畜禽粪便厌氧发酵过程抗生素抗性基因归趋及驱动因子分析

针对畜禽养殖业抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)污染问题,该文选取厌氧发酵技术,对比不同厌氧发酵体系内ARGs消长与潜在宿主菌,挖掘不同因子与ARGs的相互关系。结果表明,厌氧发酵体系内微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子,确定ARGs的潜在宿主菌是目前研究的难点;抗生素和重金属也是ARGs消长的重要驱动因子,控制抗生素污染和重金属污染可有效减缓ARGs污染;可移动遗传元件在ARGs水平传播过程中起着重要作用。综合而言,厌氧发酵体系内各个因子直接或间接影响ARGs消长,其中工艺参数是控制整个厌氧发酵体系的先决因素,在特定工艺参数下,微生物群落与体系物化指标相互影响与制约;微生物通过分子内部可移动遗传元件实现ARGs在不同微生物之间的水平传播。综上所述,通过综合协调各类因子实现厌氧发酵体系内ARGs消控是今后研究重点。     

甘肃省中东部农户地膜应用及回收现状

为了解甘肃省中东部地区农户地膜应用、回收状况及其主要影响因素,于2019年3月26日—4月1日采用手机问卷方式,在甘肃中东部开展了地膜应用及回收情况调查。结果显示:调查区域主要种植有玉米、小麦、蔬菜和马铃薯等作物覆膜面积占种植面积的73.2%;种植不同作物的调查农户中,99.3%玉米种植户采用覆膜技术,28.5%、77.1%、57.9%和52.1%种植户分别对小麦、蔬菜、马铃薯和其他作物采用覆膜技术;甘肃省中东部地区地膜回收方式主要为人工捡拾,占调查对象的89.3%;回收残膜的农户中47.7%的农户将残膜交给回收网点,28.3%在地头焚烧,13.8%将其堆放田间,7.9%进行填埋处理,还有2.2%采取其他方式处理;调查作物的地膜回收作业率均在80.0%以上,其中蔬菜高达99.3%;按照人工回收作业的地膜离田率为80%和90%分别估算,2018年甘肃省中东部地区地膜回收率达74.2%和83.5%,其中蔬菜上地膜回收情况最好,分别为79.4%和89.4%。目前甘肃省中东部地区地膜回收工作仍存在回收难度大、回收机械化强度不够、回收地膜处置不当,政府支持力度不够等问题。政府和相关部门应加大地膜新国家标准宣传及执行力度,制定相关扶持和奖励机制,提高地膜回收的机械化程度,快速推动农膜回收及资源化利用工作,为合理应用地膜及农膜污染防控提供数据支撑。此外,手机调查地膜应用及回收系统的启用,能快速有效地获得一手数据,为未来全面快速获取中国地膜应用回收的基础数据提供借鉴。     

纵横刀组协同式马铃薯种薯切块装置设计与试验

针对马铃薯种薯切块机械化程度低的问题,设计了一种纵横刀组协同式马铃薯种薯切块装置,对其关键部件进行设计,通过对马铃薯种薯切割过程的力学分析、运动学分析和能量学分析,建立了切种能量的数学模型,确定了影响马铃薯切种效果的主要因素。以切种效率、切种合格率为评价指标,以圆盘刀半径、输送辊与圆盘刀垂直中心距、圆盘刀轴转速和夹持辊轴转速为试验因素,进行了四因素四水平正交试验。对正交试验结果进行方差和极差分析,结果表明:当圆盘刀半径为180 mm、输送辊与圆盘刀垂直中心距为190 mm、圆盘刀轴转速为115 r/min、夹持辊轴转速为56 r/min时,切种效率为74.5 kg/min,切种合格率为98.8%,满足马铃薯切种作业要求。     

基于PID直流电机驱动的移动式采摘机器人设计

为了提高移动式采摘机器人的控制效率和移动精度,将直流电机驱动电路引入到采摘机器人移动控制系统的设计中,并采用PID算法对移动速度进行调节,从而避免采摘机器人在移动过程中产生较大的速度波动,提高其作业时的平稳性。为了验证PID算法在采摘机器人移动控制系统上使用的可行性,模拟葡萄采摘机器人的作业环境,对采摘机器人移动过程的速度控制进行了仿真模拟,结果表明:达到速度预定目标时,PID算法比常规算法具有更快的响应速度,调节过程也更加平稳。     

Adoption of improved crop varieties by involving farmers in the e-wallet program in Nigeria

The amount of improved seed used in Nigeria is extremely low. Overall, only 5–10% of cultivated land is planted with improved seeds, and about 10% of rural farmers use improved varieties. The objective of this investigation was to identify determinants of adoption of improved seed by farmers not participating in and those participating in the federal government’s e-wallet program in Nigeria. We determined the impact of the e-wallet program on adoption of improved seed in rural areas. A total of 1200 rural farmers were sampled across six geopolitical zones of Nigeria. Results from the use of a bivariate probit model indicated that the e-wallet program continued to become increasingly popular among rural farmers; and that farmers’ literacy, ownership of a mobile phone, value output, mobile network coverage, power for charging phone batteries and contact with extension agents were the positive determinants of farmer participation in the e-wallet program. Cultural obstacles to married women, growers’ age, and increased distance to registration and input collection centers reduced farmers’ tendency to participate in the e-wallet program. The results also showed that rural farmers depended on the e-wallet program for increased use and adoption of improved seed in Nigeria, to boost food security in sub-Saharan Africa. The results suggested the need for an improved e-wallet model by lessening constraints mostly associated with rural information and communication infrastructure, and distance to the registration and input collection centers.     

大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机设计与试验

为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。     

基于深度学习的牛肉大理石花纹等级手机评价系统

大理石花纹是影响牛肉品质等级的重要指标,目前中国牛肉加工企业对大理石花纹的评价是由专业分级人员参照标准图谱完成,具有主观性强、耗费人工的缺点。针对上述问题,该研究提出了基于深度学习的智能分级方法,设计一种具有4层卷积的神经网络结构,实现了大理石花纹特征的自动提取,并基于智能手机开发了牛肉大理石花纹检测软件。该研究共采集样本图像1 800张,按3:1:1分为校正集、验证集和测试集。为进一步验证模型,将该方法与传统机器视觉方法进行了比较,提取了牛肉大理石花纹的大、中、小脂肪颗粒个数,脂肪总面积和脂肪分布均匀度5个参数,并建立了多元线性回归模型。试验结果表明,该研究所用方法大理石花纹检测准确率更高,验证集检测正确率为97.67%。最后编写了手机软件,将模型移植入Android手机,在手机平台上调用模型进行大理石花纹检测。试验表明,该软件对测试集样本的检测准确率为95.56%,单张检测时间低于0.5 s。该研究结合卷积神经网络分类能力强和智能手机运行速度快等优点,开发了牛肉大理石花纹的手机评价系统,具有较好的实用性和便携性,可提高牛肉大理石花纹检测效率,有助于提高农畜产品检测的智能化水平。     

粪源环丙沙星对潮土中抗生素抗性基因的影响

为了探究粪源环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)对潮土中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,布置培养试验(81 d),设置5个处理,分别为Ⅰ:CK(对照),Ⅱ:CIP(外源添加CIP),Ⅲ:DF(不含CIP的鸭粪),Ⅳ:DF+CIP(Ⅲ基础上外源添加CIP),Ⅴ:DF(CIP)(粪源CIP)。采用PCR技术分析土壤中6大类27种抗生素抗性基因和4种可移动遗传元件的检出情况,并利用荧光定量PCR技术对检出频率较高的目的基因及总细菌基因(16S rRNA)的绝对丰度进行检测。结果表明:不同处理土壤中共检出6种ARGs(tet G、sulⅠ、qnr A、qnr S、aad A2、aad D)和1种可移动遗传元件(intⅠ),且检测到的目的基因基本一致。DF(CIP)和DF+CIP处理对土壤中细菌和不同种类ARGs的影响不同。DF(CIP)、DF+CIP处理均显著降低了土壤中16S rRNA、tet G的绝对丰度;DF(CIP)处理显著增加了土壤中sulⅠ、aad A2的绝对丰度;DF+CIP处理显著增加了土壤中qnr A的绝对丰度。不同种类的ARGs与intⅠ、土壤理化性质的偏相关性分析表明,土壤中intⅠ与sulⅠ、aad A2呈正相关,与qnr A呈负相关,qnr A与CIP残留量呈正相关,tet G与有机质呈正相关。研究结果可为科学地评价氟喹诺酮类抗生素的环境风险以及粪肥的合理施用提供一定的理论依据。     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。