河北农业大学学报

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  • 2022年, 45卷, 第4期
    刊出日期：2022-07-15
      
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  • 不同时期叶面追氮对小麦产量、蛋白质含量及氮素吸收利用的影响
    张钧浩，付博阳，吴伟，许华森，薛澄
    2022, 45(4): 1-7. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0053
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    为探究优化小麦籽粒蛋白质组成及提高氮素吸收利用的最佳叶面追氮时期，本试验以优质强筋冬小麦‘藁优2018’和‘师栾02-1’为供试材料，在总施氮量为210 kg/hm2的条件下，设置不同叶面追氮时期处理，研究不同时期叶面追氮对小麦产量、蛋白质含量及氮素吸收利用的影响。结果表明：‘藁优2018’在花后10 d叶面追氮地上部各器官吸氮量及氮素吸收效率均达到最高，而不同时期叶面追氮对师栾02-1地上部吸氮量并无显著影响。‘藁优2018’和‘师栾02-1’籽粒蛋白质含量均在花后10 d叶面追氮时最高，较其他时期叶面追氮处理最大增幅分别为9.6%和9.9%。进一步分析蛋白质组成发现，‘藁优2018’和‘师栾02-1’2个品种分别在花后10 d和开花期叶面追氮时醇溶蛋白、谷蛋白含量最高。‘藁优2018’在花后10 d叶面追氮提高地上部各器官吸氮量、籽粒蛋白质含量且优化蛋白质组成的同时不减产，而‘师栾02-1’后期叶面追氮导致减产6.9%～8.4%。综合考虑，‘藁优2018’和‘师栾02-1’优化小麦籽粒蛋白质组成及提高氮素吸收利用的最佳叶面追氮时期分别为花后10 d和开花期。
  • 玉米大斑病菌犬尿氨酸途径关键酶基因的鉴定
    李白，曹丽萍，刘英姿，张福源，张康，邢继红，董金皋
    2022, 45(4): 8-14. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0054
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    犬尿氨酸途径（Kynurenine pathway,KP）是色氨酸分解代谢的主要途径，其途径关键酶基因参与多种重要的生物过程。为明确玉米大斑病菌犬尿氨酸途径及其途径关键酶基因在病菌生长发育和致病过程中的功能，本研究利用生物信息学方法，对玉米大斑病菌犬尿氨酸途径中的关键酶基因进行鉴定；利用玉米大斑病菌的表达谱数据，对犬尿氨酸途径关键酶基因在病菌生长发育和侵染过程中的表达水平进行分析。结果发现，玉米大斑病菌中含有犬尿氨酸途径关键酶犬尿氨酸单加氧酶（KMO）、犬尿氨酸酶（KYN）、犬尿氨酸氨基转移酶（KAT）和吲哚-2, 3-双加氧酶（IDO）的编码基因，犬尿氨酸途径关键酶基因在病菌生长发育和侵染的不同时期呈现高表达水平，表明玉米大斑病菌中存在犬尿氨酸途径，犬尿氨酸途径关键酶基因可能在病菌生长发育和侵染过程中具有重要功能。研究结果为阐明玉米大斑病菌犬尿氨酸途径在生长发育和致病过程中的功能奠定了基础。
  • 大白菜GH3基因家族全基因组鉴定及表达分析
    李敬蕊，解紫薇，卢银，李娜，刘紫俊，赵建军
    2022, 45(4): 15-24. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0055
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    生长素酰胺合成酶（GH3）基因家族是生长素早期应答基因家族之一，在植物生长素信号转导过程中发挥重要作用。基于大白菜全基因组数据对大白菜GH3家族进行全基因组鉴定及生物信息学分析，结果表明，在大白菜基因组中共鉴定到45个包含GH3结构域的BrGH3家族成员；BrGH3家族成员编码氨基酸数在286～826之间，分子量介于32.06～90.77 KD之间；系统进化分析将BrGH3家族分为4类；基因结构分析发现该家族成员外显子数为2～10个；蛋白保守基序（motif）分析表明，除了BrGH3.2和BrGH3.18外，BrGH3家族成员都含有10个Motif;41个BrGH3成员在10条染色体上均有分布，4个基因未定位到染色体上；共线性分析发现29个基因参与片段复制事件，存在5个串联重复；启动子顺式作用元件分析表明，BrGH3成员含有大量光、激素、逆境和生长发育等响应元件。基于大白菜结球野生型和不结球平塌突变体结球前期叶片不同部位转录组数据，分析BrGH3差异表达，结果表明，其中BrGH3.28和BrGH3.41基因在大白菜突变体叶片不同部位的FPKM值均高于野生型，为野生型的1.22～4.83倍，且BrGH3基因家族在LF亚基因组中优势表达，初步推测BrGH3基因家族成员参与调控大白菜叶球发育。本研究为进一步研究BrGH3基因家族的功能和大白菜叶球发育机理提供参考。
  • 不同苹果中间砧枝条在越冬期间的生理特性变化及抗寒性比较
    井俊丽，刘铭潇，高美娜，徐继忠，张学英，周莎莎
    2022, 45(4): 25-31. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0056
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    以15-1、1号、24-5、ZC9-3、 GM256和SH40苹果中间砧的1年生休眠枝条为试验材料，在越冬过程中，研究测定各苹果中间砧枝条的半致死温度及相关生理指标。利用主成分分析和聚类分析对6种苹果中间砧做出抗寒性综合评价和抗寒性分类。旨在研究各砧木枝条的生理变化规律，筛选出抗寒性强的优良苹果砧木，以期为植物抗性生理机制的研究和苹果抗寒砧木的应用提供理论依据。研究结果表明：6个苹果中间砧枝条的半致死温度与冬季气温变化趋势相同，呈先降低后升高趋势；丙二醛含量、SOD和POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量与冬季气温变化趋势相反，呈先升高后降低趋势。结果表明：15-1抗寒性最强，1号和GM256抗寒性较强，SH40和24-5抗寒性中等，ZC9-3抗寒性较弱。
  • 育苗基质喷施海藻肥对番茄幼苗生长的影响
    徐昱松，宫彬彬，吴晓蕾，李敬蕊，高洪波
    2022, 45(4): 32-36. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0057
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    以番茄‘合作908’为试材，在筛选出的3种稻壳基质中进行育苗，通过喷施5种不同浓度海藻肥，研究育苗基质和海藻肥耦合效应对番茄幼苗生长的影响。结果表明∶番茄幼苗在3种育苗基质中生长存在显著差异，以腐熟稻壳∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2(T2)处理幼苗生长最健壮；喷施800倍液海藻肥处理效果最佳，其株高、茎粗、干鲜重、根系活力及壮苗指数均显著高于其他浓度处理；壮苗指数多因素方差分析结果表明：基质种类×海藻肥对壮苗指数存在互作（P=0.029），其中基质种类影响程度大于海藻肥；T2基质+喷施800倍液海藻肥处理幼苗生长最佳，根系活力和壮苗指数分别比对照提高24.04%和19.05%。此结果可以为工厂化番茄优质种苗培育提供理论依据。
  • 黄花菜花葶愈伤组织诱导及植株再生
    左高雅，程宵婧，遇洁，阴立锦，侯非凡，邢国明，李森
    2022, 45(4): 37-42. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0058
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    以‘大同黄花’（Hemerocallis citrina cv.‘Datong Huanghua’）幼嫩花葶为外植体进行组织培养，以期建立优良黄花菜株系快速扩繁技术体系。经过消毒条件和储存时间的筛选，将外植体接种到含不同浓度6-BA和2,4-D的MS培养基上，探索愈伤组织诱导和植株再生的方法。结果表明：花葶外植体的最佳消毒灭菌方式为75%酒精灭菌30 s配合0.1%升汞溶液灭菌10 min，污染率为16.67%,15 d后外植体启动率为88.43%；取样后的花葶外植体在4℃冰箱中保存6 d内完成接种为佳；最佳愈伤组织诱导和分化培养基为MS+2.5 mg/L 6-BA，外植体出愈率为97.78%，继代培养后不定芽分化率为85.67%；在MS+0.5 mg/L NAA的生根培养基中培养30d可形成完整再生植株；炼苗移栽30d后成活率达94.00%，植株生长状态良好。研究结果为黄花菜的优良单株扩繁提供了理论依据。
  • 驼源莠去津多克隆抗体的制备及间接竞争酶联免疫吸附分析方法的建立
    齐萌，周惠，霍静倩，张金林
    2022, 45(4): 43-50. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0059
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    为构建莠去津的快速监测技术，本试验通过美洲驼免疫，成功建立了基于美洲驼多克隆抗体的莠去津的酶联免疫检测方法，通过棋盘法确定了最佳包被抗原和抗血清稀释倍数，对影响反应的关键因素进行了优化，并进行了交叉反应性试验和添加回收试验。结果表明：通过优化反应体系，确定最优NaCl浓度为0.2 mol/L，最优甲醇浓度为5%，最佳缓冲液pH值为7.4，在最优条件下，间接竞争酶联免疫分析法的IC50为12.13 ng/mL；同时利用其他3种三氮苯类除草剂及常见环境代谢物进行了多克隆抗体的特异性试验，其对特丁津、西玛津和对去异丙基莠去津的交叉反应率较高，其他化合物交叉反应率较低；取河流水进行了实际样品的添加回收试验，试验结果与LC-MS比对，添加回收率在90.1%～114.2%之间，说明驼源多克隆抗体的莠去津间接竞争酶联免疫吸附分析方法可用于检测环境实际样品。
  • 钾元素对苹果树腐烂病菌生长发育的影响
    李玉玲，杨军玉，韩泽园，孟祥龙，曹克强，王树桐
    2022, 45(4): 51-56. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0060
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    本研究在室内测试了不同浓度钾元素对苹果树腐烂病菌生长速率、菌丝形态、菌丝干重、分生孢子萌发及致病力的影响，旨在为寻找更有效的抗腐烂病菌靶标提供理论基础。在基础培养基PDA和PDB中分别添加不同量KCl粉剂，配制成含不同浓度钾的培养基，通过生长速率法、菌丝干重法、孢子萌发法和伤口接种法研究钾元素对腐烂病菌的影响。结果表明：纯钾浓度低于9.04 g/L时能促进腐烂病菌菌丝生长，当浓度高于9.04g/L时则抑制菌丝生长，同时，该浓度下的分生孢子孢子萌发率也出现显著下降。当纯钾浓度达到12.82 g/L时，腐烂病菌菌丝生长、孢子萌发和致病性都受到显著抑制；从19.16 g/L高浓度钾处理菌株接种的病果上分离获得的腐烂病菌菌株KVm470，其致病力与野生型Vm470相比显著下降。因此，树体中保持合理浓度的钾含量除了提高树体抗病性之外，还能够显著抑制腐烂病菌的侵染和扩展，而且，钾元素对腐烂病菌致病力的影响具有一定程度的可遗传性。
  • 温室番茄施用菌剂的促生防病效应
    杨威，赵英男，张敏硕，毛晓曦，李翔宇，郭艳杰，陶晡，马理，刘文菊，李博文
    2022, 45(4): 57-63. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0061
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    以番茄、胶质类芽孢杆菌PM12和巨大芽孢杆菌HT517为有效菌的液态菌剂为试材，研究了菌剂对温室番茄的促生防病效应。盆栽试验表明，与不接菌的对照相比，单独接种HT517菌株处理、单独接种PM12菌株处理、等比接种PM12菌株和HT517菌株处理，番茄根量分别提高102.2%、57.9%、144.6%，番茄地上部生物量提高30.1%、27.6%、51.2%，促进番茄提早开花8.2、6.9、10.3 d，坐果量增加1.1、0.6、1.6穗果；植株发病率降低51.0、9.0、64.5个百分点。总体来看，2种功能菌的复合效果优于单一功能菌，并且单一接种HT517菌株效果优于单一接种PM12菌株。田间试验证明，温室番茄缓苗期冲施液态菌剂75 L/hm2效果较好。同对照相比，番茄产量提高27.10%；果实Vc、可滴定酸、可溶性固形物、可溶性糖含量分别提高22.36%、38.73%、12.59%和34.82%；具有显著的促生增产、改善品质的效果。
  • 生物炭负载枯草芽孢杆菌缓解辣椒连作土壤障碍研究
    武菊平，霍捷，杜佳燕，耿丽平，李博文，陈苗苗，刘文菊
    2022, 45(4): 64-70. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0062
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    为明确负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对辣椒连作障碍土壤的修复效果，试验以辣椒连作区连作10年土壤为主要研究对象，采用土壤盆栽试验，探索了负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对关键生育期辣椒生长、土壤有效氮磷养分、根际/非根际土壤微生物区系以及细菌/真菌的影响。结果表明：基施负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭与对照相比，在开花期显著促进了辣椒生长，地上部鲜、干重，地下部鲜、干重和根冠比增幅分别为152.16%、103.04%,244.20%、161.70%和41.18%；辣椒开花和结果分别提前5 d和7 d，且花朵数增加4.14倍；土壤硝态氮含量显著降低93.16%，土壤有效磷含量显著提高12.30%；根际真菌数量显著降低46.08%，而放线菌显著增加325.81%，这为花期促进辣椒生长和保持根际微生物群落稳定性奠定了基础。综上所述，基施负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对开花期辣椒有明显促生效应，且改善了根际土壤微生态环境，缓解了辣椒连作的土壤障碍。
  • 雄安“千年秀林”土壤肥力综合评价及碳储量与碳通量研究
    刘雨沙，王琛，朱会营，韩建，吉艳芝，张丽娟
    2022, 45(4): 70-78. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0063
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    为明确雄安“千年秀林”不同景观类型的土壤肥力状况及影响林区土壤碳储量及碳通量的主要因素，对雄安后期城市森林建设提出针对性建议，通过测定林区土壤碱解氮、有机质、容重、微生物量碳等15项肥力指标，采用主成分分析法评价其综合肥力状况，利用ArcGIS10.2绘制土壤肥力分布图；使用土壤呼吸仪监测林区土壤碳通量，明确土壤碳储量、碳通量及其与土壤肥力的相关性。结果表明：不同景观类型下土壤肥力状况差异较大。生态基础林林区土壤综合肥力最高，西南部近自然林土壤等级最低。土壤碳通量表现为夏季高，春秋低，现存碳储量与原始储量差异不大；林区土壤碳通量与土壤有机质含量、微生物量碳含量显著正相关，土壤碳储量仅与有机质及蔗糖酶活性极显著相关。从提升林地土壤综合肥力、提高森林土壤固碳能力的角度来看，多彩花林景观是“千年秀林”最适宜建造的景观类型。
  • 苯甲酸对土壤反硝化过程氧化亚氮排放的影响
    贾文慧，张新星，李睿琦，高志岭
    2022, 45(4): 79-85. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0064
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    反硝化过程是导致土壤N2O排放的主要过程之一。为明确苯甲酸对反硝化过程中N2O排放的影响，本研究通过外援添加苯甲酸进行室内反硝化细菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)代谢活性及土壤培养试验，探讨了苯甲酸对反硝化细菌代谢活性及反硝化过程N2O排放的影响。结果表明：(1)土壤N2O排放特征受苯甲酸添加量影响显著，其中在低浓度(1～2 mmol/kg)时呈现“双峰”、高浓度时(4～6 mmol/kg)呈“单峰”的特征；(2)苯甲酸对土壤N2O累积排放量的影响呈现出低浓度促进(增幅达136.4%)、高浓度抑制(降幅为43.0%～64.1%)的特征；(3)苯甲酸对土壤NO3-转化表现为前期抑制后期促进的特征，这与其铜绿假单胞菌代谢活性的影响完全吻合。综上，合理应用苯甲酸可降低土壤N2O排放，但其适宜用量与N2O减排机理仍需进一步研究。
  • 金叶榆二倍体及其同源四倍体的生理特征与转录组差异分析
    宋文龙，葛卉，刘兴菊，梁海永
    2022, 45(4): 86-92. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0065
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    本文旨在探究金叶榆（Ulmus pumila cv.‘Jinye’）二倍体及其同源四倍体的生理特征和差异基因表达情况，为金叶榆关键调控基因的定位及基因工程育种提供分子基础。试验以金叶榆二倍体及其同源四倍体为材料，比较两者叶绿素相对含量，可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量，SOD和POD活性等生理指标，并进行转录组测序。结果表明：金叶榆同源四倍体叶片中叶绿素相对含量，可溶性糖和可溶性蛋白含量及SOD、POD活性显著高于二倍体，MDA含量显著低于二倍体。转录组测序共得到1 283个差异表达基因，其中1 078个表达上调，205个表达下调。995个差异表达基因被GO功能注释，与代谢过程、细胞过程、催化活性、结合和转运蛋白活性等密切相关；COG注释结果显示，主要注释在碳水化合物的运输和代谢、次生代谢产物合成和脂质运输和代谢；KEGG通路分析发现，植物激素信号转导通路差异显著性最为明显，其中生长素、油菜素内酯和水杨酸信号转导途径富集基因数最多。参与代谢过程、催化活性和激素信号转导通路等关键基因的差异表达，可能与同源四倍体植株能源物质含量高、酶活提高及生长势和抗逆性增强有关。
  • 快慢羽鸡的翼羽长度与相关基因表达分析
    白少川，张乐超，杜小龙，郭艳丽，王涛，高启萌，王德贺，李兰会
    2022, 45(4): 93-99. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0066
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    PRLR和SPEF2基因重复是鸡快慢羽表型的分子基础，为探究羽型的分子调控机制，本试验量测了19和21胚龄（E）的快慢羽坝上长尾鸡和太行鸡主翼羽和覆主翼羽长度，采用RT-qPCR检测鸡胚翅羽PRLR、SPEF2、BMP2和FST的表达变化。结果显示19E时坝上长尾慢羽鸡主翼羽比覆主翼羽长1.35 mm(P<0.05)，慢羽表型不明显；而此时太行慢羽鸡主翼羽长于覆主翼羽0.42 mm(P>0.05)，慢羽表型明显。PRLR和SPEF2在2个品种慢羽鸡的表达均显著高于快羽鸡（P<0.05），分别在1.4和2.0倍以上；SPEF2在21E坝上长尾快慢羽鸡表达均显著高于19E(P<0.05)。BMP2表达在坝上长尾慢羽鸡中显著高于快羽鸡（P<0.05），而在不同胚龄太行快慢羽鸡中则无显著差异（P>0.05）;FST在19E坝上长尾慢羽鸡中表达量最低（P<0.05），而太行鸡19E的慢羽鸡表达量最高（P<0.05）。综上，太行鸡在19E已表现慢羽表型，而坝上长尾鸡的慢羽表型在21E才呈现；推测PRLR和SPEF2在慢羽翅羽毛囊中的高表达，以及BMP2和FST在太行鸡和坝上长尾鸡翅羽毛囊中的差异表达，参与慢羽表型的形成。本试验的研究发现为阐明鸡羽型形成的分子调控提供理论依据。
  • 复杂背景下多种树形果树树冠的检测与识别方法研究
    肖珂，王文静，高冠东，么炜
    2022, 45(4): 100-108. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0067
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    针对多种树形果园环境下，由于树冠背景复杂导致的树冠分割、检测及树形识别困难的问题，本研究提出了1种改进Mask R-CNN的B-Mask R-CNN检测模型，实现自然复杂环境下的果树树冠检测与树形识别。该模型引入了IoU(Intersection over Union)平衡采样，提高了模型的训练效果；其次，在边界框损失中引入平衡L1损失，使得多分类损失与边界框损失更快地收敛；另外，在区域推荐网络中调整锚框比例适应数据集中的目标，提升了模型准确率。该研究搜集矮化密植形、小冠疏层形、自然开心形、自然圆头形以及Y形5种常见修剪树形制作数据集，应用5个检测模型进行对比试验。试验结果表明，B-Mask R-CNN检测模型平均检测精度达到98.7%，与Mask R-CNN、Faster R-CNN、U-Net以及K-means模型相比检测精度更高，对复杂背景下的树形识别具有更好的鲁棒性，能够为后续精准喷施中喷施模式和控制参数的分析及应用奠定基础。
  • 自动导航拖拉机的农机具作业精度研究
    马志凯，种坤，赵晓顺，赵建国，赵树朋，于合龙
    2022, 45(4): 109-114. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0068
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    针对自动导航拖拉机带农机具作业时农机具跟踪误差会被放大的问题，提出了1种能够提高农机具作业精度的拖拉机导航算法。采用路径跟踪误差最小的优化控制方法，研究拖拉机自动导航作业时引起机具误差大的因素及改进方法，设计具有农机具误差项的拖拉机模型预测控制算法，对该算法进行可行性试验及对比试验。试验结果表明采用带机具误差项的算法使农机具横向偏差平均降低了42.36%，横向偏差标准差平均降低了40.91%，航向角最大偏差平均降低了6.11%,航向角偏差标准差平均降低了31.04%。结果表明增加农机具误差项的模型预测控制算法能有效提升农机具的作业精度。
  • 正负压式精量排种器设计与仿真优化
    柏文杰，李颖，于华丽，赵达卫，李新领，赵晓顺
    2022, 45(4): 115-122. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0069
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    针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题，设计了1种滚筒正负压式排种器，并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析，利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响，通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm，每排种孔数为28个，以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa；利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真，仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少，重播率以及漏播率相反，最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。
  • 基于智能软开关的农村配电网无功优化
    郑建新，王艳君，张松
    2022, 45(4): 123-129. https://doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2022.0070
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    农村配电网建设是农村电气化和电力发展规划的重要组成部分。目前农村配电系统整体电压低，无功补偿不足，损耗大，使得供电质量低。为了优化农村低压配电网，本研究提出了1种电容器组与智能软开关(Soft openpoint,SOP)共存的双层优化模型，上层进行电容器组的选址定容，使得配电网节点电压偏差最小，下层利用上层优化得出的电容器位置与容量，规划出SOP的位置，使得网络有功损耗最小。采用改进狼群算法对所提模型进行求解，并在IEEE33节点系统中进行仿真，验证算法可行性。