农艺措施对谷子产量及抗倒伏力学性能的影响

【目的】明晰栽培条件互作对谷子叶片光合特性、茎秆生物力学性质指标的耦合影响,为运用谷子茎秆生物力学性质进行抗倒伏特性评价,为优化谷子种植栽培条件及抗倒伏优种筛选提供合理农艺措施和理论支持。【方法】采用裂区试验设计方法,主区选取4个在生产中具有代表性的谷子品种,副区为基于不同的播种密度与施肥量、播种密度与水分、水分与施肥量互作处理栽培条件,系统研究了栽培措施对谷子生长发育以及茎秆抗倒伏生物力学性质的影响。【结果】（1）除水分对谷子茎秆节平均直径影响不显著外,谷子品种、施肥量、播种密度及水分4个因素对谷子的产量、光合生理特性及茎秆形态特性均有极显著影响（P＜0.001）;（2）谷子的千粒重、产量均随施肥量和水分的增加而增加;随播种密度的增加,千粒重呈下降趋势,产量呈现先上升后下降趋势;谷子旗叶SPAD值及最大荧光值（Fm）开花期显著高于灌浆期,开花期旗叶SPAD值、灌浆期旗叶Fm可作为谷子育种的目标性状;（3）播种密度对谷子田间倒伏率的影响最大,其次是水分、品种,施肥量的影响最小;（4）谷子茎秆倒数第二节的抗拉倒力与株高、节平均长度及茎秆节含水率显著负相关,与节平均直径显著正相关。【结论】不同农艺措施互作栽培条件下,单因子对谷子的产量、植株光合生理特性及茎秆力学性能影响最大;选择优良品种、合理密植（≤70万株/hm²）、适当水肥是提升谷子籽粒品质、增加产量、减少田间倒伏率的有效措施。     

不同含水率对谷子籽粒压缩力学性质与摩擦特性的影响

为了探明不同含水率谷子籽粒的物理机械性质,减少谷子籽粒在播种、碾米加工及储运等过程中受到压缩载荷及摩擦而产生的机械损伤,该文针对不同含水率的谷子籽粒进行压缩力学性质与摩擦特性试验。研究了谷子籽粒的挤压破碎过程,获得不同含水率谷子籽粒的力-位移（变形）曲线,破坏力、变形量及破坏能。随着含水率升高,破坏力减小,变形量和破坏能呈现先降低后升高的变化规律。同时采用赫兹接触理论,得到谷子籽粒单向表观弹性模量和许用挤压应力,结果表明二者都随含水率升高线性降低。分别测定了谷子籽粒与钢板和铝板间的滑动摩擦系数,随含水率升高,谷子与该2种材料的摩擦系数均增大,且与铝板的摩擦系数要高于钢板。根据试验结果,分别拟合得到了压缩和摩擦力学性能指标与谷子含水率的关系方程,为谷子播种、仓储、加工等装备设计及参数优化提供了基础依据。     

钙果穿刺试验的质构特性与分析

目前钙果采摘后的品质评价尚未确立。通过测定5种钙果果实的基本物性参数以及研究不同品种、穿刺方位对果实穿刺质构特性的影响,编辑力-时间穿刺分析方法,建立4个穿刺参数来表征果实质构特性,分析钙果品种、穿刺方位对各质构参数的影响。分析表明,不同品种间的基本物性参数差异显著（P﹤0.05）;品种、穿刺方位对果皮硬度、果皮破裂深度、果皮韧性以及果肉平均硬度均有极显著性影响（P﹤0.01）,影响的主要因子依次是穿刺方位,品种。该研究结果表明了钙果品种间存在质构特性差异,丰富了钙果品质评价,也为钙果的机械采收、加工提供了技术参考。      

谷子籽粒压缩力学性质及损伤裂纹形成机理

在谷子联合收获机及谷子加工机械装备设计研制中需要掌握谷子籽粒的基本物性参数和力学性质,以及受压致谷子谷壳与米粒损伤及裂纹形成过程,从而确定和优化工作参数.为此该文测定了不同含水率下(25.1％,20.9％,17.5％,15.2％)4种优质谷子品种(晋谷21,张杂10号,吨谷,长谷)籽粒的基本物性参数,包括千粒质量、三轴尺寸等,并研究了不同含水率、品种和压缩方位(长度、宽度和高度方向的压缩方位)对谷子籽粒的压缩力学性质的影响,对试验数据进行了多响应完全随机区组分析.结果表明:同一品种谷子籽粒的长、宽、高、千粒质量、算数平均径、几何平均径均随含水率的降低而减小,不同品种间的物性参数差异显著(P＜0.001);影响屈服载荷、变形量、破坏能以及表观弹性模量的主要因子依次是压缩方位、含水率、品种.对于同一种谷子,籽粒的长度、宽度和高度方位压缩时的屈服载荷和表观弹性模量都随着含水率的升高而减小,压缩变形量和破坏能随着含水率的降低呈先减小后增大的趋势.长度、宽度和高度方位压缩时,损伤裂纹的形成过程及发生机理、扩展形态和部位均不同,分别是:从籽粒的尖冠处沿着胚和胚乳连接处扩展,形成几乎贯穿籽粒长度方向的裂纹:从上下两接触点处由应力集中形成的贯穿籽粒宽度方向的裂纹;从腹面的种脐处沿胚乳抗压性最弱的部位延伸且贯穿籽粒一半的裂纹.研究结果为谷子播种,联合收获机及相关加工机械的设计、参数优化提供依据.     

2 BF-2型谷子精少量流体播种机的设计与试验

山西谷子多种植于丘陵山地,且种植区气候干旱,针对其特殊条件,根据谷子免间苗精少量播种的农艺要求,研制了2 BF-2型谷子精少量流体播种机,设计了输送泵式流体排种装置、链传动系统及滑刀式开沟器等主要工作部件,并阐述了播种机吸种、输种、播种的主要工作过程。以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数、种子破碎率为指标对其进行了排种性能试验;以穴距合格率、穴粒数合格率、空穴率、播深一致性变异系数为指标对其进行了播种性能试验。结果表明:该播种机各行排量一致性变异系数小于5.2%,总排量稳定性变异系数小于2.6%,种子破碎率小于0.5%;穴距合格率大于80%,穴粒数合格率大于74%,空穴率小于5%,播深一致性变异系数小于4%,基本满足谷子精少量播种的要求。谷子精少量流体播种机的设计为山西地区谷子流体播种技术和装备的研发提供了参考。     

荞麦籽粒生物力学性质及内芯黏弹性试验研究

针对可供相关作业机械设计参考的荞麦籽粒生物力学性质指标可用参数缺乏的现状,该文研究了优种荞麦籽粒的常规力学性质及芯粉黏弹性力学性质,并对相关影响因素进行了分析。试验测定了不同品种荞麦籽粒在不同含水率下的三轴尺寸、千粒质量、容重等基本物性参数,采用斜面仪、休止角测定装置测定了荞麦籽粒的滑动摩擦系数及休止角,应用DMA(Q800)动态力学性能分析仪测定了荞麦(粉状)的动态黏弹性,运用物性分析仪测定了荞麦籽粒的破坏力、破坏能等力学性质,利用摆锤式动载试验机测定了荞麦籽粒所能承受的最大撞击载荷。结果表明:同一品种荞麦籽粒的长、宽、高、千粒质量、几何平均径均随含水率的降低而减小,容重随着含水率的降低而增大;摩擦系数随含水率的降低而减小,籽粒与Q235钢板的摩擦系数最大,与7075铝合金板的次之,与304不锈钢板的最小;休止角随含水率的降低而减小;随着含水率的降低,破坏力、表观弹性模量和最大接触应力逐渐增大,变形量逐渐减小,破坏能呈上升趋势。而在相同含水率下,不同品种荞麦籽粒的物性参数及上述力学特性参数均呈现极显著差异(P0.0001)。荞麦粉末的储能模量随含水率的降低而增大,弹性性能提高,损耗模量和损耗正切随含水率的降低而减小,黏性性能降低。同一品种荞麦在相同含水率下,撞击载荷越大,破碎率越高;同一撞击载荷下,随着含水率的降低,籽粒的破碎率先减小后增大。研究结果可为荞麦收获及加工装备研制、参数优化提供基础依据。     

高压电场预处理杂粮种子对生长势及产量的影响

杂粮具有营养丰富、医食兼备、保健食疗等功效,因此提高杂粮产量和品质对农业产业结构调整及农民收入具有重要意义。结合提高杂粮产量和品质的应用背景,研究高压静电场（HVEF）和高压脉冲电场（HPEF）预处理杂粮种子对谷子、荞麦、高粱三种杂粮作物生长势及产量的影响,优化的HVEF预处理工作参数为（10 kV、15 kV、20 kV,处理时间为30 min）,HPEF预处理参数为（脉冲个数30个、50个、70个;脉冲时间30 μs、50 μs、70 μs;场强500 V、1 000 V、1 500 V）,测试拔节期、灌浆期的株高、茎粗和叶绿素含量,收获期三种杂粮籽粒的千粒质量及产量。结果表明：经HVEF预处理后,谷子、荞麦及高粱的千粒质量及产量都有增加;HPEF预处理下,在0.05水平上,电场强度、脉冲个数、脉冲时间三因素对谷子、荞麦及高粱的产量有极显著性影响（P<0.000 1）;三因素对高粱拔节期的株高、灌浆期的叶绿素含量也有极显著影响（P<0000 1）;三因素对谷子拔节期和灌浆期的株高有显著性影响（P<0.05）;而电场强度、脉冲个数、脉冲时间对谷子、荞麦及高粱的其他光合作用参数和千粒质量无显著性影响;谷子、荞麦及高粱的产量分别随高压脉冲电场强度、脉冲个数、脉冲时间的增多而提高。研究结果可为电场技术在杂粮种植生产中的应用提供依据。     

苹果介电特性与微波干燥含水率相关性研究

同轴探头法适合于测量果蔬等高损耗材料的介电特性,研究果蔬同轴介电特性与干燥含水率的相关性对于监测果蔬干燥加工过程中含水率的变化情况有重要理论指导意义。为此,以苹果为试验材料,利用同轴探头和网络分析仪测量了500~8.5GHz频率范围内苹果在微波干燥过程中的介电特性。研究表明:随着频率的增加,苹果试样介电常数呈下降趋势,介电损耗因子先下降后增加;通过介电特性指标与干燥含水率的拟合,建立了915MHz和2450MHz频率下苹果的相对介电常数、介质损耗因子与含水率的关系方程。研究结果可为利用同轴介电特性在线监测微波干燥含水率提供依据。     

“微课+翻转课堂”在互换性与技术测量课程教学中的应用

互换性与技术测量是机械类及相关专业的一门专业必修课，传统的教学方式容易使学生失去兴趣，因此将“微课+翻转课堂”教学模式引入到该课程教学中。通过探索实践，结果表明，该教学模式具有激发学生学习兴趣、增强自主学习能力、提升教学效果、使学生真正参与课堂等优点，并有助于提升教师的教学水平、锻炼学生自主学习、分析问题、解决问题、团队合作学习的能力；同时，针对问题，提出相对应的建议和策略。因此，“微课+翻转课堂”教学模式应用于互换性与技术测量课程教学中是可行的，可为工科其他课程采用该教学模式提供实际借鉴意义。