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等效非均匀荷载条件下梯形截面岩石力学特性试验研究

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第3期6卷 104-113页

作者：余伟健潘豹吴根水郭涵潇湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯... 详细信息

基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯形截面试件压缩时荷载分布与截面高度的关系,并对试验条件下的试件应力分布与岩石状态分区进行讨论,在右侧面高度为75 mm时试件破坏前左侧面处于塑性变形阶段,在右侧面高度为85 mm时试件破坏前左侧面仍处于弹性变形阶段。得到了非均匀荷载压缩条件下单一完整岩体的变形特性;梯形截面砂岩破坏前有明显的分区,各点位塑性硬化程度不一致,S85试件点位3右侧处塑性硬化程度最大,S75试件点位2右侧处塑性硬化程度最大。试验结果表明,非均匀荷载压缩条件下的岩石呈非线性变形特征;同时,岩石局部的损伤会加快附近岩石的塑性软化。提出了非均匀荷载条件下不同竖向截面内轴向应变差会引起附加切应力,附加切应力在中性面上、下方向相反,大小与应变变化率成正相关。在附加切应力作用下,岩石单元最大剪应力平面角度增大,试件破坏形态由原本对“核”形态转变为沿着斜面倾向拉长的相对棱台状。

关键词：岩石力学非均匀荷载单轴压缩 CT扫描变形与破坏

玉米花粉高温胁迫相关miRNA的筛选及其靶基因分析

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河南农业科学 2024年第2期53卷 1-16页

作者：李川张盼盼张美微牛军穆蔚林郭涵潇乔江方河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002

以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛... 详细信息

以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT958 vs CK958)中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列,其中15个miRNA序列上调表达,4个下调表达,3个miRNA序列达到极显著水平(P<0.01)。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了503个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等,KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT335 vs CK335)中共筛选到15个显著差异表达miRNA序列,其中7个miRNA序列上调表达,8个下调表达,1个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这15个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了454个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化作用、蛋白质水解、DNA修复等,富集较显著的KEGG代谢通路分别是其他多糖降解、亚油酸代谢、代谢通路、硫胺素代谢、内质网内蛋白质加工过程等。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组(HT985 vs HT335)中共筛选到85个显著差异表达miRNA序列,其中35个miRNA序列为上调表达,50个为下调表达,24个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这85个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了2 286个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质水解、跨膜转运等,富集较显著的代谢通路分别是鞘脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、其他多糖降解、代谢通路、半胱氨酸及甲硫氨酸代谢等。在HT958 vs CK958与HT335 vs CK335对比组中共筛选到94个显著差异表达miRNA序列,其中(预测全新)PC-3p-10069_1143、(预测全新)PC-3p-18335_646、(玉米)zma-miR164f-5p等28个miRNA序列达到了极显著水平(P<0.01)。对这94个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了4 569个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质转运、蛋白质水解等,其富集较显著的KEGG代谢通路分别是内质网内蛋白质加工过程、真核生物核糖体生物合成、剪接体、鞘脂类代谢、内吞作用等。

关键词：玉米花粉花期高温胁迫 miRNA测序差异表达miRNA 靶基因

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错株种植对密植夏玉米碳氮分配的影响

中国农业大学学报 2024年第7期29卷 139-147页

作者：张美微穆蔚林郭涵潇李川张盼盼何佳雯牛军乔江方河南省农业科学院粮食作物研究所郑州450002

为探明错株种植方式对黄淮海地区密植夏玉米植株碳氮代谢的调控作用,以‘郑单958’为材料,设置6.75万(D_(1))、8.25万(D_(2))和9.00万株/hm^(2)(D_(3))3个密度水平,错株(S)和对株(CK)种植2种方式,测定植株氮素(N)和非结构性碳水化合物(N... 详细信息

为探明错株种植方式对黄淮海地区密植夏玉米植株碳氮代谢的调控作用,以‘郑单958’为材料,设置6.75万(D_(1))、8.25万(D_(2))和9.00万株/hm^(2)(D_(3))3个密度水平,错株(S)和对株(CK)种植2种方式,测定植株氮素(N)和非结构性碳水化合物(NSC)的积累量、花前转运量、花前转运效率、花前转运对籽粒的贡献率、花后积累量以及收获指数。结果表明:1)增加种植密度可显著提高植株N和NSC的积累量、花前转运量和花后积累量,但降低了N和NSC转运效率及其对籽粒的贡献率(P<0.05);过高密植水平(D_(3))不利于籽粒中碳氮的积累和转运;其中,碳氮积累和转运量以D_(2)最高。2)错株种植(S)可显著增加夏玉米植株N和NSC的积累量,促进N和NSC花前的转运和花后的积累,并可显著提高花前N和NSC转运效率(P<0.05)。3)在各处理组合中,D_(2)S的N和NSC积累量、花前转运量和花后积累量均显著高于其他处理(P<0.05),且D_(2)S的N和NSC转运效率及其对籽粒的贡献率与对照(D_(1)CK)相比并未显著下降。综上,黄淮海地区夏玉米在8.25万株/hm^(2)密植(D_(2))水平下采取错株(S)种植方式可显著提高整株的氮素和非结构性碳水化合物的积累,并促进其向籽粒的转运,获得较高的N、NSC收获指数和产量。

关键词：夏玉米错株种植密植氮素非结构性碳水化合物

脱落酸及其代谢抑制剂对玉米子粒灌浆和脱水特性的影响

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玉米科学 2024年第1期32卷 100-106页

作者：乔江方何佳雯牛军张盼盼李川郭涵潇刘京宝张美微河南省农业科学院粮食作物研究所郑州450002 郑州大学农学院郑州450001

以不同自然脱水速率类型玉米品种为材料,采用大喇叭口期外源喷施脱落酸(ABA)和代谢合成抑制剂,分析外源ABA及代谢抑制剂喷施对玉米产量及其构成因素、穗部性状、灌浆特征和子粒含水率等影响。结果表明,外源喷施ABA、ABA合成抑制剂和水... 详细信息

以不同自然脱水速率类型玉米品种为材料,采用大喇叭口期外源喷施脱落酸(ABA)和代谢合成抑制剂,分析外源ABA及代谢抑制剂喷施对玉米产量及其构成因素、穗部性状、灌浆特征和子粒含水率等影响。结果表明,外源喷施ABA、ABA合成抑制剂和水通道抑制剂分别使玉米产量分别下降7.53%、0.37%和6.21%。喷施ABA、ABA合成抑制剂和水通道抑制剂分别增加玉米起始灌浆势25.00%、23.44%和1.56%;外源ABA使玉米最大灌浆速率出现的时间延后,最大灌浆速率降低,活跃灌浆期延长,最大灌浆速率出现时子粒质量下降。喷施ABA增加了玉米子粒含水率,ABA合成抑制剂和水通道抑制剂则降低子粒含水率。综上所述,外源ABA喷施延缓玉米子粒灌浆进程,阻碍子粒脱水;喷施ABA合成抑制剂和水通道抑制剂可加快灌浆期子粒脱水,利于实现子粒机械化收获。

关键词：玉米脱落酸(ABA) 代谢抑制剂子粒灌浆参数子粒含水率

氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响

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河南农业科学 2024年第3期53卷 17-32页

作者：张盼盼乔江方李川张美微穆蔚林郭涵潇岑俊娟河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 河南省杞县农业农村局河南杞县475203

以郑单958和谷神玉66为研究对象,大田条件下设置3个施氮量[225 kg/hm^(2)(HN)、180 kg/hm^(2)(MN)、90 kg/hm^(2)(LN)]和4个喷锌时期[不喷锌(Zn0)、苗期和拔节期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn1)、拔节期和大口期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn2)、大口期喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn3)],分析氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响,为生产上氮、锌肥的施用提供依据。结果表明,随着生育进程的推进,夏玉米籽粒中氮、锌含量总体上明显下降。成熟期,以MNZn2处理谷神玉66籽粒氮含量最高,为14.64 g/kg,氮累积量则以MNZn2处理郑单958最高;MNZn3处理谷神玉66的籽粒锌含量和累积量较高。MN处理氮花后吸收量及其贡献率均最高,分别为50.42 kg/hm^(2)和44.20%,且锌转运量最高,为61.68 g/hm^(2);Zn2处理氮花后吸收量及其贡献率和锌转运量贡献率均最高,分别为54.56 kg/hm^(2)、44.31%和17.26%;且这2个处理下的穗粒数、千粒质量和产量较高。氮转运量与氮、锌花后吸收量呈显著或极显著负相关,锌花后吸收量与籽粒中氮、锌含量和氮花后吸收量呈显著或极显著正相关。综上,在夏玉米大田生产中,施用氮肥180 kg/hm^(2),结合拔节期和大口期1∶1叶面喷施锌肥,能促进夏玉米灌浆期对氮、锌元素的吸收和转运,提高籽粒氮、锌含量,并能维持高产,达到籽粒产量和锌营养品质同步提高的目的。

关键词：夏玉米氮锌配施灌浆期氮元素锌元素吸收转运

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氮锌配施对不同锌效率玉米品种植株矿质元素累积、分配的影响

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河南农业科学 2024年第6期53卷 1-10页

作者：张盼盼乔江方李川张美微穆蔚林郭涵潇周艳丽程泽强河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 中牟县农业技术推广中心河南中牟451450

以锌高效玉米品种郑单958和锌不敏感品种隆平638为试验材料,设置90 kg/hm^(2)(LN)、180kg/hm^(2)(MN)、225 kg/hm^(2)(HN)3个施氮量和不喷施锌肥(F0)、拔节期和大口期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(F1)2个喷锌处理,分析氮锌配施对不同锌效率玉... 详细信息

以锌高效玉米品种郑单958和锌不敏感品种隆平638为试验材料,设置90 kg/hm^(2)(LN)、180kg/hm^(2)(MN)、225 kg/hm^(2)(HN)3个施氮量和不喷施锌肥(F0)、拔节期和大口期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(F1)2个喷锌处理,分析氮锌配施对不同锌效率玉米品种植株矿质元素含量、累积量、分配和籽粒产量的影响,为玉米生产上氮锌合理配施提供依据。结果表明,玉米籽粒中铜、锌含量以MN处理最高,分别为1.82、16.23 mg/kg。F1处理能够提高籽粒中氮、锌含量和锌有效性。植株中氮、磷、钾累积量以MNF1处理隆平638最高,籽粒中铜和锌、锰和铁累积量分别以LNF1、HNF1处理郑单958最高。籽粒中氮、磷、铜的占比以隆平638 HNF1处理最高,籽粒中锌占比以郑单958 HNF0和LNF0处理较高。HN处理籽粒产量最高,平均为10.31 t/hm^(2),其次是MN处理,LN处理最低。2个品种籽粒磷含量与锰含量均呈极显著正相关,隆平638籽粒钾含量与铁、锌含量均呈显著正相关,与铜含量呈显著负相关。总体来看,施氮量180 kg/hm^(2)配合拔节期和大口期1∶1叶面喷施锌肥能够提高玉米籽粒中锌生物有效性和矿质元素累积量,促进玉米籽粒产量和矿质元素营养同步提高,可在大田中进行推广应用。

关键词：玉米品种氮锌配施锌效率矿质元素累积分配有效性

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施氮量对不同夏玉米品种籽粒灌浆特性、产量和品质的影响

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河南农业科学 2024年第3期53卷 33-42页

作者：乔江方何佳雯侯传伟张美微杨铭波韩琳琳张盼盼李川牛军郭涵潇穆蔚林河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 郑州大学农学院河南郑州450001 河南秋乐种业科技股份有限公司河南郑州450003

以脱水速率不同的2个夏玉米品种迪卡517(DK 517,脱水速率较快)和郑单1002(ZD 1002,脱水速率较慢)为材料,研究施氮量[0 kg/hm^(2)(N0)、180 kg/hm^(2)(N1)、300 kg/hm^(2)(N2)]对夏玉米籽粒灌浆特性、脱水速率、产量和品质的影响,以期为... 详细信息

以脱水速率不同的2个夏玉米品种迪卡517(DK 517,脱水速率较快)和郑单1002(ZD 1002,脱水速率较慢)为材料,研究施氮量[0 kg/hm^(2)(N0)、180 kg/hm^(2)(N1)、300 kg/hm^(2)(N2)]对夏玉米籽粒灌浆特性、脱水速率、产量和品质的影响,以期为黄淮海夏玉米优质高效生产提供理论依据。结果表明,随着施氮量的增加,DK 517和ZD 1002籽粒干质量总体上均逐渐增加,行粒数和产量先增加后降低,籽粒粗蛋白含量增加,粗淀粉含量降低。N1处理总体上籽粒灌浆速率最大时的生长量和最大灌浆速率最高,活跃灌浆期最长,行粒数最多,进而产量最高,分别为9694.60 kg/hm^(2)和11204.56 kg/hm^(2),且籽粒粗蛋白含量较高。不同施氮量处理对不同脱水类型夏玉米品种籽粒灌浆特性影响不同。授粉后15~24 d,不同处理夏玉米籽粒含水量之间差异显著,授粉后58 d,DK 517籽粒含水量表现为N2>N1>N0,ZD 1002籽粒含水量表现为N1>N0>N2。授粉后49~58 d,N0处理籽粒脱水速率最高。与ZD 1002相比,DK 517籽粒灌浆速率最大时的生长量和最大灌浆速率较高,到达最大灌浆速率的时间较早,活跃灌浆期较短,籽粒含水量较低,灌浆前期籽粒脱水速率较低,中后期较高,行粒数、百粒质量和产量较低,籽粒粗脂肪含量较低,粗蛋白和粗淀粉含量较高。籽粒脱水速率与穗粗、秃尖长呈显著或极显著负相关,与穗长和粗淀粉含量呈显著或极显著正相关。综上,施氮180 kg/hm^(2)可促进夏玉米籽粒灌浆,提高产量和籽粒粗蛋白含量。

关键词：夏玉米施氮量籽粒灌浆籽粒品质脱水速率植株性状

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煤巷弱胶结顶板稳定性分析与变形控制技术

岩土力学 2022年第S2期43卷 382-391页

作者：余伟健李可刘泽郭涵潇安百富王平湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 贵州理工学院矿业工程学院贵州贵阳550003

煤层顶板为弱胶结岩体时稳定性差,常在煤炭回采过程中或巷道掘进时发生大变形或失稳等现象,维护难度较大。针对煤巷弱胶结粉砂岩顶板力学特征与变形控制等问题,以广西林场煤矿煤巷弱胶结粉砂岩顶板支护工程为工程背景,采用现场调研、实... 详细信息

煤层顶板为弱胶结岩体时稳定性差,常在煤炭回采过程中或巷道掘进时发生大变形或失稳等现象,维护难度较大。针对煤巷弱胶结粉砂岩顶板力学特征与变形控制等问题,以广西林场煤矿煤巷弱胶结粉砂岩顶板支护工程为工程背景,采用现场调研、实验室试验、理论分析等方法进行研究。通过现场调研,发现研究巷道有顶板岩层自承能力差、受水环境影响、支护结构失效率高、底板受水影响底鼓量大、受采动影响等特征;顶板岩石点荷载试验表明,其单轴抗压强度仅为1.9~2.3MPa,采用电镜扫描发现,弱胶结粉砂岩以粗粒矿物为骨架;在普氏理论的基础上,推导了巷道顶板和两帮承压极限表达式,提出了提高巷道围岩整体强度和承载能力、确定合理的锚杆支护参数、顶板设计锚索加强支护等弱胶结巷道围岩控制要点。依据试验分析与理论研究成果,提出了以注浆加固为基础,锚杆和锚索联合支护的控制方案,并在林场煤矿进行了工业性试验。现场监测数据表明,设计的支护方案可以有效地控制煤巷弱胶结粉砂岩顶板变形。

关键词：回采巷道弱胶结顶板围岩稳定性注浆加固联合支护技术

不同应力加载速率下深埋泥岩力学特性与扩容特征试验研究

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煤炭学报 2023年第9期48卷 3360-3371页

作者：李可余伟健廖泽郭涵潇潘豹 KHAMPHOUVANH Viengvilay 杨杰湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 贵州理工学院矿业工程学院贵州贵阳550003 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201

岩石工程的损伤破坏过程和其扩容现象密不可分,扩容是岩石在偏应力超过屈服极限后表现出的体积增大的现象。为了进一步研究深埋泥岩扩容现象,对矿山现场钻取的埋深近1 300 m的岩石试样做了系列试验,包括XRD衍射试验、SEM电镜扫描试验和... 详细信息

岩石工程的损伤破坏过程和其扩容现象密不可分,扩容是岩石在偏应力超过屈服极限后表现出的体积增大的现象。为了进一步研究深埋泥岩扩容现象,对矿山现场钻取的埋深近1 300 m的岩石试样做了系列试验,包括XRD衍射试验、SEM电镜扫描试验和不同加载速率下(0.1、0.5、2.0和5.0 kN/s)的单轴压缩变形试验等。结果表明:泥岩成分以长石为主,岩石内部各矿物成分分布不均匀,长石呈条带状分布,其间填充其他矿物,填充物以绿泥石为主。在不同的加载速率下,各试样轴向应力-应变曲线属典型的塑-弹-塑性曲线,有明显的压密过程,加载速率越小,压密过程越明显,即曲线越平缓。进入弹性阶段后,加载速率越大,曲线斜率越大,即平均弹性模量越大。采用单因素方差分析方法对各组数据进行了差异显著性检验,结果显示试验加载速率(Vload)和泥岩岩石单轴抗压强度(σ_(c))、平均弹性模量(E)、最大轴向应变(ε_(a,max))、最大径向应变(ε_(d,max))、扩容起始应力(f^(*))、扩容起始应力与单轴抗压强度比值(f^(*)/σ_(c))有关联关系,和试样最大体积应变(ε_(V,max))、扩容起始体积应变与最大体积应变比值(ε_(V,d)/ε_(V,max))无关联关系。加载速率越大,测试得到的泥岩岩石单轴抗压强度、平均弹性模量越大,加载速率由0.1 kN/s增大50倍至5.0 kN/s时,测得单轴抗压强度均值由26.8 MPa增大至36.5 MPa,平均弹性模量均值由3.5 GPa增大至5.9 GPa。加载速率越大,最大轴向应变和最大径向应变均越小,轴向和径向应变率均越大,即加载速率越大,泥岩岩石在未充分变形的情况下发生破坏的可能性越大。加载速率越大,试样扩容起始应力、试样扩容起始应力与单轴抗压强度比值越小,即试样加载荷载速率越大,越容易进入体积扩容阶段。认为泥岩强度参数、变形与扩容参数有显著的应力加载速率依赖性。

关键词：应力加载速率深埋泥岩力学强度扩容特征