玉米秸稈吸水特性試驗研究

摘要：為了研究玉米秸稈在土壤中的吸水機理，在常溫加壓條件下，以玉米秸稈的吸水量、吸水率和吸水速率為指標，分別以壓強和加壓時間為變量，采用單因素試驗方法考察玉米秸稈的吸水特性。結果表明：加壓條件下，玉米秸稈初始吸水率相對較高，平均吸水量在15 min時達到一定值；隨加壓時間延長，秸稈平均吸水量變化逐漸緩慢，最終趨于一致。

關鍵詞：玉米； 秸稈還田； 吸水特性

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）05-0058-03

玉米秸稈再利用一直是農業領域關注的熱點[1-3]。有研究表明，玉米秸稈持水深埋還田能夠顯著提高土壤水分和養分含量，從而提高作物產量。

壓強和加壓時間是影響玉米秸稈吸水特性的關鍵因素[4]。探究壓強和加壓時間引起玉米秸稈吸水量、吸水率和吸水速率變化的規律，可為玉米秸稈持水深埋還田技術實施提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

將玉米秸稈裁切成長20 cm、質量約10 g的小段，每5根秸稈段打成1捆，每捆總質量約50 g。室內條件下將秸稈試樣浸水加壓5 min，烘干。

1.2試驗方法

1.2.1不同壓強對玉米秸稈吸水特性的影響 測定并記錄秸稈試樣烘干后的質量，將其浸沒于水中，放入壓力鍋內，分別在0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20 MPa下至吸水飽和，取出后靜置，至秸稈不滴水時迅速測定并記錄秸稈濕質量。每組測定3個試樣，結果取平均值，計算不同壓強下秸稈的吸水量、吸水率和吸水速率。

式中：R 為秸稈的最大吸水率；ΔM 為秸稈浸泡n_h的吸水量；Mn為秸稈浸泡n _h后的濕質量；M₀為秸稈烘干后的質量；V 為秸稈的吸水速率。

1.2.2不同加壓時間對玉米秸稈吸水特性的影響 測定并記錄秸稈試樣烘干后的質量，將其浸沒于水中，放入壓力鍋內，于0.15 MPa下分別加壓5、10、15、20、25、30、35、40、45 min，取出后靜置，至秸稈不滴水時迅速測定并記錄秸稈濕質量，計算不同加壓時間下秸稈的吸水量、吸水率和吸水速率。

2結果與分析

2.1不同壓強對玉米秸稈吸水特性的影響

2.1.1不同壓強對玉米秸稈吸水量的影響 不同壓強下玉米秸稈吸水量的測定結果見表1。

由表1可知，在相同加壓時間下，隨著壓強增大，秸稈吸水量逐漸增大。在0.10～0.14 MPa之間，吸水量增幅比較明顯；在0.14～0.20 MPa之間，吸水量增幅趨于緩慢。當浸水加壓時間為5 min時，最小飽和壓強約為0.20 MPa。

2.1.2不同壓強對玉米秸稈吸水率的影響 不同壓強下玉米秸稈吸水率的測定結果見表2。

由表2可知，在加壓時間為5 min的條件下，隨著壓強增大，秸稈吸水率逐漸升高。

2.1.3不同壓強對玉米秸稈吸水速率的影響 不同壓強下玉米秸稈吸水速率的測定結果見表3。

由表3可知，在加壓時間為5 min的條件下，隨著壓強增大，秸稈吸水速率逐漸升高。

2.2不同加壓時間對玉米秸稈吸水特性的影響

2.2.1不同加壓時間對玉米秸稈吸水量的影響 不同加壓時間下玉米秸稈吸水量的測定結果見表4。

由表4可知，在相同壓強下，隨著加壓時間延長，秸稈吸水量逐漸增大。在0～15 min之間，吸水量增幅比較明顯，接近初始量的2倍；在15～45 min之間，吸水量增幅趨于緩慢。在壓強一定的條件下，秸稈吸水量的變化曲線近似于對數函數的變化曲線。

2.2.2不同加壓時間對玉米秸稈吸水率的影響 不同加壓時間下玉米秸稈吸水率的測定結果見表5。

由表5可知，在相同壓強下，隨著加壓時間延長，秸稈吸水率逐漸升高。在0～5 min之間，吸水率增幅比較明顯；在5～40 min之間，吸水率增幅趨于緩慢，吸水率幾乎不變。在壓強一定的條件下，秸稈吸水率的變化曲線近似于對數函數的變化曲線。

2.2.3不同加壓時間對玉米秸稈吸水速率的影響 不同加壓時間下玉米秸稈吸水速率的測定結果見表6。

由表6可知，在相同壓強下，隨著加壓時間延長，秸稈吸水速率逐漸升高。在0～5 min之間，吸水速率增幅比較明顯，達到最高；在5～45 min之間，吸水速率增幅趨于下降；在45 min后，吸水速率增幅趨于平緩。當加壓時間超過15 min時，秸稈吸水速率的變化比較平緩，這表明當加壓時間達到一定數值時，秸稈吸水速率趨近于0。

3結論

通過單因素試驗，分析壓強和加壓時間對玉米秸稈吸水特性的影響。結果表明：在相同加壓時間下，隨著壓強增大，玉米秸稈吸水量逐漸增大、吸水率和吸水速率逐漸升高，玉米秸稈吸水特性的變化曲線近似于對數函數的變化曲線；在相同壓強下，隨著加壓時間延長，玉米秸稈吸水量逐漸增大、吸水率先升高后降低、吸水速率逐漸降低。