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摘要:
大米是我國的主食原料之一,在儲藏過程中容易出現硬度增加、黏性下降、脫水等品質劣化現象,制約了大米主食品的發展.大米的主要成分淀粉易回生是導致大米主食品儲藏過程中品質劣變的主要因素之一,本文重點闡述了大米淀粉的結構及大米中其他主要成分對回生特性的影響.根據國內外的研究動態,綜述了常用于控制大米淀粉回生的技術方法,以期為大米主食品的品質改良、延長大米主食品的貨架期提供思路.
關鍵詞:
大米;淀粉;成分;回生特性;控制技術
大米主食品是中國人民喜愛的一類主食,隨著經濟的快速發展,大米主食品產品越來越豐富,包括方便米飯、方便米粥、米糕、米粉等,但這些產品在儲藏過程中常會發生硬度增加、黏性下降等劣變,使其食用品質降低.大米的化學成分中,淀粉約占85%,蛋白質約占7%,脂類約占0.3%,其余為粗纖維等.大米淀粉是大米的主要成分,在大米中以淀粉顆粒的形式存在,其性質也是影響大米主食品加工及儲藏品質的主要原因之一,淀粉的回生是導致大米主食品在低溫儲藏下品質劣化的主要原因之一.回生是指糊化的淀粉由無序狀態向有序的結晶狀態的變化[1],緩慢冷卻后,糊化的淀粉分子運動減弱,使得淀粉分子間的氫鍵趨向平行排列,淀粉鏈形成不完全呈放射排列的混合微晶束,導致淀粉形成難以復水的高度結晶體[2].回生使淀粉凝膠黏性下降,硬度上升,分子的柔性減弱,產生相分離等現象[3],對大米主食品的質構、感官、食用性及貨架期產生了極大影響.本文重點針對大米淀粉的回生特性及控制技術的研究進展進行綜述,以期為大米主食品保藏期品質控制提供理論依據.
1大米淀粉組成
大米淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,二者的含量因品種、氣候等不同而異.直鏈淀粉的含量是評價大米食用品質的指標之一,直鏈淀粉的含量越高大米主食品的硬度越大、黏性越小[4].根據直鏈淀粉的含量,可以將大米分為糯米(0~2%)、極低直鏈淀粉(3%~12%)大米、低直鏈淀粉(13%~20%)大米、中直鏈淀粉(21%~25%)大米及高直鏈淀粉(≥26%)大米[5].直鏈淀粉通過α-1,4-糖苷鍵連接形成線性結構并有非常少量的α-1,6-分支(<0.1%),呈螺旋狀,在溶液中空間障礙相對較小,易于取向,發生回生,構成了大米淀粉的無定形區[6].支鏈淀粉是大米淀粉最主要的組成部分,構成了大米淀粉的結晶區,它是一種高度分支的大分子,呈樹枝狀,通過α-1,4-糖苷鍵連接構成主鏈,α-1,6-糖苷鍵連接主鏈與支鏈(占總糖苷鍵的4%~5%),支鏈淀粉聚集時空間阻礙大,不易回生,但在長期儲藏時,其結晶特性是導致大米淀粉回生的主要因素[3].
2大米淀粉的回生特性
糊化后的淀粉在冷卻和儲藏過程中,易發生回生現象,該過程可分為兩個階段:一是直鏈淀粉的短期回生,二是支鏈淀粉的長期回生.短期回生一般發生在淀粉糊化后的幾小時或十幾小時內,是滲漏的直鏈淀粉分子之間通過氫鍵形成雙螺旋,再以此雙螺旋為連接點進一步堆積形成結晶;長期回生速度較慢,一般會超過幾周時間,是由于支鏈淀粉的高分叉結構使其在聚合時受到較強的阻礙[7],通常認為,支鏈淀粉的長期回生對食品質量的影響較大.直鏈淀粉的短期回生對支鏈淀粉的回生具有協同作用,直鏈淀粉的回生為支鏈淀粉的重結晶過程提供晶核,直鏈淀粉含量越多,提供的晶核就越多,支鏈淀粉回生的速率就越快[8].另外,支鏈淀粉外側支鏈長度也會影響支鏈淀粉結晶體的形成及其穩定性.Hizukuri提出的支鏈淀粉“簇狀模型”如圖1所示,簇狀結構中的分枝有3種類型,分別稱為A鏈、B鏈和C鏈.C鏈是支鏈淀粉分子的主鏈,是唯一一條含有還原末端的分枝;B鏈與C鏈以a-1,6-糖苷鍵相連,B鏈根據其所跨越的簇單位數目又可分為B1、B2、B3、B4鏈;A鏈是最外側的鏈,其還原末端通過a-1,6-糖苷鍵與內層的B鏈相連,A鏈本身不再分枝[9],A鏈與Bl鏈相互結合在同一結晶體中,構成了支鏈淀粉分子結晶的主體.外側短支鏈越多,最終回生度越高,但由于低于10個單位的短鏈會阻礙回生,A鏈與B鏈間要形成雙螺旋結晶體,分子鏈長至少要在10個葡萄糖單位以上[10].Vandeputte等[11]認為,支鏈淀粉的鏈長及鏈長分布影響了同一簇內相鄰鏈間雙螺旋的形成及排列規則,進而造成了淀粉結晶特性的差異.賀曉鵬等[12]認為,支鏈淀粉中的長支鏈起簇間連接作用,而其未分支部分的外部鏈可通過參與雙螺旋的形成來影響支鏈淀粉的結晶特性.淀粉糊化后形成淀粉糊,在儲藏期間產生回生現象,在這些過程中淀粉結構發生了從有序到無序,又重新排成新的有序結構的變化.加熱糊化過程中,水分子和熱的作用使有序的淀粉分子變得雜亂無序,降溫冷卻和儲藏過程中,分子勢能降低,無序化又趨于有序化.淀粉回生的過程如圖2所示[13],直鏈淀粉(圖2右側)在淀粉的糊化過程中雙螺旋打開,分散在淀粉糊中,繼而通過氫鍵形成三維立體網狀結構,出現回生現象.在儲藏過程中網絡結構逐漸發展,結點尺寸增大,結點間距縮小,從而導致回生現象增強.支鏈淀粉(圖2左側)在淀粉的糊化過程中膨大發生破裂,較均勻地分散在淀粉糊中,隨儲藏時間的延長,支鏈淀粉鏈間分子形成結晶族,相互絞纏導致回生.
3大米中其他成分對淀粉回生特性的影響
3.1蛋白質蛋白質的存在會抑制淀粉的回生過程[14],大米中由大的球狀蛋白組成的蛋白質包圍在淀粉顆粒的,阻礙淀粉糊化膠凝時的吸水和直鏈淀粉的滲漏.在儲藏過程中,蛋白質的存在使體系的黏性增加,淀粉分子鏈的遷移受到阻礙,抑制了淀粉分子鏈間以氫鍵堆積的結晶,在一定程度上抑制了直鏈淀粉的有序重排,使得成核和結晶速率降低[15].丁文平等[16]對余赤全米粉(含蛋白和淀粉)和米中淀粉體系的研究表明,米粉和米淀粉體系膠稠度有較大差別,米粉體系的膠稠度低于淀粉體系.將糊化后的兩體系置于4℃儲藏,發現短期儲藏時米粉體系初始強度大于米淀粉體系,長期儲藏時全米粉的回生速度低于米中淀粉的回生速度.這說明蛋白質的存在限制了淀粉凝膠的流動,抑制了米粉體系糊化時淀粉顆粒的瓦解,增大了填充基質的強度,加強了米淀粉凝膠網絡,使得短期儲藏時米粉體系的初始強度大;而在米淀粉體系中,由于糊化時膨脹吸水沒有受到抑制,直鏈淀粉滲漏出來形成的凝膠基質較多,易于互相交聯纏繞,因此,不含蛋白質的米淀粉凝膠強度增長較含蛋白質的米粉凝膠強度增長快.
3.2脂類大米中的脂類可與直鏈淀粉分子結合,形成直鏈淀粉-脂復合物[17].在蒸煮過程中米的脂類與直鏈淀粉分子形成的復合物冷卻時會由處于亞穩定狀態的V型結晶(淀粉與一些無機或有機基團進行絡合,形成的螺旋狀內絡合物)轉化成比較穩定的B型結晶(短鏈葡聚糖結晶化得到的雙螺旋微晶淀粉),因而會促進直鏈淀粉分子的回生.此外,在生淀粉的貯存過程中,V型結晶向B型結晶的轉化,也會增加原淀粉中B型結晶的含量,在加熱糊化過程中,這些結晶不易充分糊化,冷卻后便會起到晶核的作用,促使其他淀粉分子加速回生[2].然而馮健等[18]認為,淀粉內源脂與直鏈淀粉形成的復合物可以抑制淀粉的回生,因為這些復合物影響了直鏈淀粉的雙螺旋交聯纏繞和結晶,從而降低了直鏈淀粉凝膠體的強度.Ji等[19]的研究也表明米糕的回生速度由于脂質含量的降低而加快.周堅[20]認為脂類通過限制支鏈淀粉的重結晶從而抑制淀粉的回生.大米直鏈淀粉-脂類復合物與大米淀粉回生的關系有待進一步研究.
3.3水分含量馬曉軍等[21]對即食方便米飯的研究顯示即食方便米飯4℃保藏時,水分含量在63%~65%時樣品保藏后回生現象較嚴重,高于65%或低于63%時水分含量變化對淀粉回生的影響不大.Iturriaga等[22]對回生晶體的融化焓進行分析,發現當水分含量為50%~60%時融化焓達到峰值,用差示量熱掃描儀和X-射線衍射分析重結晶度反應回生程度,顯示當水分含量高于80%或低于10%時,未有重結晶發生.水可能通過影響糊化后淀粉分子鏈的遷移及重新聚合的速率抑制淀粉回生,低水分含量時淀粉分子鏈遷移速率低,高水分含量則會導致體系濃度降低,阻礙淀粉分子交聯纏繞和聚合有序的機會,從而抑制了淀粉的回生[23].
4大米淀粉回生特性的抑制方法
4.1淀粉酶抑制法目前用于控制淀粉回生的酶主要有α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶,這些酶均能水解淀粉分子中的葡萄糖苷鍵[24].α-淀粉酶是在控制淀粉回生中應用最多的一類酶,其廣泛存在于微生物、植物和動物中,不同來源的α-淀粉酶對淀粉分子結構的影響程度不同,這可能與酶的作用方式和酶的活性水平有關.Leman等[25]研究了不同來源的α-淀粉酶,發現枯草桿菌α-淀粉酶和米曲霉的α-淀粉酶對支鏈淀粉分子側鏈的水解能力有限,這可能是由于酶的活力低,或是酶優先水解支鏈淀粉的主鏈;而嗜熱脂肪芽孢桿菌麥芽糖α-淀粉酶(BStA)對支鏈淀粉的側鏈有顯著影響,BStA可以減少支鏈淀粉的相對分子質量,將側鏈的鏈長減少50%,同時增加短鏈含量,從而有效地抑制淀粉的回生.有學者認為α-淀粉酶通過增加淀粉體系中聚合度(DP)為6~9的短鏈從而抑制支鏈淀粉的重結晶;但徐進等[26]利用廣角X射線衍射法和差示掃描量熱法研究極限糊精對小麥淀粉回生的影響,發現極限糊精與淀粉片段間的非共價作用阻礙了淀粉鏈有序化結構的形成,因此,認為α-淀粉酶對淀粉回生的抑制是由于水解淀粉后產生的低相對分子質量糊精阻礙了淀粉之間的相互作用引起的.β-淀粉酶對淀粉的回生也有明顯的抑制作用.β-淀粉酶通過適當水解降低淀粉的外部鏈長,進而阻礙了淀粉分子鏈結合的幾率和程度,抑制淀粉的回生[27].丁文平等[28]用差示掃描量熱儀(DSC)測定了經過β-淀粉酶處理后的大米淀粉樣品的回生情況,認為添加了β-淀粉酶的大米淀粉的回生速度和程度受到了顯著抑制;邱潑等[29]利用β-淀粉酶抑制米粉的回生,生產的保鮮米制品一年內不回生.
4.2乳化劑抑制法乳化劑的親油基團通過進入直鏈淀粉的雙螺旋結構,與直鏈淀粉分子相互作用形成穩定的復合物,抑制直鏈淀粉由有序排列向無定形區變化,從而能夠延緩大米淀粉的回生[18].Matsunaga等[30]的研究發現蔗糖脂肪酸脂可與直鏈淀粉形成復合物,顯著地抑制直鏈淀粉結晶.姜培彥等[31]在蛋糕的制作過程中通過加入乳化劑使其與直鏈淀粉形成復合物,阻止直鏈淀粉的結晶,進而使保存一段時間的蛋糕的硬度降低,彈性、回復性和咀嚼性增加.Tang等[32]的研究表明,單甘酯等乳化劑與直鏈淀粉相互作用形成的淀粉-脂質凝聚體延緩了淀粉短期回生過程,降低了支鏈淀粉重結晶晶種源濃度,從而抑制了淀粉回生整個過程.
4.3小分子糖類抑制法糖類對淀粉的回生也有一定的抑制作用.目前的研究顯示,單糖、二糖、寡糖等小分子糖類抑制淀粉回生的機理主要有兩種,即小分子糖類的降塑理論和相容性理論.降塑理論認為在淀粉的重結晶過程中,小分子糖類作為降塑劑增強了淀粉鏈之間的相互作用,降低了分子鏈的遷移速率,從而抑制了淀粉回生[33];相容性理論認為小分子糖對淀粉回生的作用取決于二者的相容性,若二者相容則淀粉微相區淀粉濃度降低,進而降低了淀粉分子鏈的重排;若兩者不相容,則淀粉微相區淀粉濃度升高,進而加速回生過程[34].相容性理論較降塑理論更為完善,它可以解釋不同單糖對淀粉回生抑制效果有顯著差異的原因[35].多糖類膠體抑制淀粉回生的方式主要是通過與水或淀粉作用,降低氫鍵引起的淀粉分子鏈之間的相互作用.Muadklay等[36]在木薯淀粉乳中添加了0.5%的黃原膠,結果顯示淀粉回生受到了抑制;黃原膠通過抑制糊化過程中直鏈淀粉的溶出及與初期糊化過程中滲漏出的淀粉可溶性組分相互作用,影響淀粉分子自身的聚合,從而影響淀粉回生過程[37].
4.4超高壓抑制法超高壓為控制淀粉回生提供了一個新的技術手段.淀粉經超高壓處理后重結晶過程中的瞬間成核方式趨于零散式成核,因而回生過程被抑制[35].Guo等[38]用超高壓處理糊化的淀粉,并將樣品保存在4℃下,發現經超高壓處理的淀粉在儲藏過程中有較低的重結晶速率和回生趨勢.田耀旗[35]的研究發現超高壓對不同種類淀粉回生的抑制程度不同,用超高壓技術處理粳米和糯米,粳米的回生速率顯著降低,而糯米的回生現象并未受到顯著的影響.劉莉等[39]將超高壓處理與添加β-環糊精(β-CD)相結合研究二者對米飯回生現象的影響,將樣品在4℃條件下儲藏35d,發現其回生焓變值比常壓對照組降低了3.10J/g,表明超高壓處理和添加β-CD的結合對米飯的回生具有協同作用.但超高壓裝置基本建設成本高,并且經反復加減壓,高壓密封體易損壞,加壓容器易發生損傷,使得實際應用中超高壓裝置的壓力僅在500MPa左右,這些問題限制了超高壓技術的應用,還有待解決[40].
4.5淀粉混合抑制法淀粉混合因可以改變淀粉的糊化特性已應用到擠壓膨化類食品的生產中[41].有研究表明,不同淀粉混合還會抑制淀粉的回生現象[42].NoveloCen等[43]將棉豆淀粉與木薯淀粉按不同質量比進行混合(25∶75、50∶50、75∶25)研究可能產生的新性狀,發現二者以25∶75混合時未出現回生現象.OrtegaOjeda等[44]研究了馬鈴薯、大麥、玉米淀粉不同混合方式的回生特性,樣品在6℃存放7d后,蠟質玉米與大麥淀粉按25∶75混合時回生程度最低,認為混合淀粉的回生程度與其中各種淀粉所占的比例有關.目前關于淀粉混合對淀粉回生抑制作用的報道較少,還需要進一步的研究.
5展望
1產品簡介
該機主要用于光學玻璃、陶瓷、電子材料及硅、鍺、計算機磁盤等金屬、非金屬硬脆材料的四動雙面高精度研磨加工,適用于8英寸(φ200mm)以下及同尺寸規格異形平行平面材料的雙面精密研磨加工。研磨機是超精密加工中的一種重要加工方法,其優點是加工精度高,加工材料范圍廣,可以消除前道工序的磨削印痕或直接對切割后晶片進行研磨。隨著科學技術突飛猛進的發展,研磨機具有較大的市場需要。大型硅片雙面研磨機的開發將會填補國內在大型研磨機發展方面的空白,有利于我國機械產品的質量和性能與國際水平接軌,更有助于提高國內企業自主研發能力,可以大幅度降低半導體建線的投入成本,從而真正支撐我國信息產業的發展。
2創新性和先進性
該產品的研發集原始創新、集成創新和消化吸收再創新為一體。
在產品的研發過程中解決硅片在雙面研磨過程中壓力的精密控制、四動作單獨拖動及聯合控制、下盤支撐、上盤系統的傳動系統以及在大尺寸硅片超精密雙面研磨對設備適應性、穩定性、控制的先進性等方面具有創新性。
在固有的硅片研磨設備的基礎上進行升級改造再創新,形成適用于8英寸硅片批量生產設備,體現了消化吸收和再創新方面的能力。
目前我公司已完成具有自主知識產權的雙面研磨機及拋光機專用控制器的產業化,硅片雙面研磨的專用控制器及控制軟件填補了國內空白,屬于原始創新。
下研磨盤主軸采用液壓軸承支承,運轉精度高;自主開發復合流體軸承:在動壓油腔的設計上,我們獨創了雙向結構,排除了國外同類設備旋向固定不變的弊病。由于油膜具有較大的承載能力和較好的吸振性能,所以有效的提高了下研磨盤的運轉精度。
X61 1572L-1型研磨機上架系統在原理上進行了革命性的集成性創新,上盤采用上部單獨驅動,與其余傳動鏈互不干涉,擴大了調速范圍;上盤提升執行件與壓力控制件分開設計,利用繩傳動機械放大器實現壓力的精確控制,降低壓力控制件的采購難度和成本;上盤提升與壓力控制可實現機械互鎖,提高了上盤系統工作的可靠性;上盤系統設計了平移機構,可以實現研磨盤的自身修正,無須其它的修正器件;上架系統設置了多重保險機構,保障了上架系統工作的安全性。
開發了具有自主知識產權的多級壓力控制、四動作無級速度控制、多配方工藝參數雙面拋光機的最新控制技術。
在產品研制中集成了精密壓力控制技術、多電機聯合拖動技術、承片盤精確定位技術、封閉式強制烯油、繩傳動滑輪組無級變速升降、零摩擦短行程氣缸進行壓力、直連電機柔性驅動等多項前沿技術。
目前國內廠家生產的該類設備多屬于中小型產品,其自身的研發能力較弱,在該領域尚無法與我公司相抗衡,X61 1572L-1型研磨機在國內處于領先地位。
大尺寸硅片雙面研磨片的制備設備制造技術主要由德國的Peterwolters、日本Speedfam、日本的FUJIKOSHI等幾家公司掌握。其中德國的Peterwolters已達到了很高的水平。我公司生產的X61 1572L-1型研磨機經過測試后,設備整體運行精度、工件的加工指標、設備的加工能力均可與國外廠家的同類設備相媲美,達到世界先進水平。
目前,世界半導體制造設備的發展方向為設備集成化、設備高精度化、設備高價格化、設備制造廠商壟斷化。隨著中國進一步融入國際社會,中國企業將面臨國際競爭的巨大壓力,企業“轉型”是中國企業的必由之路,任何企業都不應該滿足簡單的“模仿制造”,而應該轉為“模仿創新”,甚至更進一步,不斷“自主創新”,研發出擁有自主知識產權及拳頭的產品,優化自己的產業結構,提升產業層次,才能與國際大品牌同場競技。
目前該產品中采用的動靜混合雙向液壓推理軸承專利申請已被國家專利局受理。
3應用和市場
半導體硅(單晶)材料是半導體工業的最重要的主體功能材料,是第一大功能電子材料。硅材料、硅器件和硅集成電路的發展與應用水平早已成為衡量一個國家的國力、國防、國民經濟現代化及人民生活水平的重要標志。半導體硅材料的需求量之大,對晶圓生產用設備的需求必將大幅增長。這就促使我們要加大力度自主研發大型研磨機設備,為獲得性能良好的晶圓片要不斷努力提高設備的加工精度;研磨設備在半導體多晶硅材料加工過程中起到至關重要的作用,所以要更加重視大尺寸硅片雙面研磨機的研制開發,從而真正支撐起我國的信息產業。
“十五”期間,我國電子專用設備和儀器市場快速增長,國內市場規模年均增長超過40%,2005年市場規模達1100億元。隨著國內電子信息產業規模不斷擴大,現有設備和儀器不斷更新換代,電子專用設備和儀器市場規模將繼續保持高速增長,預計“十一五”期間國內電子專用設備和儀器市場規模增速將達15~20%,2010年市場規模將達2000~2500億元。
關鍵詞: 密集型多輪廓裁片; 空行程; 路徑尋優; 廣義旅行商問題; 最大最小蟻群算法
中圖分類號: TP391.7 文獻標志碼: A
0引言
隨著人力成本大幅提高,全自動裁剪設備對于降低服裝制造企業成本具有重要意義 于這一需求,自主研發了全自動高速裁剪設備以及配套CAD/CAM軟件。根據裁片CAD圖,CAM模塊自動生成較短的刀具裁剪路徑,是高效裁剪的前提條件。
裁剪路徑的生成即是各裁片裁剪順序的確定和裁片上入刀節點的選擇:裁刀根據裁剪順序對裁片依次進行裁剪,對當前裁片從入刀節點進刀然后沿該裁片的輪廓線進行裁剪,刀具運行到入刀節點后出刀,完成該裁片的裁剪,然后移動到下一裁片的入刀節點進行下一裁片的裁剪工作,直到所有裁片裁剪完畢。裁刀在各裁片入刀節點間的移動路徑為刀具走位行程即刀具空行程。由于加工裁片輪廓排版密集,裁剪批量大(裁片總數目通常有幾十到上百),空行程將成為影響加工效率的一個重要因素。如圖1所示為一襯衣的二維裁片(包括已編號的五個封閉輪廓裁片)的三種不同的裁剪路徑,其中刀具空行程以虛線表示,入刀節點以粗點表示;從該圖可見,同樣的裁剪順序但入刀節點不同則空行程路徑長度差別很大(對比圖1(a)與圖(b)),其中圖1(c)的刀具空行程路徑為三種路徑中的最短路徑。可見對于給定的裁片排版圖,空行程的長度與裁片的裁剪順序以及每個裁片的入刀節點不同而變化。因此需就裁片裁剪順序以及相應入刀節點的選擇進行優化,這兩個子問題可轉化為一廣義旅行商問題(GeneralizedTravelingSalesmanProblem,GTSP)進行統一求解。
對于GTSP的求解存在大量算法,主要分為3類:1)特殊啟發式算法[1-6;2)將CTSP轉化成標準旅行商問題(TravelingSalesmanProblem,TSP)進行求解[7-10];3)采用領域算法[11-13]。上述方法均沒考慮裁片分布密集輪廓復雜的具體情況,針對此特定情況,本文以最大最小蟻群(MaxMinAntSystem,MMAS)算法[14]為基礎,提出一種新的走刀空行程路徑優化算法:采用標準MMAS算法首先制定初步裁片順序;隨后在用變異的MMAS算法求解入刀點,而后對求得的入刀節點進行順序重組再次確定裁片順序,對以上兩步驟進行迭代求解,從而確定裁剪順序與入刀點,使最終空行程路徑達到全局優化。
為直觀看出本文算法優勢,繪制了兩種代表性的裁片文件的空行程路徑圖(如圖4所示),這兩種裁片包括結構相對簡單的彈袖棉裁片和結構比較復雜的褲袋布(長)裁片的。圖4中細線所繪制的封閉輪廓部分為裁片,裁片間的粗折線段則表示刀具空行程路徑。
在所展示裁片中,彈袖棉的裁片構成要比褲袋布(長)的裁片構成簡單,裁片規模也相對較小。結合兩裁片的路徑圖分析表4中的數據:對于彈袖棉裁片,IMAS算法比掃描算法以及NACS算法,空行程分別縮短了56.6%和23.6%;對于褲袋布(長)裁片,IMAS算法比掃描算法以及NACS算法,空行程分別縮短了69.8%和35.1%。由此可以得出IMAS算法隨著裁片輪廓復雜程度的增加以及裁片規模的增大將越來越優于掃描算法和NACS算法。其原因是原始的搜索掃描算法并非智能算法,該算法針對不同對象時不能進行反饋調節,而NACS算法卻沒能考慮裁片裁剪順序與裁片入刀節點選擇之間存在的松散耦合關系,所以隨著裁片數目的增多以及輪廓越趨復雜其優化效果也會變差。而本文算法充分考慮到此松散耦合關系,故可以取得更優解。
4結語
基于最大最小蟻群算法,針對密集型多輪廓加工走刀空行程路徑進行優化,提出一種新的路徑優化算法。該算法已經成功集成到自動化服裝裁剪設備的CAD/CAM系統上,實例驗證了該算法的可行性,對比現有算法,在刀具空行程的路徑長度優化上具有明顯優勢。其中的參數選擇需根據每個特定實例進行實驗選擇,在將來的研究中將對參數的選擇進行深入研究,從而提高該算法的實用性。
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關鍵詞:機械密封;可靠性;石油化工企業;工作壽命
離心泵、攪拌機、壓縮機等旋轉機械在工作的過程中大都采用了機械密封裝置。近年來,因為機械結構、材料的不斷改善,機械加工、裝備精度也得到了極大的提高,這不僅增強了其密封性,同時顯著的增長了故障出現的間隔時期,提高了結構應用的可靠性。然而在機械密封泄漏裝置的應用中,這些問題不僅是機械故障之一,更是引發企業安全事故的主要原因之一。為此這里我們有必要對機械密封可控性進行研究,以保證機械使用效率和工作壽命。
一、機械密封可控性分析
在普通的機械密封控制和管理工作中,一般都只是針對機械的穩定運行條件而言的,而當工作條件或者是工作環境發生變化的時候,經常會因為生產值以及工作穩定性不佳而導致密封斷面出現開裂,大大的縮短了機械的使用壽命,甚至是出現泄漏以及密封失效隱患。這些問題的出現不僅使得整個企業停產而引發經濟損失,甚至是造成嚴重的環境污染,這些經濟損失往往都是密封本身裝置價格的幾倍、幾十倍甚至是上百倍。特別是對于石油化工企業而言,一旦出現機械密封時效,其所引發的環境問題極為嚴峻,由此造成的經濟損失不可估量。可見,在目前的社會發展中做好機械密封可控性分析是多么的重要。
1、機械密封的理論研究
機械密封在設計的過程中,最為關鍵的內容便是如何獲取低泄露的同時減少密封構件表面出現的摩擦損失,提高構件的使用壽命和效率。根據當前的理論性進行分析,其在工作的過程中主要可以從泄漏量和磨損率兩個方面進行研究和分析,從而保證工作的正常開展,
2、機械密封的實踐分析
機械密封泄露是最為常見的機械故障之一,尤其是在石油化工企業的生產和工作中,它一旦出現,其所造成的負面影響極為突出。就過去生產工作中所采用的離心泵、壓縮機、攪拌機等機械進行分析而言,由于受到材料、結構的變化要求,使得機械加工量、裝備精確度都得到了極大轉變,這不僅增強了其密封性,而且有效的緩解了故障問題,提高了結構的穩定性。但是就過去工作而言,因為機械密封管理控制不科學、機械保養不完善而引發的機械密封不佳問題時有發生,這就需要我們在工作中做好機械密封可控性實踐管理。
二、機械密封可控性研究
機械密封可控性研究的工作目的不僅僅在于提高機械密封的可靠性和工作壽命,同時對于整個機械設備的運行可靠性和耐久性也有著重要的意義。在工作中,為了降低泄露量,人們有意識的提高機械密封的斷面比壓,同時減少斷面結構的磨損率,從而減少結構摩擦阻力,降低因為摩擦而造成的密封性不佳。經過過去長期的工作實踐分析總結得出,工作人員通過獲取可靠性好、耐久性高的工作壽命,從而提高機械密封裝置的標準量和端面的比壓范圍,這為日后密封裝置的檢測提供了科學可靠的理論依據。
在機械密封可控性研究過程中,許多學者把機械密封的端面溫度作為反饋參數,而把端面比壓或膜厚作為控制參數。T.G.Doust和A.I.Parmar的研究表明,機械密封的端面溫度是影響其密封性能的重要因素。端面磨損的結果使得端面溫度升高,溫度的升高速度反映了機械密封端面的磨損水平。
三、工程應用以及其中存在問題分析
在目前的工作實踐中,通過對機械密封裝置的可控性進行分析得出,反饋信號可謂是最為關鍵的內容,它主要包含了端面溫度、端面膜厚度、端面摩擦系數以及泄露量,為此在控制的過程中需要針對這幾方面的內容進行研究,從而保證整個工作的順利進行。
1、端面溫度
在工作中,采用端面溫度作為可控機械密封裝置的管理系統以及反饋信號是最為常見的,它不僅是因為密封箱內介質溫度變化處于恒定狀態,同時端面溫度的變動也與摩擦系數密切相關。
2、端面膜厚度
盡管端面膜厚是影響機械密封性能和壽命的重要參數,但要在工業裝置上采用端面膜厚作為反饋信號參數,還有待于更深入的研究。通常使用渦流傳感器測量端面膜厚。由于工作過程中機械密封的膜厚很薄,處于10-7~10-5 m的數量級,而裝置設備運轉時引起的機械密封振動幅值至少也處于膜厚數量級,甚至還遠遠大于這個數量級,因此,即使渦流傳感器的精度很高,也會因為噪聲過大而淹沒實際膜厚信號。
3、反饋執行機構
反饋執行機構是可控機械密封正常可靠運行的保證。執行元件通常有壓電晶片、電磁鐵、調節閥和液壓缸等。以壓電晶片制作的執行元件,其特點是在其兩端加上電壓,使晶體本身產生膨脹。建立一個端面溫度和輸入晶體兩端的電壓關系以及膨脹率和壓力之間的關系,是實現控制功能的關鍵。壓電元件在介質中的絕緣性能要求是其工業化推廣的主要障礙。電磁鐵作執行元件,其特點是以通電線圈代替彈簧提供閉合力。由于溫度的輸出和線圈的輸入都是電壓量,因而可以方便地控制機械密封端面比壓或膜厚,安裝要求也不高。
四、研究方向
隨著密封技術、制造技術、計算機技術的發展以及工業化生產的需求,機械密封可控性研究應該更多地考慮控制系統設計的先進性、傳感器設計制造安裝的現實性和執行機構的可操作性。
1、機械密封控制系統工業化結構
生產裝置上應用的機械密封控制系統,一般要求:安裝方便,快捷;具有一定耐壓力波動能力;穩定的工作性能;較高的可靠度:價格低廉。
2、關鍵技術
工業裝置用機械密封控制系統的實施,關鍵技術之一是小量程大孔徑轉矩傳感器的設計制造,另一關鍵技術是穩定可靠的執行機構的設計制造與安裝。傳感器材料選擇的合理與否對傳感性能有著重大的影響。傳感器的穩定性是工業裝置用機械密封控制系統正常運行的基礎。執行機構的靈敏度與精度是機械密封控制系統正常運行的保證。
五、結束語
理論分析表明,調節機械密封端面比壓,可以改變動靜環表面接近量與端面間液膜厚度,實現對機械密封裝置控制的主要手段,也是促進石油化工企業可持續發展的關鍵。
參考文獻
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[關鍵詞] 旱地玉米 形態生理指標 調控技術
[中圖分類號] S513 [文獻標識碼] B [文章編號] 1003-1650 (2014)08-0150-02
米是府谷縣旱地的重要的糧食作物,府谷縣試驗縣多年示范研究表明,在正常降雨年份(472.2mm)產量達500kg或500kg以上是完全可能的。為了最大限度地挖掘旱地玉米的生產潛力,實現栽培技術的規范化、指標化,去年結合示范重點研究了雜交種農大108玉米畝產500的產量構成指標、群體動態指標和不同生育時期的苗情指標及關鍵調控技術,現將結果整理于后。
一、材料與方法
試驗設在府谷縣麻鎮劉家坪,屬黃土地貌,半干旱易旱氣候,年平均溫度11.9℃,年均降水472.2mm,土壤為黃綿土。示范地前茬綠豆,冬季休閑,基礎肥力每畝產量300kg,示范時按施N5kg,配施P2O54kg;增產100kg玉米進行施肥,所以需肥料播前整地時底肥一次施入。試范品種,選用了適宜當地種植的雜交品種農大108,該品種緊湊型中晚熟高產雜交種,抗旱、抗病、高產、穩產、優質。試驗密度分每畝3200株、4200株、5200株、6200株、7200株五級,人工挖穴,按不同密度播種。出苗后按70%出苗率定點取樣進行測定,管理同大田。
二、結果與分析
1.旱地玉米畝產500kg形態生理指標
1.1產量構成指標
玉米產量是由畝穗數、穗粒數和千粒重三大因素構成的。畝穗數是群體發育在產量上的表現,穗粒數和千粒重是個體發育的結果。實踐證明,只有三大因素發展較為協調時,才能實現旱地玉米的高產、穩產。去年試驗,旱地玉米畝產500kg的產量構成指標見表1。
表1 旱地地膜玉米畝產500k量構成指標
從表1看出,五種密度中以每畝種植5200株的產量結構較好,產量最高。五者平均,旱地玉米畝產500k量結構指標大體是:一般每畝總穗數3640穗,穗粒數490.6粒,千粒重301.1g。由此看來,在產量構成中,三者都占有相當比例,因而在大面積生產中,對旱地玉米來說,應在基本苗5200左右的基礎上,以總穗數、穗粒數、千粒重三者均衡發展為宜。旱地玉米畝產500kg以上,每畝需留苗5200-6200株,實收穗數3500-4500穗,每穗粒數400-500粒,千粒重290g以上,單穗重130-160g左右。
1.2群體結構動態指標
建立合理的群體結構,是充分利用光能和增加干物質生產的前提,也是提高經濟產量的基礎。旱地玉米群體結構動態變化可用種植密度、、畝產收穗數表示,據試驗研究,旱地玉米畝產500kg的種植密度,畝產收穗的動態結構指標是:種植密度是5200-6200株,實收穗數的3500-4500穗。
1.3苗情診斷指標
苗期,要求苗全苗勻、苗齊、苗壯。缺苗率不超過5%。幼苗生長整齊,分布、高矮、粗壯、葉色一致;生長健壯、幼基粗扁,葉片寬厚,顏色深綠,心葉重疊,根系發達,根層多,根量大;拔節孕穗期,植株生長整齊健壯,莖基扁粗,節間粗短,葉片寬厚,葉色濃綠,葉片較挺,根粗而多;開花灌漿期,株形緊湊,莖桿粗壯,穗上葉上沖,葉片肥厚,顏色濃綠,花粉多,果穗大,功能葉10片以上;成熟期,稈青、葉綠、棒大殼黃,結實滿尖,籽大粒飽。
2.實現各項指標的調控技術
2.1蓄水保墑,防旱抗旱
干旱是制約旱地玉米高產穩產的重要因素,因此,要提高旱地玉米產量,實現高產穩產,必須樹立有旱要抗,無旱要防的思想,千方百計做好蓄水保墑工作。目前,蓄水保墑的耕作措施有旱地整地,遇雨耙耱收墑,合口過伏,減少水份蒸發。在有條件的地方,可實行糜草覆蓋,即在玉米收后將地翻耕耱平,將糜草均勻撒于地表,可起到既保墑,又肥地的作用。近年來,在秋收后盡早翻地,將地面耙耱平整,然后起垅,垅上覆蓋地膜,溝內覆蓋糜草,這樣可2倍面積上的降水聚積于垅溝中,使水份能入滲到深層,發揮黃土層深層貯水能力強的特點,使有限的降水量最大限度地保存于土壤中,為高產及其它調控措施的實施打下基礎。
2.2增加投入,合理施肥
增施肥料,科學配方是玉米高產的保證。據研究結果,府谷縣旱地在正常降水年份,施N5kg,配施P2O54kg,約可增產100kg玉米籽粒,按此配方,在地方基礎300kg的基礎上每畝需再施純N10kg、P2O58kg,即可達到500kg或500kg以上。旱地氮磷化肥作底肥一次施入效果較好,底肥施足后一般不再追肥。若用碳酸氫胺作底肥,應施于15cm土層以下,若用尿素作底肥,施于10-15cm土層為宜。在玉米生產過程中,于大喇叭口期每畝5-7.5kg,尿素即可。
2.3選用良種,適時播種
選用抗旱高產品種,是提高旱地玉米產量經濟而有效的途徑。目標產量為每畝500kg宜選中晚熟緊湊型高產品種,以發揮品種增產潛力大,光合作用強,莖桿粗壯抗倒的優勢,每畝只需5200株,即可實現目標產量,這樣群體密度比較合理,通風透光,可減輕病蟲危害。
適期播種,培育壯苗也是實現旱地玉米高產的重要因素。據試驗,府谷縣旱地,玉米最佳播期為4月20日至5月1日。在適宜播種期內,旱地氣溫高時可推遲2-3天,雨澇氣溫低時可提旱2-3天。
2.4合理密植,調控群體
計劃產量每畝500kg,選用緊湊型中晚熟品種,播量每畝5200-6200株,使基本實收穗數達3640-4340穗。玉米播后要加強管理,遇雨地表板結要及時破除,保證出苗均勻整齊。總之,通過控制播量,田間管理,保證實收穗數達3640-4340穗,這樣,可保證有足夠的穗數獲得高產。
參考文獻
【關鍵詞】超重型;高精度;軋輥磨床;機加工藝
重型數控精密軋輥磨床是大型軋機的母機制造裝備及重型軋輥的精加工設備,一直依賴于進口,尤其是承載在100噸以上的超重型數控軋輥磨床為國外發達國家(德國、芬蘭、日本)所壟斷。本機床的成功研制使百噸以上的軋輥國產化成為可能,填補國家在超重型軋輥精加工設備的空白,對于提升國產機床的技術附加值,具有戰略意義。
一臺機床的生產,特別是一臺超重型、高精度機床的首次生產,更需要有合理的機加工藝方法來保證各種高精度零件的機械加工。此臺重型數控精密軋輥磨床的關鍵件有主軸箱體、尾座體、機床主軸、刀架床身、工件床身等,下面就對這些零件的加工工藝進行分析。
主軸箱體為機床主要傳遞扭矩的動力部件,是機床回轉精度支承主體件。該軋輥磨床為重型精密機床,因此主軸箱體的尺寸規格大、各孔系的精度要求高。精加工主軸箱體的各孔系時必然要遇到調頭鏜的問題。傳統調頭鏜找正的方法無外乎通過檢套、檢棒找正,或者是利用基準面記錄定位尺寸找正。前者的找正方法中檢套、檢棒的加工誤差會影響找正精度;后者的找正方法中基準面的加工誤差同樣會影響找正精度,并且母機的定位精度也會影響找正精度。因本臺機床的主軸箱體精度要求非常高,鑒于以上原因,如采用上述找正方法無法實現零件的合格加工。因此采用了創新的工藝方法:在加工主軸箱體各孔系的過程中利用激光跟蹤儀臨床配合檢驗各孔系的同軸度、平行度、孔距等精度(此時零件有加工余量),操作者根據激光跟蹤儀臨床檢測數據,在進行切削加工(仍然留加工量),如此反復,直至各孔系精度達到要求。此臺機床的尾座體加工時也是利用激光跟蹤儀來解決調頭鏜問題的,并且還用激光跟蹤儀控制了尾座體主軸孔的抬頭與勾頭。另外此臺軋輥磨床的主軸箱體為開瓦式結構,為提高強度,主軸箱體前端配合一整體軸承座,但卻因此多了一處配合環節,增加了加工難度。如果主軸箱體的軸承座把合面在數控銑鏜床上插補銑完成后就直接與軸承座把合,結合面容易下塞尺,因此需要刮研結合面。傳統有軸承座結構的重型機床中,機體與軸承座為定心套定位,軸承座外圓與機體內圓無須配合,有較大間隙,可以進行互研,但是此臺軋輥磨床的主軸箱體與軸承座為H7/h6配合,無法進行互研,因此工藝設計了一套環形研具既可以刮研主軸箱體又可以刮研軸承座,以此來保證接觸剛度和幾何位置精度。
此臺軋輥磨床的回轉精度高達0.004mm,因此必須嚴格控制機床主軸的精度,該機床主軸的前后均為雙列圓柱滾子軸承支承,工藝要求此處的軸承必須均準備一整套標準軸承及留有磨削加工量的軸承內環。主軸加工完成后,先按工藝要求組裝標準軸承,卸下標準軸承的滾珠及外環,檢測軸承內環外滾道的徑向跳動,如果兩軸承內環外滾道徑向跳動
此臺機床的刀架床身沒有采用普遍使用的平導軌結構,而是采用了移動精度高,能自動補償磨損的“V”型導軌結構。根據機床加工規格的要求此臺機床由4節床身拼接組成,因為床身的精度要求高,為保證零件精度必須在數控龍門導軌磨床上進行最后的磨削精加工,但由于受母機數控龍門導軌磨床加工零件規格的限制,一次只能磨削2節床身,由于床身采用的是“V”型導軌結構,那么怎樣保證相拼接床身之間的尺寸一致性是機加的難點,最后通過增加一節工藝用短床身解決了這一問題。工藝增加了一節與零件床身主體結構一致只是長度只有1米的短床身,在數控龍門導軌磨床上進行磨削加工時,先按照第一節床身、第二節床身、工藝用短床身的連接順序一同磨削床身,然后按照工藝用短床身、第三節床身、第四節床身的順序連接,按照已加工完的工藝用短床身進行控制相拼接床身之間的尺寸一致性。此臺機床的工件床身也沒有采用普遍使用的平導軌結構,采用的是“山”型導軌,其加工方法同刀架床身的加工方法類似。
通過以上例子可以看出,合理的機加工藝方法對于零件的合格加工至關重要,也正因為采用了創新的機加工藝方法才使得我廠的超重型數控軋輥磨床得以成功研制。 [科]
【參考文獻】
關鍵詞:控釋肥;夏玉米;農藝性狀;產量
中圖分類號:S513.062文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2014)09-0085-04
據聯合國糧農組織估計,在發展中國家的糧食增產中,有55%來自化肥的作用[1],化肥作為糧食增產的決定因子,在我國農業生產中發揮著舉足輕重的作用。但近20多年來,我國化肥用量持續增長,而糧食產量增加緩慢,化肥利用效率極低[2]。大量化肥不合理使用的現象帶來了一系列的問題,比如糧食、蔬菜、環境受到不同程度的污染等,因此,科學施肥、平衡施肥成為了研究的熱點。控釋肥具有肥效長且穩定、利用率高等特點,一次性施肥減少了勞動投入并且增產效果顯著,因此控釋肥已成為肥料界研究領域中新的熱點。控釋肥料代表了目前世界上化肥發展的最新趨勢,是提高肥料利用率、減輕環境壓力的一種有效途徑[3,4]。近年來,國內外開展了很多控釋肥效應的研究[5~8]。本試驗研究了不同控釋肥對夏玉米干物質、產量及性狀的影響,旨在為夏玉米高產、優質、高效提供理論依據,促進我國農業可持續發展,改善生態環境。
1材料與方法
試驗在德州市農業科學研究院科技園(E116°20′35.7″、N37°21′24.5″)進行。供試土壤為潮土,質地為沙質壤土。
1.1供試材料
玉米品種為鄭單958。控釋肥料:CRFA、CRFC為山東省農業科學院資源與環境研究所自行研制的樹脂包膜尿素肥料,(N 44%);CRFB為金正大公司生產的控釋肥(N-P2O5-K2O=29-5-6); CRFD為中國農業大學資源與環境學院研制的包膜尿素肥料(N 44.8%);CRFE為中國科學院南京土壤研究所研制的包膜尿素肥料(N 41.4%);CRFF為施可豐公司研制的添加NAM長效劑控釋肥(N-P2O5-K2O =24-10-14);CRFG為住商肥料公司研制的脲醛類控釋肥(N-P2O5-K2O=26-6-8);CRFH為樂喜施肥料公司生產的控釋肥(N-P2O5-K2O =26-6-8);常規肥料為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O5 12%)、硫酸鉀(K2O 50%)。
1.2試驗方法
試驗設10個處理,隨機區組排列,重復3次,試驗小區長47.6 m,寬4.2 m,面積200 m2。玉米種植采用夏直播,行距0.60 m,株距 0.25 m。玉米季總N投入為 240 kg/hm2(尿素播前基施或種肥75 kg溝施+喇叭口追施165 kg), P2O5用量為105 kg/hm2,K2O用量為135 kg/hm2,磷鉀為底肥一次性基施。各處理區施肥情況見表1。
1.3調查項目及方法
調查項目:(1)產量:實收中間2行計產,換算成含水量14%的產量;(2)植株性狀:測量株高、莖粗,中間行從第3株開始連續測量10株;(3)干物質量:每次重復取3株均勻個體,烘干,測定整株干物質量,然后根據株行距折合單位面積干物質量;(4)室內考種:隨機抽取10個果穗,測定穗行數、單穗重、果穗長、禿頂長、行粒數、千粒重、籽粒產量等。
1.4數據處理
用Excel 2007進行數據的整理分析,DPS軟件鄧肯氏新復極差(DMRT)法進行統計分析。
2結果與分析
2.1不同控釋肥處理對玉米植株生長性狀的影響
試驗結果(表2)表明,不同控釋肥處理玉米株高變化不同,其中CRFB、CRFC、CRFH處理與CK1、CK2間差異達到極顯著水平,與CK2相比,分別增加8.03%、10.59%和8.15%。莖粗表現最為突出的是CRFH處理,與CK1、CK2相比分別增加19.57%和7.60%,其次是CRFD、CRFC處理。空稈率最低的是CRFE處理,僅有0.28%,其次是CRFC處理。綜合植株性狀的三項指標,表現最為突出的控釋肥為CRFC,其次為CRFH。
2.2不同控釋肥處理對玉米穗部性狀的影響
表3結果表明,果穗長表現最好的是CRFC、CRFB、CRFD、CRFH處理,與CK1差異均達到極顯著水平,分別增加11.08%、10.49%、9.71%和9.42%。禿頂長表現最好的是CRFB、CRFD、CRFH,與CK2相比差異均達到顯著水平,分別減少73.29%、68.94%和68.94%。玉米穗行數表現最好的是CRFB,與CK1、CK2相比,分別增加14.06%和12.33%,其次是CRFD與CRFE。不同控釋肥對玉米行粒數的影響不同,與CK1相比,CRFD、CRFB、CRFH分別增加20.70%、20.33%和20.33%,差異極顯著;與CK2相比,CRFG、CRFA和CRFF分別減少7.70%、4.62%和1.86%。綜合4項指標,玉米穗部性狀表現最突出的是CRFD與CRFB處理,其次是CRFH處理。
2.3不同控釋肥處理對玉米千粒重和出籽率的影響
試驗結果(表4)表明,不同控釋肥處理對玉米千粒重的影響不同,與CK1相比, CRFH、CRFE、CRFD處理分別增加16.38%、16.37%和15.79%,差異均達顯著水平,而CRFG則不如對照。與CK1相比,不同控釋肥處理的出籽率都相對較高,但與CK2相比,只有CRFA、CRFB、CRFD、CRFF分別增加0.47%、0.94%、0.48%和0.89%,其他控釋肥處理不如CK2。 綜合兩項指標,表現最為突出的為CRFD處理。
2.4不同控釋肥處理對玉米產量、生物量及經濟系數的影響
表5數據顯示,不同控釋肥料對玉米產量的影響程度不同,但是8種控釋肥處理與CK1、CK2相比都有增產效果, CRFB、CRFD、CRFF處理分別比CK2增產16.19%、15.95%和14.15%,增產達顯著水平。生物量較高的為CRFD、CRFH、 CRFC處理,其次為CRFE與CRFB處理。不同控釋肥處理的經濟系數都略高于對照,且各處理間差異不顯著。綜合各指標, CRFB處理表現最為突出,其次為CRFD處理。
3結論與討論
光溫條件、化控藥物、耕作制度、肥料等均影響玉米的產量和性狀[9~12]。在本試驗條件下,8種控釋肥對夏玉米鄭單958的性狀和產量的影響也不盡相同,對于植株性狀的影響,表現最為突出的控釋肥為CRFC,其次為CRFH;玉米穗部性狀表現最突出的是CRFD與CRFB處理,其次為CRFH處理;對玉米千粒重和出籽率的影響,表現最為突出的為CRFD處理;綜合玉米產量、生物量及經濟系數指標,處理CRFB表現最為突出,其次為CRFD處理。綜合各個研究指標,CRFD表現最為突出,其次為CRFB、CRFC和CRFH,這4種肥料能夠滿足夏玉米鄭單958的養分需要,作為基肥施用,省工省時,具有推廣價值。
本試驗結論中推廣的控釋肥既有包膜尿素肥料又有包膜復合肥,與前人研究的推廣包膜復合肥,淘汰包膜尿素肥料[13]的結論不相一致。控釋肥作為新型肥料的發展方向之一,有待進一步深入研究其對土壤氮含量以及作物養分吸收方面的影響。
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關鍵詞:玉米空稈;表現癥狀;形成原因;防治
中圖分類號: S435.13 文獻標識碼: A DOI編號: 10.14025/ki.jlny.2015.22.062
1 玉米空稈表現癥狀
玉米空稈是指植株不結果穗或有果穗而無籽粒。目前玉米空稈率一般為5%~10%,嚴重者高達15%以上,是影響玉米產量的重要因素之一。一般空稈株在苗期基部為圓形,葉片發紫,頂端濃綠發紫,葉脈相間有白色透明的斑點或條痕,拔節期植株細弱矮小,葉片淡綠、窄長,與莖的夾角小。
2 玉米空稈的形成原因
2.1 內部因素
內部因素指的是遺傳因素的影響,如品種抗逆性不強,種子生活力弱,種子發育不健全等方面。
2.2 種植密度過大
玉米是喜溫作物,如果生產中不考慮品種特性、土壤地力和施肥水平,留苗過多、密度過高、田間布局不合理,則田間郁蔽,光照強度減弱,光合產物減少,植株間的互相遮蔽會引起雌穗花絲發育不良,不能很好授粉。導致單株穗數減少,造成玉米個體發育不良,使空稈率增加。
2.3 植株之間生長不平衡
由于種子大小不整齊、播種深淺不一、覆土厚薄不勻、施肥不均,造成幼苗參差不齊,長勢強弱不一,造成大苗欺小苗。苗大的根深葉茂,生長旺盛,爭光奪肥;苗小的則缺乏營養,生長細弱,發育不良,果穗的分化與發育受到抑制,自然正常發育果穗少。
2.4 營養物質比例失調
在玉米出苗后的雌穗分化階段,如果營養不良,糖代謝緩慢,有機物積累少,植株瘦小葉黃,光合面積較小,不能滿足果穗分化期對養分的需求,雌穗發育不良,空稈率提高。玉米旺長階段,礦質營養供應過多,造成營養生長旺盛,生殖生長減弱,有機質向雌穗上分配的少,從而形成空稈。
2.5 不良氣候條件的影響
不良氣候條件會增加空稈率,穗分化的關鍵階段(喇叭口至抽穗前)是玉米需水量最多的時期,如果這個時期干旱缺水,根系瘦弱,植株矮小,光合作用受阻,就會影響雄穗正常開花和雌穗花絲的抽出,造成抽雄提前,吐絲延遲,花粉生活力弱,花絲容易枯萎,不能授粉授精。玉米抽雄散粉時期,陰雨連綿,光照不足,花粉粒易吸水膨脹而破裂死亡或粘結成團,喪失授粉能力,而雌穗花絲未能及時受精,造成有穗無籽。另外,如果田間積水土壤缺氧,根系呼吸困難,吸收力減弱,都會造成不同程度的空稈。
2.6 病蟲為害
一是玉米大、小斑病,黑粉病、玉米螟的為害,破壞玉米雌穗組織,消耗植株體內的養分,阻礙莖葉養分向雌穗輸送,影響穗的發育形成;二是灰飛虱傳播的玉米粗縮病,可直接導致玉米植株畸形而不能抽穗,或雌穗畸形而不能正常授粉結實。
3 玉米空稈的防治方法
3.1 選用良種
各地根據具體情況選用豐產性好、品質優良、抗逆性強、適應性廣的穩產高產品種。
3.2 合理密植
合理密植就是要因地制宜地增加單位面積種植株數,擴大綠色葉面積和根系的吸收面,有效利用光、熱、水、氣、肥等要素,生產出更多的干物質。生產中可根據土、肥、水及品種、種植方式、田間管理水平來確定單位面積種植的株數,這樣既可保證個體的正常發育,又可促進群體的充分發展,減少空稈的發生。
3.3 合理用好肥水
玉米從拔節到果穗吐絲受精孕穗階段,是生長發育最旺盛的時期,此期養分供應充足,能減少空稈缺粒,促進果穗的正常結實,對防治空稈有積極作用。增施有機肥,氮、磷、鉀合理配比,尤其是防止田間缺少磷肥與硼肥。實行葉齡施肥:當葉齡指數達35%~40%即6~7葉展開時,普施有機肥,全部追施磷、鉀肥和60%的氮肥。葉齡指數達60%~70%即12~13片葉展開時,追余下40%的氮肥。
3.4 人工去雄
生產上采用的去雄技術能有效削弱頂端優勢,當雄穗露尖時,隔行或隔株將雄穗拔出,切忌帶掉功能葉。去雄后,全田只剩一半雄穗。授粉結束后,將剩余的一半雄穗再去掉,植株去雄后,植株變矮,改善了中部葉層的通風透光條件,有利于提高光合作用效率,增加有機物質積累,減少空稈。此外,拔除部分雄穗,可將原來用于開花、花粉發育及后期生長所需的養分和水分轉運到雌穗,使本來無效的果穗變為有效,從而降低空稈率。
3.5 加強田間管理
加強中耕除草、培土技術,尤其是拔節后培土,可增強土壤的透氣性,促進玉米根系發育;采用寬窄行種植技術,改善田間的通風透光條件。在玉米心葉末期,加強對玉米螟的防治;在玉米生育中后期,注意防治各種葉斑病和蚜蟲、雙斑蠅葉甲等;玉米生長時期處于夏秋季節,也是雜草滋生盛期,要加強田間雜草的適時防除,避免雜草與玉米爭光、爭水肥、爭營養。
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關鍵詞:知識密集型服務貿易 空間分布 影響因素 因子分析
目前,知識密集型產業已經成為世界經濟發展的重要動力,知識密集型產業的發展水平不但決定著一國的國際競爭力,而且決定著一個國家在世界經濟中所處的國際分工地位。我國的知識密集型服務貿易與知識密集型產業的發展是密切相關的,一個地區的知識密集型產業發展水平高,從一定程度上來說,該地區的知識密集型服務貿易水平也較高,除此之外,知識密集型服務貿易也與地域特征緊密相關。因此,本文利用因子分析的方法對我國知識密集型服務貿易空間分布的影響因素進行了分析,并提出了相應的對策。
知識密集型服務貿易空間分布影響因素指標體系構建
(一)知識密集型服務貿易的涵義及其在我國的空間分布
知識密集型服務貿易,即本國服務提供者通過商業存在或自然人流動等方式向他國境內的消費者提供具有較高知識、技術含量并具有互動性、創新性的服務產品,同時取得相應收入的商業活動,并將知識密集型服務貿易分為了通訊服務、建筑服務、保險服務、金融服務、計算機和信息服務、版稅和特許費、廣告和咨詢、文化娛樂服務這幾項。
從我國各省服務貿易進出口的情況來看,東部各省份為我國服務貿易進出口主要地區。2009年,上海、北京、廣東、天津和江蘇的服務貿易進出口總額位居全國前五名(見表1)。上海實現服務貿易進出口總額747.32億美元,占全國比例的
26.1%,北京實現服務貿易進出口總額644.10億美元,占全國比例的22.5%,廣東省實現服務貿易進出口總額429.5億美元,占全國比例的15%,天津實現服務貿易進出口總額144.06億美元,占全國比例的5%,江蘇省實現服務貿易進出口總額167.84億美元,占全國比例的5.8%,這五個省市的服務貿易進出口總額占全國服務貿易進出口總額比例的74.4%。中、西部地區與東部地區相比較而言,服務貿易尚處于較低的水平。
(二)指標體系的構建
知識密集型服務貿易發展中的一個核心要素就是智力密集型資本,也就是說,先進的科技和具有創新能力的人才是支撐知識密集型服務貿易發展的關鍵因素,此外,一個地區的知識密集型產業的發展程度也與該區域知識密集型服務貿易的發展程度是密切相關的,一個地區的知識密集型產業越發達,競爭力越強,它在出口方面就會具有比其他地區同種產業具有更大的優勢。考慮到這些因素以及數據的可獲得性,從研究需要的角度出發,本文設置了一套支持知識密集型服務貿易發展的指標體系,主要分為研發投入指標、研發產出指標、地區開放力度指標這三個大的方面(見表2)。
1.研發投入指標。研發投入指標主要包括對科研的投入和對人力資源的投入。對科研的投入主要體現在政府和有關單位投入在研發上的經費,本文選擇R&D/GDP來表示科研活動的強度,它反映了一段時間內,一個地區對科研的投入的強度大小。人力資源投入指標的選取要充分的顯現人力資源的知識水平結構和創新能力等因素。本文選取科研人員比例和大專以上學歷的勞動力比例來代表人力資源投入指標,這體現了人力資源投入的質量高低。
2.研發產出指標。研發產出是能夠反應知識技術創新和產品創新的指標。它包括專利、國家級科技獎等方面。專利數是衡量區域創新能力的常用指標之一,可以從一定的角度反映出該地區知識創新的多寡,并能在一定程度上比較不同地區之間的知識技術創新能力和產業結構。因此,考慮到數據的可獲得性,本文選擇國家級專利數量和第三產業占GDP的比重來反映研發產出指標。
3.地區開放度指標。地區開放度指標主要涉及的是區域的對外開放力度。從金融方面來講,區域的開放力度直接影響資本的形成和變動,并有利于該地區資本的積聚;從人力資源的角度來講,對人才來說,區域開放力度越大,人才的流動性加大,通過區域優惠政策,有利于優秀人才的流入。本文引入了外商直接投資占GDP比重這個指標來衡量地區開放力度。
4.地區經濟發展水平指標。一個地區的經濟發展水平,可以用人均GDP和居民人均消費水平這兩個量來衡量,地區的經濟發展水平決定著該地區的服務業發展水平。
(三)數據的來源和方法的選擇
數據的來源。根據上文的統計數據,由于我國各省運輸服務貿易數據以及其他商業服務數據無法獲得,以至于無法計算出我國各省具體的知識密集型服務貿易額,因此本文選取了2009年服務貿易在全國排前十名的地區作為知識密集型服務貿易的樣本地區來進行研究,分析影響知識密集型服務貿易地區分布的因素。本文以表2所建立的知識密集型服務貿易影響因素評價指標體系為依據,從《中國城市統計年鑒2010》、《上海統計年鑒2010》、《北京統計年鑒2010》、《河北經濟年鑒2010》、《全國第六次人口普查》以及國家統計局網站等權威的數據機構搜集相關的數據并進行整理。
方法的選擇。由于上文選取的是十個地區的相關指標來研究知識密集型服務貿易空間分布的影響因素,這是一個多地區、多指標的模型,這些指標變量之間可能存在錯綜復雜的相關關系,這時就要求能從中提取少數的綜合變量,還要求這些綜合變量之間盡可能的彼此不相關,為了使這些影響因素清晰明了,本文選取因子分析的方法來建立模型。
模型的構建
利用SPSS軟件對上文的數據進行因子分析,得到以下結果:
“說明的總方差”給出了每個公因子所解釋的方差及其累計和。觀察“初始特征值”一欄下的“累積%”列,前2個公因子解釋的累計方差已經達到了85%以上,因此提取2個公因子就可以比較好的解釋原有變量所包含的信息了。
由于因子載荷是各變量與公共因子的相關系數,所以對一個變量來說,載荷絕對值較大的因子與它的關系就更為緊密,也更能代表這個變量。那么根據這個觀點,第一公因子代表受過高等教育的人數比例和研發投入力度這兩個變量,第二公因子代表外商直接投資占GDP的比重。進一步分析,可以把第一個公因子解釋為人力資源因素,因為它反映的是與人力資本相關的要素,那么第二個公因子把它解釋為外資利用因素。
根據表3,可以看出,上海和北京的第一因子得分最高,這說明了這兩個地區在人力資本要素方面具有絕對的優勢;上海和廣東省的第二因子得分最高,這體現了這兩個地區在吸收外資方面表現突出。因此,可以得出結論:知識密集型服務貿易的空間分布主要與兩大因素相關,一是人力資本要素,二是利用外資要素。
對策與建議
(一)優化城市投資環境,吸引內外資進入高端服務業產業
優化城市投資環境,吸引內外資進入高端服務業產業,如高端金融業,這為知識密集型服務業發展提供了良好的外部環境,知識密集型服務業的發展又會進一步促進知識密集型服務貿易出口,地區在制定知識密集型服務業發展策略時,應與自身的產業空間布局和城區布局結構相銜接,找到知識密集型服務業與城市空間產業結構優化的結合點。以合理的城市基礎設施規劃、人口分布規劃、功能區域規劃等保障知識密集型服務業的發展空間,實現知識密集型服務貿易發展與城市發展互促共進。
(二)地方政府應出臺政策,建設知識密集型服務人才隊伍
建設知識密集型服務人才隊伍,知識密集型服務人才是知識密集型服務業發展的重要支撐。地方政府應出臺政策加大高端服務緊缺人才引進和培養力度,建立知識密集型服務人力資源儲備庫。一是通過多種途徑引進國內外知識密集型服務人才,如放寬知識密集型服務人才戶籍準入限制,營造知識密集型人才安居樂業的環境,建立并發展國際化的專業人才中介機構,拓寬引才渠道等。二是通過各種具體的方式加快培育知識密集型服務人才,如引導高等院校、社會培訓機構發展不同層次和類型的知識密集型服務專業教育,通過不同渠道和不同形式培養發展知識密集型服務業急需的人才。
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