臭氧结合氮气气调储藏对稻谷品质的影响

为探讨臭氧(O3)预处理结合氮气(N2)气调对稻谷储藏品质的影响,以4种不同方式(O3/N2、O3/Air、对照/N2、对照/Air)对稻谷进行处理,并在14℃和相对湿度75％的储藏条件下,对储藏期间稻谷微生物指标、理化特性和感官评分等进行研究.结果表明,臭氧预处理显著降低了稻谷中细菌、霉菌和酵母菌菌落数(P＜0.05...     

不同干燥方式下黄牛肉水分分布迁移规律研究

为探索不同干燥方式对宁夏泾源黄牛肉水分分布特性及迁移规律的影响,本试验采用低场核磁共振技术(LF-NMR)结合干燥曲线,对中红外联合电加热(MICEH)、中红外(MI)、低温真空(LTV)3种干燥方式进行对比研究.结果表明,相同加热功率下泾源黄牛肉湿基含水率由72％降至20％以下所需时间分别为330、420和450 m...     

超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.68 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。     

不同强度静电场长期处理对3种作物几种光合生理指标的影响

在0.1、0.3和0.5 kV·cm-1不同场强的静电场长期作用下,大豆、黄瓜和油青菜心叶片的叶绿素含量、PSⅡ的潜在活性和原初光能转换效率、叶绿体Mg2 -ATP酶和Ca2 -ATP酶活性以及光合代谢产物可溶性蛋白和可溶性糖含量均有不同程度的提高,表明用静电场长期处理作物能够有效地改善作物的光合性能,促进作物的光合作用与光合产物的积累.不同作物对不同场强静电场的响应有所差异,本试验条件下,对大豆、黄瓜和油青菜心处理效果最好的静电场强度分别为0.1、0.3 和0.5 kV·cm-1.     

田间条件下施用石灰石及调理剂降低土壤镉可提取性的效应

原位钝化是镉污染稻田土壤修复的主要方法之一,钝化剂的选择对修复效果十分关键。通过3个田间试验和示范区对比调查研究了施用石灰石及主要调理剂对稻田土壤镉的钝化效应,并提出有效的技术措施。结果表明,施用足量石灰石(≥3.75 t/hm~2,试验Ⅰ)、钙镁磷肥(3.75 t/hm~2,试验III)和生物质炭(9.00 t/hm~2,试验II;7.50 t/hm~2,试验III)、石灰(3.00 t/hm~2,试验III)碱性调理剂均能显著提高土壤pH,降低土壤Cd提取率(P0.05);施用硅藻土(8.25 t/hm~2)和羟基磷灰石(3.75 t/hm~2)也能降低土壤Cd提取率。其中施用石灰石11.25 t/hm~2能使Cd提取率降低21个百分点;施用硅藻土8.25 t/hm~2(试验Ⅱ)、生物质炭9.00 t/hm~2(试验Ⅱ)可以显著降低土壤Cd提取率(P0.05),分别降低10,19个百分点。试验Ⅲ中与对照相比,施用石灰3.00 t/hm~2、钙镁磷肥3.75 t/hm~2、生物质炭7.50 t/hm~2处理的土壤pH显著提高(P0.05),石灰、钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3.75 t/hm~2处理的土壤Cd提取率显著降低(P0.05);同时发现,石灰处理土壤pH显著高于钙镁磷肥、生物质炭、羟基磷灰石3个处理,而土壤Cd提取率则显著小于后三者。对比调查的相关性分析结果表明,Cd提取率与土壤pH呈显著负相关,与土壤有效态Cd含量呈显著正相关(P0.05)。聚类分析得出,可将不同调理剂对土壤镉的钝化效应分为5类,钝化效应较大的为石灰6.00,9.00 t/hm~2和GSA-4 6.00,9.00 t/hm~2,可优先用于实际的钝化修复,而钝化效应不显著的有海泡石4.50 t/hm~2、沸石4.50 t/hm~2、腐殖质4.50 t/hm~2和羟基磷灰3.00 t/hm~2,则不予以推荐。     

秸秆生物质炭对稻田土壤剖面N2O和N2浓度的影响*

氧化亚氮（N2O）和氮气（N2）是淹水稻田土壤剖面反硝化过程的重要气态产物,可通过土水界面向大气排放,也可随水向下淋溶。秸秆生物质炭施入稻田后会改变土壤理化及微生物学性质,影响反硝化过程及N2O和N2产排。本研究依托2010年夏建立的连续秸秆生物质炭还田的稻麦轮作农田试验,通过埋设淋溶管收集土壤剖面溶液,采用气相色谱和膜进样质谱分别定量溶液中N2O和exN2（反硝化产生N2量）,观测了2018和2019年水稻季不同秸秆生物质炭施用量（CK：每季0 t·hm-2;1BC：每季2.25 t·hm-2;5BC：每季11.3 t·hm-2;10BC：每季22.5 t·hm-2）下0~1 m土壤剖面溶液中N2O和exN2浓度的时空变化,评估了长期施用秸秆生物质炭对稻田土壤剖面反硝化作用及其主要气态氮产物exN2随水流失的影响。结果表明,两个稻季CK处理N2O浓度以60 cm处较高,exN2浓度则随土壤深度增加呈降低趋势。秸秆生物质炭处理能降低剖面N2O和exN2浓度,以10BC处理最为明显。其中,N2O浓度降低以60 cm处较大,exN2浓度降低随土壤深度增加而加大。施用秸秆生物质炭对土壤剖面溶液无机氮（NO3-+NH4+）含量无明显影响,但5BC和10BC处理增加了可溶性有机碳（DOC）和溶解氧（DO）浓度以及氧化还原电位（Eh）。CK处理下土壤剖面溶液N2O和exN2浓度变化与DOC、硝态氮（NO3-）及DO有关;秸秆生物质炭处理下则主要受DO和Eh控制。exN2淋溶量（按1 m深度计算）CK处理下为2.3 ~5.5 kg·hm-2,相当于无机氮和有机氮（DON）淋溶量的32%~34%,5BC和10BC处理则降低为1.7 ~3.7 kg·hm-2和1.1~1.9 kg·hm-2,上述结果表明,反硝化产生N2随水淋溶量不容忽视,秸秆生物质炭还田可改善淹水稻田土壤剖面的通气状况,增加DO,提高Eh,进而有效减少深层反硝化及其主要气态产物exN2随水流失的风险。     

基于语义分割的非结构化田间道路场景识别

环境信息感知是智能农业装备系统自主导航作业的关键技术之一。农业田间道路复杂多变,快速准确地识别可通行区域,辨析障碍物类别,可为农业装备系统高效安全地进行路径规划和决策控制提供依据。该研究以非结构化农业田间道路场景为研究对象,根据环境对象动、静态属性进行类别划分,提出一种基于通道注意力结合多尺度特征融合的轻量化语义分割模型。首先采用Mobilenet V2轻量卷积神经网络提取图像特征,将混合扩张卷积融入特征提取网络最后2个阶段,在保证特征图分辨率的基础上增加感受野并保持信息的连续性与完整性;然后引入通道注意力模块对特征提取网络各阶段特征通道依据重要程度重新标定;最后通过空间金字塔池化模块将多尺度池化特征进行融合,获取更加有效的全局场景上下文信息,增强对复杂道路场景识别的准确性。语义分割试验表明,不同道路环境下本文模型可以对场景对象进行有效识别解析,像素准确率和平均像素准确率分别为94.85%、90.38%,具有准确率高、鲁棒性强的特点。基于相同测试集将本文模型与FCN-8S、SegNet、DeeplabV3+、BiseNet模型进行对比试验,本文模型的平均区域重合度为85.51%,检测速度达到8.19帧/s,参数数量为,相比于其他模型具有准确性高、推理速度快、参数量小等优点,能够较好地实现精度与速度的均衡。研究成果可为智能农业装备在非结构化道路环境下安全可靠运行提供技术参考。     

设施菜地土壤氮素运移及淋溶损失模拟评价

设施菜地因大水大肥管理方式导致的氮素淋失已成为当前关注焦点。探寻氮素淋失阻控技术需要首先探明土壤中NO_3~--N的运移和淋失过程,找到淋失阻控的关键点,从而实现蔬菜栽培高产量低环境成本。本研究以京郊设施菜地黄瓜-番茄轮作系统为研究对象,通过田间试验获取土壤温度、湿度、NO_3~--N含量等数据,对反硝化-分解(DNDC)模型进行参数校验,并以农民常规种植模式为基线情景,设置改变土壤基础性质、灌溉量、施氮量等不同情景,运用DNDC模型对设施菜地系统土壤氮素运移及淋溶损失进行定量评价。结果表明:经验证后的DNDC模型能够较好地模拟蔬菜产量、5 cm土壤温度和0～20 cm土壤孔隙含水率变化以及NO_3~--N的迁移过程,是模拟和评价氮素运移和损失的有效工具。模拟不同情景表明,设施菜地0～60 cm土壤NO_3~--N累积主要受灌溉水量和氮肥施入量的影响,此外土壤pH和土壤有机碳的变化也是影响NO_3~--N运移的重要因子。节水节肥是设施菜地氮素淋失减量的最有效方法,相比常规措施,同时减少20%灌溉量和20%施氮量可明显降低59.04%的NO_3~--N淋失量。同时,在节水节肥的基础上改变灌溉方式并提高20%土壤有机碳含量,在保证蔬菜产量的前提下,能够进一步降低69.04%的NO_3~--N淋失量。可见, DNDC模型为设施菜地NO_3~--N淋失评价和阻控提供了一个较好的解决方案。在当前重点关注减氮节水等管理措施的同时,提高土壤本身的质量,不失为一种更有效的减少设施菜地氮素淋失的途径。     

基于DTW距离的拖拉机传动轴载荷样本长度计算方法

针对工程领域载荷样本长度确定方法对农业机械载荷适用性较差的问题,提出了一种基于动态时间扭曲(DTW,Dynamic Time Warping)距离计算载荷样本长度的方法。首先,运用无线扭矩传感器获取犁耕作业下拖拉机传动轴的动态载荷,结合传动轴犁耕作业下的载荷特点,划分作业工况;再将作业循环叠加并经过归一化处理后进行DTW距离计算,确定传动轴载荷样本长度;最后,计算参数外推中均值混合正态分布函数的拟合参数相对误差。结果表明,运用DTW距离方法确定的载荷样本长度,能够使均值双正态分布函数拟合得到的参数相对误差保证在10%以内。近似均值精度估计法和均值曲线拟合法的拟合参数相对误差最大值分别为126.06%和80.62%,而基于DTW距离计算方法的拟合参数相对误差最大值为5.43%,验证了基于DTW距离的载荷样本长度计算方法的适用性。研究结果可为拖拉机传动轴田间试验载荷样本长度确定提供参考。     

Carbon and nitrogen stocks and their mineralization potentials are higher under organic than conventional farming practices in Japanese Andosols

ABSTRACT

This study aimed at understanding whether and how long-term organic rice farming affects soil carbon (C) and nitrogen (N) stocks and their mineralization potentials in submerged rice paddies in Tochigi, Japan. An incubation experiment was carried out to assess the impacts of internal nutrient cycling after organic farming (OF) for 4–5 years (4OF), 8–9 years (8OF), and 12 years (12OF), compared with a conventional rice field (CF). Soil samples were collected at 0–15 cm and 15–20 cm in flooded rice fields after harvest in October 2013. pH and bulk density at 0–15 cm were significantly lower in 12OF fields than in CF fields (by 0.22 unit pH and 17.5%, respectively). Compared with CF, 12OF fields showed significant differences in soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN), but 4OF and 8OF fields did not. In 8OF fields, the C decomposition (Co) and N mineralization (No) potentials were significantly higher (by 34.0% and 35.6%, respectively, at 0–15 cm, and by 67.1% and 24.5% at 15–20 cm) than in CF fields. Similarly, in 8OF fields at 0–15 cm, the Co:SOC and No:TN ratios were 19.8% and 23.2% higher, respectively, than in CF fields. Co, No, Co:SOC, and No:TN in 12OF fields were higher than those in CF fields, demonstrating the effects of prolonged organic rice farming. Additionally, in 12OF fields, C and N stocks were significantly higher (by 15.5% and 17.2%, respectively, at 0–15 cm, and by 4.8% and 12.1% at 15–20 cm) than in CF fields. Our findings suggest that long-term organic rice farming increases soil C and N stocks as well as C and N mineralization in Japanese Andosols.