激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量

为了满足土壤重金属快速准确检测的需求,同时为土壤的重金属污染防治和农业的可持续发展提供理论指导,该研究利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术结合定标曲线法和化学计量学方法对土壤中重金属铅(Pb)和镉(Cd)元素进行定量分析。在获取LIBS数据之后,结合土壤LIBS发射谱线中Pb和Cd谱峰信息以及美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)的标准原子光谱数据库,选取了Pb和Cd的特征谱线分别为Pb I 405.78和Cd I 361.05 nm。首先对谱线信息进行预处理后,根据谱峰信息和元素的含量,分别建立了基于谱线峰强度、归一化后洛伦兹拟合强度、谱峰积分强度与对应元素浓度之间的关系模型和定标曲线。对于Pb元素的3种定标方法得到的线性关系的决定系数(R2)分别为0.983 85、0.970 97、0.993 21,且模型反演的结果与实际值的相对误差较小;而Cd元素的3种定标方法没有得到明显线性关系。然后运用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)建立了土壤Pb和Cd元素的定量分析模型,Pb元素PLSR模型的结果与定标曲线法的结果类似,其预测的相关系数(RP)为0.948 5,预测均方根误差(RMSEP)为2.044 mg/g;而Cd元素的PLSR模型的结果比起定标曲线法有较大提升,其预测的相关系数(RP)为0.994 9,预测均方根误差(RMSEP)为97.05μg/g,结果说明PLSR方法在光谱化学分析领域中比定标曲线法进行定量分析有更好的适用性。研究表明,LIBS技术能够实现对土壤重金属Pb和Cd含量的定量检测,为开发实时便携式LIBS土壤重金属检测仪提供了理论基础。     

高光谱成像技术在茶叶中的应用研究进展

高光谱成像技术是一种融合了图像和光谱的检测技术,能同时获取待测物体的空间信息和光谱信息,因此该技术既可以直观反映研究对象外观纹理特征,又可以像光谱信息一样间接反映物体内部物理结构和品质成分特性。茶叶含有多种对人体有益的功能成分,具有较高的开发和实用价值。本文简述了高光谱成像技术的检测原理,分类综述了该技术在茶叶栽培管理、病虫害监测、生产加工、等级划分等方面的应用及不足,并提出了相应的解决措施,同时对其在茶叶领域的发展进行了展望,以期为促进茶叶精细化发展提供参考。     

基于近红外高光谱成像技术鉴别杂交稻品系

种子的筛选和鉴别是农业育种过程中的关键环节。该文基于近红外高光谱成像技术(874~1 734 nm)结合化学计量学方法以及图像处理技术实现杂交稻种的品系鉴别及可视化预测。采集了3类不同品系共2 700粒杂交水稻的高光谱图像,用SPXY算法,按照2∶1的比例划分建模集和预测集。基于水稻样本的光谱特征,采用主成分分析(PCA)方法初步探究3类样本的可分性。采用连续投影算法(SPA),提取出7个特征波长:985.08、1 106、1 203.55、1 399.04、1 463.19、1 601.81、1 645.82 nm。基于特征波长和全波段光谱,建立了偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和支持向量机(SVM)模型。试验结果表明,所建模型判别效果较好,识别正确率均达到了90%以上,其中,SVM模型的判别效果优于PLS-DA模型,基于全谱的判别分析模型结果优于基于特征波长的判别模型。结合SPA-SVM校正模型和图像处理技术,生成样本预测伪彩图,可以直观的鉴别不同品系的水稻种子。结果表明,近红外高光谱成像技术可以实现杂交稻的品系识别及可视化预测,为农业育种过程中种子的快速筛选及鉴定提供了新思路。     

气吸式免耕播种机种箱振动特性的研究——基于MatLab

利用振动信号采集系统PULSE软件,将加速度传感器安装于种箱附近,将振动信号通过六通道采集卡采集,通过无线网桥发射-接收信号,将信号传送到计算机;利用Mat Lab分析软件,将采集到的信号进行分析处理,得到每个通道的采集振幅图,选取振幅图中若干个频率-振幅坐标值进行Mat Lab数据拟合。结果表明:气吸式免耕播种机主要为低频振动,随着作业速度不同,频谱图的峰值就不同,速度越大,峰值越高且出现峰值的点越多;通过数据拟合可知,拟合直线越顺滑,表明此处振动对种箱排种效果越好。     

离散元模拟外槽轮排肥器排量分析

排肥装置作为免耕播种机的重要组成部分,其排肥性能直接影响播种的出苗率、作物的长势及粮食的产量。为得到外槽轮排肥器不同槽轮工作长度的单位圆周排出质量和质量流率,本文采用离散元软件,对外槽轮排肥器转速为35r/min,槽轮工作长度为15、30、55mm时的排肥过程进行了模拟。模拟结果表明:外槽轮工作长度为15、30、55mm时,单位圆周排出质量分别为0.036 9、0.069 4、0.135 5kg/r;质量流率分别为0.0215、0.0405、0.0790kg/s。     

基于滑移网格技术的揉碎机内流场研究

为研究揉碎机揉碎腔内的流场结构和流动状态,运用计算流体力学方法,基于滑移网格技术,对揉碎机空载时腔内的湍流非定常流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了转速为2 800r/min时,揉碎机转子转动1周时间内,揉碎室和抛送室的流场空气动力学特性参数随时间变化规律,准确地反映了瞬态流场结构信息。结果表明:低压区在抛送室中半径为0~20mm附近,最高压力区在抛送叶片与内壁间隙,容易形成回流造成物料排出不易;启动阶段最大速度发生在出料口内侧尖角区域;轴向压力速度分布过于均匀,进而影响整机效率。此研究为揉碎机内部流场结构优化提供了新方法,提出了改进该机型的方向,为优化该机效率奠定了理论基础。     

大豆油二次换热汽提蒸馏脱臭塔脱臭工艺的研究

应用现有的脱臭技术,采用一种二次换热汽提蒸馏脱臭塔,进行试验。以反式脂肪酸含量为指标,通过单因素试验和响应面试验,得到最佳脱臭工艺参数:脱臭温度238℃、脱臭时间34min、蒸汽用量1%和残压226.65Pa(1.7Torr),最终成品油中反式脂肪酸相对含量仅为0.83%。脱臭过程中总蒸汽用量2%,较传统工艺节约蒸汽能耗20%,脱臭效果也更好,是一种节能、绿色的新型脱臭设备,具有良好的应用前景。     

早熟高产大豆新品种同豆 8181 的选育及栽培技术

同豆8181是山西农业大学高寒区作物研究所用同豆4号-1作母本、吉育71号作父本杂交并连续进行单株选择育成的新品种,并于2021年通过山西省农作物品种审定委员会审定。2018-2019年参加山西春播早熟区和中部夏播区大豆区域试验,每hm2平均产量为2833.7kg,比对照品种晋豆25号平均增产10.18%;2020年生产试验平均产量为2798.5kg,比对照品种晋豆25号平均增产10.25%。该品种稳定性和丰产性较好,适宜在山西省晋北平川区水旱地春播,晋中、南部地区复播以及周边内蒙古、河北、陕西、甘肃、宁夏等高寒早熟区种植,具有广泛的适应性。     

基于北斗的大坝连续压实监控系统研究及应用

针对目前在大坝碾压施工过程中,传统施工质量控制方式难以满足日益提高的对高坝施工技术的需要,基于北斗卫星导航系统(BDS)和地理信息系统(GIS),对大坝碾压施工质量实时监控技术进行研究。通过安装在碾压机械上的加载设备及振动传感器采集数据,在集成软件处理并记录该碾压机械碾压施工过程,实现对碾压过程全程、全自动的实时监控。将研究结果应用于平桥水库面板堆石坝碾压施工过程中,结果表明,系统实现了对大坝碾压施工过程压实质量参数的有效监控,为大坝高质量、高强度施工提供保障,为工程管理提供便利和依据。     

邓州市优质酿造高粱品种筛选初试

邓州市位于豫西南半湿润区,雨热同季,7~9月降雨量占全年降雨量的50%左右,独特的自然资源条件,形成了特殊的农业生态类型区域。近几年来,邓州酿造高粱种植面积发展迅速,为了筛选出适宜造酒的优质高粱品种,促进邓州市酿造高粱产业发展,2020年秋进行了酿造高粱品种筛选试验,初步筛选出济粱4、晋夏2842、冀酿7号、吉杂166、辽杂53、吉杂180、济粱3等7个综合性状好、抗逆性强、产量高、品质优的品种,建议在邓州市示范推广。