行间耕播机弹性可覆土镇压轮性能有限元仿真分析及试验

为提高播种机的播种及镇压性能,解决播种作业中覆土后即时镇压的难题,结合橡胶类材料的变形理论与轮胎力学的研究基础,建立基于种沟沟型的理论模型,并设计出一种具有覆土功能的弹性镇压轮,镇压轮横截面由顶端连通的两个腔室组成,通过镇压轮侧缘与种沟接触产生的挤压力以同时实现覆土和镇压作业。利用ABAQUS软件对镇压轮进行有限元仿真分析,考察其覆土及镇压性能,通过有限元仿真分析证实该模型可行有效。通过与双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮的田间对比试验测得,该文所设计的弹性可覆土镇压轮作业后种子平均覆土深度为34 mm,变异系数为15.68%,镇压后种子上方距离地表5 cm的土壤紧实度为33.5 k Pa,变异系数为13.97%,应用双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮作业后种子平均覆土深度为35.3 mm,变异系数为17.51%,镇压后种子上方距离地表5 cm的土壤紧实度为26.5 k Pa,变异系数为15.32%,田间对比试验证实弹性可覆土镇压轮和双圆盘覆土器均可满足玉米播种作业对覆土深度的要求,但弹性可覆土镇压轮对土壤的镇压强度大于传统橡胶镇压轮,同时由覆土深度变异系数和镇压强度变异系数可以看出,弹性可覆土镇压轮在作业过程中的覆土深度稳定性和镇压强度稳定性均优于双圆盘覆土器和传统橡胶镇压轮。     

基于生态系统服务价值和生态安全格局的土地利用格局模拟

河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用格局快速转变,威胁土地生态安全。针对性核算区域生态系统服务价值,探寻生态安全格局进而优化土地利用格局可为土地利用规划与整治提供决策支持,是保障区域生态安全的必然选择。该文以河北省黄骅市为研究区,利用遥感、气象数据和外业调查数据,采用植被净第一生产力核算生态系统服务价值,借助该价值构建生态安全格局,以生态安全格局为影响因素利用元胞自动机和马尔科夫模型进行不同情境土地利用格局模拟。结果表明:2011年单位面积生态系统服务价值湿地最大,为14.95元/(m2·a),建设用地最小,为2.44元/(m2·a);养分循环功能贡献率最大,为26.89%,净化环境功能贡献率最小,为0.22%;研究区分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区,生态核心保护区面积最小,为168.58 km2,生态缓冲区面积最大,为1 400.33 km2;无生态保护情景与生态安全格局保护情景相比较,生态系统服务价值由94.11亿元上升到95.70亿元,生态核心保护区在生态安全格局保护情景下得到完全保护,新增建设用地为0。该研究方法和结果可为区域土地利用总体规划、城市规划和生态环境保护提供技术支撑和决策参考。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

铁改性生物炭促进土壤砷形态转化抑制植物砷吸收

通过盆栽试验研究了不同砷污染水平(10、20、40和80 mg/kg)下,添加不同量(10、20和40 g/kg)改性前后的生物炭对土壤砷形态及植物吸收砷规律的影响。该文以棉花秸秆生物炭及改性生物炭(棉花秸秆生物炭与Fe Cl3?6H2O按质量比为20∶1)为试材,小白菜为供试植物。结果表明:生物炭(10~40 g/kg)和改性生物炭(10 g/kg)能促进小白菜的生长,在添加量分别为20和10 g/kg时生物量最大,其最大值分别为8.26和6.68 g/盆,改性生物炭在添加量为10 g/kg时高于对照组和等量未改性生物炭处理组。在砷质量分数为10和20 mg/kg的基础上,添加生物炭(10~40 g/kg)后,土壤中砷主要以残渣态形式存在;水溶态砷分别增加了0.22%~3.36%和0.96%~3.70%;改性生物炭添加对土壤砷质量分数为10 mg/kg时水溶态砷无明显影响,土壤砷质量分数为20 mg/kg时,添加改性生物炭(10~40 g/kg)后水溶态砷减少了0.12%~0.58%。在高浓度(40和80 mg/kg)砷土壤中,水溶态砷含量随着土壤中砷含量的增加而增大;添加生物炭(10~40 g/kg)后,土壤中水溶态砷分别增加了0.21%~1.56%和2.11%~8.94%,但砷主要以铝形砷形式存在,残渣态砷次之。各处理组小白菜可食部分和根部砷质量分数在添加10~40 g/kg生物炭后的变化规律不尽相同,等量的改性生物炭添加后,可食部分由18.28 mg/kg显著降低至2.66 mg/kg(P0.05),根部从133.99 mg/kg显著降低至20.21 mg/kg(P0.05)。改性生物炭与未改性生物炭相比,改性生物炭能降低土壤中水溶态砷的含量及对小白菜吸收砷有显著的抑制作用。因此,该研究可为改性生物炭在含砷土壤的修复应用中提供数据支撑与理论基础。     

基于物元标识的人机交互式机械排种器虚拟装配

为实现复杂机械式排种器智能化虚拟装配,集成2B-JP-FX系列双腔复合种盘机械式精密排种器的创新成果与专业知识,缩短设计与研发周期,该文提出了一种基于装配物元标识的智能装配系统。以双腔立式复合圆盘型号排种器为具体研究对象,分析各零部件间的装配关系,明确装配物元组成,完成装配物元的语义信息编码和装配参考的建立。基于CATIA(computer aided three-dimensional interactive application计算机辅助三维交互应用)的二次开发技术,以Visual Basic为开发语言,设计一种适用于物元标识的人机交互平台,可实现对装配语义集的提取与分析,将装配语义信息转化为装配约束,智能引导完成虚拟装配。测试结果证明了该系统的可行性和有效性,为2B-JP-FX系列排种器的研发提供了先进的虚拟仿真手段,也为机械装备数字化资源库奠定了技术基础。     

笼型异步磁力耦合器机械特性与试验

为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁位法及二维场边界条件,建立气隙磁场数理模型;在气隙磁通密度中引入时间变量,推导出感生电流随时间变化的表达式;基于电流叠加性,将笼条电流折算到转子表面,并沿圆周方向对感生电流所形成的洛伦兹力进行积分,建立了SCAMC的电磁转矩模型。基于上述理论及技术基础,设计并制造出一台37 k W SCAMC样机,并对其机械特性进行理论计算、仿真验证及试验测试。结果表明:转差率相同时,所得的仿真及试验数据与理论计算值相比,误差不超过5%;SCAMC与同容量的三相异步电机相比,线性工作区更宽,过载能力更强,但其机械特性偏软,可有效缓解负载对电机的冲击。该研究可为磁力耦合器在大惯量、难启动及经常性过载机械设备中的应用提供参考。     

植物根系分泌物对污染胁迫响应的研究进展

根系分泌作用是植物实现对外交流的重要形式,研究根系分泌物对环境胁迫的响应是明确植物环境适应性机制的重要途径。本文综述了植物根系分泌物对重金属污染和有机物污染的响应特点,分析了根系分泌物应对重金属和有机物污染胁迫的机制,对污染胁迫下根系分泌作用的研究和应用进行了展望,并讨论了需要进一步研究的问题。     

＇早红＇草莓高效遗传转化受体系统的建立

本文以草莓主栽品种‘早红’组培苗离体叶片和叶柄为外植体,进行叶龄、暗培养、植物生长调节剂配比及抗生素敏感性研究,建立草莓高效遗传转化的受体系统。在含3.0mg/L6-BA与0.1mg/L2,4-D的MS培养基上,30d叶龄的叶片再生频率高达98.31%,平均每叶片再生芽数5.09个,叶柄切段的再生频率为89.25%,平均每叶柄切段再生芽数4.92个,叶片的再生频率略高于叶柄;不定芽在含0.2mg/L6-BA与0.2mg/LGA3的MS继代培养基上培养成苗。将生长状态良好的不定芽转至含0.2mg/LIBA的1/2MS培养基上生根,生根率达100%,平均生根数量16.27条,平均根长1.85cm。抗生素敏感性试验表明,草莓外植体适宜的卡那霉素选择压力为25mg/L,头孢霉素的筛选浓度为300mg/L。本研究建立的再生体系可作为草莓遗传转化的受体系统。     

镁对槟榔幼苗光合特性和叶绿体超微结构的影响

【目的】研究不同供镁水平对槟榔幼苗叶片叶绿体超微结构及光合特性的影响,为槟榔的平衡施肥矫治技术和高产优质栽培提供理论依据。【方法】以三叶龄‘热研1号’槟榔幼苗为试材进行了沙培试验。采用1/2 MS完全营养液,即对照处理Mg浓度为0.75 mmol/L,缺Mg (–Mg) 和高Mg (+Mg) 处理分别为不添加Mg和添加Mg 2.25 mmol/L。幼苗生长5个月后,取样测定槟榔幼苗非结构性碳水化合物含量、蔗糖合成酶 (SS) 和蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 活性、叶绿素荧光动力学参数,观测叶绿体超微结构。【结果】1) 缺镁处理导致槟榔叶绿素相对含量 (SPAD)、光系统Ⅱ (PSⅡ) 的最大光化学效率F_v/F_m、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP显著降低,而高镁处理组与对照差异不显著;2) 缺镁处理槟榔叶片的可溶性糖、蔗糖含量较对照均显著升高,而淀粉含量显著降低;高镁处理组淀粉含量显著高于对照组,但可溶性糖和蔗糖含量差异不显著;3) 缺镁胁迫致使叶绿体膜解体,基粒片层大部分消失,类囊体片层结构断裂,噬锇颗粒数目增多;高镁处理时叶绿体发生变形,叶绿体膜模糊,基粒片层部分消失,噬锇颗粒和淀粉粒增多。【结论】缺镁胁迫下,槟榔幼苗叶绿体超微结构发生变异,叶绿素合成及碳代谢受阻,光合效率降低,而高镁处理对槟榔叶片的影响显著小于缺镁处理。     

发酵法制备蛤蜊ACE抑制肽的菌种筛选

为筛选适用于发酵蛤蜊制备降血压活性多肽的纳豆芽孢杆菌,本试验从7种日本纳豆中初筛6株具有较高蛋白酶活性的纳豆芽孢杆菌株用于发酵蛤蜊,以体外血管紧张素转化酶(ACE)抑制率及多肽含量为评价指标筛选目的菌株。结果表明,共筛选出3株目的菌株(GL-5、GL~(-1)2和GL-25),其发酵产物对ACE抑制率分别为71.55%、78.31%、75.08%,多肽含量分别可达8.12、9.62、8.79mg·m L~(-1)。其中,GL~(-1)2发酵产物经消化酶水解后仍保持68.31%的ACE抑制率,表明其具有较强的抗消化能力。本研究结果为蛤蜊高值化利用开发具有降血压作用的功能食品提供了一定的理论依据。