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基于气固耦合的气筛式马铃薯清选装置参数优化与试验

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农业机械学报 2024年第1期55卷 96-108页

作者：李晓晖魏忠彩苏国粱王兴欢张祥彩王宪良程修沛金诚谦山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255091 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014 山东思代尔农业装备有限公司德州253600 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心德州253600

针对马铃薯联合收获后含杂率高、后续二次清选伤薯破皮严重等问题,对气筛式马铃薯清选装置进行了优化设计,在低损伤的同时保持一定的清选除杂功能,在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响除杂率... 详细信息

针对马铃薯联合收获后含杂率高、后续二次清选伤薯破皮严重等问题,对气筛式马铃薯清选装置进行了优化设计,在低损伤的同时保持一定的清选除杂功能,在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响除杂率和薯块损伤的主要因素,通过EDEM-Fluent耦合构建仿真模型,以风机出风口气流速度、摆抖筛摆抖形式、摆抖频率、筛面倾角为试验因素,以马铃薯清选率和洁净率作为评价指标,对清选过程进行了多组仿真,并依据仿真结果进行验证与优化。研究结果表明,清选装置风机出风口气流速度对马铃薯气力清选的可行性起着决定性作用,摆抖筛摆抖形式、摆抖频率和筛面倾角对清选效果影响大,影响由大到小为风机出风口气流速度、摆抖筛筛面倾角、摆抖筛摆抖频率,且摆抖筛前后简谐摆抖优于上下摆抖。最优工作参数组合:摆抖筛前后简谐摆抖、摆抖筛筛面倾角为25°、摆抖频率为10 Hz、风机出风口气流速度为60 m/s,此时仿真试验马铃薯清选率为93.1%,洁净率为98.7%,台架试验马铃薯清选率为91.6%,洁净率为99.2%。研究结果可为马铃薯清选装置设计与优化提供理论依据。

关键词：马铃薯清选分离装置薯石分离气固耦合

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马铃薯收获机扰动分离装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 101-112页

作者：王兴欢魏忠彩苏国粱孟鹏祥王法明张祥彩王宪良程修沛李志合金诚谦山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255091 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014 山东思代尔农业装备有限公司德州253600 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心德州253600

针对现有的小型马铃薯收获机筛面土块破碎效果不佳而影响分离效率和收获品质等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式和常用杆条式分离装置,设计了一款马铃薯收获机扰动分离装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯的碰撞特性和... 详细信息

针对现有的小型马铃薯收获机筛面土块破碎效果不佳而影响分离效率和收获品质等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式和常用杆条式分离装置,设计了一款马铃薯收获机扰动分离装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯的碰撞特性和土块的破碎过程分析,得到影响薯块损伤和土块破碎的主要因素为扰动深度、偏心轮转速和偏心距;通过EDEM-RecurDyn耦合构建仿真模型,单因素试验得到扰动杆数量最优为4,以扰动深度、偏心轮转速和偏心距为试验因素,以马铃薯碰撞力和土块破碎率为评价指标,运用Box-Behnken中心组合设计方法进行仿真试验,对试验结果进行方差分析,利用响应面分析了各交互因素对试验指标的影响规律,结合实际工况确定影响因素最佳取值。验证试验表明:当收获机分离筛运行速度为0.7 m/s、扰动深度为51.5 mm、偏心轮转速通过调速器设为2.3 r/s、偏心距为31 mm时,土块破碎率为60.7%,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为790.66 m/s~2,小于马铃薯临界损伤阈值。

关键词：马铃薯收获机薯土分离装置扰动分离装置耦合仿真

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马铃薯机械化收获除杂技术与装备研究进展

农业工程学报 2024年第10期40卷 1-13页

作者：魏忠彩王业炜苏国粱张祥彩王宪良程修沛李学强金诚谦山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255091 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014 山东思代尔农业装备有限公司德州253600 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心德州253600

高效低损除杂是马铃薯机械化收获的核心环节,直接影响马铃薯的收获效率与收获品质,是助推马铃薯收获模式制定与收获装备研发与产业化进程的关键。由于不同马铃薯种植地区的自然环境等区域差异性较大,各地区马铃薯种植和收获模式复杂多变... 详细信息

高效低损除杂是马铃薯机械化收获的核心环节,直接影响马铃薯的收获效率与收获品质,是助推马铃薯收获模式制定与收获装备研发与产业化进程的关键。由于不同马铃薯种植地区的自然环境等区域差异性较大,各地区马铃薯种植和收获模式复杂多变,因此对马铃薯机械化收获的除杂技术、装置结构和作业原理的需求各不相同。机械化收获除杂是减少生产成本、提高经济效益的重要方法,该研究基于国内马铃薯种植农艺,分析了国内外典型的马铃薯收获机基本结构和技术特点,对马铃薯机械化收获秧膜杂处理技术进行归纳总结,阐述薯土分离、薯秧分离、残膜回收及杂质清选等环节的装置结构与工作原理,对比分析不同除杂装置的特点与技术指标。针对国内覆膜种植、丘陵地区土壤粘重等特点,指出制约国内马铃薯除杂机械化发展的关键问题,并提出规范种植体系,研制适用机型与专用装备,农机农艺农信相融合和产学研相结合等建议,以期为马铃薯机械化收获除杂技术装备的研发应用奠定基础。

关键词：机械化收获马铃薯秧膜杂处理薯土分离薯秧分离残膜回收

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入料速度动态调节式马铃薯切条机设计与试验

农业机械学报 2024年第6期55卷 332-342页

作者：王相友王中義曲军哲李学强刘为龙宋鹏程山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255091 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心德州253600 山东思代尔农业装备有限公司德州253600

针对目前马铃薯切条机切削质量差、切削薯条破损率高以及自动化程度低等问题,对马铃薯切条机结构进行改进设计。采用激光传感器和入料分流装置检测入料速度并对入料速度进行调控,提高入料均匀性与切削稳定性。通过对关键部件的分析确定... 详细信息

针对目前马铃薯切条机切削质量差、切削薯条破损率高以及自动化程度低等问题,对马铃薯切条机结构进行改进设计。采用激光传感器和入料分流装置检测入料速度并对入料速度进行调控,提高入料均匀性与切削稳定性。通过对关键部件的分析确定了影响切条质量的关键因素与取值范围。以离心滚筒转速、推料叶片倾角和切片刀安装角为试验因素,以切条合格率和分切破损率为试验指标,进行三因素三水平响应面试验,利用Design-Expert 10.0.1软件对试验结果进行方差分析,通过响应面分析交互因素对试验指标的影响规律。运用软件优化得出试验因素的最优组合并进行验证试验,结果表明:当离心滚筒转速为224.6r/min、推料叶片倾角为19.4°、切片刀安装角为292°时,切条合格率为96.7%、分切破损率为2.0%。在此基础上进行入料速度控制调节试验,试验结果显示:切条合格率为96.2%,分切破损率为2.4%,产量达3.3t/h,切条合格率提高7%,分切破损率降低4%,切削效率提高28%,提高了马铃薯切条机流水线工作时的切削质量与效率。

关键词：马铃薯切条机分流检测入料速度动态调节参数优化

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茄科作物基因组内源病毒元件的分析鉴定

园艺学报 2024年第1期51卷 190-202页

作者：陈汝豪孟繁烨杨曼华陈家茹邹莹宋波涛马恢聂碧华果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室/农业农村部马铃薯生物学与生物技术重点实验室/华中农业大学园艺林学学院武汉430070 恩施土家族苗族自治州农业科学院/湖北恩施中国南方马铃薯研究中心湖北恩施445000 河北省张家口市农业科学院河北张家口075000

利用6个茄科物种的35个公开基因组数据进行了茄科基因组内源性病毒元件(endogenous viralelement,EVE)的挖掘。结果发现,主要来源于花椰菜花叶病毒科(Caulimoviridae)等共17种疑似的植物EVE。其中,烟草脉明病毒(tobacco vein clearing v... 详细信息

利用6个茄科物种的35个公开基因组数据进行了茄科基因组内源性病毒元件(endogenous viralelement,EVE)的挖掘。结果发现,主要来源于花椰菜花叶病毒科(Caulimoviridae)等共17种疑似的植物EVE。其中,烟草脉明病毒(tobacco vein clearing virus,TVCV)序列以大片段的形式普遍存于几乎所有收集的茄科植物基因组中,含量大约在0.01%~0.32%,片段平均长度范围为500~2300 bp,序列数量范围为200~5000条。以马铃薯DM1-3基因组为例分析这些TVCV内源序列的分布和组成,发现内源性TVCV序列在马铃薯DM 1-3的12条染色体上分散排布,平均每条染色体上有57条序列;这些内源病毒序列与TVCV基因组比对,虽然它们无法覆盖TVCV完整基因组序列,但是能够覆盖完整的编码区。进一步通过RT-PCR和原位杂交定位,验证了TVCV在马铃薯材料中的存在和分布。

关键词：茄科作物马铃薯基因组内源病毒元件烟草脉明病毒

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马铃薯褐化种质资源表型性状综合评价

中国瓜菜 2024年第9期37卷 66-73页

作者：王海艳田国奎王立春李凤云潘阳庞泽丁凯鑫郝智勇农业农村部马铃薯生物学与遗传育种重点实验室·黑龙江省马铃薯种质资源与遗传改良工程技术中心·黑龙江省农业科学院克山分院黑龙江齐齐哈尔161005

通过遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析对马铃薯褐化群体中60份种质资源表型性状进行综合评价,为选育抗褐变马铃薯新品种及生产利用提供理论依据。结果表明,14个描述性指标的遗传多样性指数在0.085~1.157,茎色的遗传多... 详细信息

通过遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析对马铃薯褐化群体中60份种质资源表型性状进行综合评价,为选育抗褐变马铃薯新品种及生产利用提供理论依据。结果表明,14个描述性指标的遗传多样性指数在0.085~1.157,茎色的遗传多样性指数最大,8个数值型指标变异系数在9.46%~69.22%,褐化指数、褐化强度变化值变异系数较大。相关性分析表明,单株产量与生育期、单株块茎数呈极显著正相关,与主茎数呈显著正相关,褐化指数与褐化强度、褐化强度变化值呈极显著正相关,与煮后变褐值呈极显著负相关。采用主成分分析确定了8个主成分因子,累积贡献率为69.785%。聚类分析将60份种质资源划分为5大类,其中第Ⅰ、第Ⅱ类属于高抗、抗褐变种质,可以用于抗褐变材料选育的亲本材料;第Ⅳ、第Ⅴ类属于易褐变、严重褐变种质,可以作为褐变机制的研究材料。研究结果可为马铃薯抗褐变新品种选育和遗传改良提供一定参考。

关键词：马铃薯褐化种质表型性状综合评价

响应面法优化生防暹罗芽孢杆菌JZ1-4-10的发酵参数

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南方农业学报 2024年第6期55卷 1671-1681页

作者：蒙耀陈红雨吴慧芳魏琳沈硕青海大学/青海省农林科学院/青藏高原生物技术教育部重点实验室/青海省马铃薯育种重点实验室/西北马铃薯教育部工程研究中心青海西宁810016

【目的】优化暹罗芽孢杆菌JZ1-4-10的发酵培养基组分配比和发酵条件,以提高其对马铃薯干腐病菌的抑菌活性,为后续相关生防制剂的工业开发及农业应用打下理论基础。【方法】通过单因素试验筛选菌株JZ1-4-10生长的最佳碳源、氮源、无机盐... 详细信息

【目的】优化暹罗芽孢杆菌JZ1-4-10的发酵培养基组分配比和发酵条件,以提高其对马铃薯干腐病菌的抑菌活性,为后续相关生防制剂的工业开发及农业应用打下理论基础。【方法】通过单因素试验筛选菌株JZ1-4-10生长的最佳碳源、氮源、无机盐及适宜浓度,通过响应面法获得菌株JZ1-4-10的最佳发酵培养基组分配比,在此基础上优化菌株JZ1-4-10的发酵温度、pH、接种量、装液量和摇床转速等发酵条件。【结果】菌株JZ1-4-10的最佳碳源、氮源和无机盐分别为玉米粉、大豆蛋白胨和KCl。以玉米粉(A)、大豆蛋白胨(B)和KCl(C)为因变量,菌株JZ1-4-10对马铃薯干腐病病原菌茄病镰刀菌的抑菌活性为响应值,拟合得到菌株JZ1-4-10抑菌率(y)的二次多项回归方程为y=64.02+0.4937A+2.31B-2.19C-1.17AB+138AC-1.81BC-4.73A2-4.58B2-3.86C2,其中,玉米粉、大豆蛋白胨和KCl间的交互作用对菌株JZ1-4-10抑菌活性的影响均达显著水平(P<0.05),尤其玉米粉与KCl及大豆蛋白胨与KCl的交互作用对抑菌活性的影响达极显著水平(P<0.01)。响应面分析优化得到菌株JZ1-4-10的最佳发酵培养基组分配方:玉米粉0.94%、大豆蛋白胨1.23%、KCl 0.72%,且该条件下菌株JZ1-4-10的抑菌活性的实际值为65.20%,与试验预测的64.63%非常接近。经单因素优化后菌株JZ1-4-10的最佳发酵条件为装液量90 mL/250 mL、接种量1.5%、摇床转速160 r/min、培养温度30℃、pH 7。【结论】优化后的培养基提高了菌株JZ1-4-10的产孢量和抑菌活性,优化的发酵方案可用于快速、大批量培养菌株JZ1-4-10菌悬液。

关键词：暹罗芽孢杆菌培养基培养条件响应面法发酵优化

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马铃薯装卸袋过程的碰撞冲击损伤分析与试验

农业工程学报 2024年第17期40卷 41-51页

作者：魏忠彩韩梦苏国粱胡良龙王法明王宪良程修沛金诚谦张祥彩山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255091 山东思代尔农业装备有限公司德州253600 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心德州253600 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对马铃薯在装卸袋作业过程中伤薯率和破皮率较高的问题,该研究搭建了马铃薯装卸袋装置试验台,结合装置的主要结构及工作原理,通过理论分析明确了影响马铃薯破皮损伤的关键因素。通过RecurDyn-EDEM耦合模拟仿真,对比分析了有缓冲辊和... 详细信息

针对马铃薯在装卸袋作业过程中伤薯率和破皮率较高的问题,该研究搭建了马铃薯装卸袋装置试验台,结合装置的主要结构及工作原理,通过理论分析明确了影响马铃薯破皮损伤的关键因素。通过RecurDyn-EDEM耦合模拟仿真,对比分析了有缓冲辊和无缓冲辊时薯块的碰撞特征,缓冲辊的缓冲减损作用明显,相较于无缓冲辊作业,薯块最大碰撞接触力峰值降低了263.566 N。开展三因素三水平正交试验,以输送速度、缓冲辊直径和喂入量为试验因素,以伤薯率和破皮率为评价指标,通过响应面分析各因素交互作用对评价指标的影响并对关键参数进行优化,采用电子马铃薯测试系统进行了验证试验。结果表明:输送速度为0.96 m/s,缓冲辊直径为83 mm,喂入量为26 t/h时,伤薯率和破皮率分别为0.82%和1.14%,碰撞加速度峰值小于马铃薯临界损伤的碰撞加速度阈值,马铃薯碰撞剧烈程度呈波浪式下降,入袋后薯块的最后一次的碰撞加速度均远小于入袋前初始碰撞加速度。田间试验表明:收获速度为0.6、0.8和1.0 m/s时,伤薯率分别为0.97%、1.32%和1.58%,破皮率分别为1.34%、1.53%和1.87%,均满足相关标准。研究结果可为马铃薯减损集薯装置的研发与优化提供支撑。

关键词：农业机械收获马铃薯跌落冲击装卸袋减损

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高温下基质湿度对马铃薯种薯组织结构和苗期生长生理的影响

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江西农业大学学报 2024年第3期46卷 625-637页

作者：雷紫芊田宇豪张幸媛尹燕熊兴耀秦玉芝湖南农业大学园艺学院/湖南省马铃薯工程技术研究中心/蔬菜生物学湖南省重点实验室湖南长沙410128 中国农业科学院深圳农业基因组研究所广东深圳440307

【目的】探究在高温下不同栽培湿度、种薯状态对马铃薯的种薯活力、萌发与成苗情况的影响。【方法】选择马铃薯品种“兴佳2号”为供试材料,在高温(30℃)胁迫下,以30%、60%、80%3种不同栽培的基质湿度模拟干旱、正常、高湿情况,以及“健... 详细信息

【目的】探究在高温下不同栽培湿度、种薯状态对马铃薯的种薯活力、萌发与成苗情况的影响。【方法】选择马铃薯品种“兴佳2号”为供试材料,在高温(30℃)胁迫下,以30%、60%、80%3种不同栽培的基质湿度模拟干旱、正常、高湿情况,以及“健康整薯”、“局部受损整薯”和“切薯”3种种薯状态进行播种。在播种后萌芽期分析不同处理种薯细胞活力和组织结构的动态变化,苗期对各处理植株生长与生理状态进行综合评价。【结果】萌发期种薯生命活动旺盛,其体内的可溶性糖与可溶性蛋白含量、SOD活性与呼吸强度均有不同程度提高,而丙二醛含量与种薯硬度降低;种薯损伤程度越大,高温下块茎细胞空腔的形成、维管束解体越快,其中切薯从心髓部开始变化,损伤程度最大,变化速度也是最快,损伤薯则是从维管束最开始变化,再同时向上顶芽和向下心髓部扩散,向下扩散速度更快,损伤严重,而整薯开始是芽点变黑,输导组织逐渐破损,损伤程度相对最轻,种薯的完整性较好;高温下基质湿度越大种薯出苗越快,但基质湿度越大出苗速率越快,但出苗率和成苗率越低;同一湿度下不同种薯状态比较,整薯出苗慢但整齐,而损伤薯和切薯出苗相对较快但出苗率和成苗率低。【结论】高温高湿复合胁迫对马铃薯种薯的影响大于单一高温胁迫,在高温逆境下种薯块出现裂纹,后细胞壁破裂,细胞膜收缩,形成空腔,影响出苗率和成苗率,所以在马铃薯秋作中应该播种前2~3 d灌水,忌高温天气播种后大水漫灌,避免高温天气下大雨前播种,选择萌发期小整薯播种,可以快速出苗并获得高成苗率,确保秋作马铃薯稳产。该研究解析了秋播马铃薯种薯的组织细胞学和生理变化,为通过运用有效农艺措施减少秋作种薯烂薯,促进农民增收提供理论参考。

关键词：马铃薯高温基质湿度种薯组织结构生长生理

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