黄芪对高糖环境下肾间质成纤维细胞表达纤溶酶原激活物抑制剂的影响

目的:体外研究高糖刺激人肾间质成纤维细胞时纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)的表达,以及黄芪延缓糖尿病肾病与其相关性。方法:将人肾间质成纤维细胞培养于不同浓度葡萄糖中,24 h 后采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法检测 PAI-1 mRNA 转录水平,免疫组化方法检测 PAI-1蛋白的表达。随即用黄芪药物血清刺激细胞,观察 PAI-1表达情况。结果:高浓度葡萄糖培养的细胞 PAI-1表达升高,并呈现剂量和时间依赖性。说明 PAI-1表达与高糖作用存在相关性。同时等渗甘露醇也可以诱导 PAI-1表达。黄芪含药血清可以显著抑制细胞表达 PAI-1。结论:高糖可诱导 PAI-1表达,抑制细胞外基质成分降解。黄芪通过抑制 PAI-1的产生,起到抗纤维化作用,从而延缓糖尿病肾病的进展。     

稻麦秸秆旋耕作业中受力与位移分析

常见稻麦秸秆在实际作业过程中与刀具作用发生2种变形:挤压秸秆发生弯曲变形和剪切秸秆发生剪切变形,根据2种变形设置弯曲试验和剪切试验,分别测试15~30 mm/min加载速率下弯曲强度和剪切强度。试验结果表明,小麦秸秆抗弯强度随着加载速率增加而减小;水稻秸秆抗弯强度随着转速增加,表现为先增加后减小。小麦秸秆剪切强度随着加载速率增加,表现为先增加后减小;水稻秸秆剪切强度随着加载速率增加而增加。其次在田间试验中,根据2种变形设置横纵向秸秆以及180~280 r/min的刀轴转速,并对其反旋作业。采用同位素示踪法,即根据标记秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内纵横向秸秆的位移变化,将得到的标记点坐标在三维坐标系中用Matlab绘制成曲线,该曲线形状与旋耕刀片在刀轴上排列相似。耕作后位移和坐标结果表明:水稻秸秆位移大于小麦秸秆位移,水稻秸秆标记点位移变化较小麦秸秆标记点位移变化均匀;2种秸秆排列方式对应2种分布情况:纵向标记秸秆坐标在X轴上以零点对称分布,横向标记秸秆坐标在X、Z轴上两侧对称分布。基于以上因素考虑,实际作业中,选择刀轴转速230 r/min以及改变秸秆在田间排列方式,以使秸秆还田效果达到更佳。     

基于离散元法的旋耕刀受力分析

为分析旋耕刀在有秸秆覆盖和无秸秆覆盖土壤中工作时的受力情况,该文采用离散元法构建土壤-旋耕刀相互作用和秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型。在土槽试验中采用扭矩传感器测量旋耕刀所受扭矩,在仿真中导出每个时刻旋耕刀受到的扭矩和力数据,试验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕作深度100 mm及4种转速77、100、123、146 r/min下进行。结果显示旋耕刀最大扭矩值随着转速增加呈现增加的趋势;在无秸秆覆盖土壤中,试验值与仿真值的相对误差为16.3%;在有秸秆覆盖土壤中二者相对误差为19.1%。耕作过程中旋耕刀所受合力、水平力及侧向力都呈现先升后降的趋势;合力、水平力和垂直力的最大值,都随着转速的增加而增加。旋耕刀刚开始切土时,在有秸秆覆盖的土壤中受到的阻力总比无秸秆覆盖的土壤中所受阻力要大;之后旋耕刀在有秸秆覆盖的土壤中受到的最大力要大于在无秸秆覆盖的土壤中受到的最大力。仿真的水平力和垂直力与旋耕刀理论模型计算得到的旋耕刀水平力和垂直力变化一致。利用离散元法研究旋耕刀切土过程,对探讨刀具与土壤的相互作用机理及设计和优化高秸秆含量土壤中工作的耕作机械具有重要意义。     

水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验

【目的】基于三自由度水果采摘机械臂,设计一种轮式智能移动平台。【方法】根据农田工作环境,设计了转向机构和防撞梁机构;借助ANSYS对车架在3种工况下的变形情况进行仿真分析;使用Simulink模块对车载电机进行了基于最大转矩电流比矢量控制(MPTA)以及ID=0模式下的仿真;使用VC++语言编写了运动控制程序,开发人机交互界面;在南京市江浦农场进行样机行走试验。【结果】弯扭工况下车架变形量最大为14.1 mm,应力值小于材料屈服极限;基于MPTA控制下的电机约0.8 ms达到稳定;该平台最大爬坡角度约为10°,1.5 m·s~(-1)行进时跟踪路径的横向偏差约为0.22 m。【结论】该移动平台结构合理,强度和刚度较高,运动精度高,符合实际工作要求。     

外源ABA对低温胁迫下牛皮杜鹃气孔性状及光合性能的影响

以牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall.)为试材,采用脱落酸(ABA)预处理4d,常温和低温胁迫下培养2d后,分别对其进行叶绿素荧光含量与气孔大小测定,研究了外源ABA对低温胁迫下牛皮杜鹃PSⅡ光合特性与气孔性状的影响,以期为探究其抗寒性机制提供参考依据。结果表明:牛皮杜鹃幼苗的正常生长由于低温胁迫,受到显著抑制,导致PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)以及非光化学淬灭系数(NPQ)、潜在活性(Fv/Fo)显著下降(P<0.05)。外源ABA能够显著缓解低温胁迫对牛皮杜鹃叶片光合能力的影响,优化气体交换过程,对气孔长度、宽度、长宽比影响显著(P<0.05),提高PSⅡ反应中心活性,提高光能利用率,促进物质积累,提高牛皮杜鹃对低温胁迫的耐受性。     

仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片设计与试验

随着保护性耕作的不断发展,实际作业中对旋耕刀性能要求愈发严格,该文在国标旋耕刀基础上,将正、侧切削刃上设计成锯齿状,然后考察实际作业过程中功耗、受力以及作业质量,检测仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片的田间作业功耗和作业质量。针对该锯齿刀片和国标旋耕刀片在有秸秆颗粒和无秸秆颗粒下进行仿真分析,对比可知:在有秸秆颗粒下,由于刀具要与秸秆接触并发生挤压和剪切作用,从而导致受力以及扭矩值较大。结合理论分析,利用扭矩传感器对仿生锯齿刀和国标旋耕刀进行田间试验。根据0.5 m×0.5 m地表设置不同质量秸秆,分别为0、0.375和0.75 kg(0%、50%、100%),测定拖拉机输出扭矩以及功耗,并依照国标测试方法测定作业质量。田间试验得到扭矩与仿真变化趋势一致。当地表无秸秆和地表含50%秸秆时,锯齿刀片扭矩分别为404.05和438.33 N·m;国标旋耕刀片上扭矩分别为389.27和443.79 N·m。当地表秸秆质量分数为100%时,锯齿刀和国标旋耕刀片上扭矩分别为557.92和507.34 N·m。耕作后地表秸秆和土壤评价结果显示:不同质量含量秸秆覆盖下,仿生锯齿刀耕作后的秸秆掩埋率、土壤破碎率、长度≤15 cm秸秆比例等方面都优于国标旋耕刀。田间试验和仿真结果都显示当地表覆盖秸秆量为0%和100%时,仿生锯齿刀的扭矩高于国标旋耕刀。虽然仿生锯齿刀只在秸秆覆盖量为50%时扭矩与功耗优于国标旋耕刀,但在3种秸秆覆盖量下仿生锯齿刀的耕后地表质量都明显优于国标旋耕刀。综上考虑,在实际作业中,可适当收集田间秸秆。该研究为实现只应用一种刀片来完成旋耕和秸秆粉碎2种不同作业目标提供了参考。     

外源脱落酸缓解UV-B胁迫对牛皮杜鹃气孔及光合特性的影响

为探讨外源脱落酸（abscisic acid,简称ABA）缓解紫外线-B（UV-B）胁迫对植物气孔及光合特性的影响。本试验以牛皮杜鹃（Rhododendron chrysanthum Pall）为试验材料，共设PAR、UV-B、 ABA+PAR及ABA+UV-B等4组处理，测定气孔、花青素（anthocyan）含量以及叶绿素荧光参数，并进行对比分析。结果表明，UV-B胁迫使牛皮杜鹃气孔特征、花青素含量、F_m、F_v/F_m、F_v′/F_m′、F_v/F_o、q_P显著降低（P<0.05）,q_P快速光响应曲线下降幅度增大，ABA预处理显著提高了花青素的含量、F_m、F_v/F_m、F_v′/F_m′、F_v/F_o、q_P（P<0.05...     

正反转旋耕后土壤和秸秆位移试验分析

土壤和秸秆在耕作后的位移变化是保护性耕作和秸秆还田重要组成部分。为分析和比较耕作后两者的位移变化,针对正、反转旋耕2种作业方式以及180、230、280 r/min 3种转速设置重复性试验。试验中按刀辊轴向布置标记铝块和横、纵向秸秆,运用示踪法(以点代面)思想,即根据标记的铝块和秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内土壤和纵、横向秸秆的位移变化。将得到的标记点位置进行标定,并在二维CAD中绘制出标记点在二维地表的形态,该形态与旋耕刀在刀轴上排列相似。2种耕作方式的地表形态和位移对比分析表明:正转旋耕的秸秆埋覆率要高于反旋,反转旋耕破碎率要优于正旋;土壤在耕作后分布较均匀,横、纵向秸秆在正反旋作业后均出现聚集现象,正旋作业更为明显;土壤以及地表秸秆位移反旋作业大于正旋作业,但随着机具转速增加,反旋作业位移呈递减,正旋作业位移呈递增。基于以上因素考虑,可以根据实际作业需要来改变耕作方式、转速以及刀具在刀辊上螺旋线形状来满足不同农艺要求。     

秸秆-土壤-旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析

秸秆-土壤-旋耕刀之间的相互作用机理对于分析耕作过程有着重要作用。为研究秸秆-土壤-旋耕刀的宏观及微观相互作用,对系统中的秸秆位移进行了仿真分析。首先建立了秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型;其次,对仿真结果与室内土槽实验结果进行对比分析,在土槽实验中采用示踪器方法测量秸秆位移;仿真中导出每个时刻的秸秆位置用来描述秸秆仿真位移;最后,利用仿真数据对秸秆位移进行三维分析。实验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕深100 mm及4种转速(77、100、123、146 r/min)下进行。实验与仿真结果皆显示秸秆位移随着转速增加呈现增加的趋势;秸秆的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移;高转速下的实验与仿真位移误差约为40%,低转速下为70%。利用拟合的误差方程和仿真值可以估算秸秆的水平和侧向位移值,估算值与实验值误差为8.7%和9.3%。通过追踪不同位置的秸秆颗粒发现:初始位置不同的秸秆颗粒具有不同的运动:位于正切刃内侧的秸秆在刀刃切开土壤时,沿正切刃边缘滑出;而位于侧切刃下方的秸秆在开始时被侧切刃挤压随刀刃一起运动,而后随土壤一起被抛起;远离旋耕刀工作范围的秸秆,则因受土壤扰动影响而仅有微小的位移。紧靠侧切刃及过渡刃周围的秸秆颗粒在考察时间段内被直接旋耕入土。可以利用秸秆的垂直方向受力情况,优化旋耕刀刃口曲线提高秸秆在旋耕过程中直接入土的比例;还可以整合秸秆水平和侧向位移及分布,寻找最优工作参数使秸秆在3个方向都能均匀分散,从而提高秸秆分布均匀度。     

苹果在线分级系统设计与试验

【目的】根据苹果采摘机器人结构和作业特点设计与其配套的在线分级系统,满足实时分级需求。【方法】通过预分级机构剔除果径在等级外的苹果,减少视觉分级的无用功;利用力传感器获取苹果质量信息并确定质量等级;通过机器视觉技术实现苹果大小和腐烂面积的检测;借助Matlab和VS2008开发图像处理算法和界面控制程序;构建基于CAN总线的分布式控制网络。对苹果进行综合分级试验。【结果】苹果实际直径与检测直径的决定系数为0.990 3,实际质量与检测质量的决定系数为0.999 6,实际腐烂面积与检测腐烂面积的决定系数为0.985 5,综合分级成功率可以达到89.71%,连续分级时单果平均分级时间为2.89 s。【结论】该分级系统工作稳定,方便扩展,有较高的分级效率和分级精度,可以满足采摘机器人的实时分级需求。