科研产出
二氧化硫熏蒸激活硫代谢维持'木纳格'葡萄采后品质
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：硫化氢（H2S）是硫代谢中的重要产物，为探讨硫代谢在二氧化硫（SO2）维持鲜食葡萄采后品质中的作用，以及H2S在此过程中的潜在功能，以‘木纳格’葡萄为试材，分别使用500?μL/L?SO2和0.5?mmol/L?H2S抑制剂——DL-炔丙基甘氨酸（DL-propargylglycine,PAG）结合SO2处理。PAG于采摘前24 h喷洒，对照组使用蒸馏水处理。果实在（0±1）℃、相对湿度80%～90%条件下贮藏，每10 d测定硬度、落粒率、腐烂率、硫代谢物质含量、酶活性及相关基因表达水平，并进行相关性分析。结果表明：SO2处理能够维持果实硬度，抑制落粒率和腐烂率的上升。贮藏结束时，SO2处理组果实硬度比对照组高36.9%，落粒率和腐烂率分别比对照组低70.5%和83.7%。同时，SO2促进了硫代谢物质SO32-、H2S、半胱氨酸和谷胱甘肽（glutathione,GSH）的积累，通过上调硫代谢途径相关编码基因表达提高了亚硫酸盐还原酶、丝氨酸乙酰基转移酶、O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶、D-半胱氨酸脱巯基酶和L-半胱氨酸脱巯基酶、胱硫醚β-合酶和3-巯基丙酮酸硫转移酶的活性。上述结果说明SO2对硫代谢具有积极的正调控作用。相关性分析表明，SO32-、H2S和GSH与果实硬度呈极显著正相关，与落粒率和腐烂率呈显著或极显著负相关。PAG结合SO2处理通过抑制H2S的合成减弱了SO2对于硫代谢的调控，进而降低SO2的保鲜效果。综上所述，SO2能够通过增强硫代谢水平有效维持葡萄采后品质。
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基于改进UNet模型的核桃树枝条分叉点定位与修剪位置选择
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为定位核桃树枝条分叉点，筛选枝条修剪位置，该研究提出了基于改进UNet模型与图像处理的枝条分叉点定位与修剪位置选择方法。首先，改进语义分割模型，VGG16-UNet中添加MCA(multidimensional collaborative attention)模块，命名为VMfd-UNet，实现核桃树树干和枝条的识别与分割；其次，提取掩膜细化处理，根据枝条相交情况、相对位置关系，结合图像处理与深度信息定位枝条分叉点；最后，以k-means聚类枝条分叉点三维坐标的欧几里得距离计算出质心，取距离质心最近的枝条分叉点作为修剪位置。试验表明，VMfd-UNet在整个数据集上的平均像素精度m PA和平均交并比mIoU分别比VGG16-UNet高4.86、4.85个百分点，在验证集上表现优异，树干和枝条的mPA分别达到96.71%和90.42%,mIoU分别达到90.27%和79.86%，参数量为35.73 M。以枝条分叉点选择修剪位置，平均准确率达到83.2%。该研究可为核桃树准确定位修剪点提供位置参考与技术支持。
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3种不同原料酸粥的微生物多样性分析及其分离菌株的生理学特性
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨不同原料对酸粥中微生物多样性的影响及其分离菌株的生理学特性，采用高通量测序和传统分离培养方法，以内蒙古清水河县采集的3种酸粥样品为研究对象，从中分离得到5株乳酸菌和3株酵母菌。测序结果显示，细菌水平主要菌属为乳酸杆菌属、醋酸杆菌属、迟缓乳杆菌属等；真菌水平主要菌属为伊萨酵母属、交链孢霉属、毕赤酵母属等。生理学特性测定结果表明，乳酸菌在48 h后均使培养液pH值降至3.66～3.70；酵母菌中SMF 5产气性能优异；耐酸实验中，SXZ 6和SZ 1+表现较好；耐胆盐测试中SZ 4和SMF 5优势明显；此外，SXZ 7和SXZ 9分别展现出91.78%和93.6%的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率，但超氧阴离子自由基清除能力差异不显著。综合结果表明，不同原料对酸粥微生物群落结构和功能具有显著影响，不同谷物配方对细菌或真菌有特殊聚集性。分离菌株均展示出良好的生理学特性，为其进一步应用于食品发酵提供了理论基础。
关键词： 酸粥 微生物多样性 高通量测序 分离鉴定 生理学特性
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膜下滴灌灌水下限对北疆棉田水盐热运移和作物生长的影响
《排灌机械工程学报 》 2025 EI 北大核心
摘要：针对新疆北疆典型区棉花膜下滴灌，分别在蕾期设置2种灌水下限：田间持水率的60%～65%和70%～75%,花铃期设置3种灌水下限：田间持水率的55%～60%,60%～65%和70%～75%;采用完全随机设计，共设计6种不同灌水下限处理，同时以当地常规滴灌（CK）作为对照，分析不同处理对棉花不同生育阶段水盐分布、产量及其构成要素和水分利用效率的影响.结果表明，灌水后0～50 cm土层盐分上升最快，较高的灌水下限由于减少了灌水间隔时间，增加了棉花生育期内的灌水频率，盐分淋洗效果较好.全生育期0～80 cm土层脱盐率为11.67%～46.99%,脱盐率随灌水下限提高而先降低后升高，蕾期和花铃期灌水下限均为70%～75%田间持水率时，脱盐效果最优.所有处理0～50 cm土层土壤平均温度相比CK提高了0.06%～3.89%,且土壤温度与0～50 cm土层含水率和含盐量存在线性关系，提高灌水下限有助于提升水分的扩散和盐分的下渗.控制灌水下限的处理相比CK,产量和水分利用效率分别提高了4.32%～26.46%和50.60%～89.16%,有利于提高棉花用水效率和产量.综合分析，当蕾期和花铃期灌水下限均设置为70%～75%田间持水率时，籽棉产量最高，为6 946.65 kg/hm2,较CK处理提高了26.46%,水分利用效率较CK提高62.65%,实现了较好的节水抑盐和增产效果.
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自走式棉秆打捆残膜打包联合作业机设计与试验
《农业机械学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对棉秆粉碎与残膜回收机存在的自走式机型缺失、联合作业性能差、智能化水平低、残膜拾净率低等问题,综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术,设计了自走式棉秆打捆残膜打包联合作业机,可实时监控作业参数。采用Y形刀片式棉秆粉碎装置、刮板式输送装置和活塞式棉秆打捆装置用于棉秆粉碎和收集;采用螺旋式排杂装置、钉齿式拾膜装置和无芯卷膜式残膜打包装置回收残膜,可实现膜秆分离,一次性完成秸秆粉碎、输送和压缩打捆,残膜拾取、输送和打包等作业。田间试验结果表明,当整机作业速度为7～10 km/h、起膜齿作业深度为40～60 mm、打包带表面状态为粗糙面和打包带线速度为1.2 m/s时,秸秆损失率为3%,秸秆粉碎长度合格率为97%,秸秆捆密度为120 kg/m3,秸秆捆成捆率为98.5%,残膜拾净率为90%,残膜包密度为110 kg/m3,残膜成包率为99%,膜秆分离率为90%,生产率为1.4 hm2/h。研究可为秸秆和残膜集中处理与再利用提供装备支撑。
关键词： 棉秆 残膜 自走式联合作业机 棉秆打捆装置 残膜打包装置
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基于量质协同提升的北疆膜下滴灌花生水氮调控
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索新疆膜下滴灌花生优质高效灌溉施氮模式，基于2 a（2022—2023年）的田间试验，研究了新疆膜下滴灌花生生长、产量及品质指标对水氮调控的响应。2022年试验设置3个灌水水平(灌水定额分别为22.5 mm（W1）、30.0 mm（W2）、37.5 mm（W3）)和2个施氮水平（N1：追氮量减半；N2：常规追氮，追氮量为65.0 kg/hm2），以不追氮的N0W2处理为对照（CK）处理。2023年在2022年试验结果基础上，对灌水水平和施氮水平进行了调整，灌水定额分别为30.0 mm（W1）、37.5 mm（W2）、45.0 mm（W3）,N2处理追氮量为119.0 kg/hm2。2022年追氮4次，N1和N2总施氮量分别为77.5和110.0 kg/hm2,2023年追氮6次，N1和N2总施氮量分别为118.0和164.0 kg/hm2。结果表明，灌水和施氮对花生主茎高、叶面积指数、地上部生物量等生长指标具有显著影响；苗期、花针期、结荚期和饱果成熟期耗水模数分别为12.99%～18.00%、26.10%～32.54%、33.34%～43.25%和11.52%～24.21%，花生的灌水关键期为花针期和结荚期；全生育期灌水量和施氮量不超过394.74 mm和118.0 kg/hm2时，荚果产量和水氮利用率随灌水量和施氮量的增加呈增加趋势；且花生果仁产量和品质均受到显著的水氮交互作用影响。该试验条件下最优灌水施氮组合模式为全生育期灌水量为376.70～394.74 mm、施氮量为110～118.0 kg/hm2的水氮组合，可作为新疆膜下滴灌花生量质协同提升的最优灌溉施氮模式。该成果可为新疆膜下滴灌花生产业的绿色高效可持续发展提供技术参考。
关键词： 产量 品质 水分利用效率 氮肥偏生产力 TOPSIS 花生 新疆
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覆膜年限和有机肥施用对花生田耕层土壤微塑料赋存特征的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：地膜和有机肥料的大量投入已导致我国农田土壤微塑料污染日趋严重.为研究调查山东德州花生农田微塑料污染状况，分析了该区域不同覆膜年限（0、3、5和8 a）和有机肥施用对农田土壤中微塑料的丰度、粒径、颜色和形状等赋存特征的影响.结果表明，覆膜0、3、5和8 a后花生耕层土壤微塑料丰度的平均值分别为65.33、316.00、1 098.67和1 346.34 n·kg-1.随着土层深度的增加微塑料丰度降低，0～10、10～20和20～30 cm耕层中的土壤微塑料丰度分别为1 076.00、603.50和440.25 n·kg-1，并且增加覆膜年限和施加有机肥都显著增加了微塑料的丰度（P＜0.05）.粒径＜1 mm微塑料占总量的77.30%，且随着覆膜年限的增加，小粒径（＜1 mm）微塑料占比显著升高（P＜0.05），随着土层深度的增加，其占比亦逐渐增加，施加有机肥对微塑料粒径没有显著影响.微塑料颜色组成以透明（49.77%）为主，其次是黑色（16.35%）和白色（16.27%），覆膜年限和有机肥施加对土壤中微塑料的颜色影响不显著（P＞0.05），但覆膜年限显著增加了透明微塑料的占比.微塑料类型主要包括纤维类、薄膜类、碎片类、泡沫类和颗粒类，其占比分别为：49.77%、25.41%、19.15%、3.26%和2.41%.耕层土壤微塑料的主要聚合物类型包含聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS），分别占总量的21.37%、18.57%和19.77%.由此，山东德州花生田耕层土壤中普遍存在微塑料，且地膜和有机肥施用是其主要来源，这可为花生田耕层土壤微塑料污染物防控提供重要依据.
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恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：相对湿度作为干燥介质的重要参数，对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确，导致相对湿度的调控方式多依靠经验，造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程，降低相对湿度能够增大对流传质系数，加快物料表面水分蒸发；而对于传热过程，升高相对湿度能够增大对流传热系数，加快物料升温速率。相对湿度较高时，物料升温速率快，内部水分迁移量增大，但表面水分蒸发量较小；而当相对湿度较低时，物料升温速率较慢，内部水分迁移量较小，但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长，互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响，低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳，并能够提高复水性，降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构，能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较优的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小，及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小，不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小，从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数＞1且传质毕渥数＞0.1时，说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响，优化调控策略及适用性范围4个方面内容，明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理，为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。
关键词： 干燥 相对湿度 传热过程 传质过程 调控策略 适用性
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基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数，在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进。本文以棉田耕层残膜为研究对象，对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定，得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力。根据测定结果，利用EDEM软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定，选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素。通过Plackett-Burman试验，确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径。通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验，最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为2.36×10～5 N/m3、6.47×10～4 Pa、0.004 mm,对参数进行了仿真试验验证，误差为5.88%,满足要求。通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线，表明了耕层残膜模型合理性，为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑。
关键词： 棉田耕层残膜 极限拉伸力 离散元模型 Bonding模型 拉伸仿真试验
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绿洲农田氮磷利用与生产水平、经济和环境效益的协同效应分析
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：提高养分利用效率是西北绿洲农业发展的重要议题之一。该研究以新疆生产建设兵团农业生产系统为研究对象，明晰农田土壤表观氮磷养分流动特征，计算2000—2020年农田氮磷养分盈亏量与利用效率；采用斯皮尔曼相关性分析法探究其养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间的协同效应。结果表明：1)新疆生产建设兵团农田氮、磷输入以化肥为主，而输出以秸秆、籽粒和氨挥发为主。农田氮、磷盈亏量相对较高，2020年分别为147.54和47.61 kg/hm~2。农田氮、磷利用效率相对较低，分别在34.33%～44.05%和39.25%～49.54%之间波动。2)新疆生产建设兵团农田养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间存在权衡效应，而生产水平和经济效益存在协同效应。新疆生产建设兵团农业机械化生产获得良好收益，但以养分损失、环境污染为代价。发达国家农田养分利用与生产水平、经济效益协同促进，不牺牲环境效益。因此，建议新疆生产建设兵团优化肥料用量与结构，推广智慧农业技术管控肥水。该研究可为地区农业养分管理与绿色发展提供参考。
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