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长期施氮对土壤氨化细菌和氮矿化作用的影响 被引量：3
1
作者 刘灵芝 郭冰清 +4 位作者 王丰 孟奥 梁敏杰 安婷婷 汪景宽 《土壤学报》 北大核心 2025年第2期543-554,共12页
氨化作用是微生物将有机氮转化为无机氮的过程,可提升土壤氮素供应状况,不同肥料长期施用情景下土壤有机氮发生显著变化,但其氨化过程尚不清楚。据此,依托沈阳农业大学29年长期定位施肥试验,针对4个不同的施肥处理,包括不施肥(CK)、施... 氨化作用是微生物将有机氮转化为无机氮的过程,可提升土壤氮素供应状况,不同肥料长期施用情景下土壤有机氮发生显著变化,但其氨化过程尚不清楚。据此,依托沈阳农业大学29年长期定位施肥试验,针对4个不同的施肥处理,包括不施肥(CK)、施用化肥(HCF)、施用减量化肥(LCF)和化肥减量配施有机肥(CMF),3个土壤深度(0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm)和3个采样时期(播种前、玉米抽雄期和收获后),采用实时荧光定量PCR(qPCR)方法,研究长期不同施肥处理后玉米生长期不同土层中土壤氨化基因gdh丰度、活性和氮矿化变化规律,揭示施肥、季节、土壤深度及其相互作用对氨化细菌和土壤净氮矿化速率的影响。结果表明:1)相比于土层和施肥处理,采样时期对gdh基因丰度和活性的影响最显著;三个采样时期中,玉米抽雄期土壤gdh基因活性和净氮矿化速率显著高于播种前和收获后(P<0.05);2)与不施肥(CK)相比,长期施加化肥(LCF和HCF)显著增加抽雄期土壤氮矿化速率(P<0.05),CMF则表现出稳定或增加收获后土壤氮矿化速率;3)氨化细菌丰度、活性与土壤净氮矿化速率呈极显著正相关,铵硝比是影响氨化细菌的重要因子(P<0.01)。综上,施氮与作物吸收改变了土壤铵硝比,引起土壤氨化细菌丰度与活性差异,导致土壤氮矿化速率发生变化。LCF和HCF有利于增加播种前和抽雄期表层土壤氮矿化速率,CMF则有助于稳定收获后土壤氨化细菌活性,促进土壤有机氮的氨化过程。 展开更多
关键词 减氮施肥 氨化作用 净氮矿化速率 功能基因 铵硝比 玉米
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不同施氮处理下黑麦草翻压还田对滩涂盐渍土碳氮与细菌群落结构的影响 被引量：2
2
作者 朱小梅 邢锦城 +5 位作者 洪立洲 王建红 刘冲 董静 孙果丽 何苏南 《浙江农业学报》 北大核心 2025年第1期159-168,共10页
为揭示不同施氮处理下黑麦草作绿肥翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了0、90、150、210、270 kg·hm^(-2)施氮量(依次简记为CK、LN1、LN2、LN3、LN4)下黑麦草翻压还田对土壤碳氮和细菌群落结构的影响。结果表明... 为揭示不同施氮处理下黑麦草作绿肥翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了0、90、150、210、270 kg·hm^(-2)施氮量(依次简记为CK、LN1、LN2、LN3、LN4)下黑麦草翻压还田对土壤碳氮和细菌群落结构的影响。结果表明:黑麦草生物量随施氮量的增加而增加,以LN4处理最高,为64227 kg·hm^(-2),植株碳、氮含量均以LN2处理较高,各处理的植株碳氮比无显著差异。黑麦草翻压还田后,与不施氮的对照相比,施氮处理的土壤pH值显著(P<0.05)降低,水溶性盐总量、有机碳含量、全氮含量、微生物生物量碳含量、微生物生物量氮含量显著提升。各处理相比,LN2的微生物熵最高,显著高于其他处理。在土壤微生物群落中,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等菌群的相对丰度较高。各处理的土壤细菌香农(Shannon)指数和辛普森(Simpson)指数无显著差异,但Chao1指数和Ace指数均以LN2处理较高。总的来看,LN2处理下黑麦草翻压还田对降低滩涂盐渍土的pH值,提升土壤碳、氮含量,及改善土壤微生态环境的综合效应最佳。 展开更多
关键词 黑麦草 盐渍土 土壤细菌群落结构
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膜下微喷灌条件下水氮耦合对制种玉米产量及水肥效应的影响 被引量：3
3
作者 连彩云 马忠明 +3 位作者 王智琦 薛亮 唐文雪 罗双龙 《寒旱农业科学》 2025年第1期39-46,共8页
研究水氮耦合对膜下微喷灌制种玉米产量及水氮利用率的响应,实现制种玉米高产和水氮资源的高效利用。于2022年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站以灌水量为主处理(2700、3600、4500 m^(3)/hm^(2))、施N量为副处理(0、120、240、360 ... 研究水氮耦合对膜下微喷灌制种玉米产量及水氮利用率的响应,实现制种玉米高产和水氮资源的高效利用。于2022年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站以灌水量为主处理(2700、3600、4500 m^(3)/hm^(2))、施N量为副处理(0、120、240、360 kg/hm^(2)),分析了膜下微喷灌条件下不同水氮耦合模式对制种玉米产量及水肥效应的影响。结果表明,在微喷灌溉条件下,增加灌水量和施N量均能有效提高制种玉米籽粒产量,但当水氮施用量达到一定程度后,其增产效应减弱。不同的灌水量下,施N量为240 kg/hm^(2)的处理较其余施氮处理均明显提高了叶面积指数及光的截获率,叶面积指数在灌浆期时较0、120、360 kg/hm^(2)施氮处理分别高16.69%~21.12%、1.33%~2.00%、-3.79%~13.73%。在灌水量为4500 m^(3)/hm^(2)、施N量为240 kg/hm^(2)的条件下,玉米籽粒产量最高,为7.84 t/hm^(2),但与灌水量为3600 m^(3)/hm^(2)、施N量为240 kg/hm^(2)的处理(7.80 t/hm^(2))差异不显著,仅增产0.5%;且后者与前者相比,灌水量减少了20%,水分利用效率则增加了13.50%,氮肥农学利用效率(NAE)提高了60.91%。综上认为,在膜下微喷灌条件下,灌水量为3600 m^(3)/hm^(2)、施N量为240 kg/hm^(2)是试验区乃至河西灌区制种玉米生产的最适宜水氮耦合模式。 展开更多
关键词 制种玉米 水氮耦合 产量 水肥效应 膜下微喷灌
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枝条生物炭对葡萄品质及葡萄园土壤理化特性的影响 被引量：1
4
作者 屠娟丽 李彦彪 +1 位作者 付康 张平 《中外葡萄与葡萄酒》 北大核心 2025年第1期18-23,共6页
为了探究生物炭对土壤理化性质的影响,研究农业废弃物的无害化处理与资源化利用,以‘阳光玫瑰’葡萄枝条为原料热解制备生物炭,在浙江嘉兴设置田间试验,研究生物炭及其施用方式对葡萄果实品质及葡萄园土壤理化性质的影响。结果发现,在... 为了探究生物炭对土壤理化性质的影响,研究农业废弃物的无害化处理与资源化利用,以‘阳光玫瑰’葡萄枝条为原料热解制备生物炭,在浙江嘉兴设置田间试验,研究生物炭及其施用方式对葡萄果实品质及葡萄园土壤理化性质的影响。结果发现,在本研究中生物炭的施入对‘阳光玫瑰’果实品质的影响较小,各处理间差异均不显著。但施入生物炭可以提高葡萄园土壤的pH,促进土壤有机质和氮磷钾元素的积累,降低土壤中铬、锌、铅等重金属元素的含量,增强土壤的肥力效果;而且沟施方式改善效果优于撒施。本研究中沟施3 L·m^(-2)生物炭对土壤改良的效果较好。 展开更多
关键词 葡萄枝条 生物炭 土壤 理化性质
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畜舍内循环除湿系统多目标优化调控算法研究
5
作者 张继成 闫艺璇 +2 位作者 郑萍 谢秋菊 黎煊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期483-492,共10页
针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-domi... 针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,INSGA-Ⅱ)优化该系统保温、除湿和能耗的运行效果。INSGA-Ⅱ采用自适应差分变异算子和改进精英保留策略的方法,增加最优解的种群多样性,避免算法陷入局部收敛。通过Zitzler-Deb-Thiele(ZDT)系列测试函数验证,改进INSGA-Ⅱ算法的反向世代距离(Inverted generational distance,IGD)和世代距离(Generational distance,GD)指标都优于传统NSGA-Ⅱ算法,与真实解更为接近。内循环除湿系统优化调控性能数据表明,空间广泛性评价指标(Spacing,SP)从NSGA-Ⅱ的0.1118降低到INSGA-Ⅱ的0.0202,最优解分布域显著增加,可为系统运行的优化调控提供更为广泛的参考依据,同时求解速度提高106.42%。在除湿系统仿真调控效果方面,INSGA-Ⅱ算法调控平均降温比NSGA-Ⅱ算法减少1.43℃,降幅为23.06%,减少了由除湿带来的舍内降温,能够获得更好的保温节能效果。因此,改进INSGA-Ⅱ优化算法有助于提升畜舍内循环除湿系统工作性能,为畜舍温湿环境精准调控提供可行的技术支撑。 展开更多
关键词 畜舍环境调控 内循环除湿系统 节能 改进NSGA-Ⅱ 多目标优化
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菜田氮磷钾一元灰色肥效模型研发及其可靠性分析
6
作者 李娟 张立成 +5 位作者 李淑贤 肖晓凤 潘住财 林明贤 张民生 章明清 《福建农业学报》 北大核心 2025年第5期527-538,共12页
【目的】针对菜田作物一元二次多项式肥效模型和一元非结构肥效模型建模成功率偏低的问题,研发一元灰色肥效模型,扩大肥效模型适用性。【方法】根据灰色系统理论的灰色Verhulst模型建模方法,通过28个氮磷钾不同施肥水平的蔬菜田间肥效... 【目的】针对菜田作物一元二次多项式肥效模型和一元非结构肥效模型建模成功率偏低的问题,研发一元灰色肥效模型,扩大肥效模型适用性。【方法】根据灰色系统理论的灰色Verhulst模型建模方法,通过28个氮磷钾不同施肥水平的蔬菜田间肥效试验结果,探讨一元灰色肥效模型构建方法和推荐施肥量可靠性。【结果】各试验处理施肥量从小到大排列后,相应试验产量经过一次累加生成,施肥量与累加生成产量的关系呈现出典型的“S”型曲线特征。有25个试验点的一元灰色肥效模型通过了统计显著性检验,模型系数正负号符合一般肥效规律,推荐施肥量落在试验设计的施肥量范围内,得到典型肥效模型,建模成功率为89.3%,是一元二次多项式肥效模型和一元非结构肥效模型建模成功率的1.8倍和1.4倍。建模失败的3个试验点均属于模型未通过统计显著性检验的非典型式类型。一元灰色肥效模型推荐施肥量受调节系数R的影响,当R取值落在-1.0~-0.6时,推荐施肥量出现激剧波动,但当R取值≥-0.6后,随着R取值逐渐增大,推荐施肥量趋于稳定。28个田间试验结果表明,氮肥推荐用量的最佳R取值为-0.6,磷钾肥推荐用量的最佳R取值则为0;其推荐施肥量与一元二次多项式肥效模型和一元非结构肥效模型的最高施肥量和经济施肥量之间均有极显著的线性正相关关系(P<0.01);氮肥推荐施肥量平均分别为二次多项式和非结构肥效模型经济施肥量的82.5%和83.5%,磷肥推荐施肥量分别为106.6%和114.1%,钾肥推荐施肥量则分别为107.6%和108.9%。【结论】一元灰色肥效模型可用于拟合菜田氮磷钾单元田间肥效试验结果,具有更高的拟合精度和更广的适用范围。 展开更多
关键词 蔬菜 氮肥 磷肥 钾肥 肥效 灰色肥效模型
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有机生态型废旧基质还田利用对辣椒生长及产量和经济效益的影响
7
作者 吴科生 孙建好 +4 位作者 赵建华 李伟绮 杨新强 陈亮之 何旭刚 《寒旱农业科学》 2025年第1期73-77,共5页
通过探索有机生态型废旧基质的资源化、无害化利用新途径,使河西灌区有机生态型废旧基质得到资源化循环再利用。以辣椒品种美国红为指示作物,在河西绿洲灌区灌漠土区研究了有机生态型废旧基质还田对辣椒生长的影响。结果表明,施用废旧基... 通过探索有机生态型废旧基质的资源化、无害化利用新途径,使河西灌区有机生态型废旧基质得到资源化循环再利用。以辣椒品种美国红为指示作物,在河西绿洲灌区灌漠土区研究了有机生态型废旧基质还田对辣椒生长的影响。结果表明,施用废旧基质30 t/hm^(2)+80%常规施肥(N 300.0 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)96.0 kg/hm^(2)、K_(2)O 72.0 kg/hm^(2))时,辣椒折合产量最高,为32340 kg/hm^(2),较不施肥对照增产27.31%,较常规施肥处理(N 375.0 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)120.0 kg/hm^(2)、K_(2)O 90.0 kg/hm^(2))增产12.84%;产值、净产值均最高,分别达到71148.0、45742.0元/hm^(2),较不施肥对照分别增加15261.4、7705.4元/hm^(2),较常规施肥处理分别增加8096.0、4360.0元/hm^(2)。该有机生态型废旧基质还田配施化肥模式能有效提高辣椒产量、产值,建议在河西灌区灌漠土区辣椒生产上加以推广应用。 展开更多
关键词 辣椒 有机生态型废旧基质 还田利用 产量 经济效益 河西灌区
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引黄灌区不同种植模式下土壤养分及经济效益初探
8
作者 何进勤 雷金银 +2 位作者 桂林国 罗昀 金建新 《宁夏农林科技》 2025年第6期63-69,共7页
针对引黄灌区不同种植方式下农田土壤有机质、土壤养分变化不明等生产实际问题,以该区典型种植模式——蔬菜连作、玉米连作、粮菜轮作、麦后复种为研究对象,通过3年田间长期定位试验,结合周边调研数据,分析不同种植模式下土壤有机质、... 针对引黄灌区不同种植方式下农田土壤有机质、土壤养分变化不明等生产实际问题,以该区典型种植模式——蔬菜连作、玉米连作、粮菜轮作、麦后复种为研究对象,通过3年田间长期定位试验,结合周边调研数据,分析不同种植模式下土壤有机质、氮磷钾养分及其产量效益的变化特征。结果表明,引黄灌区滴灌种植蔬菜连作和麦后复种栽培模式的经济效益较高,与漫灌相比,分别节水25.0%~44.7%,节肥23.1%~54.4%。滴灌种植下,连作种植(蔬菜连作和玉米连作)与轮作种植相比,土壤有机质、全氮和有效锌含量降低5.7%~28.7%,且随着连作年限的延长降低幅度逐渐增大;同时连作种植显著增加了下层(20~100cm)土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量,其中:玉米连作较其他处理表层土壤有效锌含量降低11.4%~28.0%,蔬菜连作80~100cm剖面土壤硝态氮含量(9mg·kg^(-1))增加近1倍。由此可见,无论蔬菜连作还是玉米连作0~100 cm剖面土壤养分淋失较高,对地下水资源造成潜在威胁。 展开更多
关键词 引黄灌区 种植方式 土壤养分 经济效益
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氮肥后移对沿黄灌区制种玉米产量和土壤硝态氮分布的影响
9
作者 崔云玲 郑浩飞 +3 位作者 孙和折 张立勤 吴正强 包会存 《寒旱农业科学》 2025年第7期617-622,共6页
通过制种玉米膜下滴灌氮肥运筹试验,为沿黄灌区制种玉米的高产、氮肥高效利用提供科学依据。在施氮量为225 kg/hm^(2)条件下,以农户常规施肥(基肥∶拔节期∶大喇叭口期∶抽雄吐丝期∶灌浆期为30%∶0∶30%∶30%∶10%)为对照,设置了基肥... 通过制种玉米膜下滴灌氮肥运筹试验,为沿黄灌区制种玉米的高产、氮肥高效利用提供科学依据。在施氮量为225 kg/hm^(2)条件下,以农户常规施肥(基肥∶拔节期∶大喇叭口期∶抽雄吐丝期∶灌浆期为30%∶0∶30%∶30%∶10%)为对照,设置了基肥∶拔节期∶大喇叭口期∶抽雄吐丝期∶灌浆期分别为15%∶15%∶30%∶20%∶20%、0∶30%∶30%∶20%∶20%、0∶0∶50%∶30%∶20%等3个处理,对制种玉米播前、大喇叭口期、抽雄吐丝期和收获期土壤0~100 cm土层土壤硝态氮和种子产量、主要农艺性状进行了测定。结果表明,与农户常规施肥相比,基肥∶拔节期∶大喇叭口期∶抽雄吐丝期∶灌浆期比例为0∶30%∶30%∶20%∶20%处理制种玉米种子产量显著提高57.92%、氮肥偏生产力显著提高58.15%。穗粒重与产量呈显著正相关,而茎粗、穗长等性状无显著差异;较农户常规施肥处理抽雄期0~20 cm土层硝态氮含量提高了74.77%,而60~100 cm土层显著降低了66.65%~81.81%,显著降低氮素淋溶风险。因此,在沿黄灌区,将氮肥后移至拔节期,即基肥∶拔节期∶大喇叭口期∶抽雄吐丝期∶灌浆期为0∶30%∶30%∶20%∶20%可显著提高制种玉米产量和氮肥利用率,同时降低深层土壤硝态氮残留,本结果可为该地区制种玉米可持续绿色生产提供理论依据。 展开更多
关键词 氮肥后移 制种玉米 硝态氮分布 氮盈余 氮肥偏生产力
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蔬菜套餐肥优化配比施肥示范效果初报
10
作者 吴琼芬 高森 《农业开发与装备》 2025年第2期126-128,共3页
根据土壤养分状态、蔬菜不同生育期对养分的需求特点,在娃娃菜上布置套餐肥优化配比施肥肥效示范,结果表明:套餐肥优化配比施肥处理娃娃菜的株高、结球直径、单株重、生物产量等经济性状指标均优于常规施肥处理;套餐肥优化配比施肥处理... 根据土壤养分状态、蔬菜不同生育期对养分的需求特点,在娃娃菜上布置套餐肥优化配比施肥肥效示范,结果表明:套餐肥优化配比施肥处理娃娃菜的株高、结球直径、单株重、生物产量等经济性状指标均优于常规施肥处理;套餐肥优化配比施肥处理较常规施肥处理平均增产579.6 kg/667m^(2),增幅6.3%;净收益增加176.3元/667m^(2),增幅3.2%。 展开更多
关键词 蔬菜 套餐肥 优化配施 示范效果
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长期不同施肥处理下黄褐土作物产量对土壤肥力的响应 被引量：2
11
作者 王梦媛 张佳宁 +3 位作者 李慧 李培培 韩燕来 吴名宇 《华北农学报》 北大核心 2025年第1期157-165,共9页
为探究提升豫南黄褐土地力的良好施肥模式,研究了黄褐土上不同施肥处理下小麦-玉米轮作系统的稳产高产特征及其与土壤养分的关系。基于2012年开始的长期定位试验,设置不施肥(CK)、施用化肥(NPK)、化肥配施粪肥(NPKM)和化肥配施秸秆(NPKS... 为探究提升豫南黄褐土地力的良好施肥模式,研究了黄褐土上不同施肥处理下小麦-玉米轮作系统的稳产高产特征及其与土壤养分的关系。基于2012年开始的长期定位试验,设置不施肥(CK)、施用化肥(NPK)、化肥配施粪肥(NPKM)和化肥配施秸秆(NPKS)共4个处理,采集成熟期植株、土壤样品,测定作物产量与土壤有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾养分含量。结果表明,与CK处理相比,各施肥处理作物产量均显著提高,小麦季产量提高53.70%~64.50%,玉米季产量提高44.54%~58.31%,其中NPKM处理的产量最高(小麦8162.61 kg/hm^(2)、玉米8836.33 kg/hm^(2)),NPKS处理与NPKM处理无显著差异;NPKM处理的产量可持续性指数(SYI)最高,其小麦季和玉米季SYI值分别为0.84,0.82;作物产量及其SYI值均表现为NPKM>NPKS>NPK>CK,表明化肥配施有机物料可显著提高作物产量及其可持续性。同时,不同施肥处理均可不同程度提高土壤养分含量,其中NPKM处理提升效果最为显著;分析作物产量与土壤养分关系发现,作物产量与土壤有机碳(SOC)、碱解氮以及有效磷含量呈极显著正相关,其中与SOC相关性最为显著;随着SOC含量提升,作物SYI值呈现先升高后稳定的趋势,其拐点为15.15 g/kg。综上,化肥配施粪肥可显著提高作物产量和土壤养分,并维持较高的作物产量可持续性,是实现黄褐土生态区土壤-作物系统可持续生产的推荐施肥模式。 展开更多
关键词 黄褐土 长期施肥 产量 土壤肥力 产量可持续性指数 有机碳
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全氟和多氟烷基物质检测与筛查技术研究进展 被引量：1
12
作者 刘雪松 张涛 +1 位作者 陶艳秋 吕永高 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期546-561,共16页
全氟和多氟烷基物质(PFAS)是具有广泛工业和商业应用的人造化学品,在地表水、地下水、土壤和沉积物中普遍存在。PFAS因其毒性和生物累积性而受到全球关注,其精准识别和定量对于污染防治意义重大。本文综述了环境中PFAS的前处理环节、检... 全氟和多氟烷基物质(PFAS)是具有广泛工业和商业应用的人造化学品,在地表水、地下水、土壤和沉积物中普遍存在。PFAS因其毒性和生物累积性而受到全球关注,其精准识别和定量对于污染防治意义重大。本文综述了环境中PFAS的前处理环节、检测技术及筛查方法的最新研究进展,重点介绍了PFAS溶剂萃取、固相萃取方法的优缺点及适用条件,并对高效富集前处理技术作了适当论述。色谱-质谱联用是PFAS分析主流检测技术,尤其是高效色谱-质谱联用和超高效液相色谱-质谱联用是未来PFAS量化检测的发展方向,检出限已低至0.01ng/L。总结了国内外已发布的量化检测标准及其关键指标特征,探讨了靶向与非靶向筛查的优缺点及适用场景,指出高分辨率质谱法(HRMS)和PFAS总量分析是未来非靶向筛查的重要发展方向,建议通过开发总有机氟快速筛查工具,以及研发适用于不同样品基质的前处理技术,为今后多元环境中PFAS的准确识别和快速量化提供参考。 展开更多
关键词 全氟和多氟烷基物质 检测标准 高效液相色谱-串联质谱法 高分辨率质谱法 非靶向筛查
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基于双变量限幅PID算法的四轮差速转向AGV导航控制系统 被引量：2
13
作者 刘梓博 陈羽立 +2 位作者 徐梓峰 李鑫 周志艳 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期27-37,共11页
四轮差速转向AGV(automated guided vehicle,自动导引车)具有灵活性好、转弯半径小、机械结构复杂度低等特点,在丘陵山地农业生产中更有优势。针对传统阿克曼底盘导航算法直接应用于差速转向底盘导航所存在转弯半径过大、易导致导航失... 四轮差速转向AGV(automated guided vehicle,自动导引车)具有灵活性好、转弯半径小、机械结构复杂度低等特点,在丘陵山地农业生产中更有优势。针对传统阿克曼底盘导航算法直接应用于差速转向底盘导航所存在转弯半径过大、易导致导航失效的问题,该研究使用模块化分层开发思想,基于ROS(robot operating system,机器人操作系统)设计了一种基于双变量限幅PID的差速转向底盘导航控制算法,并通过改造的四轮差速车辆进行试验。算法通过横向偏差与航向角偏差双变量限幅PID得到前进速度与旋转角速度,再通过下位单片机实现车轮转速的闭环控制。通过仿真试验,水泥路面试验和田间试验,以横向偏差平均值、均方根误差与最大偏差3个方面对算法的准确性与适应能力进行验证。仿真试验结果表明:通过路径跟踪算法控制的四轮差速车辆在0.4 m/s的速度行驶时,平均误差为1.15 cm,均方根误差为1.27 cm,上线距离小于4.09 m,导航系统有较好的稳定性和调节能力。在水泥地试验中水泥路面环境下以0.4 m/s速度行驶时,平均误差2.83 cm,均方根误差为3.21 cm,在田间试验的果树行间路面环境下以0.4 m/s速度行驶时,平均误差5.25 cm,均方根误差6.13 cm。田间试验结果表明,导航系统与试验车辆在不同的地形环境下有着较好的适应能力,研究结果可以为差速转向底盘的导航技术提供参考。 展开更多
关键词 底盘 PID 差速转向 ROS 路径跟踪 双变量限幅
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基于UWB-IMU的设施园艺移动平台组合定位方法 被引量：1
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作者 丁俊杰 许成果 +6 位作者 罗志涛 郑恩来 陈凤 章永年 施印炎 沈成 汪小旵 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期64-73,共10页
为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(... 为解决设施场景下遮挡严重所致的电驱移动平台定位精度低、稳定性差的问题,该研究设计了基于超宽带(ultra wide band,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的组合定位方法,并提出基于卡尔曼滤波的自适应抗差组合定位算法(adaptive robust combination positioning algorithm,ARCPA)。首先,针对单传感器定位误差大的问题,搭建基于UWB与IMU两种传感器的组合定位系统;其次,为精准检测UWB数据的非视距误差,设计差分距离非视距误差检测滑动窗口;最后,为抑制卡尔曼滤波中的量测噪声,采用余弦重启函数实时调整渐消因子,并引入位置精度因子权值修正抗差因子。为验证所提定位方法的有效性,搭建设施园艺电驱移动平台和实时定位系统,并进行仿真与实车定位试验。试验结果表明,采用所提UWB-IMU组合定位方法的均方根误差为6.63 cm,比单传感器的定位误差降低了81.92%,相比于经典卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波与自适应抗差卡尔曼滤波算法,所提ARCPA算法的均方根误差分别降低50.15%、74.63%、60.01%、60.88%、28.34%。研究结果可为设施园艺环境下的定位导航提供理论依据和实施方案。 展开更多
关键词 超宽带 设施园艺 组合定位 电驱移动平台 自适应抗差滤波
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养分专家系统在内蒙古玉米、向日葵和马铃薯推荐施肥中的应用与验证 被引量：1
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作者 赵青松 段玉 +3 位作者 张君 何萍 李凤敏 徐新朋 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第5期972-981,共10页
[目的]针对内蒙古地区农民盲目施肥导致的作物产量潜力无法充分发挥、肥料利用率低下及土壤养分失衡等现状,采用基于产量反应和农学效率的养分专家系统,在内蒙古地区开展玉米、向日葵和马铃薯的推荐施肥田间试验,与农民习惯施肥相比较,... [目的]针对内蒙古地区农民盲目施肥导致的作物产量潜力无法充分发挥、肥料利用率低下及土壤养分失衡等现状,采用基于产量反应和农学效率的养分专家系统,在内蒙古地区开展玉米、向日葵和马铃薯的推荐施肥田间试验,与农民习惯施肥相比较,验证该系统在提升内蒙古地区的产量、经济效益和养分利用率方面的可行性。[方法]于2017—2023年在内蒙古玉米、向日葵、马铃薯主产区开展146个田间验证试验,每个试验包括5个处理:基于养分专家系统的推荐施肥处理(NE),农民习惯施肥处理(FP),以及基于NE的不施氮肥(N)、不施磷肥(P)和不施钾肥(K)处理,从产量、净效益、养分吸收和肥料利用率等方面比较NE处理与FP处理间的差异。[结果]NE处理显著提高了玉米、向日葵和马铃薯的产量及经济效益(P<0.001),与FP处理相比,产量分别增加了1166、235、2433 kg/hm^(2),经济效益分别增加了1546、1572、2582元/hm^(2)。NE系统平衡了氮、磷、钾肥用量,尤其提高了钾肥施用量,增加了玉米和向日葵的肥料投入成本,因此其经济效益的增加全部源自产量的提高。NE处理的平衡施肥提高了成熟期作物养分累积量,与FP处理相比,玉米、向日葵和马铃薯的N累积量分别增加了8.4%、9.1%和9.9%,P累积量分别增加了8.1%、6.6%和10.9%,K累积量分别增加了11.5%、9.9%和11.5%。产量和养分累积量的增加显著提高了NE处理的养分利用效率,与FP处理相比,玉米、向日葵和马铃薯的氮肥回收率(REN)分别提高了4.6、13.6和14.3个百分点,磷肥回收率(REP)分别提高了7.6、8.7和7.1个百分点;氮肥农学效率(AEN)分别提高了3.2、2.1和17.4 kg/kg,磷肥农学效率(AEP)分别增加了12.6、4.0和27.9 kg/kg。马铃薯的钾肥回收率(REK)提高了13.8个百分点,钾肥农学效率(AEK)提高了8.7kg/kg。[结论]基于产量反应和农学效率的养分专家系统,在内蒙古地区玉米、向日葵和马铃薯上开展的推荐施肥,可平衡氮、磷、钾肥用量,增加作物产量和净效益,同时提高养分吸收和肥料利用率,在保障粮食安全、提高农业生产效率方面将发挥重要作用。因此,这种推荐施肥方法适用于内蒙古小农户种植体系。 展开更多
关键词 养分专家系统 产量反应 农学效率 养分利用率 经济效益
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基于GA-Fuzzy-PID算法的棉田施肥灌溉系统研究 被引量：1
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作者 王昊 张立新 +2 位作者 胡雪 李文春 王晓瑛 《农机化研究》 北大核心 2025年第4期50-56,64,共8页
在水肥一体控制器中,PID控制算法易引起超调,产生振荡;Fuzzy-PID控制算法由于参数基于人为经验设定,控制欠细腻。针对上述问题,研究并设计了一种基于GA-Fuzzy-PID算法的控制器,以期实现施肥灌溉系统的精准控制。在不同目标EC设定值下,对... 在水肥一体控制器中,PID控制算法易引起超调,产生振荡;Fuzzy-PID控制算法由于参数基于人为经验设定,控制欠细腻。针对上述问题,研究并设计了一种基于GA-Fuzzy-PID算法的控制器,以期实现施肥灌溉系统的精准控制。在不同目标EC设定值下,对PID算法、Fuzzy-PID算法和GA-Fuzzy-PID算法进行仿真对比。结果表明:基于GA-Fuzzy-PID的控制器具有优异的控制效果,更能满足施肥灌溉系统精准控制的要求。 展开更多
关键词 棉田 灌溉施肥 精准控制 遗传优化 GA-Fuzzy-PID
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沼液替代化肥对水稻产量、品质和土壤特性的影响 被引量：1
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作者 应永飞 韩东轩 +3 位作者 孟芳 俞遴 沈佳栾 汪开英 《浙江农业学报》 北大核心 2025年第4期880-891,共12页
为探明沼液替代化肥对水稻生产的影响,采用田间试验对比了基肥施用3种配比的沼液和化肥(100%化肥、80%化肥+25%沼液、100%沼液)对水稻产量和品质、土壤养分、微生物群落结构,以及土壤、水稻重金属含量的影响。结果表明,基肥全施沼液处... 为探明沼液替代化肥对水稻生产的影响,采用田间试验对比了基肥施用3种配比的沼液和化肥(100%化肥、80%化肥+25%沼液、100%沼液)对水稻产量和品质、土壤养分、微生物群落结构,以及土壤、水稻重金属含量的影响。结果表明,基肥全施沼液处理的水稻结实率、千粒重、产量和稻米品质在3个处理中表现最佳。施用沼液会导致水稻秸秆中的Cu、Zn、As含量增加,存在重金属累积风险,籽粒中的As含量虽显著(P<0.05)增加,但未超过GB 2762—2022《食品安全国家标准食品中污染物限量》的限量标准。施用沼液改变了土壤微生物群落结构,增加了微生物的α多样性,提高了电活性菌的相对丰度。综合来看,在该试验条件下,全施沼液可降低肥料成本,增加种植品质,带来最优收益。 展开更多
关键词 化肥减量 沼液 土壤特性 水稻产量 食品安全
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基于弯管负压取种的高速气流导种装置研制 被引量：1
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作者 李玉环 李贤 +5 位作者 杨丽 刘尊民 李宝刚 杨发展 宋泉 颜世斌 《农业工程学报》 北大核心 2025年第16期46-54,共9页
为解决直管负压取种方法对投种区玉米种子产生气流干扰导致高频种子流失序影响播种质量的问题,该研究对直管负压取种过程进行分析,构建了气吸式精量排种器投种区种子保持稳定吸附的力学模型,明确了直管负压取种对投种一致性的影响,并据... 为解决直管负压取种方法对投种区玉米种子产生气流干扰导致高频种子流失序影响播种质量的问题,该研究对直管负压取种过程进行分析,构建了气吸式精量排种器投种区种子保持稳定吸附的力学模型,明确了直管负压取种对投种一致性的影响,并据此提出一种弯管负压取种方法。基于弯管负压取种原理构建了弯管取种力学和运动学模型,确定了取种弯管直径、取种角度和弯管形状等参数。以作业速度、取种口气压及取种弯管直径为试验因素进行三因素三水平试验,试验结果表明:在株距25 cm、排种器作业速度13 km/h时,较优参数组合为取种口气压1.0 kPa,取种弯管直径21 mm,此时相邻种子的投种时间差变异系数为8.12%。对比试验结果表明,在作业速度为12~16 km/h时,弯管负压取种的投种时间差变异系数比直管负压取种降低4.6个百分点以上,弯管负压取种可有效提升高速气流导种装置的投种一致性。 展开更多
关键词 玉米 排种器 负压取种 精量播种 高速投种
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圆形喷灌机不同尾枪组合的水量分布特性及优化
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作者 祝凌 惠鑫 +4 位作者 严海军 王晶晶 徐飞鹏 曹文东 王筱艺 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期42-51,共10页
为了解决圆形喷灌机灌溉方形田块出现四角漏喷的问题,通常在悬臂末端安装尾枪以扩大灌溉面积,尾枪型号要与机组长度及入机流量相适配,以提升尾枪灌溉区域的喷洒均匀性。该研究以国内常见的两跨加悬臂、整机长度131.2 m的圆形喷灌机为例... 为了解决圆形喷灌机灌溉方形田块出现四角漏喷的问题,通常在悬臂末端安装尾枪以扩大灌溉面积,尾枪型号要与机组长度及入机流量相适配,以提升尾枪灌溉区域的喷洒均匀性。该研究以国内常见的两跨加悬臂、整机长度131.2 m的圆形喷灌机为例,以美国XCAD USA公司的AXIS-Ⅱ型旋转阻尼式喷头和奥地利Komet公司的Twin 101 Plus型垂直摇臂式喷头为对象,开展圆形喷灌机安装2种尾枪在单独和组合工作时,不同喷嘴直径和工作压力工况下的尾枪灌溉区域径向及环向水量分布特性测试。结果表明,AXIS-Ⅱ型尾枪的喷灌均匀性优于Twin101 Plus,前者的径向和环向均匀系数分别为64.1%~88.6%和80.2%~88.3%,后者的径向和环向均匀系数分别为49.3%~64.4%和79.7%~86.6%。优化喷嘴直径和工作压力组合后,2种尾枪单独工作时,不同工况下的径向均匀系数相比较,可提升约10个百分点;尾枪组合工作时的径向均匀系数可提高至79.4%,环向均匀系数最高可达89.0%,与单尾枪相比径向和环向的变异系数分别降低至35.1%和15.8%。对于整机长度相近的两跨加悬臂圆形喷灌机,2种尾枪组合工作的最优方案为AXIS-Ⅱ型尾枪选用喷嘴直径10.8 mm(编号#15)和工作压力200 kPa,Twin101 Plus型尾枪选用喷嘴直径20 mm和工作压力300 kPa。研究结果可为圆形喷灌机的尾枪选型和提升整机水力性能提供技术支撑。 展开更多
关键词 喷灌机 优化 尾枪 喷嘴直径 工作压力 水量分布
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基于电阻抗成像技术的果树苗茎杆冻融状态辨识方法
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作者 姜涵 朱玉帆 +1 位作者 颜小飞 程强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期193-200,共8页
为检测果树苗茎杆冻融状态,该研究提出了一种基于电阻抗成像技术的果树苗茎杆冻融状态辨识方法,设计了具有16个信号数据采集电极的电阻抗系统,系统软件主要包括基于C#开发的Windows平台上位机,以及用于解决成像正问题和逆问题的开源套件... 为检测果树苗茎杆冻融状态,该研究提出了一种基于电阻抗成像技术的果树苗茎杆冻融状态辨识方法,设计了具有16个信号数据采集电极的电阻抗系统,系统软件主要包括基于C#开发的Windows平台上位机,以及用于解决成像正问题和逆问题的开源套件EIDORS。对该系统的性能进行了多种测试,测试包括恒流源输出阻抗测试、通道一致性测试、温度校正测试、成像效果测试、系统测量范围测试。系统测试表明:1)恒流源的仿真输出阻抗在MΩ级别,实际输出在低频时接近MΩ;2)16个电极的输出幅值较好的一致性;3)温度对系统输出有影响,在进行温度校正后,输出幅值标准差有明显下降;4)系统对3D打印模型成像结果符合预期,相比于6和9 cm,系统对直径3 cm的模拟石膏茎杆水分整体分布有着较好的成像效果,冻融试验对象定为3 cm以下的小茎杆。在实验室环境下进行了果树苗茎杆冻融试验,试验对象为直径3 cm的苹果树苗茎杆,试验结果表明:1)温度与电阻抗成像系统(electrical impedance tomography,EIT)测量的平均电导率变化趋势一致;2)从系统时差成像的2D水分分布可以观测出茎杆冻融过程。系统对直径3 cm的茎杆冻融状态具有较好的辨识结果,能够初步反应其冰水含量及其分布,可为茎杆冻融状态辨识提供思路和检测方法。 展开更多
关键词 电阻抗成像 茎杆 冻融 果树 状态辨识
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