醒用戶進(jìn)行調(diào)控。結(jié)果：為了測(cè)定智能控制終端的穩(wěn)定性，將土壤溫度傳感器、葉片溫度傳感器、土壤水分傳感器、光照傳感器以及莖稈生長傳感器與終端ZigBee節(jié)點(diǎn)連接裝在溫室里，終端節(jié)點(diǎn)采集土壤溫度、葉片溫度、土壤水分、光照強(qiáng)度及莖稈生長數(shù)據(jù)后，每發(fā)送完1次數(shù)據(jù)后，便進(jìn)入休眠狀態(tài)，1 min后恢復(fù)，再次發(fā)送數(shù)據(jù)，連續(xù)監(jiān)測(cè)1 h。智能控制終端距離ZigBee節(jié)點(diǎn)距離50 m，顯示接收到的數(shù)據(jù)信息并將接收到的數(shù)據(jù)通過串口上傳到計(jì)算機(jī)中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)的1 h內(nèi)，終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的土壤溫度、葉片溫度、土壤水分、光照強(qiáng)度及莖稈生長數(shù)據(jù)各60組，協(xié)調(diào)器都實(shí)時(shí)地接收到了，沒有出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，而且采集的數(shù)據(jù)值準(zhǔn)確。結(jié)論：因此可看出，無論是系統(tǒng)硬件還是軟件，工作性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的可靠性。溫室無線智能控制終端可對(duì)食用菌栽培室、禽舍、日光溫室、大棚群的土壤溫度、土壤濕度、露點(diǎn)溫度、光照強(qiáng)度、莖稈生長等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。測(cè)量信息在液晶屏上直觀的顯示出來，同時(shí)可根據(jù)用戶設(shè)置的適宜條件判斷當(dāng)前環(huán)境因素是否符合用戶所種植作物的當(dāng)前生長階段，并通過語音方式把所測(cè)環(huán)境參數(shù)值、管理作物方法及儀器本身的工作情況等信息通知用戶。儀器可隨時(shí)將所測(cè)量值存入存儲(chǔ)器中，并可通過串行通訊口把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。溫室無線智能控制終端實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室環(huán)境因子的數(shù)據(jù)采集和有效控制。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且操作簡(jiǎn)單，使用方便。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(3): 198-202

入選年份：2014

中國沼氣發(fā)展的現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)及制約因素分析

王飛，蔡亞慶，仇煥廣

摘要：目的：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國的能源需求急劇增長。能源消耗的持續(xù)增加不僅導(dǎo)致石化能源的枯竭，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，從而促使國家大力發(fā)展沼氣事業(yè)。該文通過對(duì)中國沼氣發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，分析中國未來沼氣發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以期提出促進(jìn)中國沼氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的政策建議。方法：該文通過系統(tǒng)分析相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，在總結(jié)中國沼氣發(fā)展利用現(xiàn)狀、技術(shù)以及相關(guān)政策的基礎(chǔ)上，深入探討中國沼氣發(fā)展的驅(qū)動(dòng)及制約因素，并為未來中國沼氣的健康持續(xù)發(fā)展提出了政策建議。結(jié)果：（1）2000—2009年，沼氣已成為重要的農(nóng)村生活能源，農(nóng)村戶用沼氣池年均增長率高達(dá)17.1%，沼氣占農(nóng)村生活能源的比例由0.4%上升到1.9%。（2）隨著環(huán)境保護(hù)壓力的加大，在國家政策的大力推動(dòng)下，中國以處理有機(jī)污水及畜禽糞便為主的沼氣工程建設(shè)快速增長。處理農(nóng)業(yè)廢棄物、工業(yè)廢棄物和生活污水的沼氣工程池容年均增長率分別為142%、8.6%和10%。（3）中國沼氣技術(shù)模式不斷完善，農(nóng)村戶用沼氣探索出北方“四位一體”、南方“豬－沼－果”和西北“五配套”等能源生態(tài)模式，沼氣工程則形成生活污水凈化沼氣工程、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程、養(yǎng)殖小區(qū)沼氣工程以及聯(lián)戶沼氣工程等主要模式。（4）驅(qū)動(dòng)中國沼氣繼續(xù)發(fā)展的主要因素有：中國農(nóng)戶人均生活能源消費(fèi)較2000年增長了66.7%，加劇了商品能源供求緊張狀況；畜禽養(yǎng)殖規(guī)模快速發(fā)展，但只有0.8%的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)建立了沼氣工程；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活造成的水體污染和土地污染已經(jīng)嚴(yán)重制約中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護(hù)的壓力將促使政府繼續(xù)增加對(duì)沼氣建設(shè)的投資。（5）中國沼氣發(fā)展面臨的制約因素包括：城市化進(jìn)程加速和農(nóng)民收入水平提高導(dǎo)致農(nóng)戶使用沼氣的積極性下降；散養(yǎng)戶的減少將導(dǎo)致部分農(nóng)村戶用沼氣因原料不足而停用甚至棄用；中國農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)主要依靠中央補(bǔ)助和農(nóng)戶自籌資金建設(shè)，融資渠道單一、資金不足成為中國沼氣發(fā)展的主要制約因素；相關(guān)政策不完善，導(dǎo)致企業(yè)發(fā)展沼氣事業(yè)動(dòng)力不足；服務(wù)體系尚不完善，沼氣發(fā)展存在安全隱患。結(jié)論：過去10年中國沼氣投資和建設(shè)快速發(fā)展、沼氣綜合和可持續(xù)發(fā)展利用模式不斷創(chuàng)新。預(yù)計(jì)在未來較長一段時(shí)期，中國沼氣行業(yè)既面臨農(nóng)村能源需求增加、規(guī)?；B(yǎng)殖快速發(fā)展以及環(huán)境治理壓力加大等因素的驅(qū)動(dòng)；也面臨農(nóng)戶使用沼氣積極性下降、沼氣池建設(shè)適宜農(nóng)戶減少、融資渠道單一、沼氣市場(chǎng)不健全、法規(guī)不完善等因素的制約。建議通過健全后續(xù)服務(wù)體系，調(diào)整沼氣投資和補(bǔ)貼結(jié)構(gòu)，完善相關(guān)政策法規(guī)等，促進(jìn)中國沼氣事業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(1): 184-189

入選年份：2014

離心泵非設(shè)計(jì)工況空化振動(dòng)噪聲的試驗(yàn)測(cè)試

王勇，劉厚林，袁壽其，等

摘要：目的：隨著泵向高速化小型化方向發(fā)展，空化問題尤為突出?？栈漠a(chǎn)生會(huì)使泵的效率下降、揚(yáng)程降低，破壞過流部件表面，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。振動(dòng)噪聲不僅惡化勞動(dòng)條件、縮短泵的運(yùn)行壽命，而且影響人的身體健康和精神狀態(tài)，尤其不利于對(duì)隱蔽性極高的潛艇等國防設(shè)備。目前，對(duì)于泵空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的研究主要集中在泵設(shè)計(jì)工況下的空化監(jiān)測(cè)，尚未對(duì)泵多工況下的振動(dòng)噪聲特性進(jìn)行全面深入的研究。該文通過試驗(yàn)測(cè)試的方法來探索非設(shè)計(jì)工況下離心泵空化狀態(tài)與振動(dòng)噪聲信號(hào)之間的關(guān)系。方法：在離心泵閉式試驗(yàn)臺(tái)上，基于虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和泵產(chǎn)品測(cè)試系統(tǒng)建立離心泵空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵性能參數(shù)和空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲信號(hào)的同步采集。測(cè)量模型泵在不同流量下（0.7Q0、0.9Q0、Q0、1.2Q0、1.3Q0），NPSH變化時(shí)的振動(dòng)和噪聲信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理，得到不同流量下振動(dòng)加速度和噪聲聲壓級(jí)隨NPSH變化的曲線圖。水聽器采用齊平式安裝方式，直接測(cè)量管內(nèi)的噪聲。噪聲測(cè)點(diǎn)在模型泵出口四倍管徑處。4個(gè)加速度傳感器分別安裝在泵體、進(jìn)出口法蘭以及泵角上。模型泵在空化狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)由美國NI公司的PXI-4472B動(dòng)態(tài)信號(hào)采集模板來采集，振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)分別用加速度傳感器和水聽器來測(cè)量。傳感器的輸出信號(hào)通過采集模板硬件轉(zhuǎn)換輸入到虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序中，應(yīng)用LabVIEW中的DAQ Assistant功能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)噪聲信號(hào)的顯示和采集，采樣時(shí)間間隔為0.5×10-6s，采樣數(shù)為2000。模型泵和電機(jī)的測(cè)量參數(shù)包括：模型泵的進(jìn)出口壓力，流量和轉(zhuǎn)速，電機(jī)的電壓、電流和功率等7個(gè)參數(shù)。結(jié)果：從試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可以看出，（1）對(duì)于泵的空化特性，當(dāng)NPSH較大時(shí)，泵內(nèi)無空化產(chǎn)生，泵的能量特性不受影響，揚(yáng)程保持不變；隨著NPSH的逐步降低，泵內(nèi)的空化程度將逐步惡化，導(dǎo)致泵的揚(yáng)程下降。隨著流量的增加泵的揚(yáng)程依次減小，空化性能逐漸變差。（2）對(duì)于泵的振動(dòng)特性，不同流量下4個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)強(qiáng)度基本呈現(xiàn)隨NPSH的減少先保持微小波動(dòng)再逐步上升的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著NPSH的下降，泵內(nèi)的空化程度逐步加劇，開始無空化產(chǎn)生，然后產(chǎn)生少量空泡，最后空化嚴(yán)重。因此根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)度的變化規(guī)律可以推斷出泵在不同流量下運(yùn)行時(shí)，其振動(dòng)強(qiáng)度增加時(shí)的NPSH即為其初生空化余量。除測(cè)量軸向振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)2外，其余測(cè)點(diǎn)上的振動(dòng)強(qiáng)度，均具有一定的規(guī)律性，隨著流量的增加泵的振動(dòng)強(qiáng)度增大。4個(gè)測(cè)點(diǎn)中，測(cè)點(diǎn)3的振動(dòng)最劇烈，相同流量下的振動(dòng)強(qiáng)度均高于其他3個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)強(qiáng)度，這主要是由于測(cè)點(diǎn)3的位置在泵蝸殼第8斷面處，距離泵內(nèi)空泡潰滅的位置較近，受空化影響較大。（3）對(duì)于泵的噪聲特性，不同流量工況下聲壓級(jí)隨NPSH下降的變化規(guī)律基本一致，開始保持在一定聲壓級(jí)下，然后隨NPSH的進(jìn)一步下降而顯著增加，這與泵振動(dòng)強(qiáng)度的變化規(guī)律類似。說明空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲具有一定的內(nèi)在聯(lián)系。當(dāng)NPSH較大時(shí)，5個(gè)流量工況的噪聲聲壓值接近，隨著NPSH的下降，聲壓級(jí)隨流量的增加而明顯增大。設(shè)計(jì)工況下隨著泵內(nèi)空化程度的加劇，聲壓級(jí)從84 dB增加到90 dB。結(jié)論：隨著模型泵內(nèi)空化程度的加劇，不同流量下模型泵的振動(dòng)能量和噪聲聲壓級(jí)的變化趨勢(shì)相似，隨NPSH的下降，振動(dòng)和聲壓級(jí)先保持不變?nèi)缓竺黠@升高。根據(jù)曲線的這一變化規(guī)律可以初步判斷出模型泵不同流量下的初生空化余量。在4個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)中，泵體的振動(dòng)強(qiáng)度高于其他3個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)，可以說明空化對(duì)泵體的振動(dòng)影響最大。除軸向振動(dòng)變化規(guī)律復(fù)雜外，其余測(cè)點(diǎn)隨著流量增加泵的振動(dòng)加強(qiáng)。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(2): 35-38

入選年份：2014

畜禽糞便堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

錢曉雍，沈根祥，黃麗華，等

摘要：目的：我國畜禽糞便堆肥產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)除衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)外，僅從堆肥產(chǎn)品的含水率、pH值、養(yǎng)分含量等理化指標(biāo)片面評(píng)價(jià)產(chǎn)品的肥效性，缺乏比較全面和科學(xué)的堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)，尤其是缺少農(nóng)藝指標(biāo)考察，從而造成了部分堆肥產(chǎn)品在還沒有完全腐熟的情況下就被施用于農(nóng)田，對(duì)農(nóng)作物生長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了負(fù)面影響。本文在堆肥試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，探索建立簡(jiǎn)便易行且具有代表性的堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。方法：在借鑒發(fā)達(dá)國家堆肥質(zhì)量腐熟度控制Solvita腐熟等級(jí)評(píng)價(jià)方法基礎(chǔ)上，以上海地區(qū)典型的畜禽糞便（牛糞和豬糞）為研究對(duì)象，通過牛糞秸稈和豬糞秸稈的人工氣候室堆肥試驗(yàn)，全面考察堆肥過程中與腐熟度有關(guān)的理化指標(biāo)（溫度、pH值、含水率、氨氮、腐殖質(zhì)、碳氮比）和農(nóng)藝指標(biāo)（種子發(fā)芽勢(shì)、作物生長指標(biāo)、根系建成指標(biāo)）變化及其相關(guān)性，篩選適合的堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)市場(chǎng)上2種商品有機(jī)肥進(jìn)行了腐熟度質(zhì)量評(píng)價(jià)。結(jié)果：在堆肥過程中，牛糞秸稈堆肥和豬糞秸稈堆肥啟動(dòng)后4天內(nèi)溫度都達(dá)到了50℃以上，并都在50℃以上維持超過了15 d，最高溫度分別達(dá)到了65.7℃和71.2℃，在60 d以后溫度趨于環(huán)境溫度；pH值都呈現(xiàn)出先上升后下降趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，說明在堆肥初期沒有出現(xiàn)因厭氧導(dǎo)致有機(jī)酸積累的情況，pH值的上升與氨氮的產(chǎn)生有關(guān)，而后期pH的回落則是因?yàn)榘钡膿]發(fā)所致，在60 d以后pH值持續(xù)穩(wěn)定在8.0左右；含水率都呈下降趨勢(shì)，至90 d時(shí)牛糞秸稈堆肥下降21.99%，豬糞秸稈堆肥下降30.62%；氨氮都呈先升高后下降的趨勢(shì)，這是由于堆肥初期隨著溫度的升高，微生物氨化作用增強(qiáng)，之后由于氨的揮發(fā)和微生物對(duì)氮的固定作用，氨氮含量不斷下降；胡敏酸和富里酸比值呈先下降后上升的趨勢(shì)，這可能是由于堆肥初期腐殖質(zhì)中胡敏酸的不穩(wěn)定成分被快速分解導(dǎo)致胡敏酸含量下降，而在堆肥后期微生物主要利用較難降解的物質(zhì)為碳源，在這類物質(zhì)降解的同時(shí)，逐漸形成了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)類物質(zhì)，同時(shí)富里酸在堆肥過程中一直處于被轉(zhuǎn)化而含量下降的狀態(tài)；C/N在90 d都達(dá)到了20左右；Solvita腐熟度等級(jí)在90 d后都達(dá)到了最高的8級(jí)；種子發(fā)芽勢(shì)均呈上升趨勢(shì)，說明堆肥生理毒性逐漸降低，堆肥逐漸達(dá)到腐熟，其中牛糞秸稈堆肥種子發(fā)芽勢(shì)（24 h和72 h）在60 d后都已經(jīng)基本達(dá)到100%；作物生長指標(biāo)隨著堆肥的進(jìn)行變化不夠顯著，不同時(shí)間生物量沒有顯著差異（P＜0.05）；根系建成指標(biāo)隨著堆肥的進(jìn)行呈上升趨勢(shì)，在60 d后株高都基本超過了20 cm。通過對(duì)上述各指標(biāo)間相關(guān)性分析，作為基本能代表堆肥產(chǎn)品腐熟程度和總體質(zhì)量的Solvita腐熟等級(jí)指標(biāo)與C/N、種子發(fā)芽勢(shì)、根系建成指標(biāo)呈高度相關(guān)，可以作為具有代表性的堆肥腐熟度控制指標(biāo)，再加上溫度這個(gè)堆肥穩(wěn)定度評(píng)價(jià)最簡(jiǎn)便快捷的物理指標(biāo)，共同組成堆肥產(chǎn)品腐熟度質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并根據(jù)這四個(gè)指標(biāo)在堆肥熟化過程中的考察結(jié)果，設(shè)置了堆肥腐熟度等級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)，用于堆肥熟化質(zhì)量控制。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用該指標(biāo)體系對(duì)2種商品有機(jī)肥進(jìn)行腐熟度質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，商品有機(jī)肥A腐熟度等級(jí)屬于中等偏差，沒有達(dá)到完全熟化的程度；商品有機(jī)肥B腐熟度等級(jí)屬于較高水平，已經(jīng)基本熟化。結(jié)論：在畜禽糞便堆肥過程中，與腐熟度有關(guān)的物料溫度、pH值、含水率、氨氮、Solvita腐熟等級(jí)、種子發(fā)芽勢(shì)、根系建成指標(biāo)等理化和農(nóng)藝指標(biāo)變化顯著；通過上述各指標(biāo)間的相關(guān)性分析，選取與Solvita腐熟等級(jí)指標(biāo)呈高度相關(guān)的C/N、種子發(fā)芽勢(shì)和根系建成指標(biāo)作為具有代表性的堆肥腐熟度控制指標(biāo)，結(jié)合常規(guī)溫度指標(biāo)，構(gòu)建了堆肥產(chǎn)品腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用構(gòu)建的指標(biāo)體系對(duì)2種商品有機(jī)肥進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，商品有機(jī)肥A沒有達(dá)到完全熟化的程度，施入農(nóng)田后可能對(duì)作物生長產(chǎn)生影響；而商品有機(jī)肥B則已基本熟化。

來源出版物：農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28(3): 549-554

入選年份：2014

甘肅中部高原露地菜田土壤重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

李瑞琴，于安芬，白濱，等

摘要：目的：甘肅高原露地菜田是全國高原夏菜和冷涼蔬菜的主要生產(chǎn)基地，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)凸顯，為了同時(shí)掌握菜田土壤砷（As）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、銅（Cu）等單項(xiàng)重金屬元素的污染狀況和重金屬的整體潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，本文結(jié)合調(diào)研和檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)用地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法研究分析茄果類、葉菜類、鱗莖類、根莖類等蔬菜土壤重金屬的污染狀況和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。方法：本文在野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，以1993年甘肅省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站研究發(fā)布的甘肅省土壤重金屬背景值為主要評(píng)價(jià)參比值，參考國家綠色食品土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，研究甘肅露地菜田土壤重金屬污染狀況，同時(shí)綜合應(yīng)用地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)研究區(qū)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。結(jié)果：露地各類菜田土壤重金屬的分布特征，由統(tǒng)計(jì)表和趨勢(shì)圖分析得出，研究區(qū)各類型菜田土壤重金屬除As較低外，其它5種重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于評(píng)價(jià)參比值。不同類型土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，茄果類的Cr和Hg大于其它類型菜田土壤，菜田土壤Hg、As、Pb、Cr平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于糧田。研究區(qū)各類型菜田土壤重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于國家綠色食品土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中重金屬的限量指標(biāo)。地累積指數(shù)法分析結(jié)果表明：Hg累積最嚴(yán)重，累積程度為中等累積，平均地累積指數(shù)為1.43，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為2級(jí)；其次是Cd和Pb，平均累積程度均為輕度累積，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別均為1級(jí)。茄果類蔬菜土壤Cr存在輕度污染，As，Cu的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為0級(jí)。與糧田相比，菜田土壤平均Hg、Pb的累積指數(shù)比糧田高出1倍。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)研究結(jié)果表明：研究區(qū)土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害程度為中等，級(jí)別為B級(jí)，各元素潛在生態(tài)危害程度依次為Hg＞Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞As。單元素分析可知，Hg的潛在生態(tài)危害最強(qiáng)，茄果類、葉菜類、根莖類蔬菜土壤的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別達(dá)到D級(jí)，生態(tài)危害程度極強(qiáng)，鱗莖類蔬菜和其它蔬菜土壤的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為C級(jí)，生態(tài)危害程度強(qiáng)；其次是Cd，茄果類、葉菜類、鱗莖類及根莖類蔬菜土壤的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別均為B級(jí)，生態(tài)危害程度輕微，其風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和生態(tài)危害程度均低于其它蔬菜和對(duì)照糧食作物土壤。從多元素綜合分析可知：除茄果類蔬菜的潛在生態(tài)危害程度為強(qiáng)，其余類型土壤的潛在生態(tài)危害程度均為輕微，研究區(qū)重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。結(jié)論：農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)參比值的選擇，對(duì)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果影響甚大；研究區(qū)露地菜田土壤重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，對(duì)研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有潛在影響的重金屬元素主要是Hg；在露地蔬菜種植區(qū)域應(yīng)關(guān)注Hg的潛在生態(tài)危害，特別要定期跟蹤監(jiān)測(cè)茄果類、葉菜、根莖類蔬菜土壤中Hg的殘留動(dòng)態(tài)；菜田土壤Hg、As、Pb、Cr的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于糧田土壤。

來源出版物：農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(1): 103-110

入選年份：2014

山東省規(guī)?；i場(chǎng)豬糞及配合飼料中重金屬含量研究

潘尋，韓哲，賁偉偉

摘要：目的：近年來，我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展迅速。豬糞因富含有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分被廣泛用作肥料還田和有機(jī)肥的生產(chǎn)，然而，糞便中殘留的重金屬會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至通過農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈并最終危害人類健康。本文通過在山東省二十余家規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)采集豬糞及配合飼料樣品，測(cè)定了其中常見重金屬的含量，并考察了不同采樣季節(jié)、不同生育階段豬群豬糞中的重金屬殘留差異。調(diào)查結(jié)果將為畜禽糞便有機(jī)肥的安全、合理使用提供必要參考。方法：豬糞樣品采集自山東省21家規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)，采樣分別于2011年6月及12月進(jìn)行，樣品包括小豬、育肥豬及種豬豬糞樣本各42個(gè)，總計(jì)126個(gè)。21家養(yǎng)豬場(chǎng)平均分布在省內(nèi)7個(gè)地區(qū)（濱州、德州、菏澤、臨沂、青島、濰坊及煙臺(tái)）。在位于德州、菏澤、青島的3家養(yǎng)豬場(chǎng)采集國內(nèi)3種知名豬飼料品牌6個(gè)階段豬配合飼料樣本18份。樣品經(jīng)冷凍干燥后采用濃硝酸+高氯酸消煮，消煮液經(jīng)定容、混勻、過濾后采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定濃度。結(jié)果：飼料中Cu、Zn的含量較高，其檢出范圍分別為42.6～211.9 mg·kg-1及177.6～2883.1 mg·kg-1。Cu是一種抗菌劑和骨骼強(qiáng)壯劑，也是豬體內(nèi)多種代謝所需關(guān)鍵酶的輔助因子；Zn是多種酶的組分和激活劑，在豬日糧中添加充足的Zn可促進(jìn)豬的快速生長和健康。此外，補(bǔ)充Cr可提高飼料報(bào)酬、提高增重并改善胴體品質(zhì)，補(bǔ)充As可通過抑制病原微生物以促進(jìn)動(dòng)物生長及改善畜產(chǎn)品外觀及顏色的作用。依據(jù)我國《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》及《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，本研究檢測(cè)樣品中As、Zn和Cu的最大添加量分別超過國家標(biāo)準(zhǔn)的17、26和35倍。不同重金屬在豬糞中的含量差異與其在配合飼料中的檢測(cè)結(jié)果相一致。Cu、Zn在豬糞中的含量最高，其平均檢出值分別是472.8、1908.6 mg·kg-1。Cr和As的檢出含量較低，其平均檢出值分別是12.3 mg·kg-1和36.5 mg·kg-1。Cd和Pb的平均檢出值最低，分別是0.9 mg·kg-1和2.9 mg·kg-1。Cu、Zn、Cd在3種豬群豬糞中的平均檢出值與最大檢出值變化趨勢(shì)一致。其中，小豬豬糞中Cu的含量高于育肥豬及種豬，這主要是因?yàn)樵谏L階段前期，為滿足快速生長發(fā)育需求，在日糧中添加較高含量的Cu、Zn所致；另外，種豬豬糞中Cr的含量高于小豬及育肥豬，As在育肥豬豬糞中的含量最高。除Cr外，其他5種重金屬在冬季樣品中的平均檢出值與最大檢出值均高于夏季樣品。同國外腐熟堆肥中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)相比，我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬松。若依據(jù)我國《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》，本研究所調(diào)查的126個(gè)豬糞樣品中As、Cu、Zn超標(biāo)個(gè)數(shù)分別為25、18和15個(gè)；而若依據(jù)德國腐熟堆肥中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)，126個(gè)豬糞樣品中Cu、Zn超標(biāo)數(shù)均為118個(gè)，占樣本總數(shù)的比例達(dá)到93.7%。結(jié)論：豬飼料中高濃度的重金屬添加劑，造成了豬糞中高含量的重金屬殘留，給其資源化利用帶來很大的限制和風(fēng)險(xiǎn)。為實(shí)現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)豬糞合理、安全的資源化利用，一是需要從源頭控制，建立科學(xué)合理的飼料營養(yǎng)體系；二是嚴(yán)格執(zhí)行國家豬飼料重金屬添加標(biāo)準(zhǔn)；三是積極尋找飼料重金屬添加劑替代品；四是進(jìn)一步加強(qiáng)畜禽糞便重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化技術(shù)的開發(fā)，為有機(jī)肥的安全使用提供保障。

來源出版物：農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(1): 160-165

入選年份：2014

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)荒地水鹽運(yùn)移規(guī)律模擬

李亮，史海濱，賈錦鳳，等

摘要：目的：該文以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為背景展開荒地水鹽運(yùn)移規(guī)律研究。河套灌區(qū)的荒地分布于耕地的間隙及沙丘、湖澤的周圍，是一種特殊的土地類型。隨著灌區(qū)灌溉引水量的逐年減少，排水量也隨之減少，原有的水鹽運(yùn)移平衡被打破，而新的平衡體系中無灌溉荒地的水鹽運(yùn)移情況還不明確，該文旨在探索新平衡體系荒地鹽分的動(dòng)態(tài)運(yùn)移過程。方法：研究采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型模擬相結(jié)合的方法，野外試驗(yàn)定時(shí)定點(diǎn)觀測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)，數(shù)值模擬采用HYDRUS-1D模型，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行識(shí)別、率定，對(duì)模擬成果進(jìn)行分析、驗(yàn)證。HYDRUS-1D是用于模擬飽和與非飽和多孔介質(zhì)中水分、能量、溶質(zhì)運(yùn)移的一維數(shù)值模型，適用于恒定或非恒定的邊界條件，具有靈活的輸入輸出功能，模型基本方程采用修正Richards對(duì)流-彌散方程，方程求解采用Calerkin線性有限元法，模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度標(biāo)準(zhǔn)差（SD）定量分析。結(jié)果：從野外試驗(yàn)及模型模擬可以看出，荒地水鹽運(yùn)移屬于垂直入滲蒸發(fā)型，強(qiáng)烈的蒸發(fā)是水分向表層運(yùn)移的原動(dòng)力，在強(qiáng)蒸發(fā)作用下，荒地地下水以及土壤水在不斷向上運(yùn)移，最終導(dǎo)致土壤水分蒸發(fā)后，所攜帶鹽分在土壤表層積聚。灌區(qū)荒地水分主要受到蒸發(fā)、附近農(nóng)田灌溉水和降雨的影響。蒸發(fā)對(duì)表層土壤含水率影響較大，地下水補(bǔ)給對(duì)深層土壤含水率影響較大。附近地塊灌溉水在模擬期間（包括秋澆）共計(jì)6次，作物生育期灌水為5次，附近地塊灌水使荒地土壤含水率略有上升，5 cm土層含水率增加0.32%～0.92%，上升1.94%～5.77%；20～70 cm土層含水率增加0.82%～2.91%，上升3.68%～10.61%；100 cm土層含水率增加0.38%～1.94%，上升1.24%～8.26%；秋澆是灌水量最大的一次灌水過程，地下水位接近地表，各層土壤含水率在短期內(nèi)大幅度增加，5 cm土層含水率增加11.44%，上升68.87%；20～100 cm土層含水率分別增加9.41%、7.95%、5.30%、4.24%，分別上升45.95%、35.49%、20.79%、15.37%；并在整個(gè)冬季保持較高水平。灌區(qū)荒地鹽分在沒有灌水淋洗的情況下，鹽分向0～20 cm土層積聚。5 cm土層EC值增加3.93 mS/cm，上升66.10%；20 cm土層EC值增加2.32 mS/cm，上升63.89%；0～20 cm土層在整個(gè)作物生育期，荒地鹽分呈逐漸積累的過程，并保持較高水平；40～100 cm土層EC值基本保持在0～2 mS/cm之間，作物生育期灌水土壤含鹽率增加較小。秋澆時(shí)期地下水位上升，荒地土壤鹽分流失，土壤EC值減少，5 cm土層EC值減少3.91 mS/cm，降低45.35%，20、40、70、100 cm土層分別減少3.52、1.86、0.94、1.18 mS/cm，分別降低62.50%、60.00%、52.22%、70.66%。降雨使0～20 cm土層鹽分流失到40～100 cm層土壤，但強(qiáng)蒸發(fā)迫使土壤含鹽率恢復(fù)原有水平。結(jié)論：灌區(qū)荒地鹽分在作物生育期處于積累的過程，在灌溉期內(nèi)，荒地附近耕地的灌溉水?dāng)y帶鹽分，向無灌水的荒地積聚。在秋澆期，灌水量較大，耕地地下水位接近地表，在側(cè)向徑流作用下，荒地地下水位也隨之升高，荒地鹽分流失，為翌年積聚鹽分騰空“鹽庫”。利用HYDRUS-1D模型對(duì)荒地土壤含水率和含鹽率在垂直方向的變化趨勢(shì)進(jìn)行模擬，模型較好地模擬了鹽分和水分在土壤中的分布和隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，反映出荒地土壤年內(nèi)鹽分積聚和水分運(yùn)移規(guī)律。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(1): 31-35

入選年份：2015

微咸水灌溉下土壤水鹽動(dòng)態(tài)及對(duì)作物產(chǎn)量的影響

馬文軍，程琴娟，李良濤，等

摘要：目的：華北平原農(nóng)業(yè)灌溉用水非常緊缺，水資源日益缺乏與糧食需求日益增多之間的矛盾尖銳。充分利用微咸水資源是緩解這一矛盾的重要途徑之一。方法：該文以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周試驗(yàn)站1997—2005年冬小麥和夏玉米微咸水灌溉田間長期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)充分淡水、充分淡咸水、關(guān)鍵期淡水、關(guān)鍵期淡咸水和不灌溉等5個(gè)處理（灌溉淡水的電導(dǎo)率為1.1～1.6 dS/m，微咸水的電導(dǎo)率為5.4 dS/m），研究其土壤飽和電導(dǎo)率和含鹽量的動(dòng)態(tài)變化，探討了微咸水灌溉對(duì)冬小麥和夏玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果：土壤水鹽動(dòng)態(tài)呈受灌溉和降雨影響的短期波動(dòng)和受季節(jié)更替影響的長期波動(dòng)。整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，充分淡咸水處理0～40、0～100、0～180 cm土層含鹽量分別增加42.6%、63.4%、44.7%，可見＞40～100 cm土層鹽分增量最高。降雨和灌溉對(duì)土壤的淋洗作用主要影響0～40 cm土層，導(dǎo)致＞40～100 cm土層鹽分聚集。當(dāng)淋洗作用起主導(dǎo)時(shí)，有利于微咸水灌溉的推廣；當(dāng)積鹽效應(yīng)明顯時(shí)，微咸水灌溉則需要結(jié)合降雨量進(jìn)行調(diào)整。在正常降雨年份，使用微咸水進(jìn)行灌溉是可行的，不會(huì)導(dǎo)致土壤的次生鹽漬化。微咸水灌溉雖然導(dǎo)致冬小麥和夏玉米產(chǎn)量降低10%～15%，但節(jié)約淡水資源60%～75%。充分淡水處理冬小麥產(chǎn)量始終最高，但淡水資源浪費(fèi)嚴(yán)重；關(guān)鍵期淡水處理冬小麥產(chǎn)量達(dá)到其82.71%～97.57%，而灌溉量少了40%左右；充分淡咸水和關(guān)鍵期淡咸水灌溉處理冬小麥產(chǎn)量相當(dāng)，但關(guān)鍵期淡咸水處理能相對(duì)減輕土壤鹽漬化。綜合來說，關(guān)鍵期淡咸水處理是冬小麥灌溉制度的最優(yōu)選擇，但遇到偏旱年份則需要改變策略，減少微咸水灌溉，加大淡水投入。如果降雨量達(dá)到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制訂合理，微咸水用于冬小麥/玉米田間灌溉前景廣闊。結(jié)論：從對(duì)作物產(chǎn)量影響的角度來看，電導(dǎo)率為5.4 dS/m的微咸水用于田間灌溉是可行的，比較5種灌溉方式，關(guān)鍵期淡咸水處理既能保證作物產(chǎn)量達(dá)到充分淡水處理的85%，又節(jié)約淡水資源，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(1): 73-80

入選年份：2015

不同水分處理下液膜覆蓋對(duì)夏玉米生長及產(chǎn)量的影響

強(qiáng)小嫚，周新國，李彩霞，等

摘要：目的：針對(duì)塑料地膜對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染問題，液體地膜逐漸被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，該文以田間試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，分析不同水分處理下液體地膜覆蓋對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量等方面的影響，明確夏玉米生產(chǎn)實(shí)際中采用液體地膜覆蓋措施時(shí)適宜的節(jié)水調(diào)控技術(shù)。方法：該文以夏玉米田間試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，篩選出夏玉米生產(chǎn)實(shí)際中采用液體地膜覆蓋措施時(shí)適宜的灌溉控水指標(biāo)。按照覆蓋方式和水分控制兩因素采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，覆蓋方式為液膜覆蓋和無覆蓋（對(duì)照）處理2種方式，在夏玉米生育期內(nèi)2種覆蓋方式均設(shè)置不同的水分控制下限，分別為低水分處理（水分控制下限為田間持水率的55%）、中水分處理（水分控制下限為田間持水率的65%）和高水分處理（水分控制下限為田間持水率的75%），共6個(gè)處理，即液膜覆蓋低水分處理、液膜覆蓋中水分處理、液膜覆蓋高水分處理、無覆蓋低水分處理、無覆蓋中水分處理、無覆蓋高水分處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，試驗(yàn)在防雨棚下的有底測(cè)坑中進(jìn)行，為有效排除降雨對(duì)試驗(yàn)的影響，防雨棚在降雨前關(guān)閉，雨后開啟。土壤含水率采用取土烘干法測(cè)定，當(dāng)土壤含水率達(dá)到設(shè)定下限指標(biāo)時(shí)，進(jìn)行灌水，灌水上限控制在田間持水率的90%左右，灌水方式為畦灌，灌水量用水表計(jì)量。液膜噴施后能在短期內(nèi)與土粒聯(lián)結(jié)成理想的團(tuán)粒體，灌水時(shí)能保證液膜覆蓋的完整性。運(yùn)用Excel和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性比較（a＝0.05）。結(jié)果：該研究就液體地膜在不同水分處理下對(duì)夏玉米形態(tài)指標(biāo)、光合特性、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等的影響進(jìn)行了初步探討，結(jié)果表明：（1）液膜覆蓋顯著提高了地表溫度，其中低水分處理效果更為顯著。液膜覆蓋低、中水分處理的夏玉米生育期提前，高水分處理成熟期延遲。液膜覆蓋低水分處理夏玉米株高和莖粗均比對(duì)照偏大，差異顯著。液膜覆蓋低水分處理葉面積指數(shù)在生育前期較對(duì)照偏大，生育后期偏?。恢?、高水分處理葉面積指數(shù)在整個(gè)生育期內(nèi)均比對(duì)照偏大。表明低水分處理下液膜覆蓋使得夏玉米表現(xiàn)出明顯的早衰現(xiàn)象。（2）液膜覆蓋處理的光合速率和蒸騰速率日變化值均較對(duì)照偏大。液膜覆蓋更利于夏玉米光合產(chǎn)物的形成。（3）夏玉米液膜覆蓋低水分處理相比對(duì)照增產(chǎn)效果最為顯著，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加56.97%；其次為中水分處理，增產(chǎn)35.42%；高水分處理增產(chǎn)效果最差，增產(chǎn)15.57%。表明在旱地夏玉米采用液膜覆蓋栽培模式能有效達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的效果。（4）液膜覆蓋低水分處理產(chǎn)出值、純收入和產(chǎn)投比均明顯大于對(duì)照，其中，產(chǎn)出值增加了3 553.2元/hm2，純收入增加了2 353.2元/hm2，液膜覆蓋的產(chǎn)投比為1.695。液膜覆蓋使夏玉米能有效抵抗干旱逆境從而達(dá)到增產(chǎn)的效果，顯著提高其經(jīng)濟(jì)效益，在水資源緊缺地區(qū)，液膜覆蓋是利于糧食安全生產(chǎn)的一種有效途徑。結(jié)論：液體地膜覆蓋是一項(xiàng)具有增溫保墑、有效抑制土壤水分無效蒸發(fā)、有效調(diào)節(jié)土壤-農(nóng)作物間水分條件的栽培技術(shù)，研究認(rèn)為，夏玉米液膜覆蓋能有效抵抗干旱逆境從而達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的效果，顯著提高其經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，液體地膜作為一種新型覆蓋材料，不僅有利于糧食生產(chǎn)安全，并且減少了地膜覆蓋造成的環(huán)境污染問題。該研究?jī)H就液膜覆蓋對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響進(jìn)行了初步探討，以上結(jié)論還有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證，以期得到更精確的結(jié)果。

來源出版物：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(1): 54-60

入選年份：2015

編輯：張寧寧