玉米籽粒质构穿刺与原位压缩力学特性研究

[目的]探索一种测试玉米籽粒力学性质的新方法,建立一种物料力学研究新方法。[方法]对玉米籽粒分别进行传统穿刺试验和原位压缩试验,在不同加载速率(0.02、0.06、0.10 mm/s)及不同含水率(11.37%、13.86%、14.78%、16.13%、18.48%)下对各部位穿刺力学参数进行显著性和变异系数分析。[结果]加载速率0.02 mm/s、含水率14.78%的穿刺组试验结果最稳定;稳定组的原位压缩试验的最大破裂力、弹性模量和总功在某些部位与传统穿刺力学参数有较好的相关性,原位压缩破裂力和总功与传统穿刺的部分力学参数间存在极强的相关性。在验证了原位压缩试验可行的基础上,对原位裂纹图像分析可以更清晰地观察裂纹的形貌及扩展。[结论]原位压缩测试结果与传统穿刺力学参数间具有较好的相关性,原位压缩测试可代替传统穿刺测试。     

玉米籽粒力学性质的试验研究

对不同影响因素下，玉米籽粒的力学性能进行了试验。在物料力学性能试验台上分别对玉米籽粒及各组分的力学性能进行压缩破裂试验。其结果表明，不同品种的玉米籽粒沿不同方向的抗破裂能力有显著差异，其抗破裂能力主要取决于角质胚乳和种皮的力学特性；当含水率降低时，籽粒的破裂力有所增加，但变形减小。     

高粱籽粒压缩力学特性研究

为探索高粱籽粒在播种、收获、储运及加工过程中的机械损伤规律,研究了高粱籽粒的压缩力学特性。选取晋杂34号、辽杂37号、兴湘梁2号3个高粱品种的籽粒为研究对象,研究品种、含水率、压缩方向对压缩变形量、屈服载荷、破坏能等指标的影响规律。结果表明：品种、含水率、压缩方向对高粱籽粒的压缩变形量、屈服载荷、破坏能的影响显著（P<0.000 1）;随着含水率的升高,屈服载荷呈下降趋势,压缩变形量和破坏能呈先减小后增大的趋势;相同含水率下,3个高粱品种籽粒的Z轴方向对应的压缩变形量、屈服载荷、破坏能均最大,Y轴方向次之,X轴方向最小。该研究结果为高粱播种、收获及储运等装备的研制优化提供理论参考。     

夏玉米籽粒灌浆与籽粒含水率的关系及籽粒发育过程的分期

实验选用早、中、晚三个玉米品种，研究夏玉米籽粒灌浆与籽粒含水率的关系。结果表明，灌浆速度曲线并不随平均气温的波动而变化，不同品种，不同播期玉米灌浆速率峰值的出现以及灌浆的终止等，与籽粒含水率的关系较为稳定，不同品种，不同播期玉米灌浆速率与籽粒含水率的关系曲线均呈“单峰曲线“。根据含水率与灌浆的关系，提出了玉米籽粒灌浆新的分期方法。     

浅议籽粒直收玉米收割机

玉米作为我国第一大粮食作物,不论种植面积还是年产量,都居首位。随着经济和人们生活水平的提高,对农作物加工的要求也随之提高,为供应粮食、饲料和工业原料的需求,玉米需求量也将不断增加。但是,玉米收获机械化也随之面临很大的问题。到2013年,我国玉米机械化收获水平仅为49%,直接脱粒的水平更低。所以,为了解决我国这一难题,需要在玉米籽粒直收机械化上做进一步研究。本文通过实验得出适合脱粒的籽粒含水率为13.9%~27.6%,适合脱粒的脱粒速度为2.99m/s~7.77m/s,为我国下一步发展籽粒型玉米收割机提供数据支持。     

收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响

籽粒机收是我国玉米生产发展的趋势和方向,选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种并农机农艺结合、良种良法配套是实现玉米籽粒机收的技术途径。选用以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121,以及郑单958、先玉335两大主导品种,在黄淮北部夏播区北京通州开展籽粒机收试验,设置生理成熟期（H1）及生理成熟后5（H2）、10（H3）、15（H4）、20（H5）d共5个机收籽粒收获期处理,研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率及籽粒机收质量的影响,为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供指导。结果表明：①参试玉米品种京农科728、MC812、MC121、先玉335和郑单958夏播出苗至成熟分别为101、106、105、111、113 d。②H1、H2、H3、H4、H5五个不同收获期条件下,籽粒含水率平均为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、244%;不同品种生理成熟后的籽粒平均脱水速率差异显著,表现为京农科728 [0.039%·(℃·d) ^-1]＞MC812 [0.037%·(℃·d) ^-1]＞MC121 [0.032%·(℃·d) ^-1]＞先玉335 [0.031%·(℃·d) ^-1]＞郑单958 [0.026%·(℃·d) ^-1]。③H1、H2、H3、H4、H5五个收获期,籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%,杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、06%、0.6%,落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%;在H4收获期,早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收标准,而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒。④相关性分析表明,籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均极显著正相关,落粒率与破损率和杂质率极显著正相关。由此说明,收获期是影响玉米籽粒含水率和籽粒机收质量特别是籽粒破碎率的重要因素,在黄淮北部夏播区选择早熟、脱水快、收获时籽粒含水率低的品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键;京农科728、MC812和MC121熟期早、脱水快,在黄淮北部6月15日夏播条件下生理成熟后15 d即可机收籽粒,而郑单958和先玉335熟期偏长且后期脱水相对较慢,在黄淮北部夏播区不宜机收籽粒。     

玉米芽种压缩特性研究

玉米种子在催芽和育秧等环节会受压缩载荷作用。不同放置方式及不同含水率的芽种所能承受的压缩载荷、由压缩载荷引起的破坏能以及其抗压强度不同。因此为降低玉米芽种的损伤率,需对芽种压缩力学性能进行研究。以含水率为15.2%、25.6%、35.7%的黑龙江省常用玉米芽种德美亚1号为研究对象,以CTM2050微机控制万能拉压试验机为试验工具,对不同含水率芽种在平放、侧放、立放条件下,研究压缩载荷随压缩位移的变化规律以及破坏能、抗压强度随含水率的变化规律。结果表明,芽种放置方式和含水率对破坏载荷、破坏能和抗压强度均有影响。     

花生籽粒力学特性的研究

选择花生籽粒最大挤压破碎力为指标,以施压方向、含水率为因素,对其进行全因子试验,并分析花生籽粒在不同含水率、不同施压方向下的力学性质。结果表明:施压方向、含水率对花生最大挤压破碎力均有极显著影响;花生籽粒在受力面不同时所承受的最大挤压破碎力有较大的差异,在同一含水率的条件下,腹面承受的破碎力最大,侧面次之,顶面最小;在同一挤压面下,当含水率大于6.6%时,最大挤压破碎力随含水率的增加呈现逐渐减小的趋势,其原因与花生籽粒内部结构有关。     

收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响

籽粒机收是我国玉米生产发展的趋势和方向,选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种并农机农艺结合、良种良法配套是实现玉米籽粒机收的技术途径。选用以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121,以及郑单958、先玉335两大主导品种,在黄淮北部夏播区北京通州开展籽粒机收试验,设置生理成熟期（H1）及生理成熟后5（H2）、10（H3）、15（H4）、20（H5）d共5个机收籽粒收获期处理,研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率及籽粒机收质量的影响,为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供指导。结果表明：①参试玉米品种京农科728、MC812、MC121、先玉335和郑单958夏播出苗至成熟分别为101、106、105、111、113 d。②H1、H2、H3、H4、H5五个不同收获期条件下,籽粒含水率平均为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、244%;不同品种生理成熟后的籽粒平均脱水速率差异显著,表现为京农科728 [0.039%·(℃·d) ^-1]＞MC812 [0.037%·(℃·d) ^-1]＞MC121 [0.032%·(℃·d) ^-1]＞先玉335 [0.031%·(℃·d) ^-1]＞郑单958 [0.026%·(℃·d) ^-1]。③H1、H2、H3、H4、H5五个收获期,籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%,杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、06%、0.6%,落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%;在H4收获期,早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收标准,而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒。④相关性分析表明,籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均极显著正相关,落粒率与破损率和杂质率极显著正相关。由此说明,收获期是影响玉米籽粒含水率和籽粒机收质量特别是籽粒破碎率的重要因素,在黄淮北部夏播区选择早熟、脱水快、收获时籽粒含水率低的品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键;京农科728、MC812和MC121熟期早、脱水快,在黄淮北部6月15日夏播条件下生理成熟后15 d即可机收籽粒,而郑单958和先玉335熟期偏长且后期脱水相对较慢,在黄淮北部夏播区不宜机收籽粒。     

夏玉米籽粒脱水特性及与灌浆特性的关系

【目的】当前,玉米收获期籽粒含水率普遍偏高,限制了中国机械粒收技术的推广应用。玉米籽粒授粉后,灌浆与脱水过程相伴,但二者之间的关系并不明确,本研究通过对不同玉米品种籽粒脱水和灌浆过程的系统观测,明确其籽粒脱水和灌浆特征,探讨二者间的关系,为适宜机械粒收品种的选育和推广提供支持。【方法】试验于2015—2016年在河南新乡进行,累计选用22个供试玉米品种,统一授粉。2015年自授粉后26 d开始至11月14日止、2016年自授粉后11 d开始至10月17日止,连续测定籽粒含水率(MC)、含水量(M)、干重(DW)与鲜重(FW)的动态变化,建立这些指标与授粉后积温(T)之间的回归方程,以此明确籽粒脱水和灌浆特征,并结合籽粒脱水、灌浆参数的相关分析结果,探讨这两个过程的关系。【结果】玉米籽粒含水率、含水量、干重及鲜重的动态变化与授粉后积温均有极显著的非线性关系。22个参试玉米品种籽粒含水率与授粉后积温的关系符合Logistic Power模型。授粉后,参试品种含水率降至28%需要积温1 126—1 646℃·d,平均1 357℃·d;含水率降至25%需要积温1 218—1 810℃·d,平均1 480℃·d。综合分析籽粒干物质和含水量的变化动态,籽粒含水率变化可分为两个阶段。第一个阶段从籽粒建成至线性灌浆期结束为止,干物质的快速积累是含水率快速下降的主导因素;第二阶段自线性灌浆期结束至籽粒收获,含水率下降的主导因素转化为籽粒水分的持续散失。相关分析显示,玉米灌浆期天数、积温与生理成熟期籽粒含水率在2015年达到极显著负相关,2016年相关性不显著;不同品种生理成熟前、后及总脱水速率与灌浆速率之间相关性不显著。【结论】籽粒含水率与授粉后积温建立的Logistic Power回归模型具有良好的预测稳定性。籽粒含水率的变化由籽粒灌浆和籽粒脱水两个关键因素分阶段主导,评价适宜机械粒收的品种,不仅要注意籽粒灌浆特性和熟期,还要关注籽粒脱水特性的选择。     

影响玉米谷蛋白胶凝性因素的研究

采用物性仪对不同条件下制备的凝胶质构特性进行分析。对影响玉米谷蛋白热致凝胶和盐凝胶外部因素进行研究,结果表明,玉米谷蛋白凝胶性和碱液浓度、料液比、加热温度、加热时间、氯化钠添加量等因素密切相关。玉米谷蛋白具有良好的凝胶性,可广泛地应用于食品领域。     

柑橘力学差异性研究

用TA- XT2i型质地分析仪对柑橘整果进行压缩和穿刺试验,研究柑橘在不同方向(轴向和径向)和不同部位(横截面和纵截面)上力学差异性,为采摘机器人手指与果实接触部位设计提供理论依据.结果表明:柑橘在不同方向上力学差异性不显著,平均压缩抗力约为105N;单果在横截面上力学差异性不显著,在纵截面上力学差异性显著,其中底部的抗破坏能力最差.因此,在柑橘采摘过程中应尽量避免机器手指与底部接触.     

sul型甜玉米种子乳熟后百粒重和活力变化的研究

试验以 3个早熟 sul型甜玉米自交系为材料分析了乳熟后甜玉米种子百粒重、发芽率和活力的变化。结果表明 ,从抽丝后 30 d起发芽率已较高。百粒重和活力指数随成熟度增加逐渐增大 ,5 0 d百粒重最大 ,达到种子形态成熟 ;4 5 d活力指数最大 ,达到种子生理成熟。最佳采种期应以抽丝后 5 0 d为宜     

Difference in corn kernel moisture content between pre-and post-harvest

The harvest method of shelling corn(Zea mays L.) kernels in the field decreases labor costs associated with transporting, drying and threshing the crop. However, it was previously found that the kernel moisture content increased after field harvest, which decreased the value of corn kernels. To identify the reasons underlying the increase, we conducted a multiyear and-area trial in the Huang-Huai-Hai Plain, China and performed a staged-harvest test at several phases of kernel dry-down. The test investigated a range of parameters such as the kernel moisture content pre-and post-harvest, the kernel breakage rate, the amount of impurities, and the moisture content of various other plant tissues. An analysis of 411 pairs of pre-and post-harvest samples found that kernel moisture content after harvest was 2.2% higher than that before harvest. In the staged-harvest test, however, a significant increase was only observed when the kernel moisture content before harvest was higher than 23.9%. The increase in post-harvest kernel moisture content was positively associated with the pre-harvest kernel moisture content, breakage rate and impurity rate. Typically, at harvest time in this region, there is a significant fraction of immature crops with a high moisture content, resulting in kernels that are prone to breakage or impurities that ultimately lead to increases in water content after harvest. Therefore, we suggest using hybrids that quickly wither late in the growing stage. Additionally, farmers should delay harvest in order to minimize the pre-harvest kernel moisture content and thus reduce breakages and impurities, thereby improving the quality of kernels after harvest and the efficiency of corn kernel farming in China.     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

糙米加湿调质参数对籽粒抗压强度的影响

糙米加湿调质的主要目的是降低碾白能耗、提高整精米率,而糙米的力学强度影响碾米能耗和碎米的发生。为了研究加湿调质处理对糙米力学性能的影响,采用三因素五水平二次旋转正交组合试验设计,建立糙米籽粒挤压破坏力的数学模型,分析各参数对挤压破坏力的影响规律。结果表明,糙米加湿调质的3个参数对糙米籽粒挤压破坏力的影响均接近线性变化,加湿调质处理降低了糙米籽粒的抗压强度。     

甜玉米籽粒体积和粒重的全基因组关联分析

为挖掘控制甜玉米籽粒体积和粒重的相关基因,2017—2019年,以209份甜玉米自交系构成的关联群体为材料,测定干籽粒的体积和粒重,结合全基因组重测序(De novo sequencing)获得的980万个单核苷酸多态性(Single-nucleotide polymorphism,SNP)标记,采用GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明,甜玉米籽粒体积变异范围为0.06~0.15 mL,变异倍数为2.5倍,单粒重变异范围为0.08~0.17 g,变异倍数为2.1倍,均符合正态分布。共检测到15个SNP位点与籽粒体积或粒重显著关联,分别解释籽粒体积55.7%和粒重52.1%的表型变异,其中4个位点和普通玉米报道的QTL重叠,其余11个是新鉴定的位点,通过基因注释发现大部分候选基因为转录因子等调控基因。此外,首次检测到Br2(矮化基因2)与籽粒体积、粒重两性状均显著关联,并且籽粒体积和粒重均随着该基因表达量的升高而增加。     

苎麻成熟期底部茎秆的机械物理特性参数研究

为了给苎麻切割器的设计及切割动力学分析提供茎秆的力学性能参数,以苎麻成熟期底部茎秆为材料,对茎秆及其木质部进行了弯曲和扭转试验,得到其弯剪模量分别为155.7、252.9 MPa,剪切模量分别为42.1、44.8MPa;对木质部和韧皮部进行了拉伸和压缩试验,得到其拉伸弹性模量分别为1 876、481 MPa,压缩弹性模...     

山核桃仁碱法脱涩工艺研究

为探索一种利用NaHCO₃对山核桃仁脱涩的碱法脱涩工艺,基于综合了脱涩率与感官评分的响应值,通过单因素试验和响应面试验优化其工艺参数,并对比碱法脱涩与传统的沸水脱涩对山核桃仁游离酚、结合酚含量,以及过氧化值、碘值、酸价等指标的影响。结果显示:优化后的碱法脱涩工艺参数为脱涩温度65 ℃,脱涩时间100 min,NaHCO₃质量分数5%,固液比(g·mL^-1)1∶15。在此条件下,山核桃仁的脱涩率为92.04%,感官评分为9.2分,响应值为75.47。与沸水脱涩相比,碱法脱涩既能去除苦涩味,又能更大限度地保留山核桃仁中的结合酚,减少油脂、脂肪酸和不饱和脂肪酸的氧化,从而更好地保持山核桃仁的品质。