小麦秸秆含水率测量仪的设计与试验

为了实现小麦秸秆含水率的便捷、快速和准确测量,设计了一种以AT89S52单片机为控制器,分别利用平行极板式电容传感器,DS18B20温度传感器和FSR402压力传感器测量电容、温度和容积密度,以液晶显示器显示测量结果的小麦秸秆含水率测量仪。通过试验分析了电容、温度和容积密度测量模块的精度;进而以冬小麦秸秆为对象,研究了秸秆的湿基含水率(10.6%～19.6%)、温度(5～35℃)和容积密度(77.2～103.6kg/m3)对输出电容的影响;建立了电容与主要影响因素的关系模型,并对模型的可靠性及含水率预测精度进行了检验。结果表明,所设计测量仪的含水率绝对测量误差是0.9%～2.2%,灵敏度为0.3%,响应时间小于2s。研究为灵敏、快捷的小麦秸秆含水率检测仪的设计提供了参考。     

平行极板电容传感器介电式颗粒饲料水分检测仪设计与试验

为了实现颗粒饲料含水率的快速、无损检测,设计了以STM32F103ZET6单片机为控制芯片的颗粒饲料水分检测仪,采用平行极板电容传感器、温度传感器、质量传感器和相应的检测电路分别检测颗粒饲料样品的电容、温度和容积密度,经过单片机进行处理后实现颗粒饲料的含水率检测,并在OLED显示屏上显示检测结果。采用自制颗粒饲料水分检测仪,分析了含水率、温度、容积密度对颗粒饲料相对介电常数的影响规律,并建立了相对介电常数与含水率、温度、容积密度之间的关系模型,模型的决定系数为0.996 8。同时对颗粒饲料水分检测仪的检测精度进行了检验,含水率实测值与仪器检测值之间的决定系数为0.990 3。试验结果表明,与烘干法相比,所设计检测仪的绝对测量误差值在±0.6%以内,具有一定的实用价值。该研究为颗粒饲料水分快速、无损在线检测提供一种新的方法和技术支撑。     

基于交流阻抗法的小麦秸秆含水率检测仪设计

为了给秸秆含水率的检测提供廉价、便捷的检测仪,该文基于交流阻抗法设计了以单片机为控制器,能够检测阻抗、温度和压力的小麦秸秆含水率检测仪。建立了阻抗与小麦秸秆的湿基含水率（10.4%～19.7%）、温度（5～40℃）和容积密度（75.3～101.3 kg/m3）的三元三次关系模型,分析了各因素对模型影响的显著性,指出容积密度对模型影响不显著。进而建立了阻抗与湿基含水率和温度的二元三次模型;验证了模型的可靠性以及基于阻抗和温度预测秸秆含水率的精度。与烘干法相比,该文所设计的小麦秸秆含水率检测仪对于含水率10%～20%,温度在5～40℃的小麦秸秆含水率的绝对测量误差为-2.0%～0.9%,当单片机的晶振频率为11.0592 MHz时,检测响应时间小于1.5 s。该研究为小麦秸秆含水率的快速、现场检测提供了一种装置。     

土壤温度和容重对频率反射土壤水分传感器测量精度的影响

为探究土壤温度和容重对FDR(频率反射)含水率测量结果的综合影响规律,以陕西杨凌地区的塿土为研究对象,以基于 FDR 技术的电流型 DSW-T2型土壤温湿度传感器为测量仪器,研究了土壤的含水率(3.82%~21.43%)、容重(0.91~1.30 g/cm3)和温度(2.5~50℃)对传感器输出信号的影响;建立了传感器的输出电流与土壤含水率、容重和温度的综合测量数学模型,实验分析了模型在预测含水率方面的可行性.结果表明,传感器的输出电流随土壤含水率、温度和容重的增大而增大,可用三元二次方程表示输出电流与土壤含水率、温度和容重之间的关系;在0.05的显著水平上,含水率、温度和容积密度均对模型有显著影响.基于模型的计算输出电流与实际输出电流的绝对误差范围是-1.167~1.216 mA,计算含水率与实际含水率的绝对误差范围是-2.638%~2.812%.本研究对于开发具有温度和容积密度补偿功能的新型FDR土壤含水率传感器的综合测量模型有指导作用.     

电容法猪肉含水率快速检测的研究

猪肉的含水率检测对猪肉市场管理、贮藏和加工有很大的意义。为快速检测猪肉含水率,采用电容法设计并制作单一平面电容传感器探头和硬件电路,采用干燥法制作标准含水率样品,对传感器进行标定与验证试验。试验结果表明,利用电容法可以快速检测猪肉的含水率,含水率在60%～76.4%,测量误差±1.2%以内。温度特性试验表明猪肉的介电常数受温度影响很小,在常温范围内温度影响可以忽略。该研究可为猪肉市场管理、贮藏和加工提供参考。     

基于介电特性的燕麦含水率预测

为了给基于介电特性的小杂粮含水率测量仪的开发提供基础数据,该文以燕麦为对象,利用同心圆柱形电容器研究了测试信号频率(103～106Hz)、燕麦含水率(12%～21%)、温度(5～40℃)和体积密度(671～787kg/m3)对相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″的影响,分析了介电参数变化的原因;建立了部分频率下燕麦介电参数与主要影响因素的关系模型,验证了模型的精度;检验了基于介电参数预测含水率的精度和可行性。结果表明,在103～106Hz频段内,燕麦的ε′和ε″均随测试信号频率的增大而减小,但随含水率、温度和体积密度的增大而增大;可用三元或二元三次方程描述介电参数和主要影响因素的关系,且各模型的决定系数皆大于0.96;同烘干法获得的含水率相比,基于介电参数预测燕麦含水率的误差范围在±1.2%,说明基于介电特性预测含水率是可行的。本研究对了解燕麦的介电特性以及燕麦含水率检测仪的开发有重要的指导意义。     

流动及静态谷物含水率测定方法研究

从理论上建立了电容传感器用于谷物含水率测量的数学模型，介绍了一种不受谷物堆积密度影响的含水率在线测量系统，并利用该系统对小麦、玉米作了试验研究。试验结果表明，该文提出的方法具有较高的测量精度，为谷物在烘干过程中含水率的在线测量提供了可行方法     

针型电容法测量谷物含水率的研究

采用针型电容传感器和测量电路,并采取减小介质损耗的有效措施,研制了测量谷物含水率的针型电容法。实验结果表明,在谷物含水率与输出电压间具有良好的线性关系。该方法具有较高灵敏度、稳定性和良好的动态特性,完全可以满足谷物含水率的测量要求,为谷物含水率的准确、快速和在线测量提供了一种有效的方法。     

小麦播种机电容式排种量传感器设计

为提高小麦播种机排种量检测的可靠性,根据电容器的电容随极板间介质质量变化而发生变化的原理,研制了一种电容式排种量传感器。利用AD7745数字转换器和单片机搭建微电容信号调理电路,电容传感器与调理电路采用短线连接,减小了寄生电容对测量精度的影响。通过标定,获得了传感器电容值与排种量的关系模型。在播种机试验台架上对电容式排种量传感器性能进行了测试。试验结果表明,在排种速度不同的情况下,该传感器的最大测量误差为2.2%。该传感器能够较好地实现小麦播种机排种量的在线检测,为变量播种提供了有力支持。     

高频电容式联合收获机谷物含水量在线监测装置研制

为实现联合收获机谷物含水率在线测量,使智能测产更加精确、收获速度更加合理,该文研制了高频电容式谷物含水率在线监测装置。利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,建立电容极板模型,针对电容极板的厚度、极板间距、相对面积对边缘效应的影响进行了三因素三水平正交优化仿真,根据仿真结果选择极板厚度0.15 mm、极板间距20 mm、极板间相对面积3 000 mm2的紫铜板作为电容极板。以STM32F103系列微处理芯片为核心构建了谷物含水率在线监测装置,设计了由电源模块、高频激励信号、交流小信号放大电路、电容极板、信号调理电路、均方根转换电路等组成的传感器检测电路。为了更加准确地监测出谷物含水率、简化电路结构、降低成本,分别对不同频率信号源进行了Multisim仿真和试验验证,最终选取10 MHz的高频信号为监测装置激励信号。该装置能对谷物含水率进行在线监测、实时显示以及存储。对谷物含水率在线监测装置分别进行了室内静态监测和田间在线监测试验,结果表明:室内静态监测试验的最大相对误差为1.57%,田间在线监测试验的最大相对误差为2.07%。     

收获时期及干燥方式对花生品质的影响

为探索不同收获期和后熟干燥方式对花生品质的影响,该研究以泰花5号花生为试验对象,采用在株晾干法、鲜摘晾干法、鲜摘催干法3种方法对3个时期收获的花生进行后熟干燥品质对比测试分析。结果表明,在同一收获期中,在株晾干法花生百果质量、百仁质量显著高于其他2种方法,该后熟干燥方法的增重作用随收获期提前而更明显(P0.05);但在相同后熟干燥方法中,提前2周收获的干燥荚果百果质量、百仁质量均显著低于前1周和原定收期收获的花生荚果(P0.05)。自然晾晒干燥期间,在株晾干花生果壳、果仁含水率均高于同期鲜摘晾干果壳、果仁含水率,两种晾干方式含水率差异在初期逐渐增加、随后逐渐减小直至达到相当的最终含水率。鲜摘晾干和鲜摘催干果仁粗蛋白、粗脂肪均未见显著差异(P0.05),而在株晾干果仁粗蛋白、粗脂肪含量分别增加了3%、2%左右;而收获期越早,果仁粗蛋白和粗脂肪含量越低。在果仁不饱和脂肪酸总相对含量上,鲜摘晾干、在株晾干果仁与新鲜果仁未见差异(P0.05),但机械催干果仁显著低于新鲜果仁(P0.05)。在果仁氨基酸组成方面,经3种不同后熟干燥方法后,8种主要氨基酸及氨基酸总含量均呈现在株晾干含量最高、鲜摘晾干其次、机械催干最低的差异(P0.05)。在株晾干花生果柄横断面显微结构观察表明,果柄在干燥初期仍保留对水分、养分等物质输导、贮藏的空间通道,为荚果的物质代谢和积累提供必要条件。该研究结果为花生生产实践提供参考。     

附加电阻法快速测定土壤含水率的试验

为了消除电容土壤水分检测中电导影响,提出了基于附加电阻的高频电容土壤水分测定技术,分析了高频电容土壤水分传感器的机理, 建立了基于附加电阻的高频土壤水分数学模型,通过求解土壤水分引起的电容因子,消除了电导的影响,设计了基于附加电阻的平行板电容传感器土壤水分测试电路,并进行土壤测试试验。结果表明：土壤水分引起的电容值与土壤的质量含水率在1%～22%范围内呈线性关系,且基于附加电阻的高频电容土壤水分的测试值 小于2%。     

花生仁薄层干燥试验研究

通过花生仁薄层干燥试验,探讨了风温、风速、相对湿度等参数对花生仁干燥速率的影响。分析结果表明:风温是影响干燥速率的主要因素。其次是风速,而相对湿度和物料初始水分影响则很小。同时,根据试验分析还建立了干燥速率的数学模型。     

Iron Availability as Affected by Soil Moisture in Intercropped Peanut and Maize

Abstract

Pot and rhizobox experiments were carried out to investigate the iron availability in intercropped peanut and maize as affected by soil moisture. Results from pot experiment showed that the root growth of peanuts were significantly inhibited at 25% soil water content compared to those at 15% soil water content. The chlorophyll content in the new leaves of intercropped peanut decreased and leaves became chlorotic at 25% soil water content. There were no significant differences in the active iron concentration in new leaves of peanut between 15% and 25% soil water content. The soil pH were higher in peanut rhizosphere than in bulk soil at the early, middle, and harvest stages for both 15% and 25% soil water content. The soil bicarbonate content was also higher in peanut rhizosphere than in bulk soil for both 15% and 25% soil water content. There was significant difference in soil bicarbonate of peanut rhizosphere between 15% and 25% soil water content at the harvest stage. The available iron content in both rhizosphere soil and bulk soil were lower than 3.5 mg kg^?1 in all growth stages at both 15% and 25% soil water content. Results from rhizobox experiment showed that citric acid, maleic acid, and fumaric acid in exudates of peanuts significantly increased at 25% soil water content compared to that at 15% soil water content. The apoplastic iron content of peanut roots decreased by 0.216 and 0.409 µmol g^?1 fresh weight^?1 (FW) from the 28th growth day to 42nd growth day at 25% and 15% soil water content, respectively. The mobilizing ability of apoplastic iron in intercropped peanuts at 15% soil water content was 20.1% higher compared to that at 25% soil water content. It is concluded that improvement of iron nutrition of peanuts with intercropping with maize could be affected by soil moisture condition.     

基于电子鼻的花生有害霉菌种类识别及侵染程度定量检测

针对花生霉变传统分析方法操作繁琐、时效性差等不足,该研究拟利用电子鼻气体传感技术建立起花生有害霉菌污染的快速检测方法。辐射灭菌花生籽粒分别接种5种谷物中常见有害霉菌(黄曲霉3.17、黄曲霉3.395 0、寄生曲霉3.395、寄生曲霉3.012 4和赭曲霉3.648 6),并于26℃、80%相对湿度条件下储藏9 d至严重霉变。利用电子鼻气体传感器获取不同储藏时期(0、3、6、9 d)花生样品的整体挥发性气味信息。最后,结合多元统计分析方法对电子鼻传感器响应信号进行特征提取,建立了花生中有害霉菌污染程度的定性定量分析模型。结果显示,主成分分析法(principal component analysis,PCA)可成功区分不同霉菌侵染程度的花生样品,线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)模型对样品不同储藏天数判别的准确率均达到或接近100%。花生中菌落总数的偏最小二乘回归分析(partial least squares regression,PLSR)模型的预测决定系数和预测相对均方根误差分别达到0.814 5和0.244 0 lg(CFU/g)。结果表明,应用电子鼻技术快速检测储藏期间花生霉变状况具有一定可行性,可为利用气味信息实现粮食霉菌污染的在线监测提供理论参考。     

Broiler Litter Ash and Flue Gas Desulfurization Gypsum Effects on Peanut Yield and Uptake of Nutrients

Peanut (Arachis hypogaea L.) requires calcium (Ca) and phosphorus (P). Flue gas desulfurization gypsum (FGDG) and broiler litter ash (BLA) could be used as Ca and P fertilizer for peanuts. A pot study was conducted to determine the effects of BLA and FGDG on peanut yield and nutrient uptake compared to superphosphate (SP). Peanut kernel yields were 13.5 greater with BLA compared to SP. Kernel Ca concentration was 29% and P was 17% lower in in plants grown on the BLA compared to SP. Because of the high Ca content of the amended soil no significant difference was observed when FGDG was added. Micronutrients in kernel fertilized with BLA and FGDG were similar to superphosphate. The small difference in kernel Ca and P and the low levels of metals in the tissue between the BLA and SP demonstrate that BLA could be used as P source for peanuts.     

透射式探地雷达探测土壤含水率

探地雷达可以进行土壤含水率的快速探测,但普通反射式雷达容易受反射层位难确定的影响造成探测误差。该研究使用透射式探地雷达对不饱和含水壤土及砂土所构建的物理模型进行透射式探测,通过起跳时间对比标定的方法,精确计算了介质中雷达波波速和土壤的相对介电常数。最后通过统计分析,发现以Topp模型公式形式为基础的三次多项式具有最高拟合优度,并修正了Topp公式中的参数后,分别建立起非饱和壤土和砂土体积含水率与介电常数的经验公式及其适用范围。最后,通过试验对比验证了该方法对砂土含水率的测量相对误差为13.20%,较时域反射TDR(time domain reflectometry)方法低14.34%,壤土为9.48%,较TDR方法低15.79%,测量精度明显高于TDR方法。因此该方法可替代TDR方法用于特定条件下土壤含水率的准确检测。     

土壤水分对花生根际分泌物中低分子量有机酸的释放及根质外体中铁的积累的影响

A three-compartments rhizobox was designed and used to study the low-molecular-weight organic acids in root exudates and the root apoplastic iron of “lime-induced chlorosis“ peanut grown on a clacareous soil in realtion to different soil moistrue conditions.Results showed that chlorosis of peanuts developed under condition of high soil mositure level(250 g kg^-1),while peanuts grew well and chlorosis did not develop when soil moisture was managed to a normal level(150 g kg^-1).The malic acid maleic acid and succinic acid contents of chlorotic peanut increased by 108.723,0.029,and 22.446ug cm^-1 ,respectively,compared with healthy peanuts.The content of citric acid and fumaric acid also increased in root exudates of chlorotic peanuts.On Days 28 and 42 of peanut growth,the accumulation of root apoplastic iron in chlorotic peanuts was higher than that of healthy peanuts.From Day 28 to Day 42,the mobilization percentages of chlorotic peanuts and healthy peanuts to root apoplastic iron were almost the smae,being 52.4% and 52.8%,respectively,indicating that the chlorosis might be caused by the inactivation of iron within peanut plant grown on a calcareous soil under soil moisture conditions.