科研产出
新疆典型绿洲灌区土壤理化性状与盐分离子分布特征
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤盐渍化和耕地质量下降严重制约新疆绿洲灌溉农业可持续发展，研究土壤理化性状与盐分离子分布特征是盐碱地改良与综合利用和绿洲灌溉农业高质量发展的前提和基础。以北疆玛纳斯河灌区、南疆阿克苏河灌区和喀什噶尔河灌区（阿克苏-喀什噶尔河灌区）为研究对象，定量分析了土壤（0～500 cm）养分含量、含盐量及其离子组成分布特征。结果表明：玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮含量均呈现随土层深度增加而逐渐降低的趋势。玛纳斯河灌区表层土壤（0～30 cm）和0～100 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量和pH值平均值高于阿克苏-喀什噶尔河灌区，100～500 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮含量平均值低于阿克苏-喀什噶尔河灌区。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0～30 cm）全盐量和电导率平均值比玛纳斯河灌区分别高21.14%和8.53%,60～100 cm土层比玛纳斯河灌区分别低17.55%和16.50%。玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区土壤阳离子均以Na+和Ca2+为主，阴离子均以SO42-、Cl-为主，Na+和SO42-分别为玛纳斯河灌区和阿克苏-喀什噶尔河灌区含量最高的盐基离子。玛纳斯河灌区表层土壤（0～30 cm）53.85%属于盐渍土，30～60 cm土层50.00%属于中度和重度盐渍土，60～100 cm土层25.00%属于重度盐渍土，硫酸盐型盐渍土占主导地位，其次是氯化物-硫酸盐型盐渍土。阿克苏-喀什噶尔河灌区表层土壤（0～30 cm）78.26%属于盐渍土，其中重度盐渍土占比最高，30～60 cm土层60.86%属于轻度和重度盐渍土，60～100 cm土层39.13%属于非盐渍土，氯化物-硫酸盐型盐渍土占比最高，其次是硫酸盐型盐渍土。研究结果可为新疆绿洲灌区盐碱地综合利用和作物精准施肥提供科学依据。
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基于激光雷达的果树智能修剪系统设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对传统果树修剪存在人员劳动强度大、修剪效率低及修剪质量难以保证等问题，本文设计了果树智能修剪机械臂，并利用固态激光雷达与可编程逻辑控制器开发了基于激光雷达的果树智能修剪系统，实现果树自动修剪。为了验证修剪臂的控制精度，分别对修剪机的摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成进行独立精度试验与修剪目标位置精度试验，独立精度试验结果表明摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成控制精度平均误差分别为2.32%、3.75%、2.50%,修剪目标位置精度试验结果表明目标位置Xb、Zb平均误差分别为2.98%、1.85%,修剪总成作业倾角α平均误差为4.35%,满足果树修剪精度要求。在新疆阿克苏果树种植基地开展了果树修剪试验，结果表明，搭载固态激光雷达的果树修剪机能够实时获取果树的三维空间信息，修剪机可以根据激光雷达探测到的果树树冠信息制定修剪策略，香梨园与苹果园修剪优良率分别为93.3%与86.6%。该系统能有效提高果树修剪效率，降低修剪人员劳动强度。
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不同前处理联合压差闪蒸干燥对红枣脆片品质的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同前处理方式联合压差闪蒸干燥对红枣脆片产品品质的影响，该研究以新疆地区灰枣为原料，利用热烫、超声波、高密度二氧化碳（dense phase carbon dioxide, DPCD）3种前处理方式联合压差闪蒸干燥技术对红枣脆片进行加工，对比了3种前处理方式对红枣脆片色泽、硬度、脆度、膨化度、可溶性固形物含量、总糖含量、总酚含量、总黄酮含量、维生素C含量、感官及微观结构的影响。结果表明：1)前处理方式对产品色泽具有显著性影响（P＜0.05）,DPCD前处理所得枣片与新鲜枣片色泽最为接近（ΔE=3.73）;2)DPCD前处理后红枣脆片的维生素C含量明显高于其他两种前处理方式（P＜0.05）;3)热烫、超声波前处理的红枣脆片硬度分别为4.59、3.50 N/cm2，而DPCD前处理的红枣脆片硬度仅为2.74 N/cm2，枣片最为酥脆；4)扫描电镜图表明3种前处理方式均能得到疏松多孔的组织结构，DPCD前处理所得枣片比热烫和超声波前处理所得枣片组织结构更为疏松，这可能是因为在二氧化碳的作用下，红枣细胞结构发生了改变，有些空隙间发生了断裂。综合比较，DPCD前处理能够提高产品的色泽、脆度及膨化度，并且能够较好的保留产品的营养成分，是红枣压差闪蒸干燥较适宜的前处理方式。该研究为高品质压差闪蒸红枣脆片的加工工艺选择提供一定的理论依据。
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干旱地区砂质土壤棉花苗床土层构建装置的研制
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下，春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实，严重影响棉花出苗率的问题，该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置，可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业，分段平土装置为两段式，首段刮土板呈“W”型对称分布，通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析，确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好；台架试验结果表明，镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高。样机性能对比试验结果表明：较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67%，作业效率提升6.6%；地表平整度标准差为11 mm；耕深稳定性变异系数为9.2%，碎土率为92.3%，表面未见秸秆残膜，分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬；二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出“上虚下实”土层结构，0～5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa，适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长，较对比机型种膜错位率下降62.5%，出苗率高于对比机型4.8%。研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考。
关键词： 农业机械 优化 试验 棉花 播前苗床整备 砂质土壤
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膜杂捆料多级破碎机设计与试验
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大，无法直接进行有效破碎的问题，通过分析膜杂捆料的破碎过程，确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案，并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆料多级破碎机。以破碎刀辊转速、喂入速度、定刀数量作为主要影响因素，以残膜破碎合格率作为评价指标，进行三因素三水平试验，确定优化参数指标为试验在破碎刀辊转速1 125 r/min；喂入速度为0.012 m/s；定刀数量1个的因素水平下，此时膜杂捆料破碎合格率达到75.15%，满足后续加工工艺要求。该装置的研究对残膜资源化利用关键技术问题具有重要意义和应用价值。
关键词： 农业机械 试验 残膜资源化利用 膜杂捆料 破碎机器
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基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性，并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型，并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明：1)与热风干燥相比，红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间，且仿真结果与实测值吻合较好；2)温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热，干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%;3)模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响，其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布，并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降；4)将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比，给出了关于分段组合干燥研究方向的见解，并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下的数值模型，并结合模拟结果对各干燥过程的特点进行分析，对未来不同果蔬数值模型的建立及干燥机理的研究具有重要意义。
关键词： 干燥动力学 热质传递 数值模型 红外辐射 压力脉动
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低压静电场结合高湿解冻对羊肉保水性的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究低压静电场结合高湿解冻对羊肉保水性的影响，以宰后成熟24 h羊后腿肉为原料，将其置于-18℃冰箱中冷冻24 h后解冻，对比分析低压静电场结合高湿解冻（电流0.2 mA、电压2 500 V、4℃、相对湿度98%）与其他3种解冻方式冰箱解冻（4℃、相对湿度55%）、低压静电场辅助解冻（电流0.2 mA、电压2 500 V、4℃、相对湿度55%）、高湿解冻（4℃、相对湿度98%）对羊肉解冻速率、保水性、水分分布、羰基含量、总巯基含量、溶解度、表面疏水性，蛋白质二级及三级结构的影响。结果表明：4种解冻方式中，低压静电场结合高湿解冻解冻时间（519 min）最短，解冻损失率（3.37%）、蒸煮损失率（30.60%）、羰基含量（3.85 nmol/mg）、表面疏水性（21.90μg）最低，不易流动水相对含量（97.96%）与新鲜肉（98.44%）最接近，总巯基含量（28.55 nmol/mg）及溶解度（29.98%）最高，且蛋白质二级、三级结构最稳定，说明低压静电场结合高湿解冻不仅能够缩短解冻时间、有效抑制蛋白质氧化变性、减少汁液流失，且经过该处理的羊肉蛋白水合能力最高，保水性最好。
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侧排式棉秸秆还田及残地膜回收联合作业机的设计与试验
《吉林大学学报(工学版) 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为适应新疆棉区残膜污染治理"遏制增量"的需要,改善秋后残膜回收机存在的功耗高灰尘大、残膜回收率不高、卸膜距离短、膜秆分离效果差等问题,设计了侧排式棉秸秆还田及残地膜回收联合作业机,同时完成棉秸秆粉碎侧向抛洒还田、残地膜捡拾、膜杂分离、收集压缩、卸膜集堆等多项作业.该机具通过螺旋搅龙将粉碎后的棉秸秆输送到膜间交接行;采用限深尾轮随地仿形,确保根茬高度稳定,并实现残膜捡拾弹齿入土深度稳定;运用风力清杂,在捡拾残膜的过程中实现二级清杂,降低回收后残膜的含杂率;通过输送装置对回收后的残膜进行压实,提高装载量.对主要工作部件进行设计和分析,阐明了拾膜、卸膜、残地膜压缩的功能原理,确定了主要部件结构和工作参数.运用Design-Expert软件设计了三因素三水平响应面试验,试验结果表明,机具最佳作业参数如下:机具作业速度为1.09 m/s、留茬高度为9.37 cm、弹齿入土深度为4.07 cm,棉秸秆粉碎合格率、拾膜率和残膜含杂率为96.20%、88.48%、12.00%.以圆整后的作业参数进行了试验验证,试验结果为棉秸秆粉碎合格率94.83%、拾膜率87.26%、残膜含杂率12.23%,试验结果表明:棉秸秆粉碎合格率、拾膜率和残膜含杂率与理论优化值误差分别为1.4%、0.3%和1.9%.研究方法和成果可为相关装备的研究提供参考.
关键词： 农业机械 残膜回收 秸秆还田 设计 清杂 联合作业
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基于单光子计数激光雷达的恒虚警检测研究
《中国激光 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：本文围绕光子计数激光雷达在噪声背景下的目标检测问题，利用其回波雷达信号的特点，设计了一种降噪预处理方法，继而提出了一种改进的恒虚警检测方法。该方法能在目标回波较弱时自适应地对不同宽度的回波进行检测，同时能够保持较高的检测概率。仿真结果显示：相比传统的信号检测方法，本文所提方法的检测性能更优。实验结果表明，在噪声较强或回波信号较弱的情况下，所提检测方法依然可以以较高的检测概率检测到目标。相比当前的检测方法，在相同信噪比环境下，所提检测方法可使目标的平均检测概率提高40%。
关键词： 量子光学 激光雷达 单光子计数 目标检测 恒虚警检测
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基于适配体识别-纳米金比色法快速检测苏丹红
《分析试验室 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：以苏丹红Ⅲ核酸适配体为识别元件,以无标记的纳米金为颜色指示剂,NaCl溶液作为纳米金聚集诱导剂,构建了一种简单、快速、灵敏的苏丹红可视化比色检测方法.对适配体浓度、NaCl浓度、反应时间等条件进行优化,并对该方法的灵敏度、准确性、特异性进行评估,将其应用于食品中苏丹红Ⅲ的快速检测,并与国标法对比验证.结果显示,在适配体浓度100nmol/L、NaCl浓度40 mmol/L、反应时间10min等最优条件下,纳米金吸光度比值(A620/A520)与苏丹红浓度在1.8~57.6ng/mL范围内呈良好线性关系(R2=0.981),方法检出限范围0.76~1.12ng/mL,裸眼可视化检出限为7.2ng/mL,检测时间为12min.特异性分析显示,本方法对苏丹红Ⅰ,Ⅱ和Ⅳ有交叉反应,表明可以用于检测苏丹红Ⅰ~Ⅳ.食品中苏丹红Ⅲ加标回收率为82.1%~94.7%,相对标准偏差3.9%~7.7%,与国标方法相比无显著差异(P>0.05).该方法适用于批量样品中苏丹红的快速检测.
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