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石墨烯低温不同远红外干燥条件下稻谷干燥特性与品质研究

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农业机械学报 2024年

作者：陈坤杰王硕颜建春 ABDULAZIZ NUHU JIBRIL 於海明孙杰盐城市盐海拖拉机制造有限公司南京农业大学工学院

为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响，以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素，以干燥速率和应力裂纹指数增值为评价指标，用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验，通过BBD(Box-Behnke... 详细信息

为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响，以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素，以干燥速率和应力裂纹指数增值为评价指标，用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验，通过BBD(Box-Behnken设计)响应面法，分析了低温远红外干燥对稻谷干燥品质的影响以及工艺参数优化。结果表明：影响稻谷干燥特性和品质的最主要因素是辐射温度，其次是排粮流量和除湿风量。随着辐射温度的升高，稻谷的干燥速率和应力裂纹指数增值逐步增大，整精米率则逐步降低。与同温度的热风干燥相比，石墨烯低温远红外干燥的平均干燥速率和干燥品质均有显著提高。经优化后，稻谷最佳石墨烯低温远红外干燥工艺条件为：辐射温度43℃、排粮流量4kg/min、除湿风量193m3/h，此时应力裂纹指数增值为9，整精米率为79.75%，稻谷干燥品质最佳。这说明利用石墨烯低温远红外干燥稻谷，可以明显提高干燥速率并改善稻谷干燥品质。

关键词：稻谷石墨烯远红外辐射热传导低温干燥

基于改进YOLO v8的草莓识别与果梗采摘关键点检测

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农业工程学报 2024年

作者：杨震宇汪小旵祁子涵王得志南京农业大学工学院江苏省现代农业设施农业技术与装备试验室

为解决草莓采摘机器人工作过程中果梗采摘点定位精度低和遮挡草莓识别困难等问题，该研究提出一种改进后YOLO v8算法与Pose关键点检测技术相结合的草莓识别定位方法。通过对YOLO v8进行优化，引入BiFPN(bidirectional feature pyramid n... 详细信息

为解决草莓采摘机器人工作过程中果梗采摘点定位精度低和遮挡草莓识别困难等问题，该研究提出一种改进后YOLO v8算法与Pose关键点检测技术相结合的草莓识别定位方法。通过对YOLO v8进行优化，引入BiFPN(bidirectional feature pyramid network)和GAM(generalized attention module)模块以强化模型的双向信息流，动态分配特征权重，并专注于小目标特征的提取和强化被遮挡区域特征，旨在提升模型复杂环境中采摘点定位准确率和遮挡识别的预测准确性。试验结果显示，相比于原始模型，经过改进的YOLO v8-pose模型在草莓识别准确率（precision,P）、召回率（recall,R）、平均精度（mean average precision,mAP）及关键点平均精度（mean average precision-key point,m APkp）上分别提高6.01个百分点、1.98个百分点、6.67个百分点和7.85个百分点，基于关键点检测的果梗采摘点在X、Y、Z方向定位误差分别为1.4mm、1.4mm和2.2mm。此外，根据草莓遮挡重叠区域面积对草莓遮挡程度分类，利用不同遮挡程度对模型性能验证，在遮挡情况下改进后YOLO v8-pose,m APkp比原模型提高9.78个百分点。基于该研究所提出的视觉模型，机器人在田间试验下的采摘成功率为95%，单个草莓的采摘耗时10 s，为实现机器人精准采摘提供重要的技术支持。

关键词：图像识别草莓 YOLO v8 采摘遮挡

纳米银及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的胁迫效应

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南京农业大学学报 2024年

作者：王鑫凤黄亚惠唐珠杨新萍南京农业大学资源与环境学院环境科学与工程系

[目的]本文旨在探究纳米银(AgNPs)及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的抑制效应，并揭示其对N. europaea的胁迫机制，为评估AgNPs及其在环境中转化形成的银化合物的生态风险提供基础数据。[方法]分别将AgNPs和不同... 详细信息

[目的]本文旨在探究纳米银(AgNPs)及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的抑制效应，并揭示其对N. europaea的胁迫机制，为评估AgNPs及其在环境中转化形成的银化合物的生态风险提供基础数据。[方法]分别将AgNPs和不同形态的银化合物加入N. europaea培养液，培养12 h后收集菌体，扫描电镜观察细胞形态，检测菌体中丙二醛(malondialdehyde，MDA)、乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase，LDH)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)以及还原型谷胱甘肽(glutathione，GSH)含量，紫外分光光度法和邻苯三酚法测定抗氧化酶，即过氧化氢酶(catalase，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性。[结果]扫描电镜图像显示，在AgNPs和Ag+、Ag2O、Ag2SO4、Ag2CO3、AgCl各自对应的EC80胁迫下，N. europaea细胞形态呈现不同程度的损伤，84.4 μg·L-1AgNPs和10.11 μg·L-1Ag2SO4胁迫下的N. europaea细胞受损明显，而203.37 μg·L-1Ag2CO3处理下的N. europaea细胞形态几乎无影响；但在AgNPs和不同形态银化合物胁迫下，N. europaea胞内MDA和LDH含量与不添加任何处理的对照组(CK)相比仅轻微上升，菌株细胞膜没有渗漏；与CK相比，各处理组在EC80胁迫下，N. europaea胞内ROS水平均出现显著(P处理组中胞内ROS值最高，为CK的23.17倍；在AgNPs和Ag+、Ag2O、Ag2SO4、Ag2CO3、AgCl各自对应的EC80胁迫下，N. europaea细胞的SOD和CAT活性相对于CK均显著升高(P处理组中N. europaea细胞的SOD含量最高，为CK的2.23倍，Ag2O处理组N. europaea细胞的CAT含量最高，为CK的6.07倍；为抵御氧化胁迫，与CK相比，各处理组中N. europaea胞内GSH含量呈下降趋势。[结论]AgNPs在水环境中可能转化形成的Ag+、Ag2O、Ag2SO4、Ag2CO3、AgCl等形态均可导致N. europaea出现氧化应激现象，评估AgNPs对污水生物处理系统的环境风险应该考虑其在污水中不同赋存形态带来的胁迫效应。

关键词：纳米银银化合物氨氧化细菌氧化应激膜损伤

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基于PLC可降温垃圾箱的设计及参数优化

江苏大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 551-555页

作者：朱雪茹王居飞李超徐禄江李骅徐家良南京农业大学工学院江苏南京210031 南京农业大学江苏省高等学校智能化农业装备重点实验室江苏南京210031

餐厨垃圾成分复杂多样,含多种有机质及无机盐,夏季高温条件下易腐烂变质、散发恶臭,为降低餐厨垃圾在收集、储存环节的变质速率,对社区住宅的餐厨垃圾在处理前进行短时间降温,基于湿帘-风机降温装置设计了一种智能温控垃圾箱.垃圾箱内... 详细信息

餐厨垃圾成分复杂多样,含多种有机质及无机盐,夏季高温条件下易腐烂变质、散发恶臭,为降低餐厨垃圾在收集、储存环节的变质速率,对社区住宅的餐厨垃圾在处理前进行短时间降温,基于湿帘-风机降温装置设计了一种智能温控垃圾箱.垃圾箱内部分布若干温度传感器,采用西门子PLC进行控制,通过编程设定湿帘-风机装置的执行条件,利用PID算法进行软件优化,通过触摸屏实现数据可视化,实现湿帘-风机系统的智能化调控,维持垃圾箱内部温度在设定范围.经过系统调试及试验验证,结果表明:智能温控系统检测误差小于0.5℃,达到精度要求;在室外温度高达35℃时,垃圾箱内平均温度维持在25℃左右,满足餐厨垃圾的恒温储存要求.

关键词：垃圾箱餐厨垃圾 PLC 智能温控恒温

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土壤湿度对近红外光谱反演剖面有机质精度的影响

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农业工程学报 2024年第16期40卷 113-123页

作者：周鹏孔一诺郝珊珊印祥肖新清金诚谦山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 农业农村部南京农业机械化研究所南京210014 中国农业大学工学院北京100083

为深入分析土壤湿度对近红外光谱反演剖面土壤有机质(soil organic matter, SOM)精度的影响,该研究依据水分张力这一指标,将土壤划分为风干状态、1.500、0.330、0.100、0.033 MPa和饱和状态共6种湿度水平,在所选16个地点分别采集深度约1... 详细信息

为深入分析土壤湿度对近红外光谱反演剖面土壤有机质(soil organic matter, SOM)精度的影响,该研究依据水分张力这一指标,将土壤划分为风干状态、1.500、0.330、0.100、0.033 MPa和饱和状态共6种湿度水平,在所选16个地点分别采集深度约150 cm剖面土壤芯柱为研究对象,采用7种方法对所测剖面土壤光谱吸光度进行光谱预处理,选择较佳的预处理方法。同时,采用连续投影算法(successive projection algorithm, SPA)和竞争性自适应重加权-连续投影算法(competitive adaptive reweighting-successive projection algorithm, CARS-SPA)筛选特征波长。构建基于全谱及特征波长的SOM近红外光谱反演模型,并将其与标准正态变量变化(standard normal variate, SNV)预处理方法相结合。结果表明:1)SPA-PLSR模型和CARS-SPA-PLSR模型的精度均优于基于全谱的PLSR模型;2)SNV-SPA-PLSR模型在饱和、风干状态下预测效果更好,而SNV-CARS-SPA-PLSR模型在水分张力分别为0.033、0.100、0.330和1.500 MPa时预测精度更高;3)不同土壤湿度水平近红外光谱“一对一”式预测SOM模型难以满足实际应用,经过对比研究,选用水分张力为1.500 MPa时构建的SNV-CARS-SPA-PLSR模型分别预测6组土壤湿度水平和混合样本集中SOM取得效果最好。该研究结果对各湿度水平下估算SOM含量有一定的指导作用,并为提高不同土壤湿度水平间剖面SOM近红外光谱反演模型的适用性提供参考。

关键词：土壤湿度有机质近红外光谱水分张力竞争性自适应重加权-连续投影算法

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鱼菜共生技术及其系统装备的研究现状与展望

南京农业大学学报 2024年

作者：李天沛汪小旵施印炎丁为民南京农业大学工学院江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室

中国淡水养殖产量稳居世界第一位，但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展，因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农... 详细信息

中国淡水养殖产量稳居世界第一位，但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展，因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农业绿色可持续发展的重要途径。鱼菜共生技术可实现氮素和水资源的高利用率，生产农产品的同时生态效益也很显著。鱼菜共生系统包含水产养殖、养殖尾水预处理、微生物降解转化、作物栽培等农艺环节，涉及多种农业生产过程和装备。本文总结了国内外现代鱼菜共生技术的发展现状，介绍了鱼菜共生系统的装备组成和模式特点，分析了鱼菜共生技术及其装备存在的问题和挑战，对鱼菜共生技术未来的发展作出展望与建议，以期为鱼菜共生技术的研究和我国生态种养模式可持续发展提供参考。

关键词：鱼菜共生种养装备水产养殖无土栽培尾水处理氮素循环

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密封限氧法制备秸秆生物炭参数的优化研究

太阳能学报 2024年第3期45卷 169-177页

作者：朱凤君张春燕乔印虎何春霞辛楠王宁安徽科技学院机械工程学院凤阳233100 安徽云龙粮机有限公司阜阳236500 南京农业大学工学院南京210032

以小麦秸秆、水稻秸秆和油菜秸秆为原料,利用正交试验思路设计密封限氧处理下制备秸秆生物炭的方案,测定并分析其理化特性、官能团结构及形貌特征。结果表明:炭化温度是影响生物炭制备的优先考虑因素,秸秆生物炭的炭产率随热解温度的升... 详细信息

以小麦秸秆、水稻秸秆和油菜秸秆为原料,利用正交试验思路设计密封限氧处理下制备秸秆生物炭的方案,测定并分析其理化特性、官能团结构及形貌特征。结果表明:炭化温度是影响生物炭制备的优先考虑因素,秸秆生物炭的炭产率随热解温度的升高而减小,其pH值和灰分则相应增大;相较于小麦秸杆和油菜秸杆生物炭,水稻秸秆的炭产率、pH值和灰分含量最高。温度为550℃,保温时间在60 min时,秸秆生物炭的官能团吸收振动峰趋于平缓,表面出现蜂窝状孔隙结构,表明其孔隙丰富,结构稳定。

关键词：秸秆生物炭理化特性热解温度炭化时间

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基于多维度指标的小麦种子田间分布质量评价方法研究

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江西农业大学学报 2024年第4期46卷 841-855页

作者：丁启朔付琳倩汪小旵何瑞银徐高明南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室江苏南京210031

【目的】精确播种技术是创建作物合理群体、保障作物增产丰产的重要技术途径。针对精确播种质量的测试评价方法仍然十分缺乏,尤其缺少种子在田间分布质量评价以及精确播种质量与作物出苗率、产量及构成因素间响应关系的定量研究。【方... 详细信息

【目的】精确播种技术是创建作物合理群体、保障作物增产丰产的重要技术途径。针对精确播种质量的测试评价方法仍然十分缺乏,尤其缺少种子在田间分布质量评价以及精确播种质量与作物出苗率、产量及构成因素间响应关系的定量研究。【方法】以原位激光种子位测试仪、3D数字化和Python等信息技术构建一套基于多维度指标的精确播种质量评价方法,其指标包含一维评价指标(种子直线度)、二维评价指标(种子散布度)、三维评价指标(种-土均质营养利用率);后使用小区精密播种试验台架开展了为期2年的稻茬麦精确播种试验,采用播种行距20 cm,播种粒距×播种深度相组合的9种处理,即1.5 cm×2 cm(A_(1)B_(1))、1.5 cm×3 cm(A_(1)B_(2))、1.5 cm×6 cm(A_(1)B_(3))、3 cm×2 cm(A_(2)B_(1))、3 cm×3 cm(A_(2)B_(2))、3 cm×6 cm(A_(2)B_(3))、4.5 cm×2 cm(A_(3)B_(1))、4.5 cm×3 cm(A_(3)B_(2))、4.5 cm×6 cm(A_(3)B_(3)),用于该精确播种质量评价新方法的验证。【结果】2年度种子直线度在A2B3处理较优,其变异系数δ分别为28.63%、32.67%;2年度种子散布度在A_(2)B_(1)处理较优,其变异系数γ分别为28.17%、30.14%;种-土均质营养利用率在A2B1处理(2021—2022年)取得最大值,为91.33%。种-土均质营养利用率与作物出苗率、单株产量、单株总结实粒数、千粒质量之间均在0.01水平显著相关。【结论】基于种子直线度、种子散布度、种-土均质营养利用率等多维度指标构建的精确播种质量综合评价方法,可准确解析播后种子在田间的分布质量,同时种-土均质营养率与作物出苗率、单株产量及产量构成因素之间的响应关系分析方法,也有利于建立精确播种技术与作物生长之间的联系并促进农机-农艺融合发展。

关键词：小麦精确播种评价方法多维度指标种子分布作物生长

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不同海拔茶园土壤NO排放的温度敏感性

环境科学 2024年

作者：沈梦雪王金阳李竹焘林海燕郭姝敏邹建文南京农业大学资源与环境科学学院农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室南京农业大学资源与环境科学学院江苏省低碳农业与温室气体减排重点实验室

针对氧化亚氮(N2O)对增温响应在不同生物群落中可能存在差异和茶园土壤高度异质性会加剧其对增温响应的不确定性的问题，以海拔分别为537(E1)、433(E2)、350(E3)、308(E4)和238 m(E5)的茶园土壤为对象，在3个温度(15 、25 和30 ℃)下进... 详细信息

针对氧化亚氮(N2O)对增温响应在不同生物群落中可能存在差异和茶园土壤高度异质性会加剧其对增温响应的不确定性的问题，以海拔分别为537(E1)、433(E2)、350(E3)、308(E4)和238 m(E5)的茶园土壤为对象，在3个温度(15 、25 和30 ℃)下进行了为期35d的培养实验，探究不同海拔茶园土壤N2O温度敏感性及其驱动因素。结果表明，增温会促进不同海拔茶园土壤N2O排放，但对于不同海拔的影响并不一致。具体而言，增温降低了E1处理的N2O累积排放量，但差异不显著；同时增加了E2～E5处理的N2O累积排放量，其中E3～E5处理的排放量显著增加。不同海拔茶园土壤N2O的Q10值之间存在极显著差异，Q10值的范围为0.90～4.98，其中：E4＞E5＞E3＞E2＞E1。多元回归模型分析表明，土壤理化和微生物共同解释了不同海拔茶园土壤N2O温度敏感性变异的97.4%，其中N2O温度敏感性与细菌beta多样性PCoA1显著正相关。研究认为，增温可促进不同海拔茶园土壤N2O排放，但海拔与N2O温度敏感性变化之间没有一致的变化规律，而N2O温度敏感性主要受细菌beta多样性的影响。

关键词：氧化亚氮(N O) 温度敏感性(Q ) 茶园海拔增温