科研产出
基于生命周期评价的现代"草-羊-田"农牧循环系统调控
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：现代循环农业是实现农业绿色发展、推进乡村全面振兴的重要途径。但以农户经验构建而成的传统循环农业系统多缺乏精确的数据支持与参数匹配,使得系统的高效循环运行面临挑战。因此,本研究在数据采集与跟踪调研的基础上,采用生命周期评价对现代"草-羊-田"农牧循环系统进行实证研究,通过特征化、标准化与加权评估分析不同类别潜在环境影响,并计算系统模拟调控前后污染降级所需环境服务能。结果表明,饲料加工与湖羊养殖亚系统所产生的各类潜在环境影响都超过了其类别总影响的85%,远高于粮食种植和有机堆肥亚系统的;人体毒性和水体生态毒性在各亚系统中所产生的环境影响都较大,而陆地生态毒性的均最小。为实现污染降级每年所需空气、水体和土壤的环境服务能分别为7.42×1010、6.03×1016和1.59×1012 J;通过耦合参数协调和关键技术优化对系统进行模拟调控,经测算与原系统相比每年所需各项环境服务能分别降低52%、44%和21%。该研究基于生命周期评价形成的适用于现代"草-羊-田"农牧循环系统并指导其整体调控的方法体系,对现代农牧循环系统的可持续发展与复制推广具有指导意义,同时可为其他现代循环农业系统的优化调整提供方法参考。
关键词： 循环农业 生命周期评价 潜在环境影响 污染降级 环境服务能
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机械耕作和播种方式对稻茬小麦光合生产和产量的影响
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：沿淮地区水稻种植后土壤质地黏重加之秸秆还田量大制约了小麦生长,耕作和播种方式的合理搭配是解决这一问题的有效方法。于2017-2019年在泗洪设置了不同耕作方式（耕翻、免耕）和播种方式（中型带播、中型条播、小型带播、小型条播）的田间试验,研究了不同处理对小麦穗数和穗质量形成、光合物质生产和产量的影响。结果表明:1)两年度均以免耕产量最高,比耕翻分别增产25.4%和15.2%。2)两年度采用中型机械播种方式能够稳定实现较高的籽粒产量,小型条播仅2017-2018年度免耕条件下产量与中型机械播种方式差异不显著。带播相比于条播能够提高小麦个体生长空间,增大光合面积,增强了群体干物质生产和转运能力。总的来说,免耕下采用中型带播方式播种是改善沿淮地区稻茬小麦生长发育和提高产量的一种有效农田管理模式,这为当地优化选择和推广适宜的耕播方式组合提供了依据。
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不同耕作方式下水稻田麦秸降解效果
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究稻麦轮作区不同耕作方式下水稻田麦秸的降解效果,在淮河中下游砂姜黑土区,试验测试了"耕翻+旋耕+泡田"（PRP）、"旋耕+泡田"（RP）、"泡田+旋耕"（PR）三种耕作方式下麦秸在45和90 d中的降解率、组分、养分残存量等参数变化情况,并在显微条件下观察了秸秆表面形态特征。结果表明:1)几种还田方式下,麦秸降解率都是先快后慢,到还田45 d时,其降解率达45%～55%,还田90d时最高降解率也不超过58.27%。2)还田时间对麦秸碳（C）、氮（N）、磷（P）、钾（K）,微观凹坑径向长度（Lx）、微观凹坑轴向长度（Ly）,力学强度有显著影响（P<0.05）,对麦秸组分变化有影响。覆盖还田麦秸C、N、P、木质素、半纤维素随还田时间分别上升至其初始值的1.01～1.33、1.81～3.45、1.15～1.82、1.15～1.39、1.45～2.77倍,而麦秸K、纤维素则下降至其初始值的0.04～0.11、0.77～0.95倍;Lx和Ly随还田时间变化上升至其初始值的5.65～13.60、2.48～9.18倍;麦秸剪切、弯曲及压缩强度随还田时间下降至其初始值的0.07～0.34、0.26～0.58、0.43～0.76倍。3)耕作方式对覆盖还田麦秸N、P、K残存量影响显著（P<0.05）,对组分变化有影响。PRP比RP、PR更能促进麦秸N、P、K、纤维素含量下降,提高木质素含量,而半纤维素随耕作方式变化无明显规律。因此,PRP是覆盖还田麦秸降解的较佳选择,其有助于还田麦秸力学强度下降,易引起秸秆表面崩解并形成微观凹坑,促进秸秆腐解及养分释放。
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丙烯酸钠-玉米芯接枝共聚物的制备及其对Ni~(2+)的吸附机制
《复合材料学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索利用农业废弃物玉米芯制备高效吸附材料去除水溶液中重金属离子的可行性。利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术将大量对重金属离子具有较强亲和能力的羧基嫁接到玉米芯表面,制备出丙烯酸钠-玉米芯接枝共聚物(MC-g-PGMA-g-PAA-Na),同时采用热重、FTIR、SEM、EDS和XPS对吸附Ni~(2+)前后的吸附材料进行表征,研究其吸附机制。结果表明MC-g-PGMA-g-PAA-Na可以有效地去除水溶液中的Ni~(2+),其羧基含量达到6.02 mmol·g~(-1),是改性前的35.4倍。MC-g-PGMA-g-PAA-Na与含有Ni~(2+)溶液接触后,主要是其含有的羧基吸附了溶液中Ni~(2+),并形成了羧酸镍,吸附前后Ni~(2+)的价态没有发生变化,羧基与Ni~(2+)的配位方式主要是双齿桥式。同时MC-g-PGMA-g-PAA-Na含有的Na+全部释放到溶液中,说明该吸附过程伴有Na+与Ni~(2+)的阳离子交换。
关键词： 丙烯酸钠 接枝共聚物 Ni~(2+) 吸附机制 原子转移自由基聚合
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高效纳秒激光多功能表面制备及抗腐蚀性研究
《中国激光 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：近些年,激光加工方法被广泛用于功能性表面的制备。然而,现有的激光加工方法在处理速率、生产成本、制备表面的耐用性/可靠性方面仍有很大进步空间。本工作致力于研发一种高效激光多功能表面制备工艺。此工艺将激光表面加工与化学浸润处理相结合,先使用一定工艺窗口下的激光加工过程对表面进行预处理,再使用化学浸润过程进一步修饰微纳结构,同时改变表面能/表面化学。研究结果表明,激光加工与化学浸润共同作用下制备的微纳米化合金表面实现了超疏水性能和表面显微硬度的提升,同时该表面在海水和海洋大气环境中还展现出了优异的耐腐蚀性能。相对传统激光处理方法,所提方法在一定程度上提升了制备效率并降低了生产成本,在海洋工程领域有很好的应用前景。
关键词： 激光技术 化学修饰 超疏水表面 微纳结构 耐腐蚀性
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食源性金黄色葡萄球菌肠毒素基因及其表达检测
《中国食品学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：金黄色葡萄球菌作为一种常见人类病原菌,可通过各种途径污染食品,引发食物中毒。其中,金黄色葡萄球菌肠毒素(SE)的分泌会大大增加其侵袭性和致病力。通过对比肠毒素基因的携带及其表达情况,有助于进一步分析肠毒素表达的环境条件,为产肠毒素金黄色葡萄球菌的防范和控制提供理论和数据支持。本研究采用PCR和3M~(TM)Tecra~(TM)微孔板法分别检测33株食源性金黄色葡萄球菌中5种传统肠毒素SEA～SEE基因的携带及表达情况,结果显示,该批金黄色葡萄球菌中SE基因的检出率为100%,携带率最高和最低的分别为seb(48.48%,16/33)和see(9.09%,3/33)。而其中SE蛋白得到表达的菌株仅为63.64%(21/33),这表明不是有SE基因携带就一定可以有相应毒素蛋白的表达,可能还需相应的系统调控和适宜的环境因素。
关键词： 金黄色葡萄球菌 肠毒素 基因表达 肠毒素蛋白 3MTMTecraTM微孔板法
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Helveticin-M与绿原酸复配对大肠杆菌和肠炎沙门氏菌的抑菌效果及其机制
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：以大肠杆菌(Escherichia coli)和肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)为指示菌,利用生长曲线测定和细菌活性实验研究Helveticin-M、绿原酸及二者复配的抑菌效果。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、激光扫描共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)胞外ATP浓度检测,探讨经Helveticin-M、绿原酸不同处理对指示菌形态结构和细胞膜通透性的影响。结果表明:与Helveticin-M或绿原酸单独作用相比,二者复配处理后指示菌生长减缓,OD600 nm明显下降,在3 h内指示菌活菌数显著减少,在二者协同作用下抑菌效果显著增强(P<0.05);SEM观察显示复配处理后指示菌较单独处理时细胞表面损伤更为严重;CLSM分析结果也表明复配处理后指示菌细胞膜通透性明显增强,且Helveticin-M+绿原酸复配处理可显著提高胞外ATP浓度(P<0.05)。因此,Helveticin-M与绿原酸复配处理主要通过增强大肠杆菌和肠炎沙门氏菌的细胞膜通透性,影响细菌正常生长繁殖,增强抑菌作用。该研究为扩大Helveticin-M与绿原酸的产业应用提供了参考。
关键词： Helveticin-M 绿原酸 大肠杆菌 肠炎沙门氏菌 协同作用 抑菌机制
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固定管道式常温烟雾系统雾滴沉积仿真与试验
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了进一步研究固定管道式常温烟雾系统的风场分布特性和雾滴沉积分布特性,基于计算流体力学（CFD）非稳态模拟,通过建立固定管道式常温烟雾系统在温室内作业的气流速度场仿真模型及雾滴沉积分布仿真模型,分析了该系统在3组作业参数（液压为0.05MPa,气压为0.2、0.3、0.4 MPa,3组作业参数分别对应的喷头出口截面平均气流速度为200、400、600 m/s）下的气流速度分布特征及在3组作业参数、4组高度水平（0、40、60、80 cm）和2个雾滴沉积区域（喷头正下方区域和喷头中间区域）下的常温烟雾系统的雾滴沉积分布特性,并对雾滴沉积分布特性进行了试验验证。研究结果表明:固定管道式常温烟雾系统作业时可在棚室内形成涡旋气流,有益于雾滴在整个棚室内的漂浮、弥散和沉积,根据仿真和试验结果得出本系统的最优作业参数为气压0.3 MPa、液压0.05 MPa。喷头正下方和喷头中间区域的雾滴最大沉积量分布在喷头喷射方向前方1 m区域（采样点5）,且沿喷头喷射方向呈逐渐降低趋势。相同试验条件下,雾滴沉积量随着气流速度的增加呈降低趋势。喷头正下方的雾滴地面沉积量低于中间区域的雾滴地面沉积量,而在高度水平40、60、80 cm下,喷头正下方相应的雾滴沉积量高于中间区域。正下方区域的雾滴主要沉积分布在60～80 cm的高度区间,中间区域的雾滴主要沉积分布在高度40、80 cm区域。不同作业参数下雾滴在不同高度的仿真和实测沉积量相关系数范围为0.990～0.924。雾滴沉积量仿真值和实测值的相对误差范围为0.008～0.374,说明CFD仿真可较准确地预测模拟常温烟雾系统气流速度场与雾滴沉积分布特性,指导实际作业参数优化。
关键词： 温室 常温烟雾系统 固定管道式 二相流 雾滴沉积 仿真
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山东夏冬季节层叠式笼养肉鸭舍环境参数测定
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为分析夏、冬季节层叠式笼养肉鸭舍不同位置环境参数的分布规律以及各环境参数对肉鸭出栏质量的影响,本研究以樱桃谷鸭为研究对象,对舍内48个测点进行整个生长周期的测定,以期为肉鸭养殖提供参考依据.结果表明:不同季节舍内不同位置的环境参数存在显著性差异.1)夏季水平方向上距离净道端27.3、45.3 m处温湿度与9.3、63.3 m处温湿度相比显著降低(P<0.05),9.3 m处风速显著低于其他测点(P<0.05),氨气及二氧化碳浓度由净道端至污道端呈上升趋势;垂直方向上,中层温湿度显著高于上、下层(P<0.05),上层风速显著高于中、下层(P<0.05),下层氨气及二氧化碳浓度较高.2)冬季水平方向上1~3周龄时温度由净道端至污道端呈下降趋势,4~5周龄时温度呈上升趋势,而45.3 m处风速达到最低,氨气和二氧化碳浓度均值达到最大;垂直方向上,中层温度、氨气及二氧化碳浓度显著高于上、下层(P<0.05),中层风速显著低于上、下层(P<0.05).3)夏、冬季节鸭舍中层平均体重略低于上、下两层,后端平均体重略低于前端.4)相关分析结果表明,夏、冬季节温度与相对湿度呈极显著负相关(P<0.01),风速与氨气浓度及二氧化碳浓度呈极显著负相关(P<0.01),氨气浓度与二氧化碳浓度呈极显著正相关(P<0.01);夏季相对湿度与肉鸭出栏质量呈显著负相关(P<0.05).该结果建议根据舍内环境参数分布规律,对通风弱区进行定点通风、加大笼间距或者更换冬季供暖设备等,从而提高舍内气流分布的均匀性,降温除湿,减少有害气体的集聚,为肉鸭提供良好的生长环境.
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农村生活垃圾厌氧发酵产沼气潜力研究
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：旨在对农村有机生活垃圾厌氧发酵产沼气的潜力进行研究。对江苏省徐州市沛县大屯街道王庄村生活垃圾分类处置中心每月1次采集样品,并对一周年十二个月份的生活垃圾样品进行批式中温厌氧发酵产气潜力研究,考察农村生活垃圾作为发酵原料周年沼气产量和甲烷产量的变化,各月份试验组的累积沼气产气量范围为447～1 398 mL、累积甲烷产气量范围为215～865 mL。并用SPSS数据分析发现农村生活垃圾含水率、总磷TP、总钾TK、总氮TN、有机质、C/N、半纤维素、纤维素、木质素的含量均对产沼气潜力有影响,其中纤维素含量会对产沼气潜力有显著的正向影响关系,而TP会对产气潜力产生显著的负向影响关系,最后,该研究根据生活垃圾理化性质数据基础上建立了多元线性逐步回归最优方程,可根据农村有机生活垃圾的含水率、纤维素和木质素的含量预测其厌氧发酵产沼气潜力。
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