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减氮及有机替代对新疆棉田土壤氮素有效性和利用效率的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 289-306页

作者：罗雪梅陈明媛王宁宁郭睿刘建国石河子大学/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021... 详细信息

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021和2022年在新疆石河子市二连农试场开展棉花连续定位施肥试验,设置常规施氮量(CF),减施常规氮量的8%(CF-8%)、16%(CF-16%)和24%(CF-24%),在常规氮量下以有机肥替代其中8%(8%OF)、16%(16%OF)和24%(24%OF)的化肥,以及不施氮肥对照(CK),共8个处理。分析不同土层p H、电导率(EC)值、有机质、无机氮和活性有机氮含量、氮转化相关酶活性变化,计算氮肥利用率,并测定棉花产量。【结果】2021和2022年在CF处理基础上减少化肥施氮量,0—20、20—40 cm土层颗粒有机氮(PON)、轻组有机氮(LFON)含量无明显变化,而CF-16%处理可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)占全氮(TN)的比例较CF处理分别提升14.79%和19.88%,0—20 cm土层土壤蛋白酶活性也得到显著增强。CF-24%处理0—20 cm土层微生物量氮(MBN)含量、土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性较CF处理分别下降了10.78%、16.88%、6.25%。随着化肥施用量的减少,深层土壤中累积的NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N含量降低,减氮处理中CF-16%处理较CF处理的增产率最高,达6.59%。与CF处理相比,16%OF、24%OF处理显著提高了20—40 cm土层土壤p H,0—20和20—40 cm土层有机质含量分别提升了23.44%和12.99%、31.74%和20.14%,土壤EC值分别下降了7.74%和4.72%、5.64%和7.02%,能够改善棉田土壤环境。16%OF处理0—40 cm各土层颗粒有机氮和可溶性有机氮含量两年平均较CF处理分别增加了24.01%和29.15%、18.95%和55.32%,颗粒有机氮和可溶性有机氮在全氮中的占比分别增加了16.32%和32.42%,而24%OF处理的轻组有机氮含量、LFON/TN、MBN/TN、C/N在3个有机替代处理中均为最高。16%OF处理的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥贡献率、单铃重与产量均高于8%OF和24%OF处理,增产率达17.16%。【结论】适量减施无机氮肥能够减少土壤中无机氮的累积,提升棉花氮肥利用率和产量,以CF-16%处理表现较佳。有机肥替代部分化肥能够增加土壤中活性有机氮的含量和土壤氮转化酶活性,提高土壤供氮潜力,改善棉田土壤微环境,并通过降低20—60 cm深层土壤中的NO_(3)^(-)-N含量提升棉花氮肥利用率,增加棉花单铃重与籽棉产量,其中16%OF处理为本试验最优处理,棉花增产17.16%。

关键词：棉花氮肥减施有机肥替代活性有机氮组分无机氮氮肥利用率

3个不同地区母婴粪便来源嗜黏蛋白阿克曼菌的分离及其体外益生特性分析

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食品科学 2024年第2期45卷 195-202页

作者：万开瑞孟凡姝陈丽澜田丰伟黄丽丽倪永清石河子大学食品学院新疆石河子832003 江南大学食品学院江苏无锡214122

本研究采用改良的黏蛋白富集培养基结合实时聚合酶链式反应(real-time polymerase chain reaction,real-time PCR)检测了48份母婴粪便样品,优化了分离效果,从8份阳性样品中分离纯化到24株嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila,Akk... 详细信息

本研究采用改良的黏蛋白富集培养基结合实时聚合酶链式反应(real-time polymerase chain reaction,real-time PCR)检测了48份母婴粪便样品,优化了分离效果,从8份阳性样品中分离纯化到24株嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila,Akk)。基于16S rRNA基因测序以及Akk菌株特异引物PCR扩增结果,24株菌全部隶属于Akk。基因外重复回文序列PCR遗传指纹图谱可将24株菌划分为4个基因型小群。同时对24株菌的模拟胃肠液耐受能力、疏水性、抗生素敏感性、聚糖利用能力进行体外检测。结果显示,菌株HN18D-1、HN18D-3、WW48D1-13对模拟胃、肠液耐受性最高。所有Akk分离株对万古霉素、克林霉素、卡那霉素和红霉素具有一定的耐药性,低聚木糖、大豆低聚糖对Akk菌株具有益生元效应。综合以上各项体外益生特性,Akk分离株HN18D-1、HN18D-3、WW48D1-13可作为潜在益生菌菌株进行后续系统的研究。

关键词：嗜黏蛋白阿克曼菌 16SrRNA 分离株鉴定益生特性

基于改进YOLOv7-ByteTrack的干制哈密大枣缺陷检测与计数系统

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农业工程学报 2024年第3期40卷 303-312页

作者：刘鑫马本学李玉洁陈金成喻国威石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,... 详细信息

针对目前无法同时对随机多列排布干制哈密大枣进行快速缺陷检测和统计计数问题,该研究设计了一款干制哈密大枣在线检测与计数系统。以干制哈密大枣为研究对象,利用工业相机拍摄传送带上随机排列的多类别缺陷干制哈密大枣视频为数据源,采用改进的YOLOv7模型进行干制哈密大枣多类别缺陷检测并将检测结果作为后续多目标跟踪算法的输入;考虑到传送带上干制哈密大枣的外观相似性高以及排列密集等特点,该研究结合ByteTrack多目标跟踪算法的思想,设计了一种多类别干制哈密大枣的画线计数方法,实现了随机排布多类别干制哈密大枣的缺陷检测、准确定位及计数。试验结果表明:1)改进的YOLOv7模型浮点计算量为64.6 G,在干制哈密大枣目标检测数据的测试集上的平均检测精度、召回率、F_(1)平衡分数分别达到了98.03%、93.43%和95.00%,相比YOLOv7模型分别提高了4.40、6.88和7.00个百分点,浮点计算量下降了38.6%;2)基于改进YOLOv7为目标检测器开发的ByteTrack算法计数模型对干制哈密大枣计数的准确率为90.12%。该研究可为干制哈密大枣检测计数和分选分级提供技术支持。

关键词：图像处理目标检测干制哈密大枣多目标跟踪 YOLOv7

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人源分离长双歧杆菌长亚种的体外益生特性分析

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食品科学 2024年第2期45卷 155-162页

作者：王明芳陈丽澜张雪玲田丰伟倪永清石河子大学食品学院新疆石河子832003 江南大学食品学院江苏无锡214122

对新疆伊宁县哈萨克族学龄儿童粪便样品双歧杆菌(Bifidobacterium)进行分离鉴定,重点开展长双歧杆菌长亚种(*** ***)菌株的体外益生特征实验。依据groEL功能基因测序和重复性外源性回文聚合酶链反应指纹分型技术,416株双歧杆菌隶属于***... 详细信息

对新疆伊宁县哈萨克族学龄儿童粪便样品双歧杆菌(Bifidobacterium)进行分离鉴定,重点开展长双歧杆菌长亚种(*** ***)菌株的体外益生特征实验。依据groEL功能基因测序和重复性外源性回文聚合酶链反应指纹分型技术,416株双歧杆菌隶属于***、***、***、***和***。依据优势种*** ***的指纹分型,27种基因型显示了个体间菌株的遗传差异,同时发现同一个体肠道有多菌株共存现象。27株代表菌株的体外实验结果表明,菌株2B3-21、1B23-11、2B33-3和1B68-16的耐酸、耐胆盐能力最优,菌株1B68-16、2B13-5、2B33-3和1B39-2的抑菌能力较强;菌株1B38-1、2B33-3、1B68-16和2B13-28体外抗氧化能力较强,综合所有菌株的抗生素耐药性和利用多种植物源聚糖的能力进行考虑,筛选菌株1B68-16和2B33-3作为潜在的益生菌菌株后续开展体内益生特性研究,本研究可为开发适应特定区域人群的优良益生菌株及产品奠定基础。

关键词：哈萨克族学龄儿童长双歧杆菌长亚种 groEL 指纹图谱益生特性

外源L-谷氨酸对花后干旱胁迫下小麦干物质积累分配、籽粒灌浆特性及品质形成的调控效应

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 848-862页

作者：李刚李超王焱栋付凯勇魏加练曾天云李诚李春艳石河子大学农学院/绿洲生态农业兵团重点实验室新疆石河子832003

【目的】谷氨酸(Glu)具有调节植物生长,提高作物抗逆能力的功效。研究外源L-谷氨酸(L-Glu)对灌浆期干旱胁迫下小麦干物质积累分配及转运、光合参数、灌浆特性、农艺性状及品质特性的影响,为进一步研究谷氨酸提高小麦耐旱性奠定理论基础... 详细信息

【目的】谷氨酸(Glu)具有调节植物生长,提高作物抗逆能力的功效。研究外源L-谷氨酸(L-Glu)对灌浆期干旱胁迫下小麦干物质积累分配及转运、光合参数、灌浆特性、农艺性状及品质特性的影响,为进一步研究谷氨酸提高小麦耐旱性奠定理论基础。【方法】以新疆主栽冬小麦品种新冬18号和新冬22号为试验材料,在抽穗期、开花期分别喷施0、2、4 mmol/L的L-Glu溶液,开花后进行大田干旱胁迫(DT)和适水处理(WT)。在开花初期和花后10、20、30天(即灌浆初期、中期、后期),测定了小麦干物质积累分配及转运、光合特性、灌浆特性、农艺性状及品质等相关指标。【结果】外源喷施L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下地上部总干物质积累量,其中DT-G2、DT-G4处理显著高于DT-G0处理。与DT-G0处理相比,DT-G2和DT-G4处理有效提高了开花后干旱胁迫下干物质积累对籽粒干物质积累的贡献率,新冬18号小麦分别增加24.65%、24.28%,新冬22号小麦分别增加28.44%、16.03%;与DT-G0处理相比,DT-G2、DT-G4处理提高了灌浆期光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、叶肉瞬时羧化效率(P_(n)/C_(i))及籽粒灌浆平均速率,其中DT-G2、DT-G4处理下新冬18号小麦籽粒灌浆平均速率分别较DT-G0增加15.17%和3.59%,新冬22号小麦分别增加19.92%和14.70%;与DT-G0处理相比,DT-G2处理显著提高了2个小麦品种的千粒重,DT-G4处理显著降低了2个小麦品种的湿面筋含量。【结论】抽穗期、开花期喷施外源L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下小麦地上部总干物质积累量,降低灌浆后期小麦干物质在营养器官的分配比例,同时提高开花后干旱胁迫下旗叶的光合速率及蒸腾速率,进而促进小麦穗部干物质的分配,提高小麦籽粒的灌浆速率,延长灌浆持续时间,最终在降低干旱胁迫下粒重损失的同时提高籽粒品质。

关键词：小麦花后干旱胁迫 L-谷氨酸干物质积累分配光合效率灌浆持续时间籽粒品质

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计算流体力学在果蔬干燥领域的研究进展

食品科学 2024年第6期45卷 294-305页

作者：李孟卿耿智化朱丽春张茜杨旭海石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 现代农业机械兵团重点实验室新疆石河子832000 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心新疆石河子832000

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体... 详细信息

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体力学技术拥有节能、低成本、模拟速度快、灵活度高等优点。本文详细介绍了计算流体力学在果蔬干燥领域的工作原理,并对其在不同果蔬干燥方式中的研究进展进行综述,报道了耦合收缩的数值模型研究进度,并对计算流体力学在果蔬干燥领域的发展方向进行展望,以期为研究者提供新的见解和参考。

关键词：计算流体力学果蔬干燥模拟收缩

基于阿基米德螺旋转轮的自清洗泵前过滤器设计与试验

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农业工程学报 2024年第10期40卷 76-84页

作者：张金珠张栋楠刘宁宁李淼王越王振华李云霞石河子大学水利建筑工程学院石河子832000 现代节水灌溉兵团重点实验室石河子832000 农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室石河子832000 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所石河子832000

为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响... 详细信息

为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响规律。结果表明:转轮转速随螺距的增加逐渐下降,且降低幅度逐渐上升,随叶片角度和叶片数量的增加转轮转速的提升较小且提升幅度不断减小,对转轮转速影响程度由大到小为螺距、叶片角度和叶片数量。通过TOPSIS法(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价得到最佳结构参数组合为:螺距133 mm,叶片角度90°,叶片数量1。优化后水驱式自清洗泵前过滤器开展自清洗试验,结果显示流量经过最初下降阶段后稳定在294.9~296.6 m^(3)/h区间,流量降幅仅为1.13%~1.70%,利用水力驱动阿基米德螺旋转轮带动自清洗装置的滤网清洗效果良好。研究结果可为水驱式自清洗泵前过滤器的结构设计和优化提供参考。

关键词：泵数值模拟前过滤器自清洗转速阿基米德螺旋转轮

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基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

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农业工程学报 2024年第6期40卷 50-59页

作者：李孟卿张小强朱丽春张茜贾文婷金新文杨旭海石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点试验室石河子832003 现代农业机械兵团重点试验室石河子832003 新疆农垦科学院农产品加工研究所石河子832000

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥... 详细信息

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型,并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明:1)与热风干燥相比,红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间,且仿真结果与实测值吻合较好;2)温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热,干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%;3)模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响,其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布,并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降;4)将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比,给出了关于分段组合干燥研究方向的见解,并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下的数值模型,并结合模拟结果对各干燥过程的特点进行分析,对未来不同果蔬数值模型的建立及干燥机理的研究具有重要意义。

关键词：干燥动力学热质传递数值模型红外辐射压力脉动

基于多光谱技术分析绿原酸与肌原纤维蛋白相互作用的初步研究

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食品工业科技 2024年第5期45卷 44-52页

作者：李杰郭欣袁天帅屈启超朱新荣张建石河子大学食品学院新疆石河子832003 农业农村部特色农产品加工与质量安全控制重点实验室(部省共建) 石河子大学食品学院新疆石河子832003 食品营养与安全控制兵团重点实验室石河子大学食品学院新疆石河子832003

本研究以高白鲑肌原纤维蛋白(Myofibrillar Protein,MP)为研究对象,探究不同浓度(6、30、150、300μmol/g)绿原酸(Chlorogenic Acid,CA)与MP相互作用的结构变化及结合性质。在25℃下孵育形成不同CA-MP复合物,通过测定复合物的理化性质(... 详细信息

本研究以高白鲑肌原纤维蛋白(Myofibrillar Protein,MP)为研究对象,探究不同浓度(6、30、150、300μmol/g)绿原酸(Chlorogenic Acid,CA)与MP相互作用的结构变化及结合性质。在25℃下孵育形成不同CA-MP复合物,通过测定复合物的理化性质(总巯基,表面疏水性),二级,三级结构变化(傅里叶红外光谱、同步荧光、三维荧光),结合性质(紫外光谱,荧光猝灭及热力学参数)分析CA-MP复合物相互作用情况。结果表明,在300μmol/g CA存在下,蛋白总巯基含量和表面疏水性分别骤降25.65%,40.26%(P研究旨在为多酚与高白鲑MP相互作用提供有价值的信息,为后续对不同结构多酚与高白鲑肌球蛋白的相互作用机制提供研究基础。

关键词：绿原酸肌原纤维蛋白相互作用多光谱学蛋白结构