泥炭營養(yǎng)塊壓制過程中的合理工藝參數(shù)探究,農(nóng)藝學(xué)論文壓縮泥炭塊是以我們國家蘊藏豐富的低位草本泥炭為原料，添加成型固化劑、高吸水樹脂以及作物必需的常量和微量營養(yǎng)元素，經(jīng)高壓賦型制成與基質(zhì)合一的新型育苗材料，其可廣泛用于林木、蔬菜、花卉、藥材及其他經(jīng)濟作物的育苗生產(chǎn)。具有使用方便、節(jié)省空間、便于機械化育苗操作等優(yōu)點，尤其適用于干旱、鹽堿及風(fēng)沙地區(qū)的早春育苗生產(chǎn)，壓縮泥炭塊在林業(yè)及農(nóng)業(yè)市場上的需求量日益增加。泥炭營養(yǎng)塊壓制成型是指將泥炭混合基質(zhì)填充到一定規(guī)格的模具中并施以一定的壓力，構(gòu)成尺寸、形狀、密度及強度均到達(dá)固定規(guī)格要求的壓塊，然后再從模具中取出的完好工藝流程。整個流程由泥炭基質(zhì)填充、壓制成型和泥炭塊脫模三個步驟組成。當(dāng)前，市場上銷售的泥炭塊在運輸經(jīng)過中容易破損，影響了泥炭塊的品質(zhì)及使用效果，其主要原因是泥炭營養(yǎng)塊的抗壓能力和壓實程度不理想，經(jīng)研究分析以為，影響泥炭塊成型的主要因素有物料裝填量、壓制方式、成型壓力、顆粒體性能、水分、固化劑的類型與用量、成型塊截面積與高度之比等。為了找出泥炭營養(yǎng)塊壓制經(jīng)過中的合理工藝參數(shù)，本研究從物料裝填量、成型壓力、粒度配比和水分含量四個方面對泥炭營養(yǎng)塊壓制成型的影響進行了試驗分析。1試驗內(nèi)容〔1〕泥炭營養(yǎng)塊原料：泥炭土、蛭石、珍珠巖、沙子，以及添加的成型固化劑、高吸水樹脂、微量營養(yǎng)元素。〔2〕試驗設(shè)備：電腦控制電液伺服試驗機，其傳感器最大負(fù)荷值500kN，分辨率0.1N；位移測量分辨率0.05mm；壓縮速度0.5～60mm/min，最大伸縮量12mm；50分度游標(biāo)卡尺；電子天平，精度0.01g。〔3〕試驗?zāi)＞撸簤褐瞥尚湍＞撸辖鸩馁|(zhì)，模具內(nèi)徑50mm、高180mm，上模沖直徑50mm、高200mm，下模沖直徑50mm、高18mm，安裝有定位裝置。〔4〕試驗指標(biāo)：考慮到壓實程度、抗壓能力決定壓縮泥炭塊的性能和質(zhì)量，壓縮程度決定基質(zhì)的物理屬性，因而確定試驗指標(biāo)為壓實程度、抗壓能力及壓縮程度。【1】〔S2=S1，柱狀垂直壓縮、壓縮前后截面積不變〕式中：m為基質(zhì)總質(zhì)量〔g〕；為壓實密度〔g/cm3〕；V1為泥炭塊體積〔mm3〕；R為泥炭塊半徑〔mm〕；H1為成型后泥炭塊高度〔mm〕；V2為基質(zhì)體積〔mm3〕；S1為泥炭塊截面面積〔mm2〕；S2為基質(zhì)截面面積〔mm2〕；H2為自然堆積基質(zhì)高度〔mm〕；H3為上模沖移動行程〔mm〕；F為泥炭塊所承受的最大載荷〔N〕。華而不實基質(zhì)的大中小顆粒粒徑依次為1.8～4.55mm、0.6～1.8mm、0.6mm下面。根據(jù)指標(biāo)及水平選擇正交試驗表L16〔45〕，見表1。【表1】2試驗結(jié)果與分析2.1試驗結(jié)果。試驗結(jié)果見表2。【表2】2.2統(tǒng)計分析2.2.1方差分析應(yīng)用相關(guān)軟件對試驗結(jié)果進行分析表示清楚，物料填充量因素對壓實程度、抗壓能力、壓縮程度影響顯著；粒度配比因素對壓實程度和壓縮程度影響顯著，對抗壓能力影響不顯著；成型壓力因素對抗壓能力、壓縮程度、壓實程度影響顯著；水分含量因素對抗壓能力、壓實程度、壓縮程度影響不顯著。各因素對壓實程度的影響從大到小依次為：成型壓力、粒度配比、物料填充量、水分含量；對壓縮程度的影響從大到小依次為：粒度配比、成型壓力、物料填充量、水分含量；對抗壓能力的影響從大到小依次為：物料填充量、成型壓力、粒度配比、水分含量。2.2.2S-N-K法檢驗為了比照同一條件下各水平之間差異的顯著性，把多個平均數(shù)用檢驗法〔S-N-K法檢驗〕進行多重比擬，最終得出如下結(jié)論。〔1〕壓縮程度：條件Ⅰ的b、c水平差異均不顯著，其余差異顯著，a水平壓縮程度最大；條件Ⅱ各水平之間差異均不顯著，b水平壓縮程度最大；條件Ⅲ各水平之間差異均顯著，d水平壓縮程度最大；條件Ⅳ各水平之間差異均顯著，a水平壓縮程度最大。僅考慮壓縮程度最好的加工條件應(yīng)選擇ⅠaⅡbⅢdⅣa。〔2〕壓實程度：因素Ⅰ各水平之間差異均顯著，a水平壓實程度最大；因素Ⅱ各水平之間差異均不顯著，d水平壓實程度最大；因素Ⅲ的a、b、c水平差異顯著，b、d水平之間差異不顯著，c水平壓實程度最大；因素Ⅳ各水平之間差異均顯著；a水平壓實程度最大。僅考慮壓實程度最好的加工條件應(yīng)選擇ⅠaⅡdⅢcⅣa。〔3〕抗壓能力：因素Ⅰ各水平之間差異均顯著，a水平抗壓能力最大；因素Ⅱ各水平之間差異均不顯著，d水平抗壓能力最大；因素Ⅲ各水平之間差異均不顯著，a水平抗壓能力最大；因素Ⅳ各水平之間差異均顯著，a水平抗壓能力最大。僅考慮抗壓能力最好的加工條件應(yīng)選擇ⅠaⅡdⅢaⅣa。綜合考慮每項試驗數(shù)據(jù)，得出最好的加工條件為ⅠaⅡbⅢaⅣa，即填充量150g、含水率1%、顆粒配比20%：50%：30%、成型壓力247.302kN。3分析與討論〔1〕物料填充量越多，物料本身與模具發(fā)生接觸的數(shù)量越多，在一樣的粒度配比和成型壓力下，需要克制的外摩擦壓力就會增大，使得泥炭塊壓實程度減小；外摩擦力增大、成型壓力作用不均勻?qū)?dǎo)致泥炭塊壓縮能力降低，壓實程度減小，抗壓能力減小。〔2〕粒度配比不同，粒度越小，流動性能越差，裝填時越困難，容易構(gòu)成拱橋效應(yīng)，壓實程度減小；粒度越小松裝密度越低，使模具內(nèi)部的裝填容積變大，在成型經(jīng)過中模沖的運動行程與物料之間的互相摩擦力增加，成型壓力也會有一定的消耗，影響泥炭塊壓實程度，使泥炭塊抗壓能力減小；粒度小，物料間的接觸增加，接觸面積增大，壓縮能力減小。〔3〕泥炭塊壓制成型經(jīng)過中隨著壓力的增加，物料之間空隙減少，由于顆粒之間存在結(jié)合力，泥炭塊強度也隨之增大，在物料壓制成型末段，物料受強大成型壓力的作用而發(fā)生位移和形變，物料分子互相接近，當(dāng)進入萬有引力范圍之內(nèi)時，顆粒因萬有引力作用結(jié)合，抗壓能力加強；成型壓力增加，物料流動性加強，小顆粒容易填補到大顆粒之間的縫隙中去，進而增大了壓縮程度，壓實程度也隨之增大。4結(jié)論物料裝填量、成型壓力、粒度配比對泥炭塊壓縮成型影響均特別顯著，在保證生產(chǎn)率和不影響泥炭營養(yǎng)塊品質(zhì)的情況下，物料的裝填量要適當(dāng)減少；生產(chǎn)設(shè)備的成型壓力應(yīng)大于100MPa；合理的顆粒配比也能提高泥炭塊抗壓強度及壓實密度，在大粒度粒徑1.8～4.55mm、中粒度粒徑0.6～1.8mm、小粒度粒徑小于0.6mm時，推薦采用的基質(zhì)粒度配比為小粒度含量25%～30%、中粒度含量50%、大粒度含量20%～25%。主要以下為參考文獻(xiàn)：［1］底姝霞.營養(yǎng)泥炭塊育苗技術(shù)在蔬菜上的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2008〔12〕：24-26.［2］侯雪，趙子紅，倪正云，等.CIS營養(yǎng)塊蔬菜育苗技術(shù)試驗［J］