mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
排球收纳车基材表面化学镀Ni-P/Cr_3C_2复合镀层

在排球收纳车用Q235钢表面制备了化学镀Ni-P/Cr_3C_2复合镀层,并对化学镀Ni-P/ Cr_3C_2复合镀层的厚度、表面粗糙度、硬度、耐蚀性及表面形貌进行了分析。结果表明:化学镀Ni-P/Cr_3C_2复合镀层的厚度和表面粗糙度分别约为8 µm和0.835 µm,满足中度腐蚀环境的要求。化学镀Ni-P/Cr_3C_2复合镀层呈现出块状颗粒形貌,颗粒之间夹杂着碳化铬,大大提高了化学镀Ni-P/Cr_3C_2复合镀层的硬度和耐蚀性。
磁场辅助射流电沉积Ni-SiC纳米复合镀层耐蚀性的研究

采用磁场辅助射流电沉积方法在45~#钢表面制备了Ni-SiC纳米复合镀层,并研究了镀层的表面形貌、耐蚀性及物相组成。结果表明:当电流密度为4 A/dm~2时,镀层的腐蚀失重最小为3.2 mg/cm~2;当磁场强度超过0.8 T后,镀层的腐蚀失重基本保持不变;当喷射速率达到3 m/s时,镀层的腐蚀失重最小为3.5 mg/cm~2。经SEM分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,腐蚀产物最少,晶间腐蚀较轻。由极化曲线及电化学阻抗谱分析可知,当磁场强度达到0.8 T时,镀层的耐蚀性最好。由XRD分析证实了Ni、SiC两相的存在,并且随着磁场强度的增加,衍射峰变矮、变宽,说明镀层晶粒细化,改善了镀层的耐蚀性。
分流制雨水管网滞留污染物的估算研究

为了定量研究降雨时分流制雨水管网滞留污染物占总污染物的比例,对某研究区域雨水管网中的滞留污染物定期取样检测,并根据研究区域的基础数据建立SWMM模型。同时,提出了一种雨水管网滞留污染物的计算方法,即以检测到的雨水管网污染物浓度及充满度计算滞留污染物质量。将滞留污染物数据输入SWMM模型中,分析对比有无滞留污染物的管网排放口污染物浓度的变化情况。模拟结果表明,在1年一遇的降雨条件下,雨水系统内的滞留污染物对COD、 NH3 - N、TP总污染负荷的贡献率分别为43.30%、92.75%、58.83%,雨水管网滞留污染物占雨水管网总污染物的比例较大。
多分支HQ管模型的传声损失分析

通过波动方程建立了多分支赫歇尔-昆克(Herschel-Quincke, HQ)管的传声损失模型,该模型可计算包含任意数量、不同管径和不同管长组合的HQ管模型。通过与前人的计算结果进行比较,验证了该方法的有效性。并通过数值计算,分析讨论了不同参数(如HQ管的长度和直径、HQ管分支数量)对多分支HQ管传声损失的影响。结果表明:在总横截面积相等的情况下,多分支HQ管吸声性能与单分支HQ管相同;改变管道的长度可以改变共振频率;比较频率平均传声损失,HQ管长度不统一的结构的声学特性优于长度统一的结构。
辐射对称金字塔型剪纸的力学行为

通过在弹性薄板上引入切口,构建了多边形辐射对称金字塔型剪纸结构.利用伽辽金法求解的悬臂梁形变公式和悬臂梁组合的方法,创建了用于解释形变过程的“梁模型”,得到n个模块的正N边形金字塔结构的弹性系数与结构参数的关系公式,并求出弹性系数线性阈值的表达式,解释了该结构产生平面外扭曲的原因.利用推导的“梁模型”公式,并通过有限元仿真和实验的方法,系统研究了辐射对称金字塔型剪纸结构的力学响应特征,验证模型的准确性,并用于已有报道的石墨烯剪纸结构的力学特征分析.这项工作系统解释了竖直拉伸的金字塔型剪纸结构的力学响应.
2007-2016年中国省域种植业碳排放测算尧驱动效应与时空特征

【目的】研究中国省域种植业碳排放的驱动因素及时空特征对于制定针对性的种植业发展政策具有参考意义。 【方法】通过构建了种植业碳排放测算体系,在科学核算2007—2016年中国种植业碳排放量的基础上采用对数平均指数分解方法(LMDI)对不同区域种植业碳排放驱动因素变动情况进行了分析。【结果】研究发现种植业碳排放总量在2007—2016这10年间经历了“快速上升-缓慢上升-略微下降”的3个阶段,其中种植业生产效率和农业劳动力规模呈现增长的负效应,农业生产结构、农业发展水平和城镇化率呈现增长或波动性增长的正效应。基于驱动效应的强弱,可将我国31个省(市、地区)划分为“种植业生产效率驱动减排型”,“农业生产水平驱动排放型”和“均衡驱动型”3类区域。其中北京、上海、广东等7个省域在10年间种植业碳排放的驱动因素和效应强度产生了变动。【结论】在绿色发展目标框架下,积极转变种植业生产方式、加大种植业科技投入以及分阶段、分地区采用针对性农业发展政策,将是未来种植业绿色发展和低碳发展的主要思路。
基于甘蔗AP85-441和R570基因组参考序列的微卫星位点鉴定和SSR标记开发

分子标记缺乏是制约甘蔗分子标记技术发展的重要因素。本研究利用甘蔗AP85-441和R570基因组参考序列,使用MISA软件分别鉴定出512 835和97 839个微卫星位点,分别占割手密基因组(AP85-441)和甘蔗基因组(R570)高质量参考序列的0.32%和0.35%。在2个基因组序列中,优势重复单元均为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸,各重复单元均以AT富集的基元为主。割手密和甘蔗基因组序列中分别有472 117和89 748个位点可以开发SSR标记。对割手密、甘蔗与高粱基因进行同源性分析,分别鉴定出16 691个和13 271个对应到高粱1~10号染色体上的同源基因,利用基因序列中的SSR位点,开发出13 224和7624对SSR引物。对开发的引物分别以割手密和甘蔗基因组为模板进行e-PCR检测,这些引物在割手密基因组中以多位点扩增为主,在2个基因组中的有效标记比例分别为79.35%和36.13%、79.01%和93.36%。部分SSR引物在基因组中表现出特异性扩增,有1368对仅在AP85-441中单扩增,有1420对仅在R570序列中单扩增,共有752对SSR引物可在2个基因组中单扩增,且这些SSR的扩增位点和来源基因均分布于所在基因组的全部染色体上。在禾本科作物基因组中e-PCR检测表明,开发的单扩增SSR标记具有较好的特异性。本研究鉴定的SSR位点,有助于进一步丰富甘蔗的分子标记;开发的3540对SSR引物对于栽培种甘蔗遗传图谱构建中遗传来源区分和同源连锁群确定具有重要的参考意义。
‘中蕉9号'在不同移栽期下的产量及品质比较

引进镰刀菌枯萎病4号生理小种高抗品种‘中蕉9号',在广西南宁1—10月不同时段移栽,以‘桂蕉1号'作为对照,并观察其生长特性、产量和果实品质等表现,以期为广西优异抗病品种的选择提供参考。结果表明,与当地传统品种‘桂蕉1号'相比,‘中蕉9号'在广西种植有较大的产量优势,其平均产量较‘桂蕉1号'高16.2%;2月15日及10月1日移栽期处理产量最高。不同移栽期的‘中蕉9号'生育期较‘桂蕉1号'长140~181 d,且其夏秋季种植较冬春季种植生育期平均延长161 d,主要是由于抽蕾推迟。此外,‘中蕉9号'假茎粗壮,在抽蕾前有较高的叶片光合势和叶面积指数,是其生物量和产量形成的基础。品质方面,1月1日移栽的‘中蕉9号'果实催熟后总糖和可滴定酸含量较‘桂蕉1号'分别高出29.0%和63.0%,而脂肪含量显著低于‘桂蕉1号',‘中蕉9号'果实表现出高糖、高酸、低脂的特点。综上,‘中蕉9号'在广西种植有一定产量优势,但生育期较长,抽蕾晚,冬春季2月15日移栽可获得高产的同时缩短生育期,但仍需进一步在病区试验种植观察其综合表现。
气候变化背景下北京浅山区社会-生态系统脆弱性评估

【目的】在气候变化的背景下,社会-生态系统视角下的区域脆弱性评估可以较为全面地识别区域气候风险。在城市中,浅山区具有其特有的气候调节的重要性和气候适应的脆弱性,且社会与生态系统的耦合特征更为明显。作为气候适应的重要环节,气候变化背景下的北京浅山区社会-生态系统脆弱性评估有助于为气候适应策略提供空间上的定量参考。【方法】本研究采用“危险性-暴露度-敏感性-适应能力”评估框架,构建包含44个指标的指标集,并通过主成分分析法对指标进行降维筛选及权重确定,形成社会-生态系统脆弱性评价指标体系,进而评估北京市浅山区社会-生态系统在当前和未来气候条件下的脆弱性空间分布。【结果】当前和未来的气候脆弱性均呈现出由中心城区向深山区逐渐降低的趋势,脆弱性程度以中度、重度为主,未来脆弱性整体呈上升趋势。在行政分区上,昌平、顺义、海淀区气候脆弱性较低,房山、丰台、门头沟区较为严重。【结论】本研究通过评估北京市浅山区社会-生态系统在当前和未来气候条件下的脆弱性空间分布,得到北京浅山区气候适应的重点区域,为浅山区气候适应决策提供依据,并为气候变化背景下区域脆弱性评估提供方法及指标作为参考。
固沙植被景观格局变化及其影响因子

【目的】植物固沙作为重要的防沙治沙手段,在中国北方沙区生态重建与恢复工作中应用已60余年。了解不同固沙植被的景观格局动态及影响因子,可以为沙区的植被建设提供依据。【方法】本文通过中国植被图数据,选取了以蒿属(褐沙蒿和黑沙蒿为主)、锦鸡儿属(中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿和柠条锦鸡儿为主)、榆树和樟子松为优势种的典型植被,在四大沙地(毛乌素、浑善达克、科尔沁和呼伦贝尔沙地)内的分布区域,采用景观脆弱度指数和地理探测器模型,分析了其在1990—2015年间景观格局变化及其影响因子。【结果】蒿属和锦鸡儿属灌丛总体呈扩张趋势且逐渐稳定,景观格局主要受年降水量的影响(贡献率分别为0.31、0.41),榆树疏林和人工樟子松林表现出衰退趋势,其主要影响因子分别是土地覆盖(贡献率为0.34)和生长季气温(贡献率为0.24)。【结论】在未来可能的气候条件下,蒿属灌丛和锦鸡儿属灌丛能够稳定存在并继续发挥其防风固沙的生态功能;榆树疏林和人工樟子松林可能会发生进一步退化,在植被建设工程中需要根据沙区气候条件合理选择树种并加强管理。
过表达细叶百合LpNAC6基因增强烟草的耐盐性

【目的】NAC转录因子是一类具有多种生物功能的新型转录因子,在植物抗逆响应中发挥着重要作用。本文旨在克隆并研究细叶百合LpNAC6基因在逆境胁迫下的表达模式,探究其在烟草中响应盐胁迫的功能。【方法】本研究采用同源克隆技术克隆得到细叶百合LpNAC6基因,利用生物信息学软件对LpNAC6基因进行分析;通过基因枪法对LpNAC6蛋白进行亚细胞定位;利用实时荧光定量PCR的方法分析LpNAC6基因在不同非生物胁迫和不同组织中的表达模式;构建植物表达载体pBI121-LpNAC6-GFP转化烟草,通过对转基因烟草进行盐胁迫处理验证LpNAC6基因的功能。【结果】LpNAC6基因长909 bp,编码302个氨基酸,存在一个高度保守的NAM结构域,属于NAC基因家族。LpNAC6为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构域,有5个糖基化位点和20个磷酸化位点,亚细胞定位在细胞核。LpNAC6基因与黄褐棉的NAC转录因子进化关系最近。细叶百合中LpNAC6基因对ABA、干旱、低温及盐胁迫均有响应。盐胁迫下,过表达LpNAC6基因的转基因烟草其SOD、POD、CAT的活性和叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白的含量均显著高于野生型。【结论】细叶百合LpNAC6基因能够响应ABA、干旱、低温、盐胁迫等非生物胁迫,其过表达能够提高转基因烟草在盐胁迫下的代谢活力和抗氧化酶活性,从而增强烟草耐盐性。
格氏栲天然林凋落物浸提液对杉木种子萌发和胚根生长的影响

【目的】探讨格氏栲天然林凋落物浸提液对伴生种杉木种子萌发与胚根生长的影响,旨在阐明格氏栲自然更新受抑机制问题。【方法】以格氏栲天然林凋落物浸提液为化感物质来源,伴生种杉木种子为受试种子,分析未分解层(枝、叶、皮、壳)、半分解层和全分解层凋落物浸提液对杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数及胚根生长的影响。【结果】未分解层凋落物浸提液在低质量浓度时对杉木种子发芽率为促进作用,高质量浓度时为促进或较弱的抑制作用,各质量浓度作用下对发芽势与发芽指数均呈抑制;半分解层与全分解层凋落物浸提液抑制杉木种子萌发,且在低质量浓度(1∶50、1∶100)时抑制作用更强。未分解层凋落物浸提液对杉木胚根生长影响呈“低促高抑”的双重质量浓度效应,高质量浓度时为显著抑制(P <0.05),其中1∶100质量浓度凋落物叶浸提液在作用第18天时,胚根长度较对照组增加14.3%,显著促进作用杉木胚根生长(P <0.05);半分解层各质量浓度浸提液均促进杉木胚根生长,但不显著;全分解层浸提液在1∶5、1∶10和1∶50质量浓度时对杉木胚根生长呈促进作用,1∶30质量浓度时显著抑制(P <0.05)。【结论】格氏栲天然林凋落物低质量浓度浸提液对杉木种子萌发总体呈促进或轻微的抑制作用,对胚根生长为促进作用,即促进了杉木更新,使林内种间竞争加剧,间接导致格氏栲自然更新受抑。
河南新县野生油茶群体表型变异特征研究

为揭示河南新县野生油茶群体的变异特征,以新县7个典型野生油茶生长区的群体为研究对象,测定了油茶叶、花、果相关的15个性状,采用变异系数、相关性分析、聚类分析和方差分析等方法,分析油茶表型性状的多样性及群体间和群体内的变异特征。结果表明,新县野生油茶叶、花、果形态在群体内及群体间的表型多样性均较为丰富,7个群体间叶、花、果形态差异均达到极显著水平。7个群体内15个性状中,鲜籽质量变异程度最高( 49.79%),其次是鲜籽数、单果质量和果皮厚,变异程度最低的是叶长( 10.67%);聚类分析在欧式平均距离在阈值15处,将新县野生油茶群体分为了两大类,在不同程度上反映了各群体的特征。
北京六环内校园林木树冠覆盖与森林结构分析

【目的】校园是青少年群体的主要活动场所,本文旨在通过探究校园城市森林的数量与质量基础现状,为进一步丰富城市森林内涵,提高未来的校园环境绿化质量提供理论依据和实践参考,使未来校园城市森林的建设及城市森林功能的拓展得到重视,真正满足城市青年群体的需求。【方法】本论文以2013年北京城区0.5 m分辨率的World-View-2卫星影像以及树冠覆盖栅格与矢量图为数据源,对北京市六环内984所学校校园林木树冠覆盖率进行统计;并随机抽取了126所学校,对其城市森林结构进行典型样地调查,记录调查样地内乔灌木植物种类、胸径(乔木)或地径(灌木)、树高、冠幅指标,据此进行校园森林群落结构分析。【结果】大学、中学、小学树冠覆盖率分别为31.91%、16.52%、17.08%,潜在树冠覆盖率分别为4.81%、0.62%、0.42%。学校整体物种丰富度指数(R)、Shannon-Wiener指数(H)、Pielou指数(J)分别为6.30、1.55、0.91,大学新校区物种多样性低于老校区。校园内树木平均胸径、冠幅和树高分别为23.93 cm、6.02 m和7.80 m。【结论】北京市校园森林群落林木树冠覆盖低于北京市整体林木树冠覆盖水平,且潜在绿化空间不足。大学物种丰富度高于中小学,同类校园内部物种多样性差异也较大,校园绿化水平参差不齐。胸径在10 ~ 20 cm,冠幅在4 ~ 6 m以及树高在5 ~ 10 m等级的青、壮年树木在学校城市森林中的数量占比最多,树冠自然扩展的潜力较强,是今后提高校园林木树冠覆盖的后备力量。校园城市森林树冠覆盖率,树冠覆盖斑块大小,树木胸径平均值均与校园面积显著正相关。
黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性研究

【目的】通过研究黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性,探讨黄栌根系构型在土壤养分供应不足环境中的适应对策。【方法】试验材料为一年生黄栌幼苗,采用盆栽模拟控制试验,设置养分充足(即全土,土壤含沙比例0,CK),轻度养分胁迫(土壤含沙比例30%,N_1),中度养分胁迫(土壤含沙比例50%,N_2),重度养分胁迫(土壤含沙比例70%,N_3)和极度养分胁迫(即全沙,土壤含沙比例100%,N_4)5个梯度,分别在移栽后第31、38、45、52和59天取样,研究幼苗根系分枝模式、几何特征和不同径级细根形态在上述养分环境中的变化规律。【结果】(1)CK处理幼苗的根系拓扑指数(TI和DBI)最大,最长链接路径的链接数(a)、根系外部链接数(μ)以及所有链接路径的链接总数(P_e)最小。N_1环境中,幼苗的TI和DBI最小,a、μ和P_e最大,分别比CK高53.2%、131.6%和194.7%。(2)N_1、N_2、N_3和N_4处理中:幼苗比根长(SRL)、比表面积(SRA)和分枝密度(RBI)逐渐增大,其中,N_4处理幼苗的SRL、SRA和RBI分别比CK高67.7% ~ 157.4%、52.3% ~ 120.7%和14.7% ~ 42.1%;根尖数量(RT)、根链接数量(RLN)、根链接总长度(RLTL)和分枝数量(RF)逐渐减小,以N_1处理为最大,分别比CK高95.0% ~ 279.6%、104.3% ~ 247.4%、77.4% ~ 193.5%和102.6% ~ 235.0%;根链接平均长度(RLAL)、根链接平均直径(RLAD)和根组织密度(RTID)均呈减小趋势,以N_4处理最小,分别比CK低15.2% ~ 22.7%、9.3% ~ 21.4%和32.4% ~ 42.7%。(3)CK环境中,SRL和SRA的正相关系数最大(0.951),N_4环境中,RF与RLN之间和RLAL和RLAD之间的正相关系数最大(分别为0.989、0.904)。N_1、N_2和N_3处理的RBI和RLAL之间的负相关系数分别为- 0.915、- 0.889和- 0.893。(4)N_3和N_4处理中,0 ~ 0.50 mm范围内细根的平均长度比例、平均表面积比例、平均体积比例和平均根尖数量比例均高于其他处理,分别达86.3%和86.1%、67.6%和66.7%、40.2%和38.1%、98.6%和98.4%,而上述指标在CK处理中均为最低,分别为80.9%、59.4%、32.2%和97.2%。【结论】(1)土壤养分充足时,黄栌根系最接近分枝少且结构相对简单的鲱鱼骨分枝模式,具有向土壤深处延伸生长的倾向。轻度胁迫环境中,黄栌构建了分枝多、次级根重叠度高的叉状分枝模式,主、侧根尽可能地主动向距离根基较远的土壤中拓展以吸收更大范围内的养分。中度、重度和极度胁迫环境中,幼苗为减少碳消耗而采取相对简单化的根系结构对策,根系通过形成短而细的密集横向分枝(以细根为主)而加强原位利用养分能力。(2)改变根系构型几何特征参数间的协同或权衡关系、实现自身资源利用的经济化,也是黄栌应对不同土壤养分环境的重要方面。(3)从全土到极端严重胁迫环境,0 ~ 0.50 mm范围细根的分化明显增强。重度胁迫逆境时,0 ~ 0.50 mm的细根是幼苗吸收养分的重要活跃位点。极度胁迫逆境时,黄栌通过促进产生一定数量的寿命相对较长、周转速率相对较慢的细根(0.50 ~ 2.00 mm)以减少细根周转对碳的消耗,从而维持根系资源利用效率。
华北落叶松不同代际人工林土壤养分及细菌群落变化特征

【目的】探究不同代际华北落叶松人工林土壤养分及细菌变化有助于了解地力维持机制。为华北落叶松人工林可持续经营提供参考。【方法】本研究以塞罕坝地区华北落叶松不同代际人工林(一代林(17和37年生)、二代林(14年生))为研究对象,分析了不同代际林及不同土层土壤养分、土壤细菌群落组成和多样性的变异规律及土壤养分与细菌群落的耦合关系。【结果】(1)在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层,一代林(17年生)和二代林(14年生)的速效钾和有效磷显著高于一代林(37年生)(P <0.05),但一代林(17年生)和二代林(14年生)间差异不明显(P >0.05)。随着土壤深度增加,各代际林土壤养分均呈现降低趋势。(2)在门水平上,3个林分的优势菌群均为变形菌门、放线菌门、疣微菌门和酸杆菌门。随着土层深度的增加,3个林分的变形菌门和放线菌门呈迅速下降趋势。(3)一代林(37年生)的ACE和Chao1细菌丰富度指数在3个代际林中最低,且在0 ~ 10 cm和20 ~ 30 cm土层代际林间差异显著(P <0.05)。在3个土层深度,土壤细菌多样性指数在一代林(17年生)和二代林(14年生)中相对较高,而在一代林(37年生)中相对较低。(4)相关分析表明,速效钾与变形菌门和放线菌门显著正相关,而与硝化螺旋菌门显著负相关(P <0.05)。随着有效磷含量的增加,变形菌门数量呈显著增加趋势(P <0.05)。【结论】华北落叶松二代林在早期发育阶段不存在地力衰退问题,随着林龄的增加,应加强速效钾、有效磷和碱解氮的调控,并重视特定细菌群落的变化以维持土壤肥力。
沙棘中白雀木醇表征方法及其分布规律

【目的】本论文基于一种高效、准确白雀木醇表征方法,对沙棘资源中的白雀木醇进行准确定量,探究沙棘资源中白雀木醇的含量变化规律,为沙棘中白雀木醇的开发利用提供参考。【方法】对比了气相色谱法(GC)和高效液相色谱法(HPLC)两种测试手段的优缺点,采用较优的液相色谱测试方法对包括沙棘果、沙棘籽、沙棘叶在内的沙棘资源中白雀木醇含量变化进行了研究。【结果】采用液相色谱-蒸发光散射法测定沙棘资源中的白雀木醇,该法呈现良好的线性关系(R~2 = 0.998 5),且精密度高(RSD ≤ 0.53%)、准确度高(RSD ≤ 1.16%)、重复性好(RSD ≤ 1.71%)。研究结果显示,沙棘中不同部位的白雀木醇含量差异显著(P < 0.01),其中沙棘叶中白雀木醇含量最高(59.73 mg/g,干叶),其次为沙棘果肉(2.19 mg/g,鲜果肉)和沙棘籽(0.39 mg/g,鲜籽);收集5月份至9月份不同生长阶段的沙棘叶,研究表明,随着叶子生长白雀木醇含量呈现为逐渐升高趋势,且7月份至8月份期间增速最大,9月份含量积累至最高(64.79 mg/g,干叶)。 【结论】液相色谱-蒸发光散射法检测白雀木醇含量,操作简便、并且精密度、准确度高、重复性好;沙棘叶中白雀木醇含量较果实丰富,沙棘叶中白雀木醇含量9月份累积至最高,本研究可为沙棘资源中白雀木醇的开发应用提供有效数据支撑。
春季冻融期寒温带主要森林类型土壤氮矿化特征

【目的】春季冻融期是连接冬季与生长季的关键时期,期间强烈的温度变化可能深刻影响土壤生态过程。研究春季土壤冻融过程对氮素矿化的影响,揭示我国寒温带地区冻融对土壤氮矿化的影响规律,为寒温带地区森林生态系统氮素研究和森林生产力评价提供理论依据。【方法】本研究以寒温带地区3种典型森林(兴安落叶松林、樟子松林、白桦林)为研究对象,利用树脂芯法测定和分析了在春季解冻期间土壤无机氮(NH_4~+-N、NO_3~- -N)以及净氨化速率、净硝化速率、氮矿化速率的动态变化。【结果】寒温带春季冻融期3种林型土壤无机氮含量均表现出释放特征,且在冻融末期有大幅增加趋势,但不同林型其变化规律有所不同,3种林型土壤铵态氮含量占无机氮含量的83.91% ~ 97.22%,是春季冻融期土壤无机氮的主要存在形式。冻融循环期间兴安落叶松林、樟子松林和白桦林0 ~ 10 cm土层土壤净氮矿化速率分别增加了1.86、6.18和0.25倍。10 ~ 20 cm土层土壤净氮矿化速率除兴安落叶松林有所降低外,樟子松林和白桦林土壤净氮矿化速率分别增加了4.09和2.25倍。土壤净氨化速率占土壤净氮矿化速率的73.47% ~ 96.76%,土壤氮矿化以氨化作用为主。土壤含水量是土壤有机氮矿化作用的主要影响因素。【结论】寒温带冻融作用有利于土壤有机氮的矿化,且阔叶林土壤氮矿化对冻融循环的响应强于针叶林。
喀斯特断陷盆地典型林地土壤酶活性及理化性质研究

【目的】土壤酶参与土壤中各种生物化学过程,与土壤理化性质密切相关。本文以喀斯特断陷盆地3种典型林地为研究对象,探究林地土壤酶活性与理化性质之间的关系,为该地区植被生态恢复工作提供参考依据。【方法】本研究以喀斯特断陷盆地云南松林、桉树林和天然次生林为研究对象,采用冗余分析方法,探讨不同林地土壤酶活性及其与理化性质之间的关系。【结果】(1)3种林地土壤pH介于5.47 ~ 6.03之间,10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层土壤密度,云南松林显著高于桉树林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层全氮含量,桉树林显著高于云南松林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm土层速效磷含量,次生林显著高于云南松林和桉树林(P < 0.05),有机碳和铵态氮含量整体呈现次生林 >云南松林 >桉树林的规律。(2)3种林地0 ~ 10 cm土层酸性磷酸酶和脲酶活性为次生林 >桉树林 >云南松林,而10 ~ 20 cm土层呈现相反的规律。淀粉酶、纤维素酶和蔗糖酶活性在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层均为次生林最高,云南松林次之,桉树林最低。此外,林地各土层间土壤酶活性具有显著性差异(P < 0.05),土壤酶活性呈现出随土层深度增加而逐渐降低的趋势。(3)冗余分析表明,有机碳、铵态氮、速效磷和pH均与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,而全氮与蔗糖酶活性呈显著负相关关系。土壤密度与脲酶和酸性磷酸酶活性呈负相关关系。(4)蒙特卡洛检验表明土壤理化性质对土壤酶活性影响的重要性大小排序为:有机碳(41.4%)>铵态氮(32.9%)>速效磷(24.3%)>土壤密度(12.6%)>全氮(7.9%)>pH(5.5%)。【结论】综上分析表明,有机碳、铵态氮等是影响研究区内土壤酶活性变化的主要指标,在断陷盆地林地土壤肥力和酶活性恢复方面,次生林最佳,而云南松林的优势高于桉树林。
晋西黄土区退耕年限对土壤孔隙度等物理性质的影响

【目的】通过分析不同退耕年限林地土壤物理性质的变化,探讨退耕还林工程对土壤物理性质的改良作用。 【方法】以晋西黄土区不同退耕年限的荒草地、纯林地、混交林地为研究对象、以农地为对照,通过野外调查,研究了退耕年限对土壤密度、孔隙度、毛管孔隙度等土壤物理性质的影响。【结果】退耕地土壤密度随土层深度的加深显著增加,0 ~ 60 cm土层平均密度分别为:农地(1.38 g/cm~3)>荒草地(1.27 g/cm~3)>纯林地(1.20 g/cm~3)>混交林地(1.18 g/cm~3),退耕还林后纯林地、混交林地与农地、草地的土壤密度差异显著(P < 0.05);土壤密度随退耕年限的增加逐渐减小,退耕23年后基本稳定在1.16 g/cm~3,退耕还林对表层土壤密度的改良效果最好,且随着土层深度的增加,这种改良效果逐渐减弱。土壤总孔隙度随退耕年限的增加呈波动性增加,并逐渐趋于稳定。表层(0 ~ 20 cm)孔隙度最大(50.8% ~ 57.6%),且在退耕5 ~ 10年内孔隙度变化最大,退耕25年后孔隙度基本稳定在55.61% 左右。0 ~ 60 cm土层的孔隙度为混交林地(53.67%)>林地(52.87%)>农地(47.82%)>荒草地(45.97%)。退耕后形成的纯林地、混交林地与农地、草地的孔隙度差异显著(P < 0.05),纯林地与混交林地孔隙度差异不显著(P >0.05)。土壤毛管孔隙度随退耕年限的增加呈显著增加趋势。混交林地、纯林地毛管孔隙度分别为51.21%和50.37%,与农地的毛管孔隙度(45.62%)显著差异。【结论】退耕还林工程能明显改善土壤物理性质,且混交林对土壤改良效果好于纯林。
水肥耦合对毛白杨林分土壤氮、细根分布及生物量的影响

【目的】杨树速生丰产林是我国主要的纸浆兼用材林,较低的水肥利用效率容易造成土壤退化、环境污染甚至林分产量下降。因此,迫切需要探究适宜的水肥耦合策略,实现可持续发展。本研究通过探讨不同水肥耦合处理对根区土壤氮分布、根系分布以及林木产量的影响,旨在筛选出适宜毛白杨人工林的最佳水肥耦合措施。【方法】以三倍体毛白杨为研究对象,设置3个灌溉水平:- 20 kPa(I_(20))、- 33 kPa(I_(33))、- 45 kPa(I_(45))和4个施N水平:0(F_0)、120 kg/(hm~2·a)(F_(120))、 190 kg/(hm~2·a)(F_(190))、260 kg/(hm~2·a)(F_(260)),并设置CK对照(不灌溉不施肥)。测定其全年的土壤NO_3~--N动态、细根分布以及生物量产量。【结果】(1)施N量和灌溉量显著增加NO_3~--N运移、分布和深层累积量,其中I_(20)F_(260)处理NO_3~--N深层浸出现象严重,而I_(20)F_(120)处理浸出量最小。(2)水肥耦合管理可使根系分布浅层化;其中N肥供应可改变根系分布规律,灌溉促使根系分布表层化;而根系生长对N的响应取决于灌溉水平,其中I_(20)F_(260)处理根长密度(RLD)显著高于其他处理(P < 0.05)。(3)不同处理NO_3~--N含量、RLD和整株生物量(TB),彼此间存在显著相关性。其中,土壤NO_3~--N含量与RLD存在显著抛物线回归关系(P < 0.05);因此,土壤养分差异是造成细根分布差异的重要因素。0 ~ 10 cm、20 ~ 40 cm土层RLD与TB呈极显著的抛物线回归关系(P < 0.01);可见,0 ~ 10 cm、20 ~ 40 cm土层适量的RLD有利于提高林木产量。其中,I_(20)F_(120)水肥耦合处理,林木年均生物量最高。【结论】I_(20)F_(120)处理施N量是传统施N量的四分之一,且深层NO_3~--N浸出量最小,有效减轻对环境的污染;此外,能够形成适量的RLD,促进林木对土壤养分的吸收利用,并最终形成较高的林木产量和较高的水肥利用率等优点。因此推荐I_(20)F_(120)处理为砂地毛白杨人工林最佳水肥耦合措施。
基于生境质量构建森林生物多样性保育价值模型

【目的】传统的森林生物多样性保育价值缺乏统一的评估标准,不便于结果比较。目前,物种保育价值模型主要通过林分丰富度核算森林当前保育价值,但未考虑土地利用类型对树种生长的潜在影响,不能体现森林的长期保育价值。近年来,逐步完善的生物多样性价值评价新理论中,尚未出现适用于森林生物多样性保育价值评估的方法。【方法】通过分析福建土地利用情况计算生境质量并划分等级,首次提出生境质量调整系数。利用生境质量和森林分布之间的地理对应关系,构建出基于生境质量的森林生物多样性保育价值模型(HQ-BPV模型),由此将土地利用的影响融入福建省森林生物多样性保育价值评估中。【结果】(1)福建省生境质量分布整体呈现内北高南低、内陆高沿海低和自然保护区高非自然保护区低的态势。(2)福建主要植被类型的平均生境质量按大小排序为针阔混交林 >竹林 >阔叶混交林 >阔叶林 >灌丛 >针叶林 >经济林。(3)调整后栎类和栲类的物种单位面积保育价值最高,为3.58万元/hm~2,调整后各优势树种(组)的物种保育总值中阔叶混交林价值最高,为658.42亿元,构建模型核算的福建省森林生物多样性保育价值为2 056.39亿元。【结论】基于能够量化土地利用影响的生境质量指数,构建出HQ-BPV模型用于评价福建省森林生物多样性保育价值,为森林生物多样性的保育价值核算提供新思路,有利于森林资源监测和结构优化。
旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43.8%,单位能耗降低了29.8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。
翁牛特旗景观格局尺度效应分析

以内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗为研究区,采用2008、2013、2018年相同月份的遥感影像,结合翁牛特旗地区土地利用数据,将景观类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6类,进行景观格局指数分析,选取6个景观类型水平指数和6个景观水平特征指数,分析不同粒度对景观格局各指数的影响。研究结果表明:在景观水平格局指数中,斑块密度从0.40个/hm~2下降到0.32个/hm~2,香农多样性从1.37增加到1.45,香农均匀性从0.76增加到0.81,说明尚未形成优势景观,景观破碎度加剧;在景观类型水平上,随着粒度的变化斑块面积百分比没有明显变化,其他景观类型均随粒度的变化而变化。其中,在2013年和2018年水域对斑块密度的粒度效应反映较为强烈,分别从0.005个/hm~2增加到0.046个/hm~2、从0.010个/hm~2增加到0.046个/hm~2;未利用地对有效网格面积的粒度效应反映较为强烈,从24 596 m~2增加到40 697 m~2;建设用地对聚集度、凝聚度的粒度反映较为强烈,分别从0.9减少至0.3、从94%减少至49%。
规划引导下利津县村庄分类与整治策略

科学开展村庄分类及其整治策略研究是分区分类推进乡村振兴的基础和关键。以山东省利津县为研究区,基于规划约束和村庄自身资源禀赋提出了一套先分区、后分类的顺序递进式村庄类型划分方法体系。首先,依据规划引导和特色资源禀赋将村庄划分为城镇化区、特色历史文化区和一般农村地区;然后,构建村庄空间布局适宜性评价体系,利用Ward系统聚类法对一般农村地区的村庄开展具体类型划分;最后,结合村庄演化方向和资源禀赋、区位特点、社会经济状况,针对城镇化区、特色历史文化区和一般农村地区内的村庄分类结果提出不同的演化分类和整治策略。结果表明:先分区、后分类的顺序递进式划定思路有效落实了城镇开发边界和历史文化保护专项规划对不同演化方向的村庄的空间管控要求;利用Ward系统聚类法进行类型划分,能最大程度体现类型区的区内相似性和区间差异性,分类结果更加科学合理;利津县村庄可划分为城乡融合型(107个)、特色保护型(6个)、集聚发展型(21个)、存续提升型(180个)和搬迁撤并型(198个)5类,根据村庄类型特征分别提出了不同演化方向下村庄的整治策略和发展建议。本研究成果可为区域乡村振兴战略实施、美丽乡村建设和农村人居环境改善提供理论和方法指导。
耕地健康产能多要素评价体系构建与应用

从耕地及其周边生态系统角度出发,构建了"需求-功能-维度-要素-指标"的耕地健康产能评价框架,该框架包括耕地产能和耕地健康2个维度,以及气候条件、土壤特性、利用状况、环境胁迫状况和有益生态状况5个要素,结合研究区特点建立了耕地健康产能评价指标体系;利用国产GF-1遥感数据获取植被覆盖度、生物多样性等关键指标信息,对耕地健康产能进行客观评价;最后,选择我国松嫩平原的吉林省大安市为研究区,进行实例应用。研究结果表明,大安市耕地健康优等和健康低等占总面积的40.35%和52.07%,亚健康优等和亚健康低等比例较低,占7.58%,耕地健康状况总体良好,耕地产能较低;耕地健康产能主要受利用状况、有益生态状况影响,土壤特性影响次之。本文构建的耕地健康产能评价体系是对已有耕地质量评价方法的扩展,可为耕地合理利用与可持续发展提供科学支撑。
基于移动激光扫描的靶标叶面积计算方法

针对疏枝果园的变量对靶施药问题,提出基于移动激光扫描(Mobile laser scanning,MLS)技术的靶标叶面积计算方法,为变量施药实时提供基础数据。为消除激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)探测距离和施药车辆行驶速度对点云密度的影响,在车辆行驶方向和激光雷达扫描方向上计算每个测量点的分辨率,为MLS点云数据建立变尺度格网,以格网面积作为被激光束覆盖的叶面积,建立靶标总体格网面积(Total grid area,TGA)与真实总体叶面积(Total leaf area,TLA)的线性回归模型。采用仿真树模拟疏枝果树靶标,搭建移动激光扫描测量系统,采集靶标点云数据,改变探测距离及移动速度,获取了4种不同疏枝程度靶标的108个样本数据。试验结果表明,随着探测距离的增加和移动速度的降低,靶标点云数显著减少,变异系数最小为0.920 9,靶标格网面积能稳定提取,变异系数最大为0.053 7,TGA与TLA的拟合优度为0.909 0,叶面积测量相对误差均值为9.16%。
浙中城市群土地利用格局时空演变特征与生态风险评价

为了探究东南沿海发育中期城市群"土地利用-生态"可持续机制,以浙中城市群为例,通过分析1996-2016年间的5期遥感影像数据,运用FRAGSTATS软件测度浙中城市群景观破碎化指数、景观形状指数和景观多样性指数在关键时间节点的水平数值,研究判断区域土地利用综合景观结构演变特征;进而通过ARCGIS演化区域生态风险空间分异态势,分析不同时期浙中城市群的土地利用生态风险。结果表明:21年间,浙中城市群各种类型土地利用之间的转移态势均显著增强:建设用地面积增加了近3倍;林地面积占比总体呈缓慢增长趋势;水域及水利设施用地面积占比逐年下降;未利用土地减少比率最大,其次是耕地;园地的总体面积略有增加,草地的总体面积呈减少态势。浙中城市群的土地利用总体景观格局质量呈现先下降、后上升、再整体下降的态势,1996-2016年总体景观破碎化指数增加,局部年份出现下降,景观形状指数和景观多样性指数总体下降,局部年份出现上升,各种类型土地之间转移趋向复杂波动化。基于2016年时间节点的浙中城市群生态风险空间演变特征视域判析,义乌市、东阳市、武义县的生态风险指数在0.69~0.82之间,为Ⅳ和Ⅴ等级区,生态风险等级为较高或高;婺城区、金东区、浦江县的生态风险指数在0.56~0.59之间,为Ⅲ等级区,生态风险等级为中;兰溪市、永康市、诸暨市、磐安县、龙游县、缙云县的生态风险指数在0.49以下,为Ⅰ或Ⅱ等级,生态风险等级为低或较低。1996-2016年浙中城市群土地利用生态风险等级的空间差异较大,且在空间分布上呈现"趋同俱乐部"现象和"集中-分散"演变趋势,即较高生态风险区和高生态风险区在空间上指向浙中城市群中部且出现集聚态势,较低生态风险区和低生态风险区在空间上分散在浙中城市群的西北、东南和西南地区。
肥沙混施对盐碱地冬小麦耗水特性与生长的影响

为解析春限一水条件下盐碱地改良措施对小麦耗水和产量调控作用,于2015-2018年连续3个冬小麦生长季,设置耕层掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)和掺黄河泥沙配施生物有机肥(SF)3个处理,以不作处理为对照(CK),研究不同处理下农田土壤水分变化和冬小麦干物质积累规律。结果表明:连续3年产量水平为3 317.77~5 449.52 kg/hm~2,各处理间以SF处理的籽粒产量最高,该处理与CK相比,籽粒产量提高35%~51%;总耗水量变幅为352.85~394.89 mm,不同处理间总耗水量均以CK最低,以SF处理最高(361.81~394.89 mm);农田水分利用效率变幅为9.01~13.96 kg/(hm~2·mm),以SF处理最高(12.02~13.96 kg/(hm~2·mm)),比CK高33%~48%,其次为FF处理和SS处理,分别比CK高9%~32%、9%~18%。SS或FF处理可增加冬小麦拔节前0~200 cm土层贮水量,增大拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进冬小麦对土壤贮水和深层土壤水分的利用,最终提高冬小麦的生物量和籽粒产量。冬小麦籽粒产量与干物质积累量、总穗粒数呈显著正相关;水分利用效率与冬小麦耗水量、产量呈二次曲线关系。在本研究条件下,随着籽粒产量提高,水分利用效率快速增加;而随耗水量增加,各处理间水分利用效率增减表现不同。综合考虑产量、收获指数和水分利用效率,确定掺黄河泥沙配施生物有机肥处理(SF)是本研究条件下的最佳处理。
旋转耕作部件性能测试试验台设计与应用

针对现有室内土槽测控方式落后、旋耕刀辊更换不便,以及田间试验的土壤环境因素不可控等问题,提出了一种用于旋转耕作部件性能测试的专用智能化测试试验台,阐述了其设计原理及测控方式。试验台由测试台车及轨道系统构成,测试台车集旋耕、土壤平整、土壤压实、耕深调节功能于一体,功能相对独立,能够实现刀辊快速更换;轨道系统由多段拼装而成,长度可扩展,高度可调节,位置可移动。测试台车行走、旋耕作业及耕作深度调节均采用电力拖动方式;控制系统以PLC为核心,借助无线射频LoRa通信控制技术,实现无线控制输入;通过调试,测试台车可实现0~1.17 m/s前进速度、0~340 r/min旋耕转速及0~30 cm耕作深度的稳定无级调节。测试系统集前进速度、刀辊扭矩、刀辊转速、刀辊功耗等多参数测试于一体,通道可扩展,同时采用无线数据传输方式,传感器数据与计算机之间采用无线连接。应用该试验台开展了旋耕刀辊功耗试验,以前进速度、刀辊转速及耕作深度为因素,以功耗为指标,对普通旋耕刀辊开展了三元二次旋转正交组合试验;以螺旋横刀刀宽、安装角为因素,以功耗为指标,对组合旋耕刀辊进行了试验。试验表明,所设计的旋转耕作部件性能测试试验台满足多因素多水平的测试需求,验证了该试验台对不同旋转耕作部件的良好适应性。
基于DEM-CFD的驱导辅助充种气吸式排种器优化与试验

针对驱导辅助充种气吸式排种器田间高速作业时因充种效果不佳造成排种质量下降的问题,对该排种器进行优化设计,分析了充种过程各阶段影响种子填充的因素,基于确定性颗粒轨道模型,将压力梯度力算法引入排种器DEM-CFD气固两相流耦合分析。从宏观尺度、微观尺度对充种过程各阶段临界点进行划分,并确定了各阶段充种性能评价指标。以种子吸附稳定时间、种子移出阻力、型孔处局部空隙率为指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,对试验结果进行多元回归分析,采用多目标优化方法,确定了排种盘导种槽最佳参数组合为导种槽曲率系数0.265、深度2.57 mm、斜面倾角15.33°。为了验证优化设计结果,进行了排种器静止台架试验和室内振动环境模拟试验,将优化后的排种盘与原排种盘及其他2个测试盘在4种不同作业速度下进行对比,结果表明,优化后的排种盘在高速、振动条件下的充种性能有明显提升,当作业速度为14 km/h、随机振动主激励频率为9.5 Hz、自功率谱密度峰值为0.428(m/s~2)~2/Hz时,漏充率为1.26%,充种性能较为稳定。
农业信息成像感知与深度学习应用研究进展

农业信息感知与准确的数据分析是智慧农业定量决策与管理服务的基础。现代农业中彩色、可见光-近红外光谱、3D与热红外等多源和多维度的成像感知手段提供了丰富的数据源,传统研究中围绕颜色、形态、纹理、反射光谱等特征展开分析,由于样本量和特征抽象层级的局限性,对复杂背景变化及未知样本检测时,还存在噪声抑制鲁棒性不足、识别与检测模型精度不高等问题。深度学习(Deep learning,DL)是机器学习的分支之一,结合神经网络通过组合底层特征形成抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征与属性,在图像目标识别与检测中其模型检测精度与泛化能力比传统方法均有所提升。因而,DL技术在农业信息检测中的应用日益增多。为了深入分析应用DL技术驱动智慧农业继续发展的潜力和方向,本文从农业信息成像感知的数据源与DL技术应用相结合的角度出发,分别以植物识别与检测、病虫害诊断与识别、遥感区域分类与监测、果实在体检测与产品分级、动物识别与姿态检测5个研究方向总结概括DL在农业信息检测中最新的应用研究成果,展望需要加强的方面,以提升对应用DL开展农业信息检测过程的理解,促进农业信息感知技术的发展。
自由节曲线非圆齿轮驱动差速泵设计与性能试验

为进一步改善差速泵性能,提出一种自由节曲线非圆齿轮驱动的四叶片差速泵,建立自由节曲线非圆齿轮驱动差速泵性能计算模型,编写差速泵性能计算软件,分析不同控制点下的差速泵排量、流量和脉动率等性能指标.结果表明,相比最优傅里叶节曲线,自由节曲线具有更好的局部优化能力,可有效提升非圆齿轮不根切最大模数和差速泵排量,降低差速泵脉动率,更有利于提高差速泵综合性能.试验表明,在相同泵尺寸及管路环境下,相比最优傅里叶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵,自由节曲线非圆齿轮驱动的差速泵排量增加6.6%,不根切最大模数增加18.7%,有效提升了非圆齿轮承载能力,差速泵单泵脉动率降低8.3%,说明自由节曲线非圆齿轮更有利于提升差速泵性能.
基于动态规划的电动拖拉机动力电源能量控制策略研究

针对纯电动拖拉机能量利用率低、续航里程不足的问题,提出了基于超级电容和蓄电池复合的纯电动拖拉机动力电源系统.通过分析纯电动拖拉机的作业工况特点以及功率需求,对动力电源系统进行了拓扑结构选型和参数匹配,并以动力电源能耗最低为优化目标,应用动态规划对纯电动拖拉机的动力电源系统进行能量控制策略优化,对动态规划结果以及工况特点进行分析,总结出基于规则的动力电源能量控制策略,利用Matlab/Simulink建模对控制策略进行仿真.结果表明基于动态规划的控制策略能量消耗比基于规则的控制策略能量消耗减少了18%,证明了基于动态规划的能量控制策略在节能降耗方面的有效性.
基于改进YOLO v3模型的挤奶奶牛个体识别方法

为实现无接触、高精度养殖场环境下奶牛个体的有效识别,提出了基于改进YOLO v3深度卷积神经网络的挤奶奶牛个体识别方法.首先,在奶牛进、出挤奶间的通道上方安装摄像机,定时、自动获取奶牛背部视频,并用视频帧分解技术得到牛背部图像;用双边滤波法去除图像噪声,并用像素线性变换法增强图像亮度和对比度,通过人工标注标记奶牛个体编号;为适应复杂环境下的奶牛识别,借鉴Gaussian YOLO v3算法构建了优化锚点框和改进网络结构的YOLO v3识别模型.从89头奶牛的36790幅背部图像中,随机选取22074幅为训练集,其余图像为验证集和测试集.识别结果表明,改进YOLO v3模型的识别准确率为95.91%,召回率为95.32%,mAP为95.16%, IoU为85.28%,平均帧率为32f/s,识别准确率比YOLO v3高0.94个百分点,比Faster R-CNN高1.90个百分点,检测速度是Faster R-CNN的8倍,背部为纯黑色奶牛的F1值比YOLO v3提高了2.75个百分点.本文方法具有成本低、性能优良的特点,可用于养殖场复杂环境下挤奶奶牛个体的实时识别.
长短叶片尾缘形状对离心泵性能与动静干涉的影响

为探究带分流叶片离心泵内长短叶片尾缘形状对其性能与动静干涉的影响,对长短叶片尾缘压力面与吸力面分别进行不同厚度切削,采用SST-SAS湍流模型对各方案进行非定常数值模拟,结合外特性与PIV试验结果验证其计算准确性,并基于压力脉动、涡量分布分析泵内动静干涉变化.研究结果表明:离心泵长短叶片尾缘压力面切削PSF可有效提高离心泵额定流量点效率,且切削厚度越大,效果越显著,长短叶片尾缘压力面切削PSF还可有效改善额定流量下的离心泵动静干涉效应,减小压力脉动能量损耗,提高离心泵性能,并延长叶片使用寿命,而吸力面切削SSF则会大幅加剧离心泵动静干涉效应.压力脉动与涡量频域分布说明,离心泵叶轮流道内动静干涉主要频率成分为轴频及其倍频,蜗壳流道内动静干涉的主频与次主频分别为f_B与0.5f_B.对比各方案长短叶片尾缘附近主频涡量得出,短叶片尾缘切削效应较长叶片更为显著.短叶片经过隔舌时涡结构演化程度较长叶片更为剧烈,这一现象导致了长短叶片尾缘附近动静干涉的差异性,由此产生次主频0.5f_B.
叶根间隙对双向轴流泵水力性能的影响

为了保证双向轴流泵叶片安放角的可调节性,在叶轮结构设计时,叶片与轮毂之间均会保留一定的间隙,并且该间隙也会随着叶片安装角的调节而发生改变.根据工程经验,叶轮叶根间隙设计不合理会对轴流泵水力性能产生显著影响.为了探究叶根间隙在不同流量下对双向轴流泵正、反运行工况下水力性能的影响,设计了5种叶根径向间隙半径(0、1、3、5、8mm),基于CFX对5种方案在不同运行工况下的水力性能与内部流态进行预测模拟,并将计算结果与试验测量值进行了验证对比.研究结果表明:当叶根径向间隙大于一定数值时,双向轴流泵在正、反运行工况下的扬程与扭矩会出现明显下降.在大流量条件下,泵效率由于叶根径向间隙半径增加而产生的下降幅度较大,正、反运行工况下泵效率最大下降5.72个百分点和3.48个百分点.在研究叶轮流道内部的流场时发现,正、反运行工况下的间隙泄漏量均随着叶根径向间隙半径的增大而上升.对于叶轮出口处的速度分布而言,轮毂附近的轴向速度与绝对速度环量受叶根径向间隙半径影响较为明显,均随着间隙增大而呈现显著的下降趋势.
玉米摘穗割台刚柔耦合减损机理分析与试验

为探究刚柔耦合结构在玉米摘穗中的减损作用及机理,以板式摘穗机构和具有缓冲弹簧的轮式摘穗机构为2种基本结构,以刚性触穗表面和柔性触穗表面为2种基本表面,构建4种摘穗机构作为研究对象,进行摘穗速度下的玉米果穗碰撞试验,分析碰撞参数和籽粒损失情况.结果显示,刚柔耦合结构可有效改变碰撞参数,并降低果穗籽粒损失.缓冲弹簧可缩短果穗的碰撞时间,当轮式摘穗机构触穗表面分别为刚性、柔性材料时,碰撞时间比板式摘穗机构分别缩短62.2%、67.3%,碰撞冲量降低60.6%、76.0%,掉粒质量降低14.4%、25.6%.柔性触穗表面可降低果穗受到的冲击力,在板式和轮式摘穗机构上,柔性触穗表面的果穗碰撞时间比刚性触穗表面分别延长78.4%、53.8%,最大冲击力降低45.1%、55.2%,碰撞冲量降低19.9%、51.2%,掉粒质量降低34.1%、42.8%.本研究可为玉米摘穗割台的减损设计提供理论依据.
基于GNSS的智能水田旋耕平地机研究

设计了一种基于GNSS的智能水田旋耕平地机,将两个GNSS天线分别固定在旋耕平地机两端,以天线高程定位数据与俯仰角数据作为旋耕平地机高程与倾角信息,采用模糊PID控制算法,通过向电液比例换向阀输入驱动电压信号控制调节油缸伸缩,使旋耕平地机绕中间旋转轴转动或沿滑槽上下移动,实现了机具的水平与高度调节.设计了一种蓄能器、液压泵协同工作的液压系统,提出了基于最小二乘法的基准面生成方法.为验证智能水田旋耕平地机的工作性能,在水稻、小麦等不同前茬作物以及砂质土、粘质土、壤土等不同土壤类型条件下,对其进行了水田平整试验.试验结果表明,智能水田旋耕平地机平整效果较好,平整度达到3cm左右.该系统稳定性较好,适应性强,对水田平整度有较大的改善,平整后的水田满足水稻种植的农艺要求.
预切种式宽窄行甘蔗种植机单辊排种系统设计与试验

针对目前预切种式宽窄行甘蔗种植机排种系统存在排种不均、合格率低、漏种率高、耗种多、卡种堵塞严重等问题,通过ADAMS进行仿真虚拟试验分析及试验研究,设计了一种由转向导流有序集蔗机构和单辊排种器构成的甘蔗预切种排种系统.通过自行搭建的试验平台,研究了转向导流有序集蔗机构和单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构形式、侧板夹角及排种辊转速等参数对排种性能的影响.研究结果表明:自动转向导流有序集蔗合格率为95.1%;单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构对排种合格率具有极显著影响,侧板夹角和排种辊转速对排种合格率具有显著影响;单辊排种器优化参数组合为:两段圆弧式集蔗箱弹性控流板结构、集蔗箱两侧板夹角为105°、排种辊转速为6r/min(理论排种速度:0.83s/根).最后进行了优化组合参数的验证试验,结果表明:排种平均合格率为91.0%、平均漏种率为4.5%、平均堵塞率为0.5%,排种均匀性显著提高.
农业机械导航技术研究进展

农业机械自动导航技术是实施精细农业的基础,可有效减轻农机操作人员的劳动强度,提高作业精度与作业效率.经典的农机自动导航关键技术包括定位测姿、路径规划和运动控制,针对这3项关键技术,分别阐述了基于全球导航卫星系统、惯性导航系统、机器视觉导航系统及多传感器信息融合的农机定位测姿方法,总结归纳了农机自动导航系统中的全局路径与局部路径规划算法,以及农机的运动学模型、导航决策控制方法、转向制动控制系统.随着信息技术的发展,农机智能导航技术受到越来越多的关注,保证作业安全与提高作业效率成为农机智能导航不同于传统自动导航的关键技术.以激光雷达和RGB相机为例综述了农机自主避障技术,并从协同导航模式、通信技术、协同控制、远程监控平台等角度阐明了多农机协同作业的关键技术.最后,结合无人农场和智慧农业对农机智能导航技术未来的发展方向进行了展望.
基于微分平坦与自抗扰控制的伸缩臂抖动抑制研究

采用主动抑振系统快速抑制冲击作用下的套叠结构臂体振动.考虑到臂体末端变形量不易测量的问题,将伸缩臂模型等效为由扭簧连接的两刚性杆系统,以变幅力矩为输入、两杆仰角为输出,建立拉格朗日动力学模型.将第1杆仰角与第2杆末端加速度合成微分平坦输出,构建单输入、单输出的二阶系统.采用线性自抗扰控制器,根据杆长变化实时更新扩张状态观测器和控制回路参数,使系统参数的物理意义明确,简化了整定过程.仿真和实验结果表明,在不同臂长条件下,均能实现2s内消除抖动并保持仰角设定值稳定的效果.该方法整定过程直观、简便,在简化模型条件下,根据外伸长度调整控制系统参数,保证了系统的抗扰能力持续有效.
一类6自由度Delta型机器人运动学分析

为满足工业机器人多角度操作需求,提出了一类具有3组耦合分支,且对称分布的6自由度Delta型机器人.首先,将每组耦合分支拆分为独立运动单元,并等效为串联运动链,基于旋量理论求出等效后的运动自由度;其次,利用闭环矢量回路法分别计算耦合分支中每条主动链的位置逆解,建立机器人的逆运动学模型;在此基础上,提出一种搜索算法,用于描绘满足边界条件的机器人运动空间,并与相同尺度参数的3自由度Delta机器人进行对比.结果表明,3自由度Delta机器人的运动空间是所提机器人工作空间的子集.最后,根据理论分析,完成了工程样机的搭建与运动实验,实验结果表明,该Deta型机器人具有6个自由度运动能力,且所提运动空间搜索算法具有较高的计算精度.
不同改良措施对盐渍化土壤水热碳与葵花产量的影响

为探明不同改良措施对盐渍化土壤水热碳及葵花产量的影响,设置了施加生物炭(C,22.5 t/hm~2)、脱硫石膏(S,37.5 t/hm~2)、秸秆还田(J,20.625 t/hm~2)和对照(CK)4个处理,进行大田试验.结果表明:3种改良措施均能改善土壤水热环境,其中生物炭更具优势.3种改良处理在整个生育期内0~20 cm和20~40 cm土层的土壤含水率显著高于对照;在垂直分布上表现出0~40 cm土层各改良措施保水、蓄水作用的效果优于40 cm以下土层,各处理剖面土壤水分空间分布格局均表现出下湿、上干的特点.与CK相比,各改良处理体现出良好的增温、保温效果,均表现出低温时具有"增温效应"、高温时具有"降温效应",且对温度的调控作用主要集中在5~25 cm土层,从35 cm处开始影响减弱.采取3种改良措施均能增加土壤有机碳含量和有机碳密度,其中施加生物炭效果最显著,有机碳密度较对照增加了17.46%.与对照相比,C处理的葵花产量增产率最高,达32.28%,J、S处理产量分别增加21.94%、30.68%,三者差异不显著.综合分析得出,施加生物炭22.5 t/hm~2为适宜于河套灌区盐渍化农田种植葵花过程中的土壤改良处理.
基于多时相GF1-WFV和GF3-FSⅡ极化特征的湿地分类

针对湿地季节性变化特点和不同湿地类型植被覆盖的差异,综合利用多时相GF1-WFV和GF3-FSⅡ极化特征数据,开展湿地精细分类方法研究.首先,对13期GF1-WFV影像的光谱信息、植被指数和水体指数,利用随机森林算法(Random forests,RF)的OOB样本,优选出50个特征值,进行湿地初分类;然后,针对分类结果中沼泽草地、灌丛沼泽和沼泽地混分,部分湿地类型识别精度低的问题,利用1期植被生长旺盛期的GF3-FSⅡ双极化SAR影像,从强度和幅度两个维度进行后向散射特征分析,优选σ_(FD-HH)进行部分湿地类型识别;最后,以吉林省大安市为研究区进行实例验证与分析,结果表明,湿地分类总体精度为86.23%,Kappa系数为0.82.本文研究结果可以为湿地资源调查和管理提供技术支撑.
微垄式覆膜覆土联合作业机设计与试验

为实现微型垄全膜覆盖种床机械化高性能构建,通过融合旱地全膜覆盖微垄膜面种植农艺技术要求,设计了微垄式覆膜覆土联合作业机,该机可实现起垄、覆膜、覆土一体化作业.对样机传动系统、覆土系统及垄体整形镇压装置等关键作业部件进行设计,结合相关作业性能要求,完成了覆膜种床覆土量、刮板式提土装置线速度等工作参数分析,确定了试验因素及其取值范围.以联合作业机前进速度、刮板式提土装置线速度和覆土装置倾角为自变量,种床构建合格率为响应值,建立了各试验因素与种床构建合格率的数学模型,得到各因素对种床构建合格率影响的主次顺序,获得微垄式覆膜覆土联合作业机最优工作参数为:联合作业机前进速度0.71m/s、刮板式提土装置线速度0.50m/s、覆土装置倾角68°.田间验证试验表明,联合作业机种床构建合格率均值为95.6%,较优化前有明显提升.应用离散单元法进行微垄式覆膜覆土联合作业机在最优工作参数下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验结果基本一致,说明联合作业机工作参数优化准确、可靠.
双齿轮式排肥器设计与试验

为了提高颗粒肥料的施肥均匀性,设计了双齿轮式排肥器.利用离散元软件对排肥过程进行仿真分析,以排肥轮压力角、排肥轮间隙为试验因素,以排肥均匀度变异系数为排肥效果评价指标,分析因素对指标的影响.单因素试验结果表明,排肥轮压力角在15°~25°,排肥轮间隙在4~6mm,排肥效果较好;通过二次通用旋转组合试验,建立了两个因素与评价指标的回归方程,试验结果表明,随排肥轮压力角、排肥轮间隙的增大,排肥均匀度变异系数均呈现先增大、后减小的趋势,当排肥轮压力角为19.52°、排肥轮间隙为4.7mm时,排肥器具有最优的排肥效果,此时理论计算和仿真试验的排肥均匀度变异系数分别为15.30%和14.58%,两者偏差为0.72个百分点,说明回归模型准确.最优结构参数组合下双齿轮式排肥器的台架试验结果表明,排肥量可通过排肥轮转速线性调节,排肥均匀度变异系数为15.42%,与仿真值及理论值基本一致;同等条件下外槽轮排肥器的排肥均匀度变异系数为20.29%,试验排肥器排肥均匀度变异系数提高了31.58%,排肥均匀性得到明显改善.