河北农业大学学报

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  • 2022年, 45卷, 第3期
    刊出日期：2022-05-15
      
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  • 追氮时期对强筋小麦根际土壤微生物群落结构的影响
    付博阳，张钧浩，杨明晓，许华森，彭正萍，薛澄
    2022, 45(3): 1-8. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0036
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    土壤中氮素状况是导致土壤微生物多样性和群落结构变化的主要因素之一，为探究不同追氮时期对小麦根际土壤微生物群落结构的影响，于2017—2020年进行大田试验，设置了不施氮(N0)、基施氮+拔节期追氮(NE)、基施氮+拔节期追氮+孕穗期追氮(NB)、基施氮+拔节期追氮+抽穗期追氮(NH)、基施氮+拔节期追氮+开花期追氮(NF)5个处理，利用高通量测序技术对小麦根际土壤微生物群落结构变化进行分析。结果表明：与不施氮处理相比，氮肥施用降低了土壤细菌群落α-多样性，而对真菌群落α-多样性无明显影响；不同追氮时期各处理间微生物群落Sobs值、Shannon指数、Simpson指数、ACE指数和Chao 1指数均无显著差异。此外，施氮使土壤中绿弯菌门(Chloroflexi)和疣微菌门(Verrucomicrobiota)的相对丰度降低，并提高了土壤中赤霉菌属(Gibberella)、帚枝霉属(Sarocladium)和链格孢属(Alternaria)的相对丰度；与无后期追氮处理相比，开花期追氮处理的疣微菌门的相对丰度显著降低56.9%。此外，追氮时期对小麦根际真菌群落结构无明显影响。因此，追氮时期对强筋小麦土壤微生物多样性没有显著影响，开花期追氮较无后期追氮处理降低了抗生素合成相关的疣微菌门相对丰度。
  • 基于KASP标记研究光周期基因Ppd-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用
    陈现朝，刘江峰，张风廷
    2022, 45(3): 9-15. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0037
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    为阐明光周期基因Ppd-1对二系杂交小麦亲本抽穗期的作用，本研究利用光周期基因Ppd-1的6组KASP功能标记对453份二系杂交小麦亲本进行检测，明确Ppd-1等位基因的组成和分布；以播种到抽穗的时间和生长度日为指标，研究光周期基因Ppd-1与二系杂交小麦亲本抽穗期的关系。结果表明：供试材料以光周期敏感型为主，包含39种光周期基因单体型。其中Ⅱ-Ⅴ和ⅩⅠ型在不育系和恢复系都存在，占供试不育系和恢复系的75.53%和38.44%。供试材料在光周期基因单体型间播种到抽穗的时间和生长度日的差异不显著，而在播期间差异显著。年度间和单体型间生长度日比播种到抽穗的时间更稳定。制种亲本组合Ⅱ×Ⅱ在2018—2019年和2019—2020年2个年度生长度日稳定分别为32.94℃·d和32.79℃·d，达到极显著和显著水平。本研究为利用Ppd-1分子标记辅助筛选抽穗期稳定的制种亲本组合，结合播期协调其发育进程从而获得制种产量稳定的制种亲本组合奠定科学基础。
  • 高产杂交棉F1与双亲的光合性能及相关基因表达比较
    唐丽媛，李兴河，王海涛，张素君，蔡肖，刘存敬，张建宏
    2022, 45(3): 16-24. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0038
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    为探索利用棉花杂种优势获得高产的光合生理机制，本研究比较了高产杂交棉‘冀1518’及其亲本在开花后不同时期棉铃对位叶的主要光合指标和相关基因表达差异。结果表明：‘冀1518’在产量及产量构成、结铃率和有效叶面积等方面表现出1.25%～21.16%的超亲优势；棉铃对位叶的净光合速率Pn与气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、叶绿素含量SPAD、羧化效率CE均呈极显著正相关，并主要表现为正向杂种优势；超氧化物歧化酶SOD和过氧化物酶POD活性主要表现为正向优势，丙二醛MDA含量主要为负向优势；光合类基因RbcL在各时期表现出超亲优势，RbcS呈超亲优势或中亲的杂种优势，RCA在30DPA～40DPA表现出超亲优势。综上，在杂合基因调控下，光合相关基因保持相对较高表达，叶片光合能力强，减缓衰老，从而表现出产量杂种优势。
  • 花生TCP家族基因鉴定及其在侧枝发育中的表达分析
    张靖男，韦丽君，陈娟娟，杨鑫雷，穆国俊，侯名语，崔顺立，刘立峰
    2022, 45(3): 25-33. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0039
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    TCP(Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating cell factors)转录因子作为植物特有的一类转录因子，参与植物生长发育的多个重要进程。本研究利用生物信息学方法对花生TCP基因家族成员进行鉴定，结合花生侧枝转录组数据进行表达分析。结果表明：在四倍体花生AABB、二倍体AA和BB基因组中分别鉴定获得30个AhTCPs、11个AduTCPs和10个AipTCPs，定位到14、6和5条染色体上；与拟南芥AtTCPs蛋白聚类分析发现，花生TCP蛋白可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ（CYC/TB1和CIN）2个亚类；AhTCPs基因中含有1～6个数量不等的外显子和5个不同的motif；蛋白质长度为131～658个氨基酸，分子量为9.94～72.66 kD；大部分成员定位在细胞核上；家族基因启动子顺式作用元件分析发现，在AA、BB、AABB基因组分别获得77、75和94种顺式作用元件。转录组结果分析表明，24个AhTCPs在侧枝发育过程中存在不同程度的表达，大多数AhTCPs基因在2个品种（‘冀花5号’和‘M130’）6个时期中高表达。以上结果为进一步了解花生TCP家族的生物学功能提供理论基础。
  • 河北省谷田杂草群落生物多样性与影响因子
    李秉华，王贵启，刘小民，许贤，赵铂锤
    2022, 45(3): 34-40. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0040
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    为了明确不同区域谷田杂草群落的数量特征，采用九点取样法调查河北省7个谷子主栽区域杂草的种类、密度、株高和地上部鲜重，建立由不同区域与杂草种类的相对优势度组成的矩阵，进行杂草群落的物种组成、相对优势度、物种多样性和相似度的分析。结果表明：河北省的谷田杂草有14科、28属、29种，反枝苋（Amaranthus retroflexus）、马唐（Digitariasanguinalis）、大狗尾草（Setariafaberii）为优势种群。系统聚类分析结果表明，调查区域中位于海拔高于800 m、较高纬度、半干旱区的张家口、承德的杂草群落相似度较高，形成以稗草（Echinochloa crusgali）+藜（Chenopodium album）+大狗尾草为主的杂草群落；位于海拔低于150 m、中间纬度、半湿润区的衡水、保定、秦皇岛、沧州分别形成以马唐+大狗尾草+反枝苋、马唐+马齿苋（Portulaca oleracea）、反枝苋+马齿苋+大狗尾草为主的杂草群落；位于海拔170～700 m、最低纬度、半湿润区的邯郸形成以马唐+马齿苋+反枝苋为主的杂草群落。杂草群落的科、属组成和种类数目、物种丰富度均由南向北随纬度增加趋减，由东向西随降水减少物种丰富度趋减，物种丰富度和Margalef指数随海拔提高的变化呈先变大再减少的抛物线状，存在中间膨胀效应。研究结果有助于制定谷田杂草防控策略、保护农田生物多样性和研究杂草群落演替。
  • 玉米转录因子ZmMYC7对ZmLOX9的调控作用研究
    李薇，张玮煜，庞茜，刘鹏飞，张康，邢继红，曹宏哲，董金皋
    2022, 45(3): 41-46. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0041
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    为探究玉米茉莉酸（JA）信号通路中抗病关键转录因子ZmMYC7与其候选靶基因ZmLOX9的关系，本研究利用生物信息学方法对ZmLOX9的系统进化关系和启动子元件进行了分析，利用qRT-PCR技术检测了ZmMYC7基因突变对ZmLOX9基因表达的影响，并利用酵母单杂交（Y1H）技术检测了ZmMYC7对ZmLOX9启动子的结合互作。结果发现，玉米ZmLOX9与高粱SbLOX6、谷子SiLOX6等同源，ZmLOX9启动子区域含有ZmMYC7的作用元件G-box;ZmMYC7基因的突变体接种禾谷镰孢（Fusarium graminearum）后，ZmLOX9表达量显著下调；Y1H试验发现，ZmMYC7能够与ZmLOX9启动子作用，且ZmLOX9启动子区G-box是其重要作用位点。本研究结果明确了转录因子ZmMYC7直接作用于ZmLOX9启动子区G-box进而调控ZmLOX9基因的表达，为阐明转录因子ZmMYC7调控玉米抵抗病菌侵染的机制奠定了基础。
  • 有色膜光谱下苗用型大白菜生长及光合活性的基因型响应
    王春平，高爽，薛占军，王俊玲，王梅，高志奎
    2022, 45(3): 47-55. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0042
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    为了辨析有色膜光谱对苗用型大白菜品种间的生长及光合活性的调节效应，将‘油绿3号’（L3）、‘京研1号’（J1）、‘京研6号’（J6）和‘京研紫快菜’（JZ）共4个品种进行蓝膜、绿膜、黄膜、红膜或无色膜覆盖处理，测定干鲜重、叶面积、可溶性糖、可溶性蛋白质、光合色素及光合碳吸收活性等指标。结果表明：无色膜下，苗用型大白菜的深绿叶品种（L3、J1）不仅干鲜重和叶面积较高，而且营养物质中可溶性糖、淀粉和抗坏血酸也较高；可是浅绿叶品种（J6）和紫叶品种（JZ）均较低。红膜下4个品种的干鲜重、叶面积、光合色素含量与无色膜相近（L3和J6）或有所增（主要是J1）减（主要是JZ）。尽管黄膜比红膜复合光谱增添了辅助绿光和黄光光谱，可是对4个品种尤其是L3的生长促进效应更强，其鲜重、干重、叶面积比无色膜下分别增加17.90%、12.49%、21.98%。虽然绿膜比蓝膜复合光谱增添了辅助黄光和远红光光谱，却与蓝膜类似地抑制了各品种的生长；还呈现出对4个品种的可溶性蛋白质、叶绿素和类胡萝卜素含量的定向调优效应（平均增加48.85%、15.74%和22.51%），也调优了L3、J1和J6的抗坏血酸含量（+16.98%、+35.44%和+33.54%），尤其是JZ的游离氨基酸含量（+60.44%）。蓝膜下4个品种的光合速率Pn和光系统整体性能指数PItotal分别平均下降了29.86%和25.42%，而气孔导度Gs平均上升了111.98%；可是其它有色膜光谱下Pn和PItotal与无色膜相近或有所增减。变量因子分析显示，黄膜对各品种生长及光合活性的综合调节效应最优，其次是红膜和绿膜，蓝膜最弱。
  • 新型稀土转光膜对日光温室黄瓜生长发育及产量的影响
    高亚新，李恭峰，马万成，张振兴，王星龍，穆亚宁，李青云
    2022, 45(3): 56-62. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0043
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    为探索新型稀土转光膜在日光温室黄瓜上的应用效果，以‘津优315’密刺黄瓜为试验材料，PO膜（CK）为对照，研究了稀土转光膜（RPO）对日光温室黄瓜生长和品质的影响。结果表明：稀土转光膜显著促进了黄瓜植株生长，RPO处理根瓜期的株高、茎粗、叶面积分别比CK高10.36%、13.85%、4.15%，盛瓜期株高和茎粗分别比CK高5.26%和7.08%。RPO处理显著促进了黄瓜叶片的光合作用，其中根瓜期和盛瓜期的叶绿素a、叶绿素b含量分别比CK高31.26%和19.85%、22.97%和25%，根瓜期、盛瓜期和衰老期的叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著高于CK，以盛瓜期绝对值最大，RPO处理较CK高30.08%、25.72%、28.49%，此期的胞间CO2浓度最低，且比CK低3.20%。稀土转光膜显著改善黄瓜果实品质，根瓜期可溶性蛋白含量、盛瓜期Vc含量分别比CK高24.72%和27.40%,3个时期的游离氨基酸、葡萄糖和蔗糖的含量均显著高于CK，以盛瓜期绝对值最大，分别较CK高27.81%、31.15%和12.05%;3个时期的可滴定酸含量分别比CK低18.18%、35.00%和20.00%。根瓜期和盛瓜期的可溶性固形物含量比CK分别高6.09%和7.44%，盛瓜期和衰老期的果糖含量分别比CK高32.52%和26.69%。稀土转光膜显著提高黄瓜产量，RPO处理比CK增产30.01%。
  • 外源镁对厚皮甜瓜结果期氮代谢的影响
    甄骏超，张彦萍，刘海河，王亚伦，朱立保
    2022, 45(3): 63-68. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0044
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    镁是植株生长发育过程中必不可少的元素之一，研究外源施镁对厚皮甜瓜果实生长发育期叶片氮代谢的影响，可以为厚皮甜瓜生产中补充镁肥提供理论依据。以厚皮甜瓜品种‘农大103’为试验材料，试验设5个处理：0(CK)、20、40、60和80 mg/L。待雌花开放时开始处理，在处理7 d后开始采样，取生长点倒数第4片功能叶，共取5次，测定硝态氮、铵态氮含量以及硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合酶（GOGAT）活性，待授粉后42 d在每个小区随机采摘5个果实，测定果实品质等相关指标。试验结果表明：与CK对比，20、40和60 mg/L处理的硝态氮含量显著降低、铵态氮含量显著增加，80 mg/L处理则与CK差异不显著。20、40和60 mg/L处理的NR活性、GS活性、GOGAT活性都显著高于CK,80 mg/L处理的NR活性前期显著高于对照，后期呈下降趋势，80 mg/L处理的GS活性显著低于CK，而GOGAT活性则高于CK且显著低于40、60 mg/L。在本试验条件下，外源镁处理可以显著促进厚皮甜瓜幼苗叶片中硝态氮的分解与铵态氮的积累，提高氮代谢相关酶活性，优化植株氮素生理利用效率。各处理浓度中，40 mg/L的处理与其它处理相比效果最佳。
  • 柿单宁酶PsnTanA异源表达及酶学特性表征
    卢海强，陈伟，田洪涛，谷新晰，谷子林
    2022, 45(3): 69-74. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0045
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    单宁酶在食品、饲料和制药等领域具有巨大应用潜力。本研究通过对柿树单宁酶基因PsnTanA进行密码子优化，使得该基因的GC含量由60.2%调整到57.1%,CAI值由0.62调整到0.76，优化前后基因序列的一致性为78.3%。单宁酶PsnTanA经大肠杆菌BL21表达后，重组酶PsnTanA在40℃和pH 7.0下表现出最大活性，比酶活力为1.53 U/mg，表观分子量约为39 kD。多种金属离子抑制了重组酶PsnTanA的活力，并随着金属离子浓度的增大而增强，其中Cu2+和Fe3+表现出的抑制效应最为明显，部分有机试剂也表现出类似的现象。以没食子酸正丙酯为底物时，单宁酶PsnTanA的Km值和Vmax值分别为1.43 mmol/L和3.28 mmol/(L·min)。除此之外，研究发现单宁酶PsnTanA能够有效降解高粱、茶和绿豆单宁等底物。本研究不仅丰富了现有单宁酶资源，也为进一步为单宁酶在食品和饲料中的应用提供了必要的理论支撑。
  • 苍术繁殖技术研究进展
    黄日晴，王鑫晶，玉猛，王凤茹，客绍英
    2022, 45(3): 75-81. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0046
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    苍术是菊科苍术属多年生草本植物，常以干燥的根茎入药，是一种重要的中药材。由于过度采挖和市场需求不断攀升，致使产量不能满足市场需求。因此，亟待开展苍术人工栽培和繁殖技术的研究，从而缓解苍术市场供需紧张的问题。本文详细介绍了苍术种子繁殖技术的研究进展，指出了苍术种子繁殖过程中各阶段的最优条件，并进一步归纳总结了苍术无性繁殖过程各个阶段的常用方法和培养基配方等。以期通过综述苍术种子繁殖和无性快繁技术研究进展，为苍术的人工栽培和繁殖提供理论指导和技术支撑。
  • 1,2,4-三唑酰胺类转酮醇酶抑制剂的合成及除草活性研究
    戴龙涛，魏汐宇，曾荣，杨冬臣，王彦恩，张金林
    2022, 45(3): 82-87. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0047
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    本研究基于除草剂新靶标转酮醇酶，采用骨架跃迁的方法对化合物5aw进行了先导优化，通过酰胺键和硫醚键将噻吩、嘧啶、1,2,4-三唑等活性亚结构拼接，设计合成了5个1,2,4-三唑酰胺类化合物8(a-e)，所有目标化合物均经IR、MS和1H NMR验证。除草活性测试结果表明，8b和8d具有比阳性对照丙炔氟草胺更优异的除草活性；构效关系研究表明，氯原子取代基有利于提高化合物的除草活性。荧光结合实验表明，化合物8b,8d与转酮醇酶之间亲和力更高，这是由于形成了更稳定的络合物，从而导致它们对此酶产生更强的抑制活性，因此，化合物8b和8d有潜力作为转酮醇酶抑制剂类除草先导化合物，值得进一步结构优化。
  • 版纳微型猪近交系AURKC的分子特征及其在睾丸中的转录调控研究
    代红梅，刘志朋，张霞，霍海龙，王配，赵筱，霍金龙
    2022, 45(3): 88-96. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0048
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    为研究AURKC基因在版纳微型猪近交系（Banna mini-pig inbred line, BMI）精子发生中的功能特性及表达调控，本研究利用RNA-seq技术对BMI 12月龄成年公猪的睾丸进行全转录组测序；采用RT-PCR技术从BMI睾丸获得AURKC全长编码序列，并分析其分子结构、蛋白保守结构域及功能特性，构建多物种氨基酸序列进化树和蛋白互作网络图；利用睾丸全转录组测序数据，借助相关数据库，对AURKC基因进行功能注释，预测调控的ceRNA(competing endogenous RNA，竞争性内源RNA)，并构建转录调控网络。结果表明：AURKC在BMI睾丸中原始平均表达量为721.25，其对应转录本ENSSSCT00000051895.2的平均表达量（TPM）值为18.37，该基因CDS长894 bp(GenBank登录号：OK042305)，编码297个氨基酸，位于猪6号染色体，含7个外显子；氨基酸序列N端亲水，C端疏水，含269个氨基酸组成的结构域S＿TKC，二级结构中无规则卷曲占比最大；进化分析表明，AURKC氨基酸序列在哺乳动物多物种间具有高度的保守性及进化同源性；蛋白互作网络分析发现AURKC与10个蛋白存在相互作用；功能注释发现AURKC涉及26个GO，包括11个生物学过程，9个分子功能，6个细胞组分；ceRNA网络分析表明AURKC受ssc-miR-28-3p、ssc-miR-202-3p、ssc-miR-1296-5p和ssc-miR-361-5p共4个miRNA靶向调控。本研究可为进一步深入研究AURKC基因在BMI精子发生中的功能及表达调控奠定基础。
  • 延安市1999—2019年植被覆盖时空变化特征
    黄智卿，宫阿都
    2022, 45(3): 97-104. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0049
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    基于Landsat影像，运用像元二分模型、波段运算及转移矩阵的方法，分析延安市1999、2009、2019年植被覆盖度（Fractional vegetation coverage,FVC）时空变化特征，使用SPOT/VEGETATION NDVI计算的FVC作为参考，并从自然与人文角度进行影响因素的分析。结果如下：（1）延安市1999—2019年FVC总体大幅改善，后10年速度放缓且存在退化，南部林区植被稳定，东部一直存在波动，北部退化趋势明显，退化多发于流域、沟壑等人类活动频繁地带；（2）各级FVC 20年间正向转化均在70%左右，10年期完成2个级别即30%的正向转化，低、中低、中覆盖度植被更易退化，20年间负向转化在15%至20%,2009—2019年存在随等级的提高而退化加重的现象；（3）人文因素与FVC变化的关联程度最高，人口与FVC关联度为0.77，高于降水和温度。
  • 基于改进 YOLOv4 模型的自然环境下梨果实识别
    马帅，张艳，周桂红，刘博
    2022, 45(3): 105-111. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0050
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    针对自然环境下梨果实识别场景中存在梨果实颜色与背景颜色相近、遮挡、重叠等因素导致的识别困难的问题，本试验提出1种基于改进的YOLOv4网络模型梨果实识别的方法，使用的神经网络模型以CSPDarknet53作为主干特征提取网络，将空间金字塔池化(SPP)中的最大池化法改为平均池化法，以适应目标与背景颜色相近的场景，更多地保留目标信息；将SPP模块前后的卷积、PANet中的部分卷积以及输出部分的卷积替换为深度可分离卷积，在保证卷积效果不变的效果下减少网络模型所占空间。使用训练后的改进YOLOv4模型对未参与训练的图像样本进行测试，改进后的模型所占空间比原模型下降44%，召回率达到85.56%，比原模型提高了1.29%,mAP达到90.18%，比原模型提高了0.1%。实验结果表明，本文算法对自然环境下近色背景的梨果实的识别具有良好的查全率与精确率，能够较好地对梨果实进行识别，可为实现梨果园的自动采摘和产量预测提供技术支持。
  • 基于元胞自动机的泵站电站厂房人员疏散模拟研究
    柴昭，吴天齐，郄志红，吴鑫淼
    2022, 45(3): 112-117. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0051
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    为解决电站厂房内突发事件下安全疏散引导问题，基于对人员疏散运动规则的分析，引入吸引力概率对元胞自动机模型进行改进，建立基于扩展Moore型元胞自动机的疏散模拟模型，通过不同安全指示灯数量与位置组合条件下疏散模拟，分析不同指示灯布置方案的疏散时间。实例分析结果表明，随着指示灯数量的增加，疏散时间曲线显著降低，达到一定数量时，疏散时间曲线趋于平缓。同时在可行设计方案中，最优指示灯布设方案可使疏散效率提升1.17%～11.3%。
  • 农机选型方法和优化配置模型的研究现状 及趋势发展
    张宝文，牛坡，谢英杰，夏飞，王明明
    2022, 45(3): 118-124. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0052
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    尽管近年来我国农业机械化水平取得了长足的进步，农机装备制造业水平也得到了极大的提高。但由于受到气候条件、地理条件、作物类型及种植模式等因素影响，目前我国农机选型、配置等还存在诸多问题，导致大量农机装备闲置、利用率相对低下，严重制约着我国农机装备制造业及农业机械化水平的健康持续发展。如何根据实际情况科学合理地对农机进行选型配置，是保证我国农业发展的重要基础，同时也是促进农机装备制造业及农业机械化水平提高的重要保障。因此，本文聚焦国内外关于农机选型配置研究，通过对其进行梳理总结，以期为我国农机转型升级时期的农机选型与配置研究提供一定的借鉴和参考。