科研产出
枸杞枝条发酵木质纤维素降解与微生物群落多样性研究
《农业机械学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨枸杞枝条基质化发酵中木质纤维素降解、微生物群落代谢能力及多样性特征,采用正交试验设计,以枸杞枝条粉和苦豆子茎秆粉质量比为4∶1混合为试材,采用Biolog-ECO鉴定方法,研究不同发酵因子对枸杞枝条基质化发酵中微生物群落结构和多样性的影响。结果表明:发酵结束时,枸杞枝条基质纤维素、半纤维素和木质素降解率分别在15%、19%及10%以上;木质纤维素降解率在温度为60℃、含水率为60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下较高,其中纤维素、半纤维素和木质素降解率分别在18.12%~19.22%、23.55%~25.21%和13.87%~14.24%范围内,显著高于其他处理;该处理增加了枸杞枝条基质发酵高温期时微生物的活性和多样性,平均颜色变化率分别为1.019、1.062、0.943和1.117,微生物多样性香浓指数、优势度指数和丰富度指数分别在2.321~2.365、0.930~0.941和18.78~20.33范围内,提高了枸杞枝条粉堆体中微生物对部分碳源的代谢能力,从而可促使有机质降解。
关键词： 枸杞枝条粉 木质纤维素 降解 微生物 群落多样性 平均颜色变化率
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氮源类型与配比对柠条粉基质化发酵品质的影响
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用随机区组设计,以柠条粉为主要原料,干燥鸡粪、油饼和尿素为氮源,纤维素降解菌为接种外源微生物,进行了氮源类型及配比对柠条粉基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明,氮源类型及配比对柠条粉基质化发酵堆体的腐熟速度和腐解产物产生显著的影响,以75%有机肥+25%化肥和50%有机肥+50%化肥处理的柠条粉堆体的升温速度快,高温持续时间较长(高于50℃,分别达到10 d和9 d,高于55℃,均达到6 d),积温较高,缩短了柠条粉腐熟的时间;至堆体结束后,总有机碳质量比分别为355.54 g/kg和359.86 g/kg,总氮质量比分别为22.36 g/kg和0.385 g/kg,硝态氮质量比分别为22.21 g/kg和0.337 g/kg,铵态氮质量比分别为0.049 g/kg和0.051 g/kg,碳氮比分别为14.69%和14.35%,纤维素和半纤维素降解率均在44%以上,木质素降解率在37%以上,腐殖酸质量分数分别达37.12%和37.08%,加速了柠条粉有机质的分解和纤维素的降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮和硝态氮含量,有效控制了氮素的损耗,保证了柠条粉腐熟后的肥力;腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求,且基质的浸提液均不会对种子产生毒害作用。但考虑到保护作物根系生长、固定植株、同外界气体交换功能及持水保水能力等对基质的要求,认为氮源以75%有机肥+25%化肥和50%有机肥+50%化肥柠条粉腐熟的基质更适合蔬菜作物栽培。
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外源微生物对苦参基质化发酵腐熟效果的影响
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨外源微生物对苦参枝屑基质化发酵堆体腐熟效果的影响,采用随机区组设计,以干燥鸡粪为氮源,进行接种外源微生物对苦参枝屑基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明:接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体升温速度显著快于对照,高温持续时间较长(高于50℃,均达到5 d),苦参堆体腐熟时间缩短;至堆体结束后接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体TOC分别下降了8.52%和8.01%,碳氮比分别降低5.35%和5.00%,纤维素质量分数分别下降了3.31%和3.29%,半纤维素降解率分别下降了2.89%和2.93%,木质素分别下降了2.01%和1.98,总氮分别增加了18.2%和16.1%,总磷分别增加了19.0%和18.5%,总钾分别增加了48.1%和49.1%,加速了苦参基质有机质的分解和纤维素降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮、总磷和总钾含量,保证了腐熟后的肥力;接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体容重分别增加了6.10%和9.20%,总孔隙度分别增加了9.28%和9.90%,持水孔隙度分别增加了4.83%和6.09%,腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求;小白菜和黄瓜种子发芽指数均达到85%以上,有效消除了苦参腐解产物的毒害作用。接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体的发酵性能参数间无显著差异,综合基质发酵温度、腐熟周期及基质保护作物根系生长及固定植株的功能对基质各项理化性质的要求,接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂对苦参基质堆体基质化促进效果较优。
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枸杞枝条基质化发酵工艺及参数优化
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨枸杞枝条最优基质化发酵工艺及参数优化。试验采用正交设计,以枸杞枝条为主要原料,干燥鸡粪、油饼和尿素为氮源,粗纤维素降解菌、EM复合益菌和BM复合益菌为接种外源微生物,研究了碳氮比、微生物菌剂、氮源类型及氮源配比对枸杞枝条发酵性能参数(温度、碳素、氮素、容重、孔隙度和种子发芽指数等)的影响。结果表明,调整碳氮比为30:1、接种粗纤维素降解菌、添加油饼氮源、氮源配比为3:1的处理有利于堆体保持较长时间的高温(>50℃,分别达到12、13、12和12 d,>55℃,达到8、9、9和7 d),可缩短枸杞枝条腐熟的时间;碳氮比、微生物菌剂和氮源类型对总有机碳、C/N值降低有显著性作用,碳氮比、氮源类型及氮源配比对全氮和硝态氮值增加有显著性作用,对铵态氮的变化无显著性作用;碳氮比、微生物菌剂、氮源类型及氮源配比对基质容重、总孔隙度、持水孔隙和通气孔隙的变化均无显著性影响,对枸杞枝条基质腐熟参数影响均有显著性作用,对种子发芽指数的影响主次顺序为:碳氮比>氮源配比>微生物菌剂>氮源类型。综合考虑,枸杞枝条最优基质化发酵工艺组合为,调整碳氮比为30:1、接种粗纤维降解菌、添加鸡粪或油饼氮源、氮源配比为3:1。利用发酵将枸杞枝条生产为园艺基质不仅解决了农业废弃物的循环利用点问题,而且还为补充或替代不可再生的园艺草炭基质生产提供了原料的来源和降低基质栽培的成本,具有一定的研究价值和现实意义。
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模拟降雨条件下作物植株对降雨再分配过程的影响
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为系统测定玉米(Zea mays L.)、大豆(Glycine max)、谷子(Setaria italica)和冬小麦(Triticum aestivum Linn.)不同生长阶段的穿透雨、茎秆流和冠层截留,研究采用室内模拟降雨法测定了不同降雨强度、不同叶面积指数作物冠下穿透雨和茎秆流,采用喷雾法测定了作物不同生长阶段的冠层截留。对其进行了量化分析,并探讨了3者与作物叶面积指数和降雨强度的关系。结果表明:在40和80 mm/h降雨强度下降雨30 min,玉米、大豆、谷子和冬小麦冠下穿透雨率分别平均为65.15%、85.52%、80.05%和72.18%;在40和80 mm/h降雨强度下降雨10~20 min,4种茎秆流率分别平均为34.59%、13.58%、19.42%和26.34%;在0.3 mm/min喷雾强度下,作物冠层截留量相对较小,冠层截留率分别为0.26%、0.90%、0.53%和1.48%。随作物生长,穿透雨量逐渐降低,茎秆流量和冠层截留量逐渐增加。降雨强度与穿透雨量和茎秆流量呈正相关关系,但是2者占总降雨量的比例与降雨强度关系不显著(p>0.05)。随着作物生长,穿透雨冠下空间分布由均匀逐渐趋向于不均匀,具有趋于向行中汇集的趋势。该研究揭示了黄土高原地区主要作物对降雨的再分配作用特征,可为农田水分有效利用和坡耕地土壤侵蚀防治提供理论依据。
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不同氮水平下黄瓜-番茄日光温室栽培土壤N_2O排放特征
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨日光温室黄瓜—番茄种植体系内N2O排放动态变化及其对不同氮水平的响应规律,采用密闭静态箱法,研究了常规氮量(黄瓜季1 200 kg/hm2,番茄季900 kg/hm2)、比常规氮量减25%(黄瓜季900 kg/hm2,番茄季675 kg/hm2)、减50%(黄瓜季600 kg/hm2,番茄季450 kg/hm2)以及不施氮对日光温室土壤N2O排放的影响。结果表明,温度是影响日光温室土壤N2O排放强度的重要因素,4-10月(平均气温为27.4℃)的N2O排放通量最高达818.4μg/(m2·h);而2-3月(平均气温15.1℃)以及11-12月(平均气温14.7℃)期间的N2O排放通量最高仅为464.5μg/(m2·h),比4-10月的N2O排放峰值降低了43.2%。N2O排放峰值在氮肥追施后5 d内出现,N2O排放量集中在氮肥施用后7 d内,可占整个监测期(271 d)排放量的64.7%~67.8%。施氮因增加了土壤硝态氮含量而引起N2O排放爆发式增长,0~10 cm土壤硝态氮含量与N2O排放量呈指数函数关系(P<0.01)。日光温室黄瓜—番茄种植体系内的N2O排放量为0.99~9.92 kg/hm2,其中75.6%~90.0%由施氮造成。与常规氮用量相比,氮减量25%和50%处理的N2O排放量分别降低了40.4%和59.3%,总产量却增加4.9%和7.4%。综上所述,合理减少氮用量不仅可显著降低日光温室土壤N2O排放,而且不会引起产量的降低。该研究为日光温室蔬菜生产构建科学合理的施氮技术及估算中国设施农田温室气体排放量提供参考。
基于介电特征选择的苹果内部品质无损分级
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了快速而准确地利用介电特性对苹果内部品质进行无损分级,该文对500个富士苹果的108种特征值(12种介电参数在9个频率点下)进行了分析筛选,以获取用于5个品质等级富士苹果无损分级的最少介电特征。在整个内部品质的分级过程中,贪心选择法、基于快速聚类的特征子集选择法、稀疏主成分分析法和以信息增益为评价函数的属性排序法共4种方法被用来从108种介电特征中选择出对等级划分最有帮助的关键介电特征。试验结果显示,基于快速聚类的特征子集选择法仅选择了4种特征时分级正确率就达到了80%左右,而贪心选择法的性能明显更优,在分级正确率超过90%时,其选择的特征一般不超过10种,其最优情况为当选择了4种介电特征时,分级正确率为91.22%,而当选择了10种介电特征时,其分级正确率为95.95%。该研究为水果等农产品的品质与病虫害快速无损检测等提供参考。
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基于生物阻抗特性的苹果新鲜度无损测定
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：以红富士苹果为试材,在室温下贮存得到失重率0、5%、10%、15%和果心褐变果实,分别定义为1、2、3、4、5级新鲜度,采用LCR阻抗仪测定各等级共424个果实的14个生物阻抗参数在9个频率点下的126个特征值。通过稀疏主元分析-线性分类器(SPCA-LDC)模型试验,得出适宜的选样比例(训练样本数与测试样本数之比)为9∶1,主元数达到前39～45个时分级正确率达到最大值;构成至少39个主元的生物阻抗特征参数为44个;50次重复试验的分级正确率平均值为87.90%。
关键词： 苹果 新鲜度 生物阻抗 无损测定 稀疏主元分析 线性分类器
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玉米冠下溅蚀效应及其空间分布特征
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为系统测定玉米不同生长阶段冠下的溅蚀速率及其空间分布特征,采用室内人工降雨的方法,系统测定了不同降雨强度、不同生长阶段玉米冠下的穿透雨强度和溅蚀速率,分析了玉米冠下溅蚀速率与叶面积指数和穿透雨强度的关系,探讨了冠下溅蚀速率的空间分布特征。结果表明:玉米在其不同生长阶段冠下平均溅蚀速率较裸地减少了约43%～77%;冠下溅蚀速率随叶面积指数变化规律不显著,但是随降雨强度的增大而显著增加。冠下各点溅蚀速率随相应各点的穿透雨强度的增加而增加。玉米冠下溅蚀速率的空间分布与穿透雨的分布具有较好的对应关系,冠下穿透雨强度较大的区域会导致较高的溅蚀量。该研究揭示的玉米冠下溅蚀速率特征可为坡耕地土壤侵蚀防治提供理论指导。
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玉米不同生育期茎秆流特征及其模型构建
《农业工程学报 》 2011 EI 北大核心 CSCD
摘要：为系统测定玉米不同生长阶段在不同降雨强度下的茎秆流量并建立简易实用模型,该研究以单株玉米(Zeamays)为对象,采用室内人工模拟降雨的方法,系统测定不同降雨强度、不同测试阶段玉米植株的茎秆流量,分析了玉米茎秆流与叶面积和降雨强度的关系,并在此基础上进行了单株玉米茎秆流模型构建的研究。结果表明:玉米在其全生育期内,茎秆流量占冠层上方降雨的44.55%;茎秆流量随叶面积、降雨强度增大呈现增加趋势,茎秆流率随叶面积增大呈增加趋势但是随降雨强度的变化不显著。通过分析其关系,构建了单株玉米茎秆流的理论模型、半经验模型和经验模型。经试验验证,3个模型都适用于估算玉米不同生长阶段的茎秆流量及茎秆流率,且达到预期的精度要求,并认为单株玉米的半经验模型在实际测量与应用中更为简便精确。该研究提出的玉米茎秆流模型可为研究玉米冠层对降雨及喷灌水分的空间分异、土壤水分运移及土壤侵蚀研究提供了计算方法,同时为玉米大田灌溉的水量平衡及水肥管理提供指导。
关键词： 流量测定 降雨 模型 玉米 茎秆流 降雨强度 垂直投影面积
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