2018, 49(7):1-12. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.001
摘要:生物炭(Biochar)因其特殊性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用在土壤改良和固碳減排等方面,因潛力很大,備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。然而,生物炭性質(zhì)不僅因生物質(zhì)制備材料來源不同而有所差異,還受到熱解溫度和工藝的影響。同時,生物炭性質(zhì)和土壤條件差異也在較大程度上影響其改良土壤效果和固碳減排成效。綜述近年來國內(nèi)外有關(guān)生物炭在農(nóng)田水土環(huán)境及固碳減排影響的研究進展,總結(jié)了生物炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、固碳減排及鹽堿地改良等方面的研究成果,分析了現(xiàn)存問題,并對生物炭在農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的研究應(yīng)用進行了探討,旨在為廣泛應(yīng)用生物炭技術(shù)提供借鑒和參考。
謝永良 , 尹建軍 , 余承超 , 賀坤 , 胡旭東 , 李仁旺
2018, 49(7):13-22. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.002
摘要:針對輪式AGV沿葡萄園壟道循跡受到障礙物阻礙的問題,應(yīng)用滾動優(yōu)化原理提出了基于超聲波測距與航向角檢測的AGV防碰避障導(dǎo)航算法。采用交叉布置的8路超聲波傳感器檢測壟道邊界與障礙物,提出了同一障礙物匹配與類型判據(jù)及動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測模型。以AGV橫向位置偏差和航向偏角作為模糊控制器輸入,獲得AGV前輪期望導(dǎo)向角,為AGV繞行障礙物提供參考航向角?;跐L動優(yōu)化原理提出了調(diào)節(jié)繞行偏角和調(diào)節(jié)車速的避障導(dǎo)航策略,設(shè)計了AGV繞行靜態(tài)障礙物、減速或停車避讓動態(tài)障礙物的導(dǎo)航算法。試驗系統(tǒng)的上位機采用LabVIEW開發(fā)的避障導(dǎo)航算法程序,實時將導(dǎo)航數(shù)據(jù)發(fā)送到下位機PLC來控制AGV轉(zhuǎn)向。模擬試驗結(jié)果表明,該導(dǎo)航算法實現(xiàn)AGV沿壟道預(yù)設(shè)路徑糾偏行駛的同時,可導(dǎo)引AGV避免與壟道上的障礙物發(fā)生碰撞,驗證了防碰避障導(dǎo)航算法的有效性,可為無人化輪式拖拉機等前輪導(dǎo)向車輛沿壟道循跡的防碰預(yù)警與避障技術(shù)提供參考。
2018, 49(7):23-30. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.003
摘要:為提高農(nóng)用車輛路徑跟蹤性能,提出一種基于非線性模型預(yù)測的路徑跟蹤控制方法。該方法將路徑跟蹤問題轉(zhuǎn)換為求解滿足速度、轉(zhuǎn)角約束的最優(yōu)值問題。首先將農(nóng)用車的非線性運動學(xué)模型進行離散化推出遞推模型,作為控制器的預(yù)測方程;然后建立以農(nóng)用車運動學(xué)模型控制量為狀態(tài)量的目標(biāo)函數(shù),設(shè)計各個變量的約束條件,把預(yù)測方程代入目標(biāo)函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為基于遞推序列的二次規(guī)劃法響應(yīng)問題,在此基礎(chǔ)上進行梯度計算解決非線性的約束優(yōu)化;最后,利用實時反饋與滾動優(yōu)化實現(xiàn)控制器的閉環(huán)校正;重復(fù)以上過程,完成預(yù)測控制。Matlab仿真結(jié)果表明:非線性模型預(yù)測控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對所設(shè)計路徑的有效跟蹤。相對應(yīng)的場地試驗結(jié)果表明:試驗小車以2m/s的速度跟蹤參考路徑時,最大橫向偏差為-4.28cm;3m/s跟蹤參考路徑時,最大縱向偏差為-6.61cm,可以滿足農(nóng)用車輛對于路徑跟蹤的精度要求。與線性模型預(yù)測控制器的對比試驗表明:以3m/s的速度跟蹤圓形路徑時,設(shè)計的控制器跟蹤橫向偏差降低了36.8%,縱向偏差降低了32.98%。
劉莫塵 , 許榮浩 , 閆筱 , 閆銀發(fā) , 李法德 , 劉雙喜
2018, 49(7):31-38. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.004
摘要:桑蠶業(yè)繅絲前需要對蠶繭進行檢測分類,剔除黃斑繭等下繭對于提高繅絲質(zhì)量非常關(guān)鍵。我國蠶蟲上蔟多用紙板方格蔟,方格蔟在使用過程由于擠壓、受潮等原因極易變形,另外,營繭方格蔟一般覆蓋一層繭衣,使自動檢測方格蔟蠶繭質(zhì)量并準(zhǔn)確剔除黃斑繭等下繭極其困難。采用基于模糊C均值聚類(FCM)及HSV模型的黃斑繭檢測算法,在采繭過程中直接對蠶繭進行圖像分割和黃斑繭檢測,使用基于機器視覺的直角坐標(biāo)式自動采繭機對黃斑繭進行定位剔除試驗。首先對方格蔟正面原始圖像使用FCM分割,消除蠶繭繭衣及方格蔟邊框,得到蠶繭二值圖像;對FCM分割后的蠶繭二值圖像與方格蔟原始圖像進行掩膜,實現(xiàn)對方格蔟內(nèi)單個蠶繭的提?。粚μ崛〉降膯蝹€蠶繭,根據(jù)HSV空間累積顏色直方圖的黃斑顏色H分量的比例是否達(dá)到黃斑繭的定義閾值,逐個進行黃斑繭判斷;然后,對檢測到的黃斑繭,保存其連通域中心坐標(biāo)作為其圖像位置坐標(biāo),經(jīng)過視覺測量確定蠶繭在笛卡爾空間中的世界坐標(biāo)。使用基于機器視覺的直角坐標(biāo)式方格蔟自動采繭機,對方格蔟黃斑繭進行定位剔除試驗,該算法對方格蔟內(nèi)黃斑繭的平均檢測正確率為81.2%,黃斑繭坐標(biāo)最大定位偏差為3.0mm,對單張方格蔟圖像進行分割和黃斑繭檢測的平均時長為1.271s,對繭衣附有桑葉?;蛩樯H~的蠶繭沒有誤檢測,但對黃斑位于邊緣處的蠶繭檢測效果不好。
張伏 , 王亞飛 , 呂美 , 王俊 , 許子和 , 陳新輝
2018, 49(7):39-45. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.005
摘要:針對目前仔豬養(yǎng)殖成本高、自動化程度低的問題,設(shè)計了仔豬自動精細(xì)飼喂系統(tǒng)。系統(tǒng)包括機械本體和控制系統(tǒng)兩部分,機械本體主要由下料電動機及下料螺旋裝置、攪拌電動機及攪拌刀片和供水系統(tǒng)組成;控制系統(tǒng)主要由移動控制終端、控制器控制面板及控制器組成。系統(tǒng)控制部分可根據(jù)液位傳感器、光電傳感器和電動機編碼器信號對自動精細(xì)飼喂裝置的下料電動機、攪拌電動機和上水水泵進行實時控制,實現(xiàn)仔豬飼喂過程中的配料、攪拌、喂料、沖洗料桶和食槽的自動化。系統(tǒng)測試結(jié)果表明:系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,能夠?qū)崿F(xiàn)干濕料的精細(xì)混合和均勻攪拌;以電動機轉(zhuǎn)速為150r/min為例進行試驗,自動精細(xì)飼喂系統(tǒng)的落料量與電動機的運行時間成正比關(guān)系(r2=0.9994),實際落料量與理論計算的落料量一致,其誤差小于5%;測量飼喂系統(tǒng)螺旋裝置轉(zhuǎn)速分別為50、100、150、200、250r/min時的下料量,結(jié)果表明下料量不隨旋轉(zhuǎn)輸送裝置轉(zhuǎn)速的增加而無限增加,在轉(zhuǎn)速為200r/min時達(dá)到最大值,為0.133t/h;該自動精細(xì)飼喂系統(tǒng)現(xiàn)場試驗表明第2周與第3周喂養(yǎng)仔豬平均日增長量約為人工喂養(yǎng)的2倍。
王金峰 , 高觀保 , 閆東偉 , 王金武 , 翁武雄 , 陳博聞
2018, 49(7):46-57. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.006
摘要:針對水稻分蘗期施肥和除草作業(yè)過程中存在作業(yè)環(huán)節(jié)多、環(huán)境污染嚴(yán)重、營養(yǎng)分布不均勻等問題,結(jié)合水稻分蘗期深施肥和行間除草的農(nóng)藝特點,設(shè)計了一種可同步完成水稻分蘗肥深施和行間除草的水田電動雙行深施肥除草機。根據(jù)達(dá)朗貝爾原理,對機具啟動加速階段進行動力學(xué)分析,建立主動除草輪所需驅(qū)動力矩數(shù)學(xué)模型,得到主動除草輪所需最大驅(qū)動力矩理論值為59.05N·m,完成深施肥裝置控制系統(tǒng)與機具行走控制系統(tǒng)設(shè)計。采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計,以機具前進速度和葉片開口直徑為影響因素,以施肥均勻性施肥量均值和施肥均勻性變異系數(shù)為響應(yīng)指標(biāo),利用JPS-12型排種器檢測試驗臺對深施肥裝置的排肥性能進行臺架試驗,運用Design-Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析與響應(yīng)面分析,得到影響因素與響應(yīng)指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型,并對數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明:在前進速度0.40m/s,葉片開口直徑16mm的條件下,施肥均勻性施肥量均值為0.20g,施肥均勻性變異系數(shù)最小值為21.7%。對機具進行田間性能試驗,當(dāng)葉片開口直徑16mm,機具前進速度0.40m/s,給定施肥量為67.5kg/hm2時,施肥量偏差控制在3.54%以內(nèi),機具在不同前進速度情況下除草率均不小于78.5%,滿足水稻分蘗肥深施和行間除草的農(nóng)藝要求。
2018, 49(7):58-63. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.007
摘要:為深入了解深松對產(chǎn)量的影響,2013—2017年連續(xù)5年進行了深松試驗,初步證明小麥玉米一年兩熟區(qū),采用保護性耕作免耕后,實施深松能取得明顯增產(chǎn)效果。夏深松的效果優(yōu)于秋深松,5年平均值夏深松比不深松增產(chǎn)5.9%,比秋深松增產(chǎn)2.3%,同時作業(yè)費用較低,大面積應(yīng)用有利農(nóng)戶增產(chǎn)增收。但在夏季干旱嚴(yán)重又缺乏灌溉條件的地區(qū),仍需采用秋深松。深松對作業(yè)當(dāng)季產(chǎn)量影響最大,試驗的8季收獲中6季為當(dāng)季產(chǎn)量最高。連續(xù)多年深松存在明顯的增產(chǎn)效應(yīng)遞減現(xiàn)象,夏深松第1年增產(chǎn)18%,此后逐年降為6.3%、3.9%、3.4%、1.7%。增產(chǎn)效應(yīng)遞減反映出深松對產(chǎn)量影響的兩面性:既有疏松土壤、增加田間持水量等正面影響,也有降低播種質(zhì)量、遲緩?fù)寥烙袡C質(zhì)積累、減少土壤細(xì)菌數(shù)量等負(fù)面影響,負(fù)面影響逐年增大,深松增產(chǎn)效應(yīng)逐步下降。當(dāng)增產(chǎn)幅度低于2%時,深松將增產(chǎn)不增收。從本試驗看,夏深松第5年、秋深松第3年增產(chǎn)幅度降至投入大于產(chǎn)出的拐點。合理的深松周期需因地制宜,尚需通過進一步試驗來確定。
2018, 49(7):64-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.008
摘要:為實現(xiàn)玉米精量穴施肥農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,提高穴施肥質(zhì)量,設(shè)計了一種穴施肥控制系統(tǒng)。應(yīng)用顆粒系統(tǒng)仿真軟件EDEM對穴施肥控制裝置成穴性能進行了仿真研究,表明穴施肥裝置在播種速度3~7km/h時,鴨嘴閥成穴性能較好,成穴性能隨著播種機速度增加逐漸減弱。通過穴施肥控制算法,調(diào)節(jié)種子脫離排種口與肥料脫離排肥口的時間間隔t3,控制穴施肥料與穴播種子水平距離a,實現(xiàn)穴施肥位置控制;調(diào)節(jié)排肥軸轉(zhuǎn)速和鴨嘴閥開合頻率,實現(xiàn)穴施肥量控制。采用正交旋轉(zhuǎn)組合試驗,以播種機行進速度、鴨嘴閥旋轉(zhuǎn)角、穴施肥裝置安裝高度為試驗因素,穴距精度和穴施肥量精度為試驗指標(biāo),應(yīng)用響應(yīng)面分析法,進行三因素五水平正交試驗,結(jié)果表明,在播種機行進速度為7km/h,最佳參數(shù)組合為:旋轉(zhuǎn)角33.37°,安裝高度17.30cm。田間試驗結(jié)果表明,在播種機行進速度3~7km/h,旋轉(zhuǎn)角33.37°,安裝高度17.30cm時,穴距精度可達(dá)84.76%,穴施肥量精度可達(dá)87.20%,滿足玉米精量穴施肥控制技術(shù)農(nóng)業(yè)要求。
2018, 49(7):73-81. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.009
摘要:針對水稻割前摘脫脫出物草谷比低和處理量大的特點,為提高谷物脫出物的處理能力,設(shè)計了一種可循環(huán)喂入的立式離心分離復(fù)脫清選裝置并對其進行了響應(yīng)面優(yōu)化試驗。以喂入速度和螺旋輸送器轉(zhuǎn)速為影響因素,以分離率、復(fù)脫率和破碎率為試驗指標(biāo),通過二次正交旋轉(zhuǎn)中心組合試驗得到了其性能指標(biāo)和工作參數(shù)的響應(yīng)曲面模型。利用Design-Expert軟件分析各參數(shù)對性能指標(biāo)的交互作用可知,輸送器轉(zhuǎn)速對分離率、復(fù)脫率和破碎率的影響較大,而喂入速度則較小。通過多目標(biāo)優(yōu)化,得到最佳工作參數(shù):輸送器轉(zhuǎn)速541.4r/min、喂入量1.226kg/s;在該參數(shù)組合下的期望結(jié)果:分離率為90.4%、復(fù)脫率為66.1%、破碎率為0.77%;在該參數(shù)組合下的驗證性試驗結(jié)果:分離率為89.4%、復(fù)脫率為65.2%、破碎率為0.83%。結(jié)果表明立式離心分離復(fù)脫清選裝置處理效率高,谷物損傷小,能夠適應(yīng)對割前摘脫脫出物的處理要求。
2018, 49(7):82-89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.010
摘要:針對打結(jié)嘴繞扣過程出現(xiàn)的纏繩故障問題,應(yīng)用虛擬打結(jié)方法,分析夾繩盤搭繩點位置與打結(jié)嘴凸臺傾角對繞扣與鉗咬動作的影響,得出夾繩盤搭繩點偏差是打結(jié)嘴發(fā)生纏繩故障的主要因素,減小打結(jié)嘴凸臺傾角有利于避免打結(jié)嘴纏繩故障。通過受力分析建立捆繩不沿打結(jié)嘴凸臺曲面向上滑動的臨界條件,獲得改進的打結(jié)嘴凸臺傾角?;谶吔缦嗨婆cB樣條曲面造型方法重構(gòu)打結(jié)嘴凸臺曲面,獲得改進的打結(jié)嘴模型。600次打結(jié)試驗表明,凸臺傾角50°的打結(jié)嘴模型具有更好限制捆繩沿打結(jié)嘴凸臺曲面上滑的效果,能有效防止打結(jié)嘴纏繩故障發(fā)生,提高打結(jié)器的打結(jié)可靠性,可為打結(jié)嘴的改進設(shè)計提供參考。60°凸臺傾角的打結(jié)嘴繞扣,夾繩盤搭繩點偏差應(yīng)控制在±3°之內(nèi),而50°凸臺傾角的打結(jié)嘴允許夾繩盤搭繩點偏差范圍在[-4.5°,3°],可為夾繩盤搭繩點位置控制提供參考。
2018, 49(7):90-96. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.011
摘要:為降低玉米貫流式風(fēng)篩加工成本、加工難度以及提高篩面物料的分散程度,采用新型聚氨酯橡膠篩代替金屬篩,試驗測得篩面上各顆粒相與聚氨酯橡膠間的靜摩擦因數(shù)、碰撞恢復(fù)系數(shù)等物理參數(shù),并推導(dǎo)出聚氨酯橡膠的剪切模量。利用EDEM建立篩板上的各顆粒相模型,通過CFD-DEM耦合方式對聚氨酯橡膠篩上不同區(qū)域的顆粒相數(shù)量進行數(shù)值模擬分析。聚氨酯橡膠篩的仿真結(jié)果表明,相同時間聚氨酯橡膠篩上顆粒相的分散度大于金屬篩上顆粒相的分散度,證明聚氨酯橡膠篩更有利于物料的分散,進而提高篩面的使用效率。當(dāng)喂入量為5kg/s,玉米清選裝置入口風(fēng)速為12m/s時,清選裝置清選損失率為1.93%,達(dá)到玉米收獲機國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,聚氨酯橡膠篩使籽粒清潔率達(dá)到95.3%,相對于金屬篩提高了16.33個百分點。
2018, 49(7):97-102. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.012
摘要:目前我國枸杞采收仍然以人工采收為主,但人工采收存在效率低、成本高等問題。為此,根據(jù)枸杞掛果枝條的生長特性,分析了枸杞果實果柄機械分離的條件,建立了果實脫落的動力學(xué)模型,設(shè)計了一種振搖枸杞采收機,并通過求解模型得出影響果實脫落的3個參數(shù):振搖頻率、振幅和指排間距。利用ADAMS對簡化后的模型進行動力學(xué)仿真分析,通過檢測果實果柄慣性力的變化,確定了參數(shù)的取值范圍。將采凈率、采青率和損傷率作為采收效果評價指標(biāo),設(shè)置不同的參數(shù)進行正交試驗,得出最佳參數(shù)組合為:振搖頻率12Hz、振幅40mm和指排間距100mm,在該條件下振搖枸杞采收機的采凈率為93.52%,采青率為5.72%,損傷率為2.54%,滿足對枸杞采收的質(zhì)量要求,采收效率為485g/min,是人工采摘效率的5.5倍
王洪亮 , 施衛(wèi)東 , 楊陽 , 周嶺 , 陸偉剛
2018, 49(7):103-111. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.013
摘要:葉輪與導(dǎo)葉葉片數(shù)對泵的揚程、效率等都具有較大的影響。選取250QJ140型井用潛水泵作為研究對象,采用數(shù)值計算與試驗相結(jié)合的方法,在葉輪與導(dǎo)葉葉片數(shù)組合變化下,對井用潛水泵的性能變化規(guī)律和內(nèi)部流場分布進行了研究。基于不改變其他幾何參數(shù)的原則,建立16組不同葉片數(shù)組合的兩級井用潛水泵模型。采用ANSYS ICEM軟件對各組模型分別進行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,進而在ANSYS CFX 商用軟件中對各組模型進行了多工況定常數(shù)值計算。各組數(shù)值計算均選用標(biāo)準(zhǔn)k-ω湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù),獲得了各組模型在不同工況下的性能預(yù)測值。通過各組方案性能預(yù)測值的對比可以發(fā)現(xiàn):在額定流量工況下,當(dāng)葉輪與導(dǎo)葉葉片數(shù)均為7時,井用潛水泵模型的效率最高。在小流量工況和大流量工況下,泵內(nèi)的介質(zhì)流動角度發(fā)生了變化。在小流量工況下,增加葉輪與導(dǎo)葉的葉片數(shù)可以提高葉片對于液體介質(zhì)的整流,進而提高井用潛水泵性能;在大流量工況下,較少的葉輪與導(dǎo)葉葉片數(shù)更能減輕葉片對液體介質(zhì)的排擠作用。將大流量工況下性能較好的方案6進行了樣機制造和性能試驗,結(jié)果表明,模型性能較好,在額定流量工況下,揚程預(yù)測值比試驗結(jié)果低2.4%,軸功率預(yù)測值比試驗結(jié)果低1.6%,效率預(yù)測值比試驗結(jié)果高1.1%,數(shù)值預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果隨流量的整體變化趨勢一致,證實了本文中數(shù)值計算的準(zhǔn)確性。
李少帥 , 鄖文聚 , 曹文靜 , 金曉斌 , 李紅舉 , 張超
2018, 49(7):112-118. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.014
摘要:鑒于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程布局、結(jié)構(gòu)具有自身特殊性以及相較于一般農(nóng)田具有空間形態(tài)上的顯著差異,本研究基于農(nóng)田田塊尺度,以《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)通則》為評價出發(fā)點,從田塊規(guī)模、田塊形態(tài)、農(nóng)田道路、灌排設(shè)施和農(nóng)田防護等方面構(gòu)建了一套高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)合規(guī)性評價指標(biāo)體系,利用布爾型賦值方式和短板原理綜合評價高標(biāo)準(zhǔn)田塊建設(shè)的質(zhì)量和狀況,并以吉林省松原市土地整治項目區(qū)為例進行試驗實證。研究表明:從農(nóng)田建設(shè)規(guī)范的內(nèi)涵出發(fā),構(gòu)建的評價體系能有效測度不同維度和不同方面的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)效果;提出的方法體系可進一步挖掘高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工程的短板,為下一步改進工程措施和提高建設(shè)的合理性提供依據(jù);試驗區(qū)契合與不契合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的田塊分別占總面積的78.2%和11.8%。
2018, 49(7):119-126. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.015
摘要:以河南省新鄭市為研究區(qū)域,從耕地區(qū)位條件、耕作便利程度、規(guī)劃約束和生態(tài)控制4個方面構(gòu)建了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)空間穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系,采用生態(tài)位適宜度模型,對新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田空間穩(wěn)定性進行分級,遴選出空間穩(wěn)定性高的區(qū)域。研究結(jié)果表明:新鄭市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)高度穩(wěn)定地塊面積28989.64hm2,占耕地總面積的53.52%;較穩(wěn)定地塊面積9075.89hm2,占耕地總面積的16.76%;較不穩(wěn)定和不穩(wěn)定地塊面積16102.4hm2,占耕地總面積的29.72%。從空間分布來看,西部和南部耕地穩(wěn)定性明顯高于北部和東部區(qū)域,空間穩(wěn)定性差的區(qū)域主要為市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)周邊和道路兩側(cè)區(qū)域,且隨著港區(qū)的不斷發(fā)展,東部區(qū)域空間穩(wěn)定性將逐漸減弱。該研究結(jié)果客觀反映了新鄭市各區(qū)域農(nóng)田的空間穩(wěn)定性狀態(tài),符合當(dāng)?shù)貙嶋H,可為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃和新一輪土地整治規(guī)劃編制提供科學(xué)支撐。
2018, 49(7):127-133. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.016
摘要:為進一步推動多源遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理中的應(yīng)用,以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域為試驗區(qū),利用地面實測光譜和地表組合粗糙度數(shù)據(jù),聯(lián)合C波段微波雷達(dá)SAR四極化后向散射系數(shù)數(shù)據(jù),分別利用主成分回歸(PCR)、多元逐步回歸(MSR)和偏最小二乘回歸(PLSR)選取鹽分特征波段,并建模評價土壤鹽漬化分布。首先,對光譜反射率及其對數(shù)、一階與二階導(dǎo)數(shù)4種光譜數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)相較于原始光譜和對數(shù)變換,光譜的一、二階導(dǎo)數(shù)具有更好的相關(guān)性,二階導(dǎo)數(shù)變換的618~622nm、1802~1806nm、2169~2173nm、2344~2348nm這4個特征波段的相關(guān)系數(shù)分別為0.37、0.28、0.39和0.27;PLSR篩選的波段相較MSR選取的波段延后,但其二階導(dǎo)數(shù)變換模型擬合度小于MSR。其次,在對比二階導(dǎo)數(shù)變換的PCR、MSR和PLSR土壤鹽分模型基礎(chǔ)上,最終確定了協(xié)同光譜特征波段中心反射率二階導(dǎo)數(shù)和雷達(dá)后向散射特性、地表組合粗糙度的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BPANN)模型為最佳預(yù)測模型,其預(yù)測模型的R2為0.8908,穩(wěn)定性和預(yù)測精度均優(yōu)于前述經(jīng)驗回歸模型。融合多源遙感數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可快速精準(zhǔn)監(jiān)測土壤鹽漬化分布,為灌區(qū)土壤退化防治提供基礎(chǔ)信息指導(dǎo)。
韓文霆 , 邵國敏 , 馬代健 , ZHANG Huihui , 王毅 , 牛亞曉
2018, 49(7):134-143. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.017
摘要:作物系數(shù)Kc快速獲取是大田作物蒸散量(Evapotranspiration,ET)估算的關(guān)鍵,為研究無人機多光譜遙感估算玉米作物系數(shù)的可行性和適用性,以2017年內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗昭君鎮(zhèn)實驗站大田玉米、土壤、氣象等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用經(jīng)氣象因子和作物覆蓋度校正后的雙作物系數(shù)法計算不同生長時期與不同水分脅迫玉米的作物系數(shù),并使用自主研發(fā)的無人機多光譜系統(tǒng)航拍玉米的冠層多光譜(藍(lán)、綠、紅、紅邊、近紅外, 475~840nm)影像,研究了不同生長時期(快速生長期、生長中期和生長后期)玉米的6種常用植被指數(shù)(Vegetation indices,VIs):歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(SAVI)、增強型植被指數(shù)(EVI)、比值植被指數(shù)(SR)、綠度歸一化植被指數(shù)(GNDVI)和抗大氣指數(shù)(VARI),與作物系數(shù)Kc的關(guān)系模型及水分脅迫對其的影響。結(jié)果表明:玉米生長時期和水分脅迫是影響玉米VIs-Kc模型相關(guān)性的兩個重要因素。不同生長時期玉米植被指數(shù)和Kc相關(guān)性不同:充分灌溉情況下,快速生長期玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2為0.7312~0.9401,p<0.05,n=25)與生長中期至生長后期VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2為0.2765~0.3732,p<0.05,n=40)不同;水分脅迫情況下,快速生長期玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2為0.0002~0.0830,p<0.05,n=25)與生長中期至生長后期VIs-K模型的相關(guān)性(R2為0.3662~0.8487,p<0.05,n=40)不同。水分脅迫對VIs-Kc模型的相關(guān)性影響較大:快速生長期,充分灌溉玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2最大為0.9401)比水分脅迫玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2最大為0.0830)強;生長中期至生長后期,充分灌溉玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2最大為0.3732)比水分脅迫玉米VIs-Kc模型的相關(guān)性(R2最大為0.8487)弱。部分植被指數(shù)和作物系數(shù)相關(guān)性較強;快速生長期充分灌溉玉米的VIs-Kc模型的相關(guān)性由大到小依次為:SR、EVI、VARI 、GNDVI、SAVI、NDVI;生長中期至生長后期水分脅迫玉米的VIs-Kc模型的相關(guān)性由大到小依次為:SR、GNDVI、VARI、NDVI、SAVI、EVI;其中比值植被指數(shù)SR與作物系數(shù)Kc的相關(guān)性最好。結(jié)果表明采用無人機多光譜技術(shù)估算Kc具有一定的可行性。
2018, 49(7):144-152. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.018
摘要:為了分析巢湖流域農(nóng)田土壤重金屬污染特點,選擇位于巢湖西部的A村進行了實地土壤樣品采集,利用X-Ray熒光光譜儀對Zn、Cr、Cd、Hg、Pb、As、Cu、Ni 8種重金屬元素進行測定,利用污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法,對土壤重金屬污染程度、空間分布和潛在生態(tài)風(fēng)險進行評價。為了進一步分析土壤重金屬污染的來源,采用主成分分析和聚類分析對重金屬來源進行分類;利用地理探測器,選擇高程、距鐵路距離、距村莊距離、距公路距離、距水庫距離和農(nóng)用地分類作為變量因子,分析其與重金屬污染分布的空間相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果表明,A村主要受到Hg(Pi>17.2)、Cd(Pi>10.3)污染;Pb、Cu、Zn、Ni主要來自成土母質(zhì)源,Hg、Cr、Cd、As主要來自人為污染源;農(nóng)用地類型(PD,H=0.405)和鐵路分布(PD,H=0.362)對污染分布的解釋力最強,Hg、Cd污染可能來自耕地、畜禽飼養(yǎng)和鐵路運輸污染,污水灌溉也會一定程度影響重金屬污染空間分布。
呂丹桔 , 施心陵 , 董易 , 王躍民 , 王霞 , 王超
2018, 49(7):153-159. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.019
摘要:在植物莖體超聲回波檢測中,超聲一次回波位置的確定是超聲檢測的基礎(chǔ)。因莖體為非均勻、強衰減的介質(zhì),超聲在其傳播過程中形成了復(fù)雜的傳播路徑,這導(dǎo)致超聲一次回波位置不易判定。提出了混合差分的最小信息準(zhǔn)則(Akaike of information criterion, AIC)算法,可自動有效地獲取莖體超聲一次回波位置信息。首先,分析該算法的實現(xiàn)過程并通過仿真實驗驗證了該檢測方法的準(zhǔn)確性;其次,以莖體木塊為檢測對象,分析了超聲一次回波位置變化與莖體水分變化的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)超聲一次回波位置可有效跟蹤莖體水分變化。最后,以不同土壤濕度環(huán)境下種植的向日葵為檢測對象,在09:00—19:00期間完成向日葵莖體超聲一次回波位置的動態(tài)檢測。實驗結(jié)果表明,向日葵莖體超聲一次回波位置的變化與土壤濕度變化呈正相關(guān)。不同土壤濕度的向日葵莖體超聲檢測差異明顯:當(dāng)土壤短時缺水,莖體超聲一次回波位置與土壤水分變化波動明顯,符合因短時缺水導(dǎo)致的植物抗旱調(diào)節(jié)活動與正常的水分吸收與蒸騰活動不斷轉(zhuǎn)換的生理活動特點;當(dāng)土壤水分充盈時,莖體超聲一次回波位置和土壤水分變化緩和,同時,在11:00—12:00期間,出現(xiàn)土壤水分最小值與超聲一次回波位置最大值,符合因蒸騰作用導(dǎo)致莖體水分下降的生理特點。混合差分AIC算法可自動、有效地獲取植物莖體的超聲一次回波位置,該信息可作為動態(tài)跟蹤植物莖體生長狀態(tài)的檢測特征。
2018, 49(7):160-167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.020
摘要:熱詞提取對于監(jiān)控和分析農(nóng)業(yè)輿情具有重要意義,目前已有一定研究基礎(chǔ),但仍存在針對性差等問題,無法滿足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不同產(chǎn)業(yè)用戶群的個性化需求,為此,提出一種基于農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息分類的熱詞自動提取方法。首先采用多標(biāo)記分類算法對文本語料進行分類,按分類類別構(gòu)建語料庫,然后采用基于信息熵的方法對每個類別分別提取熱詞候選詞,最后采用基于時間變化的方法進行候選詞熱度計算,根據(jù)候選詞熱度排序結(jié)果得到熱詞。本文抽取農(nóng)業(yè)網(wǎng)站上的15354條文本進行實驗,結(jié)果表明,熱詞提取準(zhǔn)確率達(dá)到0.9以上,能夠較高質(zhì)量地提取農(nóng)業(yè)熱詞,為不同農(nóng)業(yè)用戶群體發(fā)現(xiàn)和分析產(chǎn)業(yè)熱點提供幫助。
2018, 49(7):168-176. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.021
摘要:根據(jù)不同Cu2+脅迫梯度下玉米葉片光譜及葉片中Cu2+含量數(shù)據(jù),利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)獲取不同脅迫梯度下葉片光譜的各階本征模態(tài)函數(shù)(IMF),選IMF4進行HHT包絡(luò)譜分析,研究了玉米葉片在不同Cu2+脅迫梯度下光譜的Hilbert包絡(luò)譜變化特征與污染程度預(yù)測方法。通過構(gòu)建包絡(luò)譜峰值指標(biāo)(E1)和包絡(luò)譜峭度系數(shù)(E2)特征參量,分析葉片在不同Cu2+脅迫梯度下的包絡(luò)譜變化;同時基于包絡(luò)譜特征參量值與葉片中Cu2+含量的相關(guān)性分析和逐步回歸統(tǒng)計,建立了玉米葉片重金屬污染的Cu2+含量的單、雙因素變量預(yù)測模型。實驗結(jié)果表明:不同Cu2+脅迫梯度下,玉米葉片光譜的包絡(luò)譜為分布在100Hz頻率以內(nèi)的連續(xù)譜;E1和E2值均表現(xiàn)出與葉片中Cu2+含量呈正相關(guān)的變化趨勢,兩個包絡(luò)譜特征參量值都在Cu(150)位置達(dá)到最大值;由于E1和E2值與葉片中Cu2+含量都具有良好的相關(guān)性,可把E1和E2作為監(jiān)測玉米重金屬污染預(yù)測指標(biāo)。根據(jù)E1、E2單因素及雙因素變量構(gòu)建的Cu2+含量預(yù)測模型應(yīng)用結(jié)果比較,表明E1、E2雙因素變量構(gòu)建的模型具有最優(yōu)的預(yù)測能力。
2018, 49(7):177-185. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.022
摘要:森林巡檢是森林資源調(diào)查、災(zāi)情預(yù)警、生態(tài)保護的重要工作,其中巡檢面積的有效測繪及林區(qū)樣地采集對于林區(qū)管理尤為重要。針對目前國內(nèi)外森林巡檢、林區(qū)面積測繪及樣地采集技術(shù)存在效率和準(zhǔn)確性不高的問題,提出了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù),結(jié)合Android智能操作系統(tǒng)進行智能化巡檢的策略,提出了智能優(yōu)化森林巡檢任務(wù)路徑規(guī)劃方法、森林巡檢面積計算方法以及智能樣地采集方法。搭建了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的林區(qū)智能巡檢網(wǎng)絡(luò)平臺,利用BD-228型定位模塊與STM32芯片搭建位置信息獲取的定位終端,利用距離偏移過濾算法剔除誤差大的定位漂移點,并將采集的球面經(jīng)緯度坐標(biāo)投影為墨卡托平面公里網(wǎng)坐標(biāo)用于面積計算,最后采用矢量三角面積算法計算巡檢軌跡的閉合區(qū)域面積,同時利用墨卡托正反算法實現(xiàn)了樣地坐標(biāo)智能采集。經(jīng)多地區(qū)、多次實地試驗驗證分析,該系統(tǒng)巡檢面積測算平均相對誤差小于2%,樣地采集平均相對誤差為2.21%,滿足森林工程測繪的需求。
王睿垠 , 魏永霞 , 劉慧 , 張翼鵬 , 馬德才 , 李冠奇
2018, 49(7):186-194. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.023
摘要:為探明添加生物炭對東北草甸黑土水力學(xué)特性的影響,研究了以5種生物炭體積比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤后的土壤水分運動參數(shù)。采用土壤的VAN GENUCHTEN模型和MUALEM理論,推導(dǎo)出添加生物炭土壤的水分特征曲線、相對導(dǎo)水率和水分?jǐn)U散率方程,并用試驗校驗理論推導(dǎo)結(jié)果。理論和試驗結(jié)果表明,添加生物炭土壤的飽和度隨基質(zhì)吸力的變化接近無添加的土壤;當(dāng)基質(zhì)吸力低于2000cm時,添加生物炭能夠大大提高土壤的含水率,當(dāng)基質(zhì)吸力高于8000cm時,土壤的含水率不一定增加;水平土柱吸滲試驗表明,生物炭能夠抑制土壤水分的水平擴散;數(shù)值模擬降雨后的土壤含水率與田間實測數(shù)值相比誤差小于13.3%。研究可為東北黑土區(qū)農(nóng)業(yè)水土保護和利用提供理論依據(jù)。
2018, 49(7):195-204. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.024
摘要:為了探究寒地黑土區(qū)水稻植株干物質(zhì)積累對耗水過程的響應(yīng)規(guī)律,于2017年在黑龍江省水稻灌溉試驗站的蒸滲儀內(nèi)進行了水稻耗水試驗。采用U7(76)均勻試驗設(shè)計,深入解析了各生育階段耗水量對水稻干物質(zhì)量及干物質(zhì)積累過程的影響。結(jié)果表明,各生育階段耗水量對水稻干物質(zhì)積累的影響決定系數(shù)由大到小依次為:抽穗開花期、拔節(jié)孕穗期與抽穗開花期的耦合效應(yīng)、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期與乳熟期的耦合效應(yīng)、分蘗中期與抽穗開花期的耦合效應(yīng)、分蘗中期與拔節(jié)孕穗期的耦合效應(yīng)、分蘗中期。在水稻營養(yǎng)生長階段,各階段耗水量通過影響干物質(zhì)積累進入快速增長的時間和最快增長速率,進而間接影響干物質(zhì)積累量,分蘗中期耗水量每增加1mm,將提前0.459d進入干物質(zhì)積累快速增長階段;拔節(jié)孕穗期耗水量每增加1mm,干物質(zhì)積累的最快增長速率提高0.0113g/d。進入生殖生長階段,各階段耗水量對干物質(zhì)積累量的直接影響大于間接影響。各生育階段耗水量對水稻產(chǎn)量和干物質(zhì)量的影響排序相同,由大到小依次為:抽穗開花期、拔節(jié)孕穗期、分蘗中期、乳熟期、分蘗前期、分蘗后期,拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期耗水量與水稻經(jīng)濟系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。研究結(jié)果可為寒地黑土區(qū)水稻合理制定灌溉制度提供理論依據(jù)。
蔣騰聰 , 竇子荷 , 姚寧 , 馮浩 , 于強 , 何建強
2018, 49(7):205-216. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.025
摘要:為提高水分脅迫條件下作物生長過程的模擬精度,根區(qū)水質(zhì)模型(Root zone water quality model 2, RZWQM2)的開發(fā)者改進了原有的水分脅迫指標(biāo)(Soil water index 1,WSI1)得到2種新的水分脅迫指標(biāo)WSI2和WSI3。其中,WSI2用Nimah and Hanks方程修正影響光合作用的脅迫系數(shù)(Soil water factor,SWFAC)中的根系吸水項;WSI3則在WSI2的基礎(chǔ)上加入了土壤蒸發(fā)項。為比較上述3種水分脅迫指標(biāo)模擬水分脅迫條件下冬小麥生長發(fā)育的精度,并對其在關(guān)中地區(qū)的適用性進行評價,首先利用2012—2013年和2013—2014年兩年度的冬小麥分段受旱試驗對RZWQM2模型進行校準(zhǔn)和驗證,然后分別選取模型中3種不同的水分脅迫因子對2年(2012—2014年)分段受旱試驗進行模擬,評價冬小麥的土壤水分動態(tài)、蒸騰總量、最終生物量和籽粒產(chǎn)量的模擬效果。結(jié)果表明:3種水分脅迫因子能較好地模擬生育后期輕度受旱條件下冬小麥的生長發(fā)育過程,但隨著受旱程度的加深和受旱時段的提前,模型的模擬精度降低;相較原有水分脅迫因子WSI1,WSI2提高了各受旱處理的模擬精度,其中2年生物量的平均RRMSE降低了2.84個百分點,籽粒產(chǎn)量的平均ARE降低了1.43個百分點,且在越冬期和拔節(jié)期受旱處理的模擬精度提高最為明顯。綜上,現(xiàn)有RZWQM2模型對冬小麥?zhǔn)芎堤幚淼哪M還存在一定局限性,可從改善物候期和ET模擬精度及加入旱后復(fù)水對冬小麥生長的補償效應(yīng)等方面進一步研究和改進。如需利用現(xiàn)有模型對水分脅迫條件下冬小麥生長發(fā)育過程進行模擬,建議選用WSI2。
聶堂哲 , 張忠學(xué) , 林彥宇 , 陳鵬 , 孫仲益
2018, 49(7):217-227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.026
摘要:基于黑龍江省26個氣象站1959—2015年的逐日氣象數(shù)據(jù)和14個農(nóng)業(yè)氣象觀測站的1991—2008年玉米生育期觀測資料,利用單作物系數(shù)法和Arcmap的空間分析功能計算并繪制了玉米生育期內(nèi)各月有效降雨量(Effective precipitation)、需水量(Crop water requirement)和灌溉需水量(Irrigation requirement)及三者氣候傾向率的分布圖,揭示了黑龍江省玉米水分供需的時空分布規(guī)律。結(jié)果表明:黑龍江省玉米生育期有效降雨量平均值為302mm,高值區(qū)位于中部地區(qū),5—6月呈增長趨勢,7—9月呈下降趨勢;需水量平均值為383mm,自西向東總體呈先減小后增大的分布趨勢,除9月外,全生育期及各月需水量均呈減小趨勢;灌溉需水量平均值為153mm,其分布與需水量分布相似,西部地區(qū)灌溉需水量較大,5、7月呈減小趨勢,而8、9月呈大幅增加趨勢,應(yīng)在7、8月適時補充灌溉,保障玉米產(chǎn)量。本研究可為黑龍江省玉米種植區(qū)灌溉水資源分配和灌溉制度制定提供科學(xué)依據(jù)。
朱琳 , 曾椿淋 , 高鳳 , 施愛平 , 毛罕平 , 魏巍
2018, 49(7):228-234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.027
摘要:研究基于Illumina平臺的高通量測序技術(shù),初步解析等量的、不同氮源添加(尿素和牛糞)的水稻秸稈經(jīng)堆肥發(fā)酵后制得粗制肥料中細(xì)菌和真核微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。添加尿素和牛糞發(fā)酵成的粗制肥料中分別得到897個和954個細(xì)菌可操縱分類單元(Operational taxonomic unit, OTU),以及508個和585個真核微生物OTU,且添加牛糞處理的細(xì)菌和真核微生物群落豐富度和多樣性均高于添加尿素處理。添加尿素制得粗制肥料以放線菌門(Actinobacteria,71.9%)的Streptomyces(40.9%)和Cellulosimicrobium(22.2%)菌屬為最優(yōu)勢的細(xì)菌類群,以真菌子囊菌門(Ascomycota,70.0%)的Pichia(46.1%)菌屬為主要優(yōu)勢的真核微生物類群。添加牛糞制得粗制肥料以變形菌門(Proteobacteria,58.5%)的Pseudomonas(47.8%)菌屬為最優(yōu)勢的細(xì)菌類群,以真菌子囊菌門(Ascomycota,425%)的Aspergillus(23.9%)菌屬和接合菌門(Zygomycota,20.5%)的Mucor(9.4%)菌屬為主要優(yōu)勢的真核微生物類群。研究結(jié)果表明,不同的氮源添加可導(dǎo)致水稻秸稈堆肥發(fā)酵制得粗制肥料中形成具有不同優(yōu)勢種群結(jié)構(gòu)的細(xì)菌和真核微生物群落,并會導(dǎo)致腐熟各階段發(fā)揮作用的微生物類群的差異。
2018, 49(7):235-243. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.028
摘要:基于2012—2013年陜西省榆林市榆陽區(qū)小紀(jì)汗鄉(xiāng)玉米大田試驗結(jié)果,利用不同復(fù)配比例的砒砂巖改良風(fēng)沙土(砒砂巖與風(fēng)沙土按體積比1∶1(T1)、1∶2(T2)、1∶5(T3)混合)處理下土壤水分、地上部生物量、葉面積指數(shù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)對RZWQM2(Root zone water quality model 2)模型進行校正和驗證,然后利用驗證后的模型模擬不同復(fù)配比的土壤水分動態(tài)和玉米產(chǎn)量變化。模型校正和驗證結(jié)果表明,土壤分層含水量模擬值和實測值之間的均方根誤差(RMSE)分別在0.011~0.042cm3/cm3和0.008~0.029cm3/cm3范圍內(nèi)變化;地上生物量模擬值和實測值之間的RMSE分別在512~1245kg/hm2和598~1461kg/hm2之間變化;作物產(chǎn)量的模擬值與觀測值之間的RMSE變化范圍分別為84~249kg/hm2和71~485kg/hm2。模型模擬結(jié)果表明,RZWQM2模型能夠較好地模擬砒砂巖改良風(fēng)沙土對作物產(chǎn)量的影響,3種砒砂巖改良風(fēng)沙土配比中,砒砂巖與風(fēng)沙土的體積比為1∶2處理(T2)下玉米產(chǎn)量最高,1990—2013年的平均產(chǎn)量為3527kg/hm2,變化范圍為880~7206kg/hm2。因此,砒砂巖與風(fēng)沙土的體積比為1∶2復(fù)配模式下對玉米增產(chǎn)的效果較優(yōu),該復(fù)配模式可作為該地區(qū)砒砂巖改良風(fēng)沙土復(fù)配比例的推薦選擇。
王子龍 , 陳偉杰 , 付強 , 姜秋香 , 印玉明 , 常廣義
2018, 49(7):244-251. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.029
摘要:建立了一種可賦權(quán)、信息傳遞完整、包容性強(可涵蓋定性、定量兩類協(xié)同因子)的基于優(yōu)先級指數(shù)的土壤采樣設(shè)計方法。結(jié)果表明,優(yōu)先級指數(shù)采樣法得到的點集所攜帶的信息相較于分層采樣點集和隨機采樣點集更接近于總樣本點集;協(xié)同因子的權(quán)重是優(yōu)先級指數(shù)采樣法的重要參數(shù),空間分布趨勢和插值誤差對結(jié)果有一定的影響。研究的采樣設(shè)計方法能夠滿足區(qū)域采樣需求,提高采樣效率和質(zhì)量,可為其他土壤采樣方案的設(shè)計提供參考
2018, 49(7):252-260. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.030
摘要:針對坡地噴灌水量分布實測困難問題,以坡地噴頭射程計算公式為基礎(chǔ),依據(jù)噴頭射流方向總水量守恒原理,構(gòu)建了噴灌水量分布由平地轉(zhuǎn)換到坡地的計算模型,并通過試驗驗證了模型的正確性。利用該模型,分析了噴頭布置方式、噴頭間距、工作壓力和坡度等對坡面噴灌水量分布的影響,結(jié)果表明,三角形布置有利于坡地單噴頭水量分布的疊加,且其組合噴灌均勻度略高于方形布置;隨著噴頭間距的增大,組合噴灌均勻度呈下降趨勢;噴頭低壓運行時,組合噴灌均勻度相對較低,不能滿足噴灌均勻性的要求,隨著噴頭工作壓力的增大,組合噴灌均勻度逐漸增大;在一定坡度范圍內(nèi),不同坡度對水量分布和組合噴灌均勻度的影響較小。因此,在坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計時,若選用雨鳥LF1200型噴頭,建議采用三角形布置,噴頭間距宜為1.0~1.2倍平地噴頭射程,噴頭工作壓力宜選用300kPa。
李仙岳 , 丁宗江 , 閆建文 , 郭宇 , 冷旭 , 王美榮
2018, 49(7):261-270. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.031
摘要:為探索干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下滴灌農(nóng)田水氮交互效應(yīng)及優(yōu)化組合方案,提高其水氮利用效率,在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙區(qū)進行2年可降解膜覆蓋下的滴灌田間試驗,設(shè)置了低水(2016年165mm、2017年195mm)、中水(2016年247.5mm、2017年292.5mm)和高水(2016年330mm、2017年390mm)3個灌溉定額水平及低氮(140kg/hm2)、中氮(210kg/hm2)和高氮(280kg/hm2)3個施氮量水平,并以普通塑料地膜覆蓋的3個水分處理作為對照,采用隨機完全組合設(shè)計,共計12個處理。研究了可降解地膜覆蓋下不同水氮供應(yīng)對干旱沙區(qū)玉米產(chǎn)量及水氮利用效率的影響,建立了可降解地膜覆蓋下滴灌農(nóng)田玉米水氮耦合模型,并對組合方案進行了優(yōu)化。結(jié)果表明:與普通塑料地膜覆蓋相比,可降解地膜覆蓋下水分利用效率(WUE)明顯較低,而在水分充足條件下(高水)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)無顯著差異??山到獾啬じ采w下灌水量和施氮量均對玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、WUE和 PFPN有顯著影響。灌水量與施氮量存在明顯的交互效應(yīng),較低的灌溉定額限制了氮素利用,從低水到中水處理2年玉米PFPN和產(chǎn)量平均增長36.87%和37.18%,而從中水到高水其增長僅為5.93%和6.22%;同樣較低的施氮量也限制了水分的利用,從低氮到中氮處理2年玉米WUE和產(chǎn)量平均分別增長了7.99%和18.81%,而從中氮到高氮WUE增長為-3.66%,產(chǎn)量僅增長3.35%,而2年最大產(chǎn)量均出現(xiàn)在高水中氮處理,分別為13875.16、13805.02kg/hm2。在沙區(qū)可降解地膜覆蓋下滴灌農(nóng)田中,灌溉定額、施氮量與玉米產(chǎn)量之間符合二元二次回歸模型,該模型預(yù)測玉米產(chǎn)量與實際產(chǎn)量呈高度相關(guān)(2016、2017年R2分別為0.978、0.988),通過主因素分析水氮增產(chǎn)效應(yīng)的因素,由大到小依次為:灌水量、施氮量,產(chǎn)量隨水氮量的增加均呈先增加后減小的趨勢。經(jīng)模型尋優(yōu),得出不同目標(biāo)產(chǎn)量下的水、氮最佳組合方案,本試驗高水中氮處理的水氮配比下的產(chǎn)量13000~14000kg/hm2目標(biāo)范圍內(nèi),且WUE、PFPN較高,可作為干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下較為合理的水肥管理模式和技術(shù)參考。
劉建超 , 何建強 , 武文杰 , 李正鵬 , 馬海姣 , 馮浩
2018, 49(7):271-278. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.032
摘要:評估CERES-Wheat對不同水氮管理的響應(yīng),模擬不同水氮管理對冬小麥品質(zhì)和產(chǎn)量的影響,篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的水氮管理,優(yōu)化冬小麥農(nóng)田管理措施。首先利用關(guān)中地區(qū)2014—2016年2季冬小麥試驗數(shù)據(jù),對CERES-Wheat進行校準(zhǔn)和驗證,并評估其模擬籽粒蛋白質(zhì)濃度和產(chǎn)量的精度。應(yīng)用CERES-Wheat模擬51a(1966—2016)歷史氣象數(shù)據(jù)下不同水氮管理的冬小麥生長情況,以籽粒蛋白質(zhì)濃度和產(chǎn)量為主要篩選目標(biāo)優(yōu)化水氮管理。結(jié)果表明,CERES-Wheat能夠較為精確地模擬冬小麥的生長過程,但籽粒和地上部生物量在嚴(yán)重氮脅迫條件下被低估,籽粒蛋白質(zhì)濃度在低氮脅迫條件下被高估。籽粒蛋白質(zhì)濃度和產(chǎn)量對不同的水氮處理具有不同的響應(yīng),但可以通過調(diào)整灌溉定額、灌溉次數(shù)、灌溉時期和施氮量之間的耦合作用達(dá)到小麥提質(zhì)增效的目的。越冬期灌溉120mm,施氮量262.5kg/hm2的水氮管理最適合關(guān)中地區(qū)的氣候條件,可以同時實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。
王忠江 , 王澤宇 , 張正 , 林貴英 , 劉卓 , 崔峰
2018, 49(7):279-285. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.033
摘要:為提高秸稈與沼肥同步翻埋還田的腐解效果,在室溫條件下,秸稈中混施沼肥,采用網(wǎng)袋法模擬翻埋還田,在105d的試驗周期內(nèi),探討在土壤中配施生物炭對秸稈與沼肥同步翻埋還田腐解的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在土壤中配施生物炭能顯著提高秸稈各指標(biāo)的降解速度,且不同土壤之間玉米秸稈的降解率表現(xiàn)為砂土組大于壤土組,添加生物炭組大于未添加生物炭組,試驗結(jié)束時,壤土組、壤土+生物炭組、砂土組、砂土+生物炭組的降解率分別為69.96%、74.63%、78.19%和79.14%;腐解前49d為秸稈各組分的快速腐解期,后期腐解速率逐漸變慢;秸稈的降解率與纖維素降解率具有顯著的相關(guān)性,添加生物炭對木質(zhì)素的降解具有顯著的促進作用,且木質(zhì)素的降解與有機碳的降解呈正相關(guān)性
2018, 49(7):286-295. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.034
摘要:為探索玉米秸稈替代傳統(tǒng)基質(zhì)草炭的可行性,以“中農(nóng)19號”黃瓜為供試材料,將玉米秸稈、草炭、沼渣、蛭石、珍珠巖等按不同體積比混配制成育苗基質(zhì)。通過電鏡掃描和能譜分析對玉米秸稈和草炭的形貌特征及元素組成進行分析比較,并進行穴盤育苗試驗,研究玉米秸稈對基質(zhì)理化性質(zhì)和黃瓜幼苗生長的影響。結(jié)果表明:添加玉米秸稈對基質(zhì)的容重、總孔隙度、有機質(zhì)含量、pH值和電導(dǎo)率EC等理化性質(zhì)有改善作用;將玉米秸稈按照適宜的體積配比代替草炭和沼渣育苗時,對黃瓜幼苗的生長發(fā)育有促進作用。試驗表明,與對照組CK1(草炭25%、沼渣25%、珍珠巖25%、蛭石25%)相比,T1(秸稈10%、草炭20%、沼渣20%、珍珠巖25%、蛭石25%)和T2(秸稈20%、草炭15%、沼渣15%、珍珠巖25%、蛭石25%)更適宜作物生長,種子萌發(fā)40d時,T1組黃瓜幼苗的株高為(8.61±0.34)cm、莖粗為(4.34±0.27)mm、葉綠素相對含量為(37.40±2.15)SPAD、葉面積為(60.21±1.69)cm2、根系活力為(118.306±30.611)TTFμg/(g·h),均顯著高于對照組CK1。因此,玉米秸稈對黃瓜幼苗的生長具有一定的促進作用,可代替部分草炭用于育苗基質(zhì)的配制。
李小華 , 胡超 , 張小雷 , 董良秀 , 蔡憶昔 , 邵珊珊
2018, 49(7):296-302. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.035
摘要:選取油菜秸稈為試驗原料,采用浸漬法對MCM-41分子篩進行不同負(fù)載量的La改性,利用La/MCM-41分子篩在兩段式反應(yīng)器上進行生物質(zhì)真空熱解在線催化提質(zhì)制備生物油的試驗研究。通過XRD、SEM、Py-IR等方法對MCM-41分子篩進行了表征分析,研究了金屬La的引入對生物油有機相理化特性的影響。結(jié)果表明,經(jīng)La改性后的MCM-41保持了載體高度有序的六方型結(jié)構(gòu),且La/MCM-41表面B酸和L酸的酸量進一步增強;La/MCM-41分子篩能有效降低生物油有機相中酸、醛、酮類等物質(zhì)的含量,提高烴類物質(zhì)的含量;當(dāng)La負(fù)載量為5%時,生物油有機相產(chǎn)率增加到18.83%,pH值顯著提高并趨向中性,有機相熱值高達(dá)33.69MJ/kg,有機相中烴類物質(zhì)相對峰面積達(dá)到34.59%,且以單環(huán)芳香烴為主。
2018, 49(7):303-310. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.036
摘要:以油茶殼炭粉為原料,纖維素和氧化淀粉為添加劑,采用萬能試驗機研究成型溫度、成型壓力、原料含水率對燃料成型品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn),成型溫度在60~100℃時成型燃料的品質(zhì)較好,提高成型溫度對燃料的松弛密度影響不明顯,但比能耗增加,對徑向抗壓強度影響與添加劑種類有關(guān)。提高成型壓力,成型燃料的松弛密度、比能耗和徑向抗壓強度都隨之增大,成型壓力在6~8kN時成型燃料品質(zhì)較好。提高原料含水率對降低能耗有顯著作用,但原料含水率過大不利于成型,原料含水率在15%~20%時成型燃料品質(zhì)較好。對成型燃料燃燒特性研究發(fā)現(xiàn),纖維素和氧化淀粉的加入,著火溫度能分別降低至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品質(zhì)和燃燒特性最好;添加纖維素的混合成型燃料熱值降低更少,且品質(zhì)受成型因素影響較小。
晏水平 , 余歌 , 浦吉成 , 周洪亮 , 賀清堯 , 王明
2018, 49(7):311-318. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.037
摘要:以氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)為指標(biāo),在亂堆鮑爾環(huán)填料吸收塔內(nèi)研究了乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)和哌嗪(PZ)4種典型吸收劑對模擬沼氣中CO2的吸收傳質(zhì)性能,考察了吸收劑濃度、吸收劑溫度、吸收劑體積流量、CO2負(fù)荷、氣體流量與CO2分壓的影響,并建立了MEA、DEA和PZ的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)的計算經(jīng)驗?zāi)P汀=Y(jié)果表明,相同吸收劑濃度條件下,PZ具有最優(yōu)的CO2傳質(zhì)性能,MEA和DEA次之,TEA最差。隨著吸收劑濃度的增加,除TEA外,其他3種吸收劑的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)均大幅增加,填料塔出口CO2體積分?jǐn)?shù)大幅下降,且MEA在3.27mol/L時可獲得最高的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)(1.37kmol/(m3·h·kPa));提升吸收劑體積流量、吸收劑溫度、氣體流量及降低吸收劑初始CO2負(fù)荷均可有效增加吸收劑的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù),但CO2分壓變化對氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)影響不顯著。最后,建立了MEA、DEA和PZ吸收劑的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)的計算經(jīng)驗公式,且氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)的試驗值與計算值之間的絕對平均誤差均小于14%。
馮晶 , 胡鑫 , 趙立欣 , 郭占斌 , 姚宗路 , 羅娟
2018, 49(7):319-325. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.038
摘要:我國干法厭氧發(fā)酵技術(shù)仍然處于試驗示范階段,尤其是連續(xù)式干法厭氧發(fā)酵技術(shù)仍停留在實驗室小試階段。針對上述問題,基于螺旋輸送和真空負(fù)壓出料原理,研究了橫推流式連續(xù)厭氧干法發(fā)酵裝置設(shè)計方法,并試制1套有效容積180L的中試設(shè)備。該平臺主要由螺旋進料、干法厭氧發(fā)酵、負(fù)壓出料、氣體凈化收集、固液分離、在線控制等單元組成。在牛糞與玉米秸稈干物質(zhì)混合質(zhì)量比為3∶1、接種量30%、混合原料總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的條件下,分3個階段啟動和調(diào)試中試平臺,整個調(diào)試過程共持續(xù)103d。第1階段,反應(yīng)器在室溫下運行33d,平均容積產(chǎn)氣率為0.17m3/(m3·d);第2階段,提升反應(yīng)器溫度至中溫38℃,反應(yīng)器平均容積產(chǎn)氣率升至0.25m3/(m3·d)左右,但pH值有明顯降低,且沼氣中甲烷含量降低;反應(yīng)器運行68d后進入第3階段,通過添加沼液提高接種量,之后反應(yīng)器的容積產(chǎn)氣率快速升高,最高可達(dá)0.58m3/(m3·d),此階段中試裝置平均容積產(chǎn)氣率為0.48m3/(m3·d),甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在56%左右,混合原料的干物質(zhì)降解率達(dá)到48%以上。結(jié)果表明,該橫推流式連續(xù)厭氧干法發(fā)酵平臺可實現(xiàn)固體物料的連續(xù)進出料和穩(wěn)定連續(xù)產(chǎn)氣,達(dá)到了設(shè)計要求。
徐微微 , 馬承偉 , 宋衛(wèi)堂 , 程杰宇 , 王平智
2018, 49(7):326-334. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.039
摘要:針對現(xiàn)有日光溫室內(nèi)置式水循環(huán)集放熱裝置存在的集熱能力不足的問題,設(shè)計了中空板水循環(huán)太陽能集放熱系統(tǒng),通過理論分析,結(jié)合日光溫室熱環(huán)境模擬預(yù)測軟件,驗證系統(tǒng)可行性。理論計算表明,在室內(nèi)地面面積400m2聚苯板墻體日光溫室內(nèi),系統(tǒng)集熱總量可達(dá)350MJ,可供日光溫室2~3d的夜間放熱加溫。通過現(xiàn)場試驗測試系統(tǒng)的集熱性能,試驗結(jié)果表明:系統(tǒng)集熱效率最大可達(dá)0.93;晴天條件下的系統(tǒng)日蓄熱溫升約比陰天條件下高1倍;在太陽輻射較弱時,中空板與室內(nèi)空氣的對流換熱對集熱效率影響顯著;在3.3~5.9m3/h的流量范圍內(nèi),系統(tǒng)集熱量隨著水流量增大而增加。中空板系統(tǒng)作為裝配式集熱系統(tǒng),建造成本低、簡單實用,不占用室內(nèi)栽培面積,適用于舊溫室改造。
2018, 49(7):335-341. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.040
摘要:集約化養(yǎng)殖場奶牛糞集中產(chǎn)出量大,資源化利用前貯存過程因局部厭氧易產(chǎn)生氨氣和溫室氣體等,造成氮素?fù)p失和環(huán)境污染。采用具有選擇滲透性的功能膜作為覆蓋材料同時耦合微好氧環(huán)境,對比分析未覆膜大氣環(huán)境下貯存物料特性動態(tài)變化,探索微好氧耦合功能膜技術(shù)對奶牛糞穩(wěn)定貯存和氣體減排的可行性。以奶牛糞為原料,在智能型膜覆蓋好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中進行為期30d的貯存試驗。試驗設(shè)置覆膜組和對照組,采用反饋調(diào)節(jié)模式使反應(yīng)器內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)處于4%~6%的微好氧狀態(tài),監(jiān)測分析貯存過程堆體理化、生物學(xué)指標(biāo)的動態(tài)變化和主要氣體排放規(guī)律。研究結(jié)果表明:微好氧耦合功能膜技術(shù)更有利于奶牛糞的穩(wěn)定貯存,且與對照組相比,貯存過程排放至環(huán)境中的氨氣量減少14.4%,總溫室氣體排放量減少25.58%,減排效果顯著。
2018, 49(7):342-347. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.041
摘要:選用我國華北地區(qū)具有代表性的小麥、玉米、水稻秸稈樣品,對比研究了偏最小二乘(PLSR)和高斯核支持向量機(RBF-SVR)分別構(gòu)建單一和混合種類秸稈全波段定量分析模型的效果,探討了紅外光聲光譜耦合化學(xué)計量學(xué)方法構(gòu)建我國主要糧食作物秸稈導(dǎo)熱系數(shù)定量分析模型的可行性。研究發(fā)現(xiàn),小麥秸稈和水稻秸稈導(dǎo)熱系數(shù)RBF-SVR非線性模型,以及玉米秸稈、混合種類秸稈的PLSR線性模型效果較優(yōu)。進一步應(yīng)用蟻群算法與上述最優(yōu)建模方法相結(jié)合,構(gòu)建了更加優(yōu)化的小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈和混合秸稈導(dǎo)熱系數(shù)模型,驗證決定系數(shù)(R2p)分別為0.77、0.83、0.96和0.79,驗證均方差(RMSEP)分別為0.0078、0.015、0.0059、0.014W/(m·K),驗證相對分析誤差(RPD)分別為2.81、2.41、7.39和2.15。研究結(jié)果表明,紅外光聲光譜技術(shù)結(jié)合先進適用的化學(xué)計量學(xué)方法可實現(xiàn)我國主要糧食作物秸稈導(dǎo)熱系數(shù)的快速定量分析,但混合秸稈模型預(yù)測精度仍需進一步提升。
王凡 , 李永玉 , 彭彥昆 , 楊炳南 , 李龍 , 尹學(xué)清
2018, 49(7):348-354. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.042
摘要:基于可見/近紅外局部透射光譜,根據(jù)馬鈴薯大小及形狀特征,設(shè)計了便攜式馬鈴薯多品質(zhì)無損檢測裝置,包括光譜采集模塊、光源模塊、控制與顯示模塊、供電模塊和黑白參考盒,裝置尺寸為11cm×6.5cm×9.5cm。選取大西洋品種馬鈴薯樣品85個,基于裝置建立了馬鈴薯含水率、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的偏最小二乘定量預(yù)測模型,馬鈴薯含水率、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測模型驗證集相關(guān)系數(shù)分別為0.9278、0.9146、0.9338,均方根誤差分別為0.3253%、0.3449%、0.0416%?;赒T開發(fā)工具,采用C/C++語言編寫了裝置實時分析控制軟件,將所建預(yù)測模型植入到軟件中,實現(xiàn)了馬鈴薯多品質(zhì)參數(shù)實時無損檢測一鍵式操作。最后對便攜式馬鈴薯多品質(zhì)無損檢測裝置的檢測精度進行了驗證。20個馬鈴薯樣品含水率、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的裝置預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)理化值的相關(guān)系數(shù)分別為0.9141、0.912和0.9140,均方根誤差分別為0.3527%、0.3404%和0.0400%,平均偏差分別為0.2951%、0.2536%和0.0316%,重復(fù)采樣最大變異系數(shù)分別為0.0067、0.0124和0.1231。結(jié)果表明:馬鈴薯多品質(zhì)局部透射無損檢測裝置可以實現(xiàn)馬鈴薯含水率、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實時無損檢測。
2018, 49(7):355-362. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.043
摘要:為合理利用生物解離提油過程中產(chǎn)生的膳食纖維,利用超微粉碎技術(shù)改善生物解離大豆膳食纖維的功能特性,分別研究纖維粒度、纖維添加量及水分添加量對面團質(zhì)構(gòu)特性的影響,通過響應(yīng)面法建立了上述3因素對面團延展率影響的模型。通過模型分析得出,3種因素對面團延展率的影響程度排序為:纖維添加量、水分添加量、纖維粒度。經(jīng)優(yōu)化得到的最佳工藝條件:纖維添加量為30%、水分添加量為4.5%、纖維粒度為300目,在此條件下進行試驗,得到膳食纖維面團延展率為10.61。面團微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果表明,面團質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生變化是由于膳食纖維對面團中二硫鍵產(chǎn)生破壞,面團面筋斷裂,淀粉顆粒暴露在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外,當(dāng)添加量為40%和50%時幾乎看不到成片的面筋膜,面筋結(jié)構(gòu)受到破壞進而影響面團質(zhì)構(gòu)特性。
王歡 , 佟曉紅 , 鐘明明 , 齊寶坤 , 李楊 , 江連洲
2018, 49(7):363-368. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.044
摘要:以生物解離大豆水解液為研究對象,運用高效液相體積排阻色譜技術(shù)研究了不同微波干燥條件對富肽豆粉中蛋白類物質(zhì)亞基組分和空間構(gòu)象的變化規(guī)律,并對生物解離富肽豆粉的粉體性質(zhì)及功能性質(zhì)進行研究。結(jié)果表明,微波干燥條件對HPLC-SEC峰的強度影響明顯,分子量18~44ku的蛋白質(zhì)水解物約占總蛋白質(zhì)類的73.47%~89.36%,主要亞基成分為大豆球蛋白,這是由于不同微波干燥條件下的物相轉(zhuǎn)換率和分子間碰撞機會不同,蛋白纖維化聚集形成的速度不同,從而對生物解離富肽豆粉分子量產(chǎn)生影響。此外,生物解離富肽豆粉的水溶性和分散性在不同微波干燥條件下具有相似趨勢,這與粉體殘余水分量、蛋白質(zhì)分子運動劇烈程度、分子構(gòu)象變化及分子聚集和解離相關(guān)。
謝新華 , 毋修遠(yuǎn) , 張蓓 , 徐超 , 張艷杰 , 沈玥
2018, 49(7):369-374. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.045
摘要:為提高面筋蛋白的凍藏穩(wěn)定性,采用核磁共振儀、傅里葉紅外光譜儀、差示掃描量熱儀、熱重分析儀、動態(tài)流變儀和掃描電子顯微鏡測定凍藏條件下添加γ-聚谷氨酸的面筋蛋白體系中水分分布、二級結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)特性、流變學(xué)特性及微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,添加1% γ-PGA使凍藏期間面筋蛋白中弱結(jié)合水向自由水的轉(zhuǎn)化量顯著減少,抑制了面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋下降和無規(guī)則卷曲增大,提升了面筋蛋白的熱力學(xué)穩(wěn)定性,凍藏49d時相比對照組面筋蛋白變性溫度提高4℃,失重率提升較?。浑S凍藏時間延長,添加1% γ-PGA的面筋蛋白儲能模量及損耗模量的下降不明顯,且面筋蛋白三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較均勻,孔徑較小,連續(xù)性較好。γ-PGA能有效減弱凍藏對面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞,提升面筋蛋白的凍藏穩(wěn)定性。
張愛萍 , 師希雄 , 韓玲 , 岳建偉 , 孫金龍 , 張有富
2018, 49(7):375-381. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.046
摘要:為研究歐拉藏羊肉宰后成熟過程背最長肌中熱休克蛋白Hsp70表達(dá)量的變化及其與肉品質(zhì)間的關(guān)系,選取了24頭甘南歐拉藏母羊,宰后在4℃環(huán)境中成熟,在成熟過程的不同時間點(2、12、24、48、72、120、168h)進行pH值、L*、a*、b*、剪切力、系水率、肌原纖維小片化指數(shù)(MFI)、糖原含量、Hsp70表達(dá)量的測定,并進行Hsp70表達(dá)量與肉品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析。結(jié)果表明:Hsp70表達(dá)量與MFI呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與L*呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與剪切力、糖原含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與系水率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。
汪若塵 , 俞峰 , 邵凱 , 孟祥鵬 , 丁仁凱 , 陳龍
2018, 49(7):382-389. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.047
摘要:針對輪轂電機驅(qū)動電動車非簧載質(zhì)量增大,引起的輪胎接地性和汽車平順性惡化的問題,提出一種抑制輪轂驅(qū)動電動汽車垂向振動負(fù)效應(yīng)的新結(jié)構(gòu),將電磁懸架集成于此系統(tǒng),其中輪轂電機通過橡膠襯套與車輪支承軸彈性連接,將輪轂電機用作動力吸振器,抑制車輪垂向振動,提高輪胎接地性。同時,電磁懸架采用直線電機作為作動器,以改善輪轂驅(qū)動電動車平順性。建立了輪轂電機懸置的電磁懸架動力學(xué)模型,通過仿真分析了各質(zhì)量系之間的傳遞特性和各性能指標(biāo)(車身加速度、輪胎動載荷)。研究結(jié)果表明,采用輪轂電機懸置的懸架系統(tǒng)在頻域內(nèi)能夠有效抑制車輪型共振峰,并使車輪型共振頻率避免落在人體最敏感區(qū)段4~12.5Hz;在此基礎(chǔ)上比較了電磁懸架系統(tǒng)與傳統(tǒng)懸架,電磁懸架系統(tǒng)車身加速度降低23.1%,輪胎動載荷下降16.6%,改善了輪轂電機驅(qū)動電動車的平順性和輪胎接地性。最后,在單通道臺架上進行了試驗,驗證了懸置式結(jié)構(gòu)和天棚控制策略的可行性。
2018, 49(7):390-394. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.048
摘要:針對往復(fù)泵因配流單向閥運動不穩(wěn)定和關(guān)閉不及時導(dǎo)致的計量精度不高等問題,設(shè)計了一種采用泵控式計量的輕型商用車用高精度隔膜計量泵。闡述了隔膜計量泵的結(jié)構(gòu)及其工作原理,并借助AMESim仿真平臺對隔膜計量泵進行了動態(tài)模擬,分析了進口單向閥閥芯的響應(yīng)特性。對進口單向閥的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,在滿足閥口最小開度的前提下,通過機械限位限制閥芯的最大開啟量xmax,降低了閥芯關(guān)閉時間和尿素液回流對輸出流量的影響。最后,搭建了隔膜計量泵性能試驗系統(tǒng)。在額定噴射壓力2MPa時,測得隔膜計量泵單次排量為0.09mL;經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的隔膜計量泵計量精度由±5%提高至±3%;在150~420r/min時,噴射尿素液流量可在13.5~40mL/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié),且最大流量為2.26L/h,能夠滿足輕型商用車SCR系統(tǒng)在不同工況下的尿素液需求。
2018, 49(7):395-400,362. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.049
摘要:液壓驅(qū)動并聯(lián)加載機構(gòu)對試件進行多自由度位置/力加載時,受到液壓系統(tǒng)非線性因素和試件耦合作用的影響,其位置和力加載自由度的頻寬難以提高,導(dǎo)致正弦位置/力響應(yīng)信號的幅值衰減和相位滯后。為提高系統(tǒng)對正弦位置/力信號的跟蹤精度,提出一種改進幅相控制方法。對正弦信號幅值、相位、均值3個特征參數(shù)進行評估,將評估后的3個特征參數(shù)作為控制變量分別進行控制,給出相應(yīng)的幅相控制器設(shè)計和參數(shù)整定方法。實驗結(jié)果表明,該方法能有效提高正弦位置/力信號的跟蹤精度,具有控制結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)參數(shù)少、參數(shù)整定方便的特點。
2018, 49(7):401-409. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.050
摘要:使用位移流形理論綜合了具有2T1R與2R1T兩種運動模式的并聯(lián)機構(gòu)。選取一種具有此類運動模式變換的機構(gòu),分析了其自由度變換時的位形特征,使用螺旋理論分析了其在不同運動模式下的自由度特征,分析了支鏈驅(qū)動副選取的可行性。結(jié)果表明,該并聯(lián)機構(gòu)具有2T1R與2R1T兩種運動模式。在兩種運動模式的一般位形下,使用3個驅(qū)動副可以實現(xiàn)對機構(gòu)的控制;在兩種運動模式的變換位形下,支鏈2連接動平臺和定平臺的2個轉(zhuǎn)軸共線,機構(gòu)自由度為4。在支鏈1中增加輔助驅(qū)動副,此驅(qū)動副只在機構(gòu)運動模式變換時工作,可以實現(xiàn)并聯(lián)機構(gòu)在2T1R與2R1T兩種運動模式之間變換。
姚建濤 , 韓博 , 竇玉超 , 張碩 , 許允斗 , 趙永生
2018, 49(7):410-418. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.051
摘要:以上海65m射電望遠(yuǎn)鏡六自由度并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)為研究對象,研究基座運動對并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)動力學(xué)性能的影響。首先闡述了并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)的構(gòu)型與位姿狀態(tài);然后分析了基座運動對動平臺和驅(qū)動分支受力的影響,計算了基座運動引起的動平臺和驅(qū)動分支慣性力和慣性力矩的變化,并分析計算了基座運動過程中引起的重力矢量方向的變化;進而采用具有高實時性特點的Kane方法分別建立了基座固定和基座運動兩種情況下并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)的動力學(xué)方程,最后分別采用Matlab和ADAMS軟件仿真分析了基座運動對機構(gòu)動力學(xué)性能的影響。仿真結(jié)果驗證了所建動力學(xué)模型的正確性,同時也發(fā)現(xiàn)基座運動對此類機械系統(tǒng)動力學(xué)性能影響較為明顯,在結(jié)構(gòu)強度校核和控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定時應(yīng)加以考慮,以提高控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和結(jié)構(gòu)強度的可靠性
2018, 49(7):419-426. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.07.052
摘要:為了研究3-P(4S)并聯(lián)平臺作為振動臺的應(yīng)用前景,根據(jù)其動力學(xué)模型構(gòu)建了振動方程,并根據(jù)其驅(qū)動器特性對振動方程進行簡化處理,得到其固有頻率和正則固有振型,并在ADAMS仿真軟件上對理論振動模型進行了仿真驗證,誤差范圍在0.5%以內(nèi)。對3-P(4S)并聯(lián)平臺的振動特性進行了分析,包括固有頻率隨運動位置變化特性和靈敏度特性。通過力錘敲擊法進行了3-P(4S)并聯(lián)平臺的模態(tài)實驗,對實驗所得的時域信號進行傅里葉變換得到頻域波形,其固有頻率的實驗值和理論計算值的誤差在3%以內(nèi),驗證了理論分析,說明3-P(4S)并聯(lián)平臺可應(yīng)用于振動模擬及振動測試等領(lǐng)域。
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