拖拉机定速巡航系统纵向加速度跟踪控制

拖拉机定速巡航系统通过对拖拉机加速度的精确控制实现定速巡航功能,由于纵向动力学系统的非线性、道路坡度、拖拉机悬挂农机具导致的整车质量变动及风阻等外部干扰因素的存在,使得控制系统鲁棒性成为控制器设计的重点。本文基于模块化机理建模及实验数据的方法,建立了拖拉机纵向动力学模型,并在Simulink上建立了该模型,与实车平台进行对比,验证了该模型符合需求。针对拖拉机纵向动力传动系统非线性特点,采用逆模型方法线性化拖拉机纵向动力学模型,基于线性化模型,获取下层控制对象各工作点及各工况下频率响应特性数据,通过频率响应实验和最小二乘法辨识下层对象系统的传递函数。根据传递函数和纵向加速度响应的非线性特性,设计了滑模变结构控制器,仿真结果表明,与传统的PID控制相比,该控制器有效改善了系统对非线性特性及外界干扰的鲁棒性能。     

不同黑杨无性系及树干高度木材顺纹抗压强度研究

为探明黑杨无性系间及个体木材顺纹抗压强度的变异情况,进一步拓宽黑杨木材开发利用途径,笔者对15年生的5个黑杨无性系的生长性状以及木材顺纹抗压强度进行测定分析。结果表明：不同黑杨无性系间木材顺纹抗压强度存在极显著差异,无性系内不同树干高度木材顺纹抗压强度差异显著。供试各无性系木材顺纹抗压强度均达到41 MPa 以上,无性系83 的木材顺纹抗压强度最大,为48.44 MPa;无性系69 的木材顺纹抗压强度最小,为41.06 MPa。各无性系木材顺纹压力强度沿树干高度变化基本一致,都是随着树干高度的增加木材顺纹抗压强度呈逐渐增加的趋势,但无性系内木材顺纹抗压强度在不同树干高度上的变异差异显著。黑杨无性系木材顺纹抗压强度与胸径呈负相关,与树高呈正相关,但均未达到显著水平;与单株材积基本不相关,相关系数仅为0.106。     

干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。     

不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量的关系

【目的】探究不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量关系的规律,明确水稻高产根系形态特征,提出相应的水氮优化管理措施。【方法】2013年以氮高效品种川农优498和氮低效品种川优6203为试验材料,进行不同穗肥运筹比例的裂区试验;2014年以相同试验材料进行穴苗数和促花肥、保花肥配比的裂裂区试验;2015年以氮高效品种德香4103和氮低效品种宜香3724为试验材料,进行水分管理方式和氮肥施用模式的裂裂区试验;分别以上述3个大田试验获得的产量、根系形态及氮素吸收利用相关指标为样本,通过计算方差膨胀因子诊断变量间存在的多重共线性关系。在多重共线性严重的情况下,运用岭回归分析研究根系形态、氮素吸收利用和产量三者之间的关系。基于这些关系在年度间的重演性,确定其中普遍存在的共性规律。【结果】(1)氮高效品种拔节期、抽穗期及成熟期的氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重与产量岭回归方程的决定系数范围分别为0.0219—0.3961、0.0452—0.1379和0.0914—0.6694,氮低效品种分别为0.0084—0.6190、0.1224—0.4341和0.0818—0.4881,产量与氮素吸收利用的关系年度间重演性较差,无明显共性规律;以根干重、不定根数量、长度、表面积、体积、粗分枝根长度、表面积、体积以及细分枝根长度、表面积、体积11项根系形态指标为自变量,氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重三者分别为因变量进行岭回归分析,氮高效品种的回归方程决定系数范围分别为0.0527—0.2728、0.0653—0.3139和0.0714—0.3158,氮低效品种分别为0.0607—0.5040、0.0555—0.4411和0.0724—0.5449,氮素吸收利用与根系形态的关系规律年度间存在较大差异;2013—2015年,氮高效和氮低效品种抽穗期根系形态与产量岭回归方程的决定系数均超过0.8,P0.001,表明抽穗期根系形态对产量具有显著影响是共性规律。(2)在以抽穗期根系形态指标为自变量,产量为因变量的岭回归方程中,氮高效品种的粗分枝根长度标准回归系数最高,对产量影响最大;对氮低效品种而言,细分枝根表面积的增加对产量提高最有利。(3)常规施氮量(150 kg·hm~(-2))下,优化施肥模式为穗肥占比40%,且保花肥的比例达到或超过50%,其结合交替灌溉,有利于优化根系形态;SPAD指导施肥模式下,施氮量较优化施肥减少(由150 kg·hm~(-2)降为120 kg·hm~(-2)),采用常规灌溉比交替灌溉更有利于根系形态优化。【结论】水稻抽穗期根系形态与产量关系极为密切,合理的水氮管理措施能够优化根系形态提高产量。常规灌溉结合SPAD指导施肥或交替灌溉结合优化施肥均有利于氮高效品种抽穗期粗分枝根长度的增长和氮低效品种细分枝根表面积的增大,最终提高产量。     

不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地不同形态磷径流输出的控制效果

为明确巢湖沿岸坡耕地不同农艺措施对生态保护和水环境治理的影响,以农业面源污染长期定位观测基地为平台,于2014—2015年连续2 a对常规耕作(CK)、植物篱(黄花菜,PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)4种农艺措施下的水土及随地表径流迁移的各种形态磷进行了监测。结果表明,与常规耕作相比,PH、PHS和CR能有效地减少径流量和产沙量(P0.05),降低效果依次为:PHSPHCR。与CK相比,PH、PHS和CR可分别减少23.5%、36.5%和19.7%的径流流失和29.5%、45.2%和26.3%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用。CK条件下的径流液总磷(TP)浓度是0.612~1.220 mg·L~(-1),其中颗粒态磷(PP)占总磷的71.5%~81.7%,颗粒态磷是磷随地表径流迁移的主要形态。在溶解态总磷(DTP)中,溶解态正磷酸盐(D-Ortho-P)所占比例较大,为87.4%~90.7%;溶解态有机磷(DOP)所占比例较小,仅占9.3%~12.6%。与CK相比,PHS、PH和CR显著降低了径流液PP和TP的浓度(P0.05),但却不同程度地提高了DTP和D-Ortho-P的浓度,而对DOP的浓度无显著影响(P0.05)。CK条件下,磷的年流失负荷平均为0.706 kg·hm~(-2),占当年作物施磷量0.98%。与CK处理相比,PH、PHS和CR处理磷的年流失负荷分别降低38.4%、53.8%和33.4%(P0.05),其对磷素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低径流液PP的浓度来实现的。综上可知,植物篱(黄花菜)、植物篱+秸秆还田和等高垄作是控制巢湖沿岸坡耕地水土及磷径流输出的有效措施,其中植物篱配合秸秆覆盖还田效果最佳。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

日光温室不同类型起垄内嵌式基质栽培垄冬季温热变化及甜椒苗期生长比较

为对比不同类型起垄内嵌式基质栽培垄的温热性能,设置处理1为梯形土垄(T1),底宽40cm,高15cm;处理2为栽培槽(基质)宽度减小一半SSC垄(T2),底宽为35cm;处理3为槽体全嵌入(15cm)地平表面的SSC垄(T3),高度为0cm;处理4为半嵌入(5cm)地平表面的SSC垄(T4),高度为10cm;处理5为外侧无土包被的单一裸槽垄(T5),宽度为10cm;处理6为标准SSC垄(T6),规格与土垄一致。分别探究了宽度差异(T1、T2、T5和T6)和嵌入深度差异(T3、T4、T5和T6)栽培垄的根区温热变化特征及其甜椒苗生长情况。结果表明,宽度差异的栽培垄中,T6根区抵御环境低温的能力最强,最低温度分别比T1、T2和T5高0.55、1.27和1.33℃。T6的侧面和垂直方向上的热量传递较为缓慢和持久,能够蓄积更多的热量。嵌入深度和土壤包被差异的栽培垄中,T5抗低温能力最弱,T6抗低温能力最强,最低温度分别比T3、T4和T5高0.44、0.84和1.55℃。T3根区温度的稳定性较强。相对的,T3侧面和垂直方向上的根区热量传递缓慢,T5热量传导最为剧烈,T6在2个方向上的吸热时间较长。此外,宽度差异栽培垄中,T2、T5和T6甜椒幼苗生长优于T1,且T6最优;嵌入深度和土壤包被差异栽培垄中,T5甜椒幼苗的生长比其他处理差,T3和T6甜椒的各项指标差异不显著,但T6更有优势。总之,T6抗低温的能力比其他处理强,能够有效蓄积热量并且减缓热量散失,为冬季日光温室甜椒幼苗生长创造良好的根区温度条件,促进甜椒幼苗的生长。     

宝鸡峡灌区农业供水效益C-D函数岭回归分析

为了计算农业灌溉供水效益,将水作为生产要素之一列入C-D生产函数,并在传统投入要素基础上增加化肥、耕地要素,用机械总动力代替固定资本投入建立模型,采用岭回归分析计算农业水资源弹性系数,进而计算了灌区的农业供水效益,为区域生态基流保障补偿研究提供依据。计算结果显示,宝鸡峡灌区所在宝鸡、咸阳两市的农业水资源弹性系数分别为0.098和0.075; 2015年灌区农业供水效益平均为2.89元·m-3,其中宝鸡市2.29元·m-3,咸阳市3.34元·m-3,灌区农业供水总效益达14.6亿元,供水效益逐年递增。灌区农业供水效益的空间差异主要来自于两市的农业经济总量差异,而农耕灌溉技术水平与作物种植结构不同正是造成这一空间差异的主要原因。     

垄作方式对薄层黑土区坡面土壤侵蚀的影响

定量评价垄作方式对坡面土壤侵蚀的影响,可为坡面土壤侵蚀防治提供理论参考。基于2012—2015年哈尔滨市野外径流小区监测资料,探讨了顺坡垄、横坡垄、无垄作(裸地休闲对照)垄作方式对坡面土壤侵蚀的影响,分析了不同垄作方式下坡面水沙关系。结果表明:不同垄作方式下径流量和侵蚀量均具有显著差异,坡面径流量和侵蚀量均表现为无垄顺坡垄横坡垄;与无垄作试验处理相比,横坡垄作使坡面径流量和侵蚀量平均减少了92.4%和98.3%,顺坡垄作使坡面径流量和侵蚀量平均减少66.4%和72.2%。当坡度由3°增加到5°时,无垄作、顺坡垄作、横坡垄作坡面侵蚀量分别增加了0.8,8.2,5.5倍。3种垄作方式下坡面水沙关系均呈现出良好的相关关系,顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀量随径流量的增加幅度远大于横坡垄作坡面,当坡面径流量10.0mm时,二者坡面侵蚀量急剧增加。     

垄沟耕作条件下液膜覆盖对土壤水热状况及玉米生长的影响

[目的]研究垄沟耕作和液膜覆盖集成技术在旱地作物中的应用效果,为旱田高产高效种植方式的选用提供理论支撑。[方法]应用田间小区试验的方式,进行不同耕作方式下的液态地膜、塑料地膜覆盖及不覆膜种植玉米对比试验。[结果]和不覆膜种植相比,垄沟耕作条件下,覆盖种植显著增加了0—40cm土层含水量,提高了5cm,10cm深土壤温度;覆盖种植较好地促进了玉米前期生长,显著增加了玉米产量,提高了水分利用效率(WUE)(p0.05)。随着覆膜时间的延长,液膜、塑膜覆盖的集水保温效果逐渐减弱。液膜覆盖种植的蓄水保温及增产效果低于塑膜覆盖,但显著优于不覆膜种植。试验前期,降水较少,垄沟耕作的集雨效果不明显,但有明显的增温效应。[结论]与塑膜覆盖种植可能会造成"白色污染"问题相比较,垄沟耕作条件下液膜覆盖是一种较为理想的旱作覆盖栽培技术。     

杂交水稻宽垄覆膜半旱式栽培技术研究

在霍山县海拔 6 0 0 m左右的汪家冲乡进行了宽垄覆膜半旱式栽培与旱育稀植平作栽培的对比试验。结果表明 :宽垄覆膜半旱式栽培技术是解决霍山县中山区冷浸田低产变高产的一条有效途径 ,与旱育稀植平作比 ,其具有早发、苗足、穗多、早熟、高产等特点 ,并对其关健技术进行了研究探讨。