科研产出
蔬菜穴盘育苗底部气吹式钵体松脱装置设计
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对蔬菜穴盘苗直接拔苗费力又损伤大的问题,设计了一种有助于穴盘苗移栽的气吹式钵体松脱装置。利用直线模组移位单元和双联气缸升降单元组合成输送系统,驱动气嘴排从穴盘底部的穴孔排水口逐排顶吹穴盘苗钵体,实现穴盘苗钵体与穴孔壁之间非机械接触式放松,利于移栽时人工轻松拔苗或机械快速夹取。对关键部件进行设计,使用排气孔直径为5mm的气嘴,能确保气体射流从128穴孔排水口有效顶吹穴盘苗钵体而不顶盘,根据亚声速自由气体射流动力学原理计算表明:当气嘴口空气射流压力大于0.098 MPa,不超过0.235 MPa时,所设计的气嘴能将穴盘苗吹松而不破坏苗钵根土结构。开展气力顶钵松脱多因素试验研究,结果表明气流喷射压力高度显著影响苗钵完整率,钵体含水率对完整率影响显著,其他苗龄、气流回路流量、气嘴头有无海绵密封等试验因素没有统计学显著性影响。当气嘴回路中气流喷射压力控制为0.2 MPa,钵体含水率为55%～60%,黄瓜苗龄为25 d,气流回路全开,气嘴没有海绵头铺垫时,对穴盘苗顶吹作用达到既能将穴盘苗钵体顶松脱离穴孔壁粘附,又最大程度保证钵体完整度的效果。开展验证性试验,苗钵气力松脱完整率达到96%以上,完成整盘苗放松约48s,满足实际需要。该研究可为开发省力的穴盘苗钵放松装置和边松脱边取苗的高效无损自动取苗机构提供参考。
关键词： 机械化 设计 优化 穴盘苗 钵体 气吹 松脱 正交试验
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基于ITS和cpDNA序列的梭梭和白梭梭物种分化
《林业科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：【目的】基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基础数据。【方法】基于2个nrDNA序列(ITS2、ITS1-ITS4)和3个cpDNA非编码区序列(trnS-trnG、rps4和trnV),对古尔班通古特沙漠南缘同域分布的梭梭和白梭梭共30个个体进行序列分析;利用距离法(基于Kimura 2-parameter)研究2种植物的遗传分化;基于贝叶斯方法分析个体间的分子系统关系;并利用距离法、系统发育树法、BLAST比对法和诊断特征法评价ITS和cpDNA的单序列及其组合对2种植物的物种鉴别力。在此基础上,利用生态位分析软件ENMTools V1.4定量分析梭梭与白梭梭生态位分化的程度。【结果】1)对于梭梭和白梭梭,2个ITS序列拼接比对的总长均为1 117 bp,G+C含量平均分别为34.74%和34.82%,总的信息位点数分别占片段总长的2.33%和1.43%; 3个cpDNA序列拼接比对的总长均为2 344 bp,G+C含量平均分别为59.62%和59.39%,信息位点数分别占片段总长的0.68%和0.43%。2)基于ITS和cpDNA序列组合构建的贝叶斯系统发育树都表明梭梭和白梭梭各聚为一支。3)基于ITS和cpDNA序列组合计算的2种植物的种间最小遗传距离均大于种内的最大遗传距离,并且种间种内都存在1个明显的距离间隙,表明本研究所用的ITS和cpDNA的序列组合可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列。4)基于4种方法评价的ITS和cpDNA序列对梭梭和白梭梭的物种鉴别力表明:2个ITS的单序列及其序列组合的鉴别率均为100%; cpDNA序列中,rps4的单序列及其与trnS-trnG,trnV的两两序列组合的鉴别率均为0,而trnS-trnG,trnV的单序列及其序列组合,以及trnS-trnG+trnV+rps4组合的鉴别率均为100%。5)生态位参数D值和I值的观察值和一致性检验的模拟值都集中在0.65和0.90左右,表明梭梭和白梭梭的生态位分化不明显。【结论】基于ITS和cpDNA序列组合,梭梭和白梭梭物种间的遗传分化明显,分子系统关系清楚; ITS和cpDNA序列组合都可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列;梭梭和白梭梭的生态位分化不明显,说明生态因素很可能对2种植物的分化与进化没有起到明显的作用,2种植物很可能也具有相近的进化历史。本研究的结论可以为梭梭和白梭梭的系统发育、遗传和进化研究提供重要的理论依据和数据支撑。
关键词： 梭梭 白梭梭 ITS序列 cpDNA序列 物种分化 分子系统关系 生态位分化
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4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机的研制
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：新疆是中国地膜应用面积最大、污染最为严重的地区,地膜回收广泛采用立杆式搂膜机作业,存在窄行中的地膜难回收、残膜回收率低、作业距离短、卸膜频繁、作业效率低等问题。为解决上述问题,该文研制了4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机。机具主要由棉秆粉碎装置、螺旋输送机构、搂膜机构、卸膜机构、传动系统、机架等组成。采用侧输出式棉秆粉碎装置,将粉碎后的棉秆通过螺旋搅龙输出至地面,有利于膜秆分离;搂膜部件增加有浮动功能的小窄行搂膜弹齿,进一步提升残膜回收率。通过静力学分析,确定弹齿入土角θ范围为10°~30°;对弹齿入土深度、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,并建立了三元二次回归模型。应用Design-Expert软件寻优功能进行优化,优化后弹齿入土深度20 mm、弹齿组数为12组、机具前进速度为1.5 m/s。田间试验结果表明,优化参数组合的残膜回收率为91%,膜秆分离率为87%,棉秆粉碎合格率为90%,优化方案切实可行,满足设计要求。对比试验表明,本文机具在残膜回收率与卸膜次数上优于立杆式搂膜机。研究结果可为残膜回收联合作业机械的研制提供参考。
关键词： 农业机械 秸秆 塑料薄膜 棉秆粉碎 搂膜 弹齿 试验
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吊杯式移栽机构中番茄穴盘苗运动分析优化与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：吊杯式移栽机构的投苗杯向栽植器喂苗时,番茄穴盘苗与栽植器的碰撞导致苗钵质量受损。为此,建立番茄穴盘苗与栽植器的接触力学模型和碰撞运动模型,用赫兹理论得到苗钵最大接触力方程,用冲量和冲量矩定理得到苗钵和苗茎与栽植器的碰撞运动方程,在此基础上用目标规划法建立多目标优化函数,得出栽植器角速度为1.18 rad/s和1.31 rad/s时,接苗角取72°和番茄穴盘苗的株高取12 cm,有利于减小苗钵质量损失。利用高速摄像试验观察碰撞运动,得出苗钵与栽植器的碰撞是弹塑性碰撞,苗钵和苗茎与栽植器的碰撞都会改变番茄穴盘苗的运动速度和姿态,使番茄穴盘苗与栽植器发生二次碰撞。苗钵破碎性试验表明,工作参数优化后的番茄穴盘苗质量损失分别为9.67%和8.43%,优于其它参数组合的试验结果。
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机械移栽黄瓜穴盘苗育苗品质评价与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了得到兼顾生长质量和机械移栽性能的黄瓜穴盘苗,以育苗基质配比(草炭∶珍珠岩∶蛭石混合体积比为2∶1∶1、3∶1∶1和4∶1∶1)、基质压实度(基质与穴孔的体积比为1. 0、1. 2和1. 4)和营养液浓度(营养液电导率为1. 0、1. 2、1. 4 m S/cm)为因素开展正交试验。进行压缩和拉拔试验,测量黄瓜穴盘苗的抗压力和脱盘力;计算黄瓜穴盘苗的壮苗指数;利用X射线μCT扫描仪对苗钵进行检测和根系三维重构,在垂直方向用根系分布密度最小和最大值的比值表达根系均匀程度,水平方向上用外围根系分布密度表达根系包裹苗钵的紧密程度。通过方差分析可知各因素对试验指标有不同程度的影响。以苗钵的抗压力、脱盘力、壮苗指数、根系均匀系数和外围根系分布密度为优化目标,用综合评分法得出当育苗基质配比为3∶1∶1、基质压实度为1. 2、营养液电导率为1. 2 m S/cm时,育苗品质最优。在取苗频率为43、48、53株/min时进行取苗试验,结果表明,在该组因素组合条件下,苗钵破损率分别为3. 6%、3. 9%和4. 3%,取苗成功率为97. 2%、96. 1%和94. 8%,优于其它因素组合的试验结果,与综合评分方法优选的结果一致。
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残膜回收机旋转式起膜装置起膜机理分析与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有残膜回收机起膜铲起膜率低、膜土分离难和工作可靠性低等问题,提出一种旋转式起膜装置,通过对该装置起膜过程中残膜和土壤混合物受力及运动分析,确定了膜土能够被抛离的条件以及残膜可被弹齿"接"住的条件。通过对起膜机理的分析,将起膜刀轴转速、起膜刀轴与输膜弹齿之间的水平距离、垂直距离作为试验因素,以起膜率、回收率和含土率作为评价指标,运用Design-Expert软件中的Box-Benhnken Design方法设计三因素三水平试验,分析各因素对作业质量的影响。试验结果表明,对起膜率影响顺序依次为:起膜刀轴转速、垂直距离、水平距离;对回收率影响顺序依次为:起膜刀轴转速、水平距离、垂直距离;对含土率影响顺序依次为:起膜刀轴转速、垂直距离、水平距离。利用Matlab 2016a软件中绘制上述3个因素的四维切片图,分析各因素对响应指标的综合影响效应。分析结果表明,起膜刀轴转速越高,起膜率越高,反之起膜率越低,而水平距离和垂直距离对起膜率影响比较小;起膜刀轴转速越高、水平距离越小、垂直距离越小,回收率越高,含土率越高,反之,回收率越低,含土率越低。对影响因素进行综合优化后得到最优的工作参数组合,起膜刀轴转速为680 r/min,起膜刀轴与输膜弹齿之间水平距离为250 mm,起膜刀轴与输膜弹齿之间垂直距离为320 mm。对上述组合进行田间试验验证,起膜率为90. 1%,回收率89. 5%,含土率11. 8%,结果表明该装置优化方案可行。
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适宜核桃壳划口位置改善其破壳特性提高整仁率
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对目前传统单一的机械破壳方式存在的破壳率和整仁率难以平衡的问题,该文以预处理视角研究了对新疆核桃进行破壳前划口预处理的静态压力试验,试验结果表明,核桃划口预处理相比未处理核桃的破壳力和破壳形变量明显减小,整仁率明显增加;当核桃划口位置和施加载荷位置均在核桃肚部时,核桃破壳力和破壳形变量均明显减小,与未处理的核桃相比破壳力减小了139 N,减幅为38.4%;破壳形变量减小了0.37 mm,减幅为18.2%;利用三维扫描仪对研究对象进行三维建模,使其更接近物料实形,并实施模型核桃划口处理。有限元静力学分析结果表明:未划口处理的核桃,其壳体表面最大应变、应力和形变发生在加载位置;当加载力相同时,划口预处理条件下在核桃划口位置产生的应变、应力和形变量最大;当核桃划口位置和加载位置均在核桃肚部时,核桃壳表面产生的应变、应力和形变量均较大。该研究结果经验证与静态压力试验结果基本吻合。研究结果为核桃划口机和核桃破壳设备的研制提供理论支撑。
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弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对弹齿式残膜回收机捡拾装置与地面接触不充分造成残膜回收率低的问题,通过增设起膜部件,重置拾膜弹齿排布,改进了残膜捡拾装置结构。通过对田间覆膜特点和残膜在起膜杆齿上移动条件进行分析,确定了起膜杆齿入土角范围及排布方式。对拾膜弹齿进行运动学和动力学分析,确定了其在残膜捡拾过程中的运动方程和运动轨迹,并确定了残膜不漏挑的条件。依照Box-Benhnken试验设计原理,以机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速为试验因素,以残膜回收率和残膜含杂率为响应值,通过回归分析和响应面分析,建立了机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速与残膜回收率和残膜含杂率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:各因素对残膜回收率的影响由大到小为:起膜杆齿入土角、机具前进速度、输膜链耙转速;各因素对残膜含杂率的影响由大到小为:输膜链耙转速、起膜杆齿入土角、机具前进速度。应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明:当机具前进速度为5. 21 km/h、起膜杆齿入土角为30. 8°和输膜链耙转速为236 r/min时,残膜回收率最大值为91. 4%,残膜含杂率最小值为3. 21%,田间验证试验表明该参数下残膜回收率为91. 2%,残膜含杂率为3. 1%,理论值和试验值误差小于3%。
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新疆赛里木湖凹目白鲑中6种重金属元素含量分析及食用安全性评价
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为评价新疆冷水鱼重金属元素蓄积水平和食用安全性,采用微波消解法,并用原子吸收法和原子荧光法对新疆赛里木湖凹目白鲑不同组织进行Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni 6种重金属元素的含量测定,分析其含量分布特征及其与体长、体质量的相关性,并用单因子污染指数法和目标危险系数法评价其污染程度与食用安全性。结果表明,重金属元素在鱼体内的蓄积量存在组织特异性,同一器官组织对不同重金属的蓄积量不相同。Cd、As含量在凹目白鲑的肠胰脏中含量最高,肌肉中含量最少,Pb含量在凹目白鲑的皮含量最高,均小于国标规定食用性安全含量(Pb<0.5 mg/kg,Cd<0.1 mg/kg,As<0.1 mg/kg)。相关性分析显示,除Ni和Cr含量在凹目白鲑部分组织中相关性不显著,其余均表现出较强的相关性(P<0.05),重金属含量与体长、体质量的相关性较显著。污染程度分析及健康风险评价表明,除肌肉组织外其他组织器官均存在不同程度的污染水平,食用赛里木湖区域的凹目白鲑无明显的健康风险,食用安全性较高。
关键词： 重金属元素 新疆赛里木湖 凹目白鲑 蓄积量 食用安全
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基于Micro-CT的黄瓜苗坨夹取破损检测及取苗参数优化
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了减小自动移栽时取苗爪夹取苗坨的破损,利用X射线Micro-CT对处于夹取状态的黄瓜苗坨进行检测,用阈值分割方法将根系和孔隙从断层图片中分割提取并三维重构。在垂直和水平方向将苗坨划分成6等份,对根系和孔隙的体积和分布密度进行统计,得出夹取过程中根系未发生显著位移,根系的作用是将基质缠绕包裹住,防止苗坨散坨;孔隙的体积和分布密度变化非常显著,新生孔隙的聚集和裂缝的形成是导致苗坨破损的主要原因。苗坨中夹针收缩移动的区域、夹针的顶端部位和苗坨的顶部是破损的主要部位,用这3个区域孔隙体积的增加量作为评价苗坨破损量的指标,对圆形和扁形2种夹针,在夹针直径为2、2.5和3 mm,夹取初始角为7°、9°和11°时进行扫描试验,得出在夹针收缩量为5 mm时,减小夹针直径和增大夹持初始角可以减小苗坨破损量,相同夹取条件下圆针夹取苗坨的破损量小于扁针;在夹取力等于苗坨屈服点的抗压力7.31 N时,圆针和扁针的收缩量分别为4.75和4.26 mm,此时孔隙体积的增加量分别为843.7和786.1 mm~3,扁针夹取苗坨的破损量小于圆针。以苗坨质量损失25%作为考核指标,在自动取苗机构上进行试验,结果表明,在夹针直径为2 mm,夹取力和夹取初始角分别为7.31 N和11°时,苗坨的破损率为6.3%,小于其他参数的试验结果,与Micro-CT扫描分析的结论一致。
关键词： 检测 优化 移栽 黄瓜穴盘苗 苗坨 Micro-CT 破损 根系
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