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冬绿肥覆盖对土壤团聚体及有机碳和AMF多样性的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2363-2372页

作者：鲁泽让陈佳钰李智贤李永梅罗志章杨锐田明洋赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖... 详细信息

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖(PC)和冬季休耕(WF)这3个处理下AMF群落组成及多样性和有机碳含量与团聚体稳定性的关系.结果表明,VC和PC处理的>2 mm团聚体含量和团聚体稳定性显著高于WF,0.25~1 mm和2 mm团聚体含量、R0.25、MWD和GMD与多样性(Chao1、ACE、Shannon)指数、Glomus、Gigaspora(巨孢囊霉属)及Scutellospora(盾巨孢囊霉属)相对丰度呈正相关关系,AMF群落丰富度(ACE和Chao1指数)和Gigaspora是冬绿肥覆盖下促进土壤团聚体稳定的主要影响因子(P<0.05);SEM分析发现,AMF群落丰富度通过改变SOC含量来影响土壤团聚体的形成与稳定.结果表明,在休耕期进行冬绿肥覆盖,可通过提高土壤AMF群落丰富度和团聚体有机碳含量,从而进一步提高团聚体稳定性.研究结果可为我国南方红壤坡耕地休耕期推行冬绿肥覆盖模式和农田土壤侵蚀的防治提供理论依据.

关键词：冬绿肥覆盖 AMF群落多样性团聚体有机碳团聚体稳定性结构方程模型丛枝菌根真菌(AMF)

基于选择性注意力神经网络的木薯叶病害检测算法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 254-262,272页

作者：张家瑜朱锐邱威陈坤杰南京农业大学工学院南京210031

为了实现在复杂非结构环境下对木薯叶4种主要病害的高精度检测,提出一种基于选择性注意力机制的木薯叶病害神经网络检测改进算法MAISNet(Multiattention IBN Squareplus neural network)。以V2-ResNet-101为基础网络,先使用多重注意力... 详细信息

为了实现在复杂非结构环境下对木薯叶4种主要病害的高精度检测,提出一种基于选择性注意力机制的木薯叶病害神经网络检测改进算法MAISNet(Multiattention IBN Squareplus neural network)。以V2-ResNet-101为基础网络,先使用多重注意力算法优化加权系数,调整特征通道的语义表达,在特征图中初步构建显著性特征;然后在残差单元之后采用实例批归一化方法来抑制特征表达中的协变量偏移,在特征图中构建出显著性语义特征,实现高质量语义特征表达;最后在残差分支中采用Squareplus激活函数替代ReLU激活函数,保持语义特征在负数域的数值分布,减少特征拟合过程中的截断误差。对比试验结果显示,经过上述改进后构建出的MAISNet-101神经网络,对4种常见木薯叶病害检测的平均准确率达到95.39%,明显优于目前主流算法EfficientNet-B5和RepVGG-B3g4等。网络提取特征的可视化分析结果表明,高质量木薯叶病害显著性语义特征,是提高木薯叶病害检测准确率的关键。所提出的MAISNet神经网络模型可以完成实际场景下木薯叶病害高精度检测。

关键词：木薯病害检测多重注意力算法显著性语义特征 Squareplus激活函数

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植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 109-118页

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

民勤荒漠绿洲过渡带人工梭梭林土壤细菌群落结构及功能预测

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环境科学 2024年第1期45卷 508-519页

作者：王安林马瑞马彦军吕彦勋甘肃农业大学林学院兰州730070

通过探究人工梭梭林栽植对荒漠土壤细菌群落结构及功能的影响,为荒漠绿洲过渡带土壤微生态修复和土地质量改善提供数据参考.采用Illumina高通量测序技术和PICRUSt2功能预测分析方法,分析土壤细菌群落结构及功能,并用Mantel test和冗余分... 详细信息

通过探究人工梭梭林栽植对荒漠土壤细菌群落结构及功能的影响,为荒漠绿洲过渡带土壤微生态修复和土地质量改善提供数据参考.采用Illumina高通量测序技术和PICRUSt2功能预测分析方法,分析土壤细菌群落结构及功能,并用Mantel test和冗余分析(RDA)解释影响土壤细菌群落结构及功能的理化因子.结果表明:(1)梭梭林土壤细菌OTU数、Chao1指数和Shannon指数均显著高于流动沙丘土壤,且PCoA分析和Adonis检验发现梭梭林与流动沙丘土壤细菌群落结构差异显著(P=0.001).(2)所有样品共检测到细菌34门、89纲、174目、262科和432属,变形菌门、放线菌门、蓝藻菌门和绿弯菌门占土壤细菌相对丰度的76.05%,属于土壤优势细菌,其中梭梭林土壤放线菌门相对丰度极显著高于流动沙丘土壤(P<0.01).(3)PICRUSt2功能预测发现,梭梭林土壤细菌群落包括6类一级功能和28类二级功能,其中碳水化合物的代谢、氨基酸代谢、辅助因子和维生素的代谢相对丰度均大于10%,是细菌主要代谢功能.(4)梭梭林的栽植显著改善土壤有机质等养分含量.土壤pH、有机质、全氮和速效磷为影响细菌群落的主要理化因子,其中土壤有机质显著影响土壤细菌群落结构(P<0.05)及代谢功能(P<0.05).综上,人工梭梭林有助于增加荒漠土壤微生物多样性,可提高土壤细菌代谢功能基因相对丰度,改善荒漠土壤微环境.

关键词：土壤细菌群落结构 PICRUSt2功能预测人工梭梭林荒漠绿洲过渡带

PFOS及其三种替代品对蚯蚓的毒性效应及比较

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1630-1637页

作者：李登昙卢成波王晓乐杜仲坤李冰王金花王军张静文朱鲁生山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS... 详细信息

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS及其3种替代品还诱导与氧化应激、生殖和生长发育相关的基因异常表达,从而在基因水平上诱导氧化应激并引发生殖毒性和发育毒性.综合生物标志物响应(IBR)指数结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS的IBR数值分别为36.4, 22.2, 34.1, 24.3.4种物质对蚯蚓的综合毒性大小依次为:PFOS>PFHxS>PFBS>6:2FTSA,表明3种替代品的综合毒性低于PFOS.本研究结果为6:2FTSA、PFHxS和PFBS作为PFOS替代品的安全性评价提供了依据.

关键词： PFOS替代品赤子爱胜蚓氧化应激发育毒性毒性比较

连续周年轮作休耕对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1644-1654页

作者：鲁泽让李永梅杨春怀夏梓泰程伟威王自林赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P... 详细信息

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P-M)、玉米-冬闲-玉米(M-F-M)和周年休耕(F-F-F)这4个处理下土壤团聚体稳定性及有机碳含量变化特征以及两者间的相互关系.结果表明,在2021年和2022年中,F-F-F、M-V-M和M-P-M处理的>2 mm团聚体含量较M-F-M分别显著提高了67.01%~100.92%、29.71%~33.67%和29.68%~38.07%;2021年和2022年中F-F-F、M-V-M的团聚体稳定性参数显著高于M-F-M(P2 mm团聚体含量、GMD(几何平均直径)和MWD(平均重量直径)及F-F-F处理的R_(0.25)(>0.25mm团聚体含量)、MWD和>2 mm团聚体含量随着轮作休耕年限的延长而增加,而F-F-F处理下1~2 mm和<0.25 mm团聚体含量随着休耕年限的增加而降低.绿肥轮作和休耕处理均能够提高SOC含量,且F-F-F和M-V-M处理的SOC含量随年限的延长而增加.相关性分析表明,所有处理下SOC含量与R_(0.25)呈极显著正相关,与GMD呈显著正相关;F-F-F处理下的R_(0.25)和GMD及M-V-M处理下的GMD和MWD均与SOC含量显著正相关.结果表明,连续周年轮作休耕有利于提高土壤大团聚体含量、团聚体稳定性和SOC含量,可为我国南方坡耕地红壤区推行合理的连续周年轮作休耕模式和水土流失防治提供理论依据.

关键词：绿肥轮作休耕团聚体稳定性土壤有机碳

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微波技术在食品和农产品加工中应用研究进展

农业工程学报 2024年第6期40卷 14-28页

作者：郑先哲张雨涵刘成海沈柳杨赵兴隆薛亮亮东北农业大学工程学院哈尔滨150030

微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力。该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进... 详细信息

微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力。该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进行深入研究和应用。指出微波加热在机理解析、工艺局限性、加热不均匀性和能量利用低等问题,尤其是微波场对物料内极性成分作用机制的研究深度、微波加热时在物料内温度和水分分布的不均匀性规律定量表征等方面,严重影响产品质量稳定性和能量充分利用。从揭示微波在加热腔体内传递和物料内吸收的机理,提高微波加热均匀性和改善加工质量,以及研制智能化工业用微波加工设备等方面,指出微波加热技术在食品和农产品加工中应用热点研究方向。针对微波加热技术在农产品和食品加工中科学问题、技术需求和设备现状,为发挥技术优势、拓展应用领域,该文提出微波加热理论研究与技术应用的发展趋势,以期提高微波热加工技术工业化应用适用性、保证产品质量和能量利用率。

关键词：微波加工食品农产品均匀性能耗

基于改进遗传算法的湿式离合器压力自适应控制

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 852-864页

作者：张延安杜岳峰孟青峰栗晓宇刘磊朱忠祥中国农业大学工学院北京100083

以提升拖拉机动力换挡变速箱(PST)湿式离合器压力控制准确性为目标,提出了一种基于改进遗传算法的湿式离合器压力无模型自适应控制方法。首先,分析并建立了湿式离合器液压系统数学模型,基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(PFDL-MF... 详细信息

以提升拖拉机动力换挡变速箱(PST)湿式离合器压力控制准确性为目标,提出了一种基于改进遗传算法的湿式离合器压力无模型自适应控制方法。首先,分析并建立了湿式离合器液压系统数学模型,基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(PFDL-MFAC)算法构建了离合器压力控制器。然后,引入变比例精英保留策略、K-均值聚类算法和灾变策略改进遗传算法,提出了基于灵敏度分析和改进遗传算法的PFDL-MFAC控制器参数整定方法。最后,开展了基于拖拉机自动变速箱控制单元(TCU)硬件在环试验平台的离合器压力控制试验。结果表明:改进遗传算法的收敛速度和优化精度更好;与PID控制相比,PFDL-MFAC的离合器压力响应速度更快、鲁棒性更好,满足拖拉机湿式离合器压力控制要求;同时,基于本文算法的变速箱换挡品质更优,研究成果可为动力换挡拖拉机换挡品质的提升提供基础。

关键词：农业工程拖拉机湿式离合器无模型自适应控制遗传算法

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生物炭对西瓜连作土壤真菌群落结构和功能类群的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3553-3561页

作者：常芳娟张贵云张丽萍吕贝贝刘珍范巧兰姚众山西农业大学棉花研究所运城044000

为明确生物炭施入后对西瓜连作土壤真菌群落结构及功能类群的长期影响,以西瓜成熟期根区土壤为研究对象,借助Illumina Nova Seq高通量测序技术和FUNGuild平台,探究不同用量(7.5、15.0和30.0 t·hm^(-2))生物炭施用3 a后西瓜连作土壤真... 详细信息

为明确生物炭施入后对西瓜连作土壤真菌群落结构及功能类群的长期影响,以西瓜成熟期根区土壤为研究对象,借助Illumina Nova Seq高通量测序技术和FUNGuild平台,探究不同用量(7.5、15.0和30.0 t·hm^(-2))生物炭施用3 a后西瓜连作土壤真菌群落组成、多样性及功能的差异,并分析土壤环境因子与真菌群落结构间的关联性.结果表明,添加生物炭3 a后提高了土壤p H、有效磷、速效钾、全氮、有机质和阳离子交换量,降低了土壤碱解氮含量.生物炭的施用改变了西瓜连作土壤真菌群落结构,提高了土壤真菌的丰富度和多样性.所有土壤样本共获得922个OTU,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、壶菌门和球囊菌门为优势真菌类群,占土壤真菌群落的85.70%~92.45%,生物炭的施入降低了子囊菌门和担子菌门的相对丰度,增加了被孢菌门和球囊菌门的相对丰度;属水平上,随着生物炭的施用,被孢霉属和囊根壶菌属的相对丰度增加,而镰刀菌属相对丰度降低.Mantel检验分析发现,速效钾、碱解氮、有机质和p H是影响土壤真菌群落结构的主要环境因子.真菌主要营养类型为腐生营养型、病理营养型和共生营养型,中、高剂量生物炭处理显著降低了土壤中病理营养型真菌的相对丰度,显著增加了共生营养型真菌的相对丰度.综上,生物炭施用3 a后可改变西瓜连作土壤理化性质,促进土壤真菌群落结构和功能类群向健康有益方向发展.

关键词：生物炭西瓜连作土壤真菌群落真菌功能