科研产出
生物炭配施氮素对陆地棉盛花期根系形态与构型的影响
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为揭示生物炭与氮素相互作用对陆地棉盛花期根系形态及构型的影响规律,设置处理N0(常规施氮,施氮量0. 3 t/hm~2)、N0+Bc1%(常规施氮+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc1%(低氮0. 21 t/hm~2+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc2%(低氮0. 21 t/hm~2+棉秆炭质量为耕层土质量2%)和N0+Bc4%(常规施氮+棉秆炭质量为耕层土质量4%),掘根法采集棉花盛花期0～10 cm和大于10 cm土层根系,基于广义加性模型分析土层深度(0～10 cm和大于10 cm)、生物炭施用方式(生物炭与氮素比例)单独以及交互作用对根系节间距和根长密度的影响,并利用冗余分析影响根长密度的因子。结果表明:N0+Bc1%细根平均根长与Nl+Bc2%没有显著差异(p>0. 05),但显著高于N0+Bc4%、Nl+Bc1%、N0(p <0. 05)。0～10 cm土层根系平均分枝角为83°17',深层土壤(大于10 cm)根系分枝角均显著变大,Nl+Bc2%根系分枝角最大,为101°48'。生物炭施用方式改变了棉花根系节间距(p <0. 001),与来水方向270°根系节间距变化最显著,其中N0+Bc4%平均根节长度为4 cm。生物炭施用方式(p <0. 02)和土层深度(p <0. 001)均改变了棉花根长密度。冗余分析表明:浅层细根和中等根分枝角、深层细根分枝角和极细根根长比例是影响根长密度的主要因子。综上所述,1%～2%的生物炭配施0. 21 t/hm~2氮主要改变了深层土壤(大于10 cm)陆地棉根系构型及形态,并且2%生物炭弥补了灰漠土氮素不足的负作用。
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振动方式和频率对杏树振动采收响应的影响
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究受到不同振动激励后杏树的响应状态以及杏树最佳振动采收频率,该文建立了单偏心式和对称双偏心式振动激励下杏树响应模型以及杏树-采收机动力学模型;分析杏树受振动激励后,不同位置的振动响应状态。理论分析与试验表明,杏树受单偏心式振动激励时,主要表现为扭转振动,夹持位置运动轨迹为圆形;受对称双偏心式振动激励时,主要表现为弯曲振动,夹持位置在水平方向上做往复运动,运动轨迹为直线。利用LabView振动测试软件,通过沿杏树主干安装的加速度传感器,检测杏树不同位置振动加速度变化。分析表明,振动由夹持位置沿树干向上传递,同时获得不同位置的加速度振动响应曲线;通过MATLAB对达到振动稳态后0.1 s内数据进行傅里叶拟合分析表明,各级枝干检测点均做周期性简谐运动,得到不同位置加速度拟合曲线及振动响应函数;通过对0~50 Hz加速度频谱分析表明,杏树在11.56 Hz振动激励时,各检测点加速度值最大。该研究可为林果振动收获机械设计与优化提供参考。
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北疆麦壳砂浆砌块填充蓄热材料复合墙体日光温室热性能
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对新疆戈壁沙漠区日光温室在冬季严寒条件下,传统墙体在夜间难以满足作物生长对热环境需求的问题,该文研究新型的保温蓄热墙体材料和结构。将墙体主体结构采用麦壳砂浆砌块,砌块中间空格填充蓄热材料,对麦壳砂浆砌块进行配比试验和性能测试,筛选出抗压强度、导热性能较优的砌块建造温室墙体,把麦壳砂浆砌块+红砖复合墙体日光温室和37 cm砖混墙体日光温室进行热性能对比试验,并种植番茄验证。试验结果表明:在相同外界环境下,室外最低温-20.8℃时,麦壳砂浆砌块复合墙体日光温室内温度为7.5℃,而砖混墙体日光温室内温度为3.2℃,砌块复合墙体日光温室内夜间出现最低室温时间较砖混墙体日光温室延迟42 min;相同条件下砌块复合墙体日光温室栽培的番茄收获期早16 d,单棚产量高18.4%,验证了砌块复合墙体日光温室的保温蓄热性能优于砖混墙体日光温室,且满足果蔬生长对热环境需求。该文提出的适应戈壁沙漠区日光温室麦壳砂浆砌块复合墙体及构造条件,为新型复合墙体在日光温室中的应用研究、设计提供理论参考。
关键词： 温室 墙体 温度 热性能 麦壳砂浆砌块 抗压强度 导热系数
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振动收获过程中杏果实脱落的动态响应
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究杏果实脱落不同阶段内的瞬时响应状态与运动状态,该文建立了杏果实-果枝双摆动力学模型,利用双机位高速摄像仪记录果实受迫振动并发生脱落全过程。理论分析与试验表明:杏果实-果枝双摆系统在振动过程中主要表现为果枝摆动、果枝扭转和果实倾摆3种运动状态,果实在空间运动的轨迹接近椭圆形。使用PCC 3.1高速视频控制分析软件获得杏果实在不同平面内相对静止原点的速度、脱落前瞬时速度和加速度数据。试验中不同平面内果实振动脱落速度变化分为3个阶段,通过MATLAB对不同平面内果实相对于静止原点的速度进行傅里叶拟合,得到整体及各阶段速度拟合曲线及相应函数,同时推导出具有完整周期的前2个阶段的速度函数周期与振幅间的关系。通过对比杏果实-果枝实际连接力,分析果实振动脱落特性,为优化杏振动收获机设计参数、提高果实采收率提供理论依据。
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基于支持向量机的土壤主要盐分离子高光谱反演模型
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：快速、无损、定量地获取土壤盐分离子组成及含量是盐渍化土壤治理、改良和利用的重要依据。以新疆盐渍化土壤为研究对象,应用高光谱分析技术获取不同区域土壤盐分离子的特征光谱,在对光谱数据去噪、数据变换基础上分析了鲜样(T1)、风干(T2)和干燥(T3)3类土壤,过2、1、0.15 mm筛处理对离子含量光谱拟合模型精度的影响,建立了基于支持向量机的土壤主要盐分离子光谱反演模型,并对模型的精度和普适性进行了检验。结果表明:土壤原始特征光谱与盐分离子含量均不存在显著相关性,最大相关系数为Na+的0.41;通过光谱数据变换能够明显增强特征波段与离子含量的相关性,K+、Na+、Mg2+、Ca2+、SO_4~(2-)、Cl-和HCO-3的最优变换形式分别为(lgR)'、(lgR)'、R'、(lgR)'、CR、R'和CR,T1处理构建的拟合模型均不能很好地反演离子含量,T3处理的模型估测精度优于T2,土壤粒径越细对土壤离子含量的光谱反演效果越好。分析各处理模型的决定系数和标准误差表明,经T3处理、过0.15 mm筛所构建的离子拟合模型预测精度最高,其中K~+、Na~+、Ca2+和SO_4~(2-)的RPD分别为2.153、2.674 5、2.051和2.786 4,以未参与建模和检验的石河子垦区土样对4种离子模型的普适性检验,其R2分别为0.621 4、0.689 7、0.614 4和0.650 7,说明构建的模型适于估算该区域土壤K+、Na+、Ca2+和SO_4~(2-)的含量。
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滚刀式青贮玉米起茬及残膜回收联合作业机的设计与试验
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高新疆青贮玉米地残膜机械化回收水平,研究大根茬对残膜机械化回收的影响,解决残膜回收率低、膜茬缠绕易堵塞等机具工作难题,该文研究设计了一种滚刀式青贮玉米起茬及残膜回收联合作业机。该机关键工作部件为滚刀起茬、滚筒拾膜和脱膜辊等装置,作业时采取滚刀结构将玉米大根茬起出,解决了大根茬对残膜回收的影响,随后通过滚筒拾膜机构将地膜挑起,由脱膜辊装置将滚筒上的地膜拨送至膜箱。根茬起茬率、地膜捡拾率是评价起茬及残膜回收联合作业机性能的主要指标,该文利用Design Expert软件设计了三因素三水平二次回归正交试验,以滚刀入土深度、机具前进速度、滚刀刀轴转速为影响因素,建立了响应面三维模型。分析得到滚刀入土深度及机具前进速度对机具残膜捡拾率影响显著(P<0.01),而滚刀入土深度及滚刀刀轴转速对机具根茬起茬率影响显著(P<0.01),通过方程推导出机具最佳工作参数为滚刀入土深度18.50 mm、机具前进速度4.57 km/h、滚刀刀轴转速906.43 r/min。大田试验结果表明,在工作参数为前进速度4.5 km/h,滚刀入土深度20 mm,刀轴转速900 r/min作业条件下,根茬起茬率达到88.25%、残膜捡拾率达到84.62%,与理论推导值对比误差均小于4%。该机通过滚刀式起茬能够解决青贮玉米地根茬对残膜回收的影响,可为玉米等大根茬类作物残膜回收机的研究提供参考。
关键词： 农业机械 设计 农作物 青贮玉米 大根茬 残膜回收机 滚刀 大田试验
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地膜覆盖时间对新疆棉田水热及棉花耗水和产量的影响
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：该文主要研究不同的地膜覆盖时间对棉田水热及棉花产量的影响。设置了6个地膜覆盖时间:40 d(J1)、55 d(J2)、70 d(J3)、85 d(J4)、100 d(J5)和140 d(全生育期覆盖,CK),2016和2017年在阿克苏绿洲典型滴灌棉田进行田间试验,分析不同地膜覆盖时间对土壤温度、土壤水分、耗水量(crop evapotranspiration,ET_c)、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响。结果表明,不同地膜覆盖时间可影响土壤水热状况。随着地膜覆盖时间延长,0～80 cm土层含水率逐渐增加,ET_c持续降低,WUE呈增加趋势,但超过100 d后对ET_c及WUE无显著影响。J1、J2、J3和J4处理在揭除膜后,土壤含水率迅速降低,土壤深层水快速消耗,进入铃期后处理间差异才逐步开始缩小。地膜覆盖时间小于100 d会显著减少单株成铃数,降低单铃质量,最终造成减产。J1～J5覆盖时间中,J5处理产量(2 a平均为6 800 kg/hm~2)和WUE(2 a平均为11.5 kg/(hm~2·mm))最高(P<0.05),且J5与CK差异不显著(P>0.05),可见,地膜覆盖100 d较适宜。该研究结果可为绿洲棉区合理地使用地膜提供科学依据,也为残膜回收及降解地膜的安全应用提供理论支持。
关键词： 耗水量 温度 含水率 地膜覆盖 棉花 水分利用效率 产量
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玉米起茬机构的强度及振动特性分析与试验
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米地膜污染治理中,玉米根茬较大、根系中大量气生根与地膜穿插在一起,致使玉米地膜回收较为困难,该文设计采用圆盘式起茬机构将玉米根茬起出,进行地膜回收,可有效解决玉米大根茬影响地膜回收的问题。但在双圆盘起茬过程中,田间地面不平引起的随机激励和圆盘刀等激励产生的振动频率接近起茬机构固有频率时,将引起共振加速,影响整机结构动态特性与可靠性。采用振动测试与模态分析方法,分析起茬机构田间振动特性,避免机构的共振影响起茬工作。首先,进行模态分析,提取机构固有频率与振型;其次,通过整机田间动态信号测试,进行动态数据采集分析,每个测点的振动响应进行快速傅里叶变换的频谱分析,测点位置的主要振动频率为19.53 Hz,与模态分析的一阶固有频率38.176 Hz相差较大,不在同一频率范围内,机构不会产生共振现象发生。根据胡克定律在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系,对田间动态数据进行计算得到机构的受力情况,计算受力最大处的测点4应力为227.94 MPa,小于普通炭钢的屈服强度为235 MPa,满足强度要求。该研究可避免起茬装置的共振发生,可为农机装备的振动特性分析与强度设计提供参考。
关键词： 农业机械 振动 有限元方法 大根茬 残膜回收 圆盘 模态分析
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食品中甲基乙二醛的来源、毒性及其清除剂研究进展
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：生物体内存在多种活性羰基化合物(reactive carbonyl species,RCS),其中甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)是人体内最主要的RCS,它是机体内源性代谢产物,也能在食品加工和贮藏过程中产生,尤其在含糖量高的焙烤食品和加入高果糖玉米糖浆的碳酸饮料中含量较高。除了具有直接的细胞毒性,MG也参与体内蛋白质和核酸的糖化反应,引起羰基应激,诱发组织病理损伤,加剧慢性退行性疾病的恶性发展。本文概述了食品加工中MG的产生、健康危害及其清除等方面的国内外研究进展,为清除MG功能食品的研发提供理论依据。
关键词： 甲基乙二醛 活性羰基化合物 功能食品 甲基乙二醛清除
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玉米秸秆厌氧消化预处理方法及工艺优化
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高玉米秸秆厌氧消化性能,该文采用碱液、酸液、沼液等方法对玉米秸秆进行预处理,比较不同预处理方式对秸秆成分、含量以及厌氧消化能力的影响。试验结果表明,经超声波辅助碱预处理后,秸秆的木质素和半纤维素总含量显著降低,产气量显著提高。基于Box-Behnken(BBK)试验设计,选择碱液预处理的固固比(Na OH/秸秆,下同)、预处理温度、预处理时间为试验因素,结合响应面分析法对碱液预处理条件进行响应面优化,结果表明,最佳玉米秸秆预处理条件为固固比22.4%,预处理温度37.9℃,预处理时间39.7 h,在此条件下还原糖产量的试验值为738.6 mg/g,沼气累积产量的试验值为661 m L/g,试验值与预测值误差不到0.5%,证明了响应面优化法的准确性和可行性。
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