猪肉油炒过程传质参数测定及其对烹饪过程控制的影响

为提升油炒数值模拟的可靠性及准确度,揭示可控操作对烹饪过程参数的影响及关键过程参数对烹饪的影响。通过无量纲水分含量分析解法,测定了中式油炒猪里脊肉过程中的表面传质系数（surface mass transfer coefficient, h_m）和有效水分扩散系数（effective moisture diffusion coefficient, D_eff）,分析了预热油温及样品比表面积Ω对h_m及D_eff的影响;基于已构建的油炒热质传递数学模型、成熟值理论,对比了h_m和流体-颗粒表面传热系数（fluid-to-particle surface heat transfer coefficient, h_fp）对烹饪成熟控制的影响。结果表明：与油炸过程类似研究的文献数据相比,该研究中h_m值偏大在5.927×10^?6～2.481×10^?5 m/s之间,D_eff在6.281×10^?9～4.148×10^?8 m²/s之间,D_eff活化能（E_a）在24.2～30.6 kJ/mol范围内;预热油温、比表面积Ω对h_m及D_eff有显著影响（P<0.05）,预热油温越高h_m和D_eff越大,比表面积Ω越大h_m越大,D_eff越小;h_m对烹饪成熟控制影响较小,而h_fp是烹饪成熟控制的关键过程参数。研究结果为油炒过程模拟提供了重要参数,为烹饪过程控制提供依据。     

脉动流化与振动输送条件下干燥工艺的试验研究

针对5HM-1型脉动流化干燥机存在的脉动效果不理想、物料输送不够流畅等问题,研制了脉动振动流化干燥机,重点解决了气流分配器的设计与布置、以及气流分配的均匀性问题,增设了振动输送装置和导料装置,解决了物料的输送与“反流”问题。利用该设备对玉米和啤酒糟这两种物料进行干燥时,加热温度分别以70～75℃和65～70℃为宜,最佳脉动频率分别为3.0 Hz和2.0 Hz左右,最佳床层倾角分别为2.5°～3.8°和3.5°～4.8°,最佳气流速度分别为0.8～1.0 m/s和0.9～1.1 m/s,在设定的床层倾角和气流速度条件下,最佳振动频率均为32 Hz左右。干燥上述两种物料时,其干燥强度分别为20.87 kg(H₂O)/m²·h和21.76 kg(H₂O)/m²·h,单位热耗分别为5.86 MJ/kg(H₂O)和4.91 MJ/kg(H₂O),单位能耗分别为7.38 MJ/kg(H₂O)和6.47 MJ/kg(H₂O)。     

基于YOLOX-NGS的群养猪只攻击行为识别

为解决复杂猪舍环境下猪只堆叠和粘连导致群养猪只攻击行为识别准确率低和有效性差的问题，该研究提出一种改进的YOLOX模型，引入攻击活动比例（P_AA）和攻击行为比例（P_AB）2个优化指标，对群养猪只的撞击、咬耳和咬尾等典型攻击行为进行识别。首先，为提高模型特征提取能力添加归一化注意力模块获取YOLOX颈部的全局信息；其次，将YOLOX中的IoU损失函数替换为GIoU损失函数，以提升识别精度；最后，为保证模型的实时性将空间金字塔池化结构SPP轻量化为SPPF，增强检测效率。试验结果表明，改进的YOLOX模型平均精度达97.57%，比YOLOX模型提高6.8个百分点。此外，当P_AA和P_AB阈值分别为0.2和0.4时，识别准确率达98.55%，有效解决因猪只攻击行为动作连续导致单帧图像行为识别可信度低的问题。研究结果表明，改进的YOLOX模型融合P_AA和P_AB能够实现高精度的猪只攻击行为识别，为群养生猪智能化监测提供有效参考和技术支持。     

磁化水处理对镉胁迫下欧美杨幼苗光合及生长特性的影响

为探讨磁化水灌溉处理在促进植物生长、提高植株重金属耐受性方面的作用机制,本研究采用随机区组试验设计,研究了镉胁迫（0 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1、100 μmol·L^-1）下磁化水灌溉处理对1 a生欧美杨''I-107''光合特性、叶绿素荧光动力学参数及生长特性的影响。结果表明：1）镉胁迫会显著降低植株高生长和根茎叶干物质量;低浓度（50 μmol·L^-1）镉处理促进根系直径及体积增大（P<0.05）,高浓度（100 μmol·L^-1）则会抑制根系各形态参数;镉胁迫下欧美杨叶绿素b和类胡萝卜素含量分别降低12.50%、43.24%和19.27%、46.37%（P<0.05）,净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳（C_i）分别降低13.68%和33.68%、8.07%和27.81%、5.00%和14.99%（P<0.05）,同时,PSⅡ潜在活性（F_v/F_m）、最大光化学速率（F_v/F_o）、光合性能指数（PIabs）和量子产额（φ_Eo）均有不同程度降低。2）磁化水灌溉提高镉胁迫植株高生长及根茎叶干物质量,增加植株根系长度及表面积;同时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在0 μmol·L^-1和100 μmol·L^-1镉胁迫下分别提高16.99%、40.20%,8.67%、39.10%和17.32%、50.52%（P<0.05）;G_s、C_i及WUE显著升高,T_r则降低24.20%、23.33%、12.06%（P<0.05）;另外,F_v/F_m、F_v/F_o、PIabs显著升高（P<0.05）。综上所述,磁化水灌溉处理有助于提高镉胁迫下欧美杨幼苗光合色素含量,维持光合机构功能,增强光合碳同化速率,减轻镉胁迫对植株生长发育的抑制。     

贯流风机在联合收割机中的应用及其设计

虽然贯流风机有出风口气流沿轴向分布较均匀等许多优点，但由于其工作原理较复杂，使它在工程中的应用较晚，在农业机械中则应用更少。为了加深对贯流风机性能的理解，探讨其结构参数与运动参数，设计符合联合收割机清选要求的贯流风机，建立了模型风机进行试验，对模型风机进行性能测试与分析，获得了一些实用的数据，如叶片外切角β₂取15.33°，据此并利用相似原理，设计了D₂=220 mm，D₁=154 mm，Z=20，β₁=90°，β₂=15.33°，θ_j=170°，θ_c=165°，θ_s=25°，h=130 mm，B=1100 mm的贯流风机。该风机用在联合收割机上，转速n=855 r/min，田间作业能满足1.5 kg/s的清选负荷，经测定总损失率1.09%，籽粒破碎率0.05%，籽粒清洁率达98.15%。     

不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放特征

采用厌氧培养-乙炔抑制法测定了4种不同利用方式红壤的反硝化势和气态产物N₂O和N₂的排放速率。结果表明，不同利用方式红壤反硝化势和N₂O和N₂的排放速率差异明显，土壤反硝化势强弱顺序依次为：竹林>茶园>林地>旱地。反硝化势与土壤有机碳(P<0.05)、厌氧培养期间土壤CO₂累积排放量(P<0.01)、nirS基因丰度( P<0.05)和nirK基因丰度(P<0.05) 呈显著正相关关系。逐步回归分析结果表明，CO₂累积排放量表征的易矿化碳是造成不同利用方式红壤反硝化势差异的主要原因，可以解释反硝化势变化的66%(P<0.01)。不同利用方式红壤N₂O和N₂排放速率差异明显，旱地红壤N₂O和N₂排放速率均最低，表明土壤pH的提升并没有增加旱地红壤的反硝化损失风险和N₂O排放速率。土壤易矿化有机碳含量也是影响不同利用方式红壤N₂O和N₂排放速率的主要因素。反硝化功能基因nirS、nirK和nosZ的丰度均与CO₂累积排放量呈显著正相关关系，进一步支持了土壤易矿化有机碳含量是影响不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放的主要因子。土壤pH是影响不同利用方式红壤反硝化气态产物N₂/N₂O的主要因素，但是pH影响红壤N₂/N₂O的微生物机制仍需要进一步研究。     

荒漠绿洲农业生态系统养分平衡与调控

通过研究新疆绿洲农业生态系统历年养分平衡演变情况发现，N盈余为-26.9%～+27.2%，P₂O₅盈余为188.1%，K₂O则亏缺，新绿洲化肥投入已占养分总投入的74.9%，有机养分投入逐年减少。提出了养分良性循环指数(M_N)概念，当前新绿洲M_N只有0.128。阐述了人为调控模式施肥制度，其M_N可达到0.581，有机氮再循环系数H接近1。为了培肥地力，模式养分平衡要求N盈余在40%以上，以实现绿洲农业生态系统养分良性循环。     

短期干旱胁迫下棉花气孔表现及光合特征研究

研究气孔对干旱胁迫的响应有助于了解气孔调节真实行为和提高水分利用效率。本研究以‘国欣9号’为供试棉花品种,在人工气候室利用营养液培养,设置加入PEG-6000浓度为0（对照）、1.5%、3.0%和4.5% 4个处理,处理后1~7 d每隔1 d连续测定其气孔形态、光合和叶绿素荧光指标。结果表明：加入PEG-6000 1 d后,随着处理进程的延长,棉花叶片水势、气孔长度、宽度和开度、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）、最大光化学效率（F_v/F_m）和实际光化学量子产量（Yield）均呈下降趋势,气孔密度和非光化学淬灭系数（NPQ）呈上升趋势;不同处理之间,随着干旱胁迫程度增加,也表现出相似趋势。处理后5 d和7 d,与正常处理相比,1.5%、3.0%和4.5%处理棉花气孔长度、宽度、水势、P_n、G_s、T_r和C_i均差异显著（P<0.05）,气孔长度降低幅度最小（1.17%~2.61%）,G_s降低幅度最大（61.62%~69.09%）,T_r降低幅度为37.62%~67.48%。相关分析表明,棉花气孔长度、宽度和开度之间极显著正相关（P<0.01）,气孔宽度和气孔密度不相关。气孔长度、宽度和开度与P_n和Yield极显著正相关（P<0.01）,与NPQ极显著负相关（P<0.01）,与G_s、T_r和F_v/F_m相关不显著。综上,棉花在PEG-6000诱发干旱后,通过降低气孔开度和增大气孔密度降低净光合速率和气孔导度,叶绿素荧光指标Yield和NPQ比F_v/F_m对干旱更敏感。     

雨滴击溅下表土孔隙变化及其对入渗能力的影响

为探究雨滴击溅下土壤结构与入渗能力的变化规律,为雨滴击溅下土壤侵蚀状况预测提供参考,以黄土高原褐土为对象,基于雨滴击溅试验、土壤渗透试验和同步辐射CT扫描方法,对降雨条件下表土孔隙结构与土壤渗透能力的关系进行了分析。结果表明：①雨滴击溅导致土壤总孔隙度和渗透系数显著降低(P<0.05)。2.67、3.39和4.05 mm直径雨滴击溅后土壤的总孔隙度分别降低了20.64%、36.05% 和44.88%,土壤渗透系数分别降低了15.69%、40.42% 和71.77%。雨滴击溅后土壤孔隙的碎片化程度加剧,导致孔隙形状更不规则,连通性降低。②土壤孔隙大小、形状和连通性对土壤渗透能力有显著影响(P<0.01)：孔隙越大,形状越规则,对土壤渗透能力的影响越大。从孔隙连通性角度看,土壤连通孔隙的孔喉半径和孔隙率对入渗能力的影响程度最大。基于以上分析,建立了土壤渗透系数(K)与总孔隙度(P_T)、大孔隙率(P_lp)、规则孔隙率(P_rp)、连通孔隙率(P_cp)和孔喉半径(R_th)的预测模型：K=0.402P_T+0.104P_lp+0.1401P_rp+0.350P_cp+0.003R_th–0.415,R²=0.93,P<0.05。综上可见,雨滴击溅通过改变土壤孔隙的大小、形状和连通状况,导致土壤孔隙结构破坏,从而降低了土壤入渗能力。     

基于LSTM模型预测不同水保工程措施条件下土壤侵蚀量——以辽西北地区为例

[目的] 准确模拟和预测不同水保工程措施下土壤侵蚀量,为辽西北地区精准预测土壤侵蚀量提供技术和理论依据。[方法] 基于野外径流小区2011—2021年的监测数据,包括：最大30 min和60 min降雨强度(I₃₀和I₆₀)、降雨历时(T)、降雨量(P)和土壤侵蚀量,建立了长短期记忆神经网络(LSTM)分别对3种工程措施(水平槽、果树台田和梯田)下的土壤侵蚀量进行预测。并将LSTM预测结果与3个经典机器学习模型〔反向传播神经网络(BP)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)〕预测的结果进行对比。[结果] ①在3种工程措施中,I₃₀,I₆₀,T和P对土壤侵蚀量的影响程度不同,但I₃₀,I₆₀和T对土壤侵蚀量的影响大于P。②利用BP模型预测土壤侵蚀量的相对均方根误差(NRMSE)均大于0.2。③相比于RF和SVM模型,LSTM模型在3种工程措施下(水平槽、果树台和梯田)预测土壤侵蚀量的NRMSE分别降低了约0.04～0.08,0.02～0.08,0.05～0.08。④利用I₃₀和T作为LSTM模型的输入特征预测土壤侵蚀量的精度与使用I₃₀,I₆₀,T和P为输入特征时的预测精度相近。[结论] 在辽西北地区3种水保工程措施中,利用LSTM模型基于最大30 min雨强和降雨历时对土壤侵蚀量进行预测,取得了较其他传统模型高的预测精度。这说明LSTM模型可在同类地区土壤侵蚀量的精准模拟和确定水土保持措施中推广和应用。     

Characterizing soil surface roughness using a combined structural and spectral approach

The ability to quantitatively and spatially assess soil surface roughness is important in geomorphology and land degradation studies. This paper describes the results of an experiment designed to investigate whether hyperspectral directional reflectance factors can describe fine‐scale variations in soil surface roughness. A Canadian silt loam soil was sieved to an aggregate size range of 1–4.75 mm and exposed to five different artificial rainfall durations to produce soils displaying progressively decreasing levels of surface roughness. Each soil state was measured using a point laser profiling instrument at 2 mm spatial resolution, in order to provide information on the structure and spatial arrangement of soil particles. Hyperspectral directional reflectance factors were measured using an Analytical Spectral Devices FieldSpec Pro Spectroradiometer (range 350–2500 nm), at a range of measurement angles (θ_r=?60° to +60°) and illumination angle conditions (θ_i= 28°–74°). Directional reflectance factors varied with illumination and view angles, and with soil structure. Geostatistically‐derived indicators of soil surface roughness (sill variance) were regressed with directional reflectance factors. The results showed a strong relationship between directional reflectance and surface roughness (R²= 0.94 where θ_r=?60°, θ_i= 67°–74°). This fine‐scale quasi‐natural experiment allowed the control of slope, initial aggregate size and rainfall exposure, permitting an investigation into factors affecting a soil’s bidirectional reflectance response. This has highlighted the relationship between fine‐scale variations in surface roughness, illumination angle and reflectance response. The results show how the technique could provide a quantitative measure of surface roughness at fine spatial scales.     

钵苗自动移栽机器人抓取指针夹持苗坨参数优化试验

设施农业里末端执行器实现钵苗夹持作业是自动移栽机的关键技术之一。为提高抓取指针夹持苗坨可靠性,进行相关取苗参数优化试验。该文设计了一种以万能试验机为基础可调节指针夹持压缩苗坨的测力平台,建立力学传递模型获取指针对苗坨的夹紧力。以黄瓜钵苗为研究对象,以指针夹持角度(指针与垂直方向成4°、7°、10°和13°)、夹持指针数(三指和四指)、苗坨含水率(65%、75%、85%和88%)、3组钵苗长势(小苗、中苗和大苗)及2种苗坨基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩体积比分别为6∶3∶1和7∶2∶1)为影响因素,以指针对苗坨的夹紧力为优化目标,进行单影响因素的分析试验。试验结果表明,5个因素均对夹紧力变化有影响;其中各因素的较优项为:指针夹持角7°、四指、苗坨84%含水率水平、长势中等以上(主茎杆或根系长分别大于30和87 mm)和基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩)为6∶3∶1;末端执行器在以上较优状况夹持作业时,指针向苗坨中心压缩可获得稳定上升的夹紧力,从而提高抓苗移栽可靠性。该研究为指针式末端执行器设计和适合机械移栽的钵苗农艺提出提供参考。     

Effect of joint structure and slope direction on the development of collapsing gully in tuffaceous sandstone area in South China

This study focuses on the collapsing gullies in tuffaceous sandstone area and investigates the slope direction and morphological characteristics of the main and branch gullies. Furthermore, we assess the structural characteristics of the rock joints within this area, including their strike, dip direction and dip angle. The results show that there are 405 collapsing gullies in the study area. The slope directions associated with collapsing gullies and the directions of the main gullies largely fall within the ranges of NE20°-NE90°, SE90°-SE160°, SW240°-SW270°, and NW270°-NW290°. The collapsing gullies include 1103 branch gullies in total, most of which have directions that fall within the ranges of NE20°-NE40°, NE50°-NE70°, NW280°-NW300°, and NW330°-NW350°. The joints in the bedrock are directional and regional, and they can be divided into two main groups. The number of southward dip directions is greater than the number of northward dip directions, and most of the measured dip angles are greater than 60°. The mean dip angle is greatest for joints with measured strike values of NW280°-NW290°, with a value of 85.2°. The development of collapse gullies is affected by both the slope direction and joints. The slope direction determines the direction of the main gullies, with a correlation coefficient of 0.809 (P<0.01). The branch gullies are mainly affected by joints, with a correlation coefficient of 0.876 (P<0.01). The joint structure also influences the degree of development of the collapsing gullies, and the average depth of the gullies that parallel the dominant joint orientation is significantly larger than that of gullies with other directions. Moreover, the average depth of the gullies associated with the dip angle of 85.2° measured relative to the joint strike is 6.89 m, which is significantly greater than that associated with lower dip angles. The dip angles of joints have an important effect on the infiltration of water, and high dip angles accelerate the erosion associated with collapsing gullies.     

喀斯特槽谷区岩石与坡面夹角对产流产沙过程的影响

为明确喀斯特槽谷区岩石与坡面夹角对坡面产流产沙过程的影响,在6个岩石与坡面夹角(30°,60°,90°,120°,150°,180°)、3个坡度(10°,15°,20°)和3个流量(5,7.5,10 L/min)组合条件下,开展室内放水冲刷试验。结果表明:(1)地表产流率随冲刷历时呈先增加后稳定的趋势,而含沙量和地表产沙率随冲刷历时均呈波动性减小趋势;(2)各岩石与坡面夹角下,地表产流率无显著差异(P＞0.05);但含沙量与地表产沙率均差异显著(P＜0.05),表现为含沙量和地表产沙率在60°夹角下与30°和120°夹角下差异不显著(P＞0.05),但显著高于90°,150°和180°条件下的含沙量和地表产沙率(P＜0.05);(3)地表产流率与含沙量在60°,90°,120°夹角下均呈显著幂函数正相关(R²=0.32~0.56,P＜0.05),而在其他夹角下二者关系不显著(P>0.05)。地表产流率与地表产沙率在60°,90°,120°,150°,180°夹角下呈显著线性正相关(R²=0.35~0.86,P＜0.05)。研究表明喀[JP]斯特槽谷区岩石与坡面呈一定夹角时,可加剧坡面产沙,并改变产流与产沙关系。     

不同玉米果穗位姿与含水率对穗柄断裂特性的影响

为解决现有摘穗机构功耗大、苞叶残留多的问题,该文以手工摘穗为研究模本,提炼出基于果穗位姿变化的穗柄受力断裂模型。以4种不同含水率的收获期玉米为试验材料,以果穗偏转角度为因素,进行了2组穗柄拉伸断裂随机区组试验。结果表明,随着果穗偏转角度增大,穗柄拉断力、断裂拉伸量及苞叶残留率会在一临界角度产生突变;当籽粒含水率分别为34.8%、30.2%、25.1%和20.3%时,该临界角度分别为50°～55°、50°～55°、45°～50°和45°～50°;穗柄偏转达到临界角度后,玉米穗柄拉断力分别降低了80%、86%、84%和80%,断裂拉伸量增加了72%、70%、93%和84%,苞叶去除率增加了41%、34%、32%和36%;结果表明,对茎秆施加拉力时对果穗施加横向载荷,使果穗发生大于临界角度的偏转,可实现低耗摘穗;分析发现,穗柄断裂行为突变的诱因是表层纤维的受力由拉应力变为弯曲正应力,导致裂纹的萌生和扩展机理发生变化。该研究可为新型摘穗机构的设计提供理论依据和数据支撑。     

多花木兰和双荚决明分叉根拔出过程中根土界面摩擦特性

根系的不同分叉形态和分叉角度在拔出过程中释放的力对根系固土起重要作用,是根系固土力学性质的前置阶段。该研究以边坡绿化常用灌木多花木兰和双荚决明为研究对象,采用拉拔试验方法,研究分叉角度对根系拉拔摩擦力学性质的影响。试验结果表明,分叉根有3种拔出破坏模式：完全拔出、主根断裂和侧根断裂,多花木兰和双荚决明破坏模式以完全拔出为主,分别占总样本的82.61%和86.05%。3种破坏模式下的拉拔力与相对位移曲线（F-S曲线）初始阶段相似,在根系相对位移为0时,拉拔力已经产生,且分叉角度与初始滑移荷载呈显著正相关关系（多花木兰P=0.042,双荚决明P=0.003）。多花木兰和双荚决明分叉角度为60°～90°时,1～2 mm根径峰值位移分别为19.749和17.324 mm;多花木兰和双荚决明分叉角度为0°～30°时,>4～5mm根径峰值位移分别为7.253和4.891mm;根径相同时其峰值位移随分叉角度的增加而增加,根系分叉角度相同时,峰值位移随根径的增大而减小,根径越小,分叉角度越大,峰值位移越大。多花木兰和双荚决明根土界面摩擦系数均随分叉角度的增加而增大,多花木兰平均最大拔出力从大到小...     

Effects of contact angle on fingered flow during non-ponding infiltration into dry sand layers

Abstract

Gravity-driven fingered flow may readily occur in dry sand layers with small capillary force at the same order of magnitude as gravitational force. Capillary force is related to the contact angle. The present study examined the effects of contact angle on fingered flow development, finger size and fingertip velocity during non-ponding infiltration into dry sand layers. For contact angles of 48–87°, an induction zone always formed in the sand layer, and only one finger developed from the induction zone. Fingertip width reached a minimum value when the contact angle was approximately 70°, and the width and velocity of fingertips were negatively correlated. This finding suggests that a contact angle of approximately 70° has a physical significance for fingered flow to determine fingertip velocity and width. In addition, when the contact angle was 91°, the supplied water did not spontaneously penetrate the sand surface; instead, water drops built up on the surface and two fingers directly formed from the surface. This indicates that 90° is indeed the critical contact angle for water repellency and affects fingered flow development during non-ponding infiltration.     

Character and change in the hydrophilic properties of quartz sand

Although quartz sand with its amorphous surface layer covered with OH groups is completely hydrophilic per se, the contact angle of water with it is > 0°. Natural sand (marine or soil) apparently contains organic hydrophobic substances adsorbed from air and water; this decreases its hydrophilicity, which is not restorable by acid washing and calcination. The H₂O₂ treatment of acid-washed sand restores its natural hydrophilicity.     

芡实机械脱壳中的摩擦特性试验研究

为给芡实脱壳后的分离工艺和机械设计提供相关的物料性能数据,利用剪切仪、自制的斜面仪、休止角测定装置等设备,对不同成熟度、不同粒径大小的芡实颗粒的内摩擦系数、静滚动稳定角、休止角等摩擦特性进行了测定。结果表明,芡实颗粒越小、成熟度越低、接触表面粗糙度越大,则颗粒之间的摩擦力越大、颗粒与接触材料的摩擦力越大,其内摩擦系数、静滚动稳定角、休止角越大;利用斜度14.7～21.5°的斜面仪能够分离出芡壳,但不能对芡仁和带壳芡实整粒进行有效分离;采用橡胶板分离芡壳、芡仁效果最好。研究结果可为芡实脱壳、分离等相关机械的研发提供参考。