基于相邻木关系的林分空间结构参数应用研究

森林经营是林业发展的永恒主题,其原理就是道法自然,即遵从自然规律进行既定目标的森林结构调整。森林结构可以帮助我们了解森林的发展历史、现状和生态系统将来的发展方向,已经成为分析和管理森林生态系统的关键因子。森林结构主要通过空间多样性、物种多样性和大小多样性来表征,在很大程度上由相邻木的空间关系所决定。基于相邻木关系的林分空间结构参数角尺度、混交度和大小比数等在国内外关于林分空间结构分析、林木竞争与优势度计算、物种多样性测度以及结构恢复重建与优化调整等研究中被广泛使用,并取得了良好的效果。挖掘空间结构参数新的应用领域以及对结构参数理论体系的进一步完善将是基于相邻木关系的林分空间结构研究亟待解决的首要问题,如何把空间结构的3个方面作为统一整体来分析林分空间结构的特征与变化是目前研究的一个重要方向。未来的研究还将聚焦于变量的三维或二元分布,即变量的"体"、"面"研究,因其可视性将成为现在和未来林学研究的又一重要方向。     

入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究

针对稻麦轮作区黏湿土壤条件下的小麦机械化播种,为避免传统接触式小麦播种技术存在的粘附堵塞严重和作业阻力、功耗大等问题,该文采用非接触式小麦气力射播技术理论,通过自制的小麦气力射播试验台,开展整洁种床土壤条件下入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究。试验结果表明:随着入射角度的增加,相同加速气压下小麦种粒的射播速度垂直分量和射播深度不断增加,小麦种粒触土后产生水平滑移和弹跳的几率变小,且各入射角度下射播深度与射播速度呈正相关关系,不同入射角度下小麦种粒呈现出不同射播深度和土壤冲击效果,小麦种粒未产生损坏情况;当入射角度≥45°和射播速度垂直分量≥25 m/s时,小麦种粒可被完全射播入土壤中且出苗率大于86%,90°入射角度下的射播效果最好。同时,为实现田间作业时小麦种粒的垂直射播入土,应使射播速度水平分量与机具作业速度相等且射播速度垂直分量≥25m/s。试验结果可为非接触式小麦射播装备的研制提供基础数据和技术支撑。     

土壤修复-新兴的土壤科学分支学科

本文在回顾国内外土壤修复研究与发展概况的基础上,首次提出土壤修复是一门新兴的土壤科学分支学科,全面系统地论述了我国土壤修复学科的研究任务和战略定位,并针对新形势下所面临的挑战与机遇,探讨了近期土壤修复学科研究的重要方向与科学问题。     

基于EDEM的猪粪接触参数标定

为准确快速获得畜禽粪便的接触参数,该研究通过物理堆积试验与仿真方法对猪粪接触参数进行了标定。测定了不同含水率下猪粪的堆积角,建立了含水率与堆积角的回归方程;基于Hertz-Mindlin with JKR球体粘结模型,进行了离散元仿真模拟;采用筛选试验设计（Plackett-Burman Design,P-BD）对10个初始参数进行了筛选,发现JKR（Johnso-Kendall-Roberts）表面能、颗粒间滚动摩擦系数、颗粒间碰撞恢复系数对猪粪堆积角影响显著;并根据响应曲面试验设计（Box-Behnken Design,B-BD）建立了堆积角与显著性参数的二阶回归模型,得到了3个显著性参数值分别为JKR表面能0.03 J/m2、颗粒间滚动摩擦系数0.27、颗粒间碰撞恢复系数0.54;将仿真所得堆积角与物理试验值进行对比验证,相对误差为4.27%。结果表明,该研究提出的标定方法能准确模拟物理堆积试验,可为畜禽粪便接触参数的标定提供参考。     

基于Padé模型降阶法的车辆侧倾动力学研究

为简化对车辆侧倾动力学的研究特别是对车身侧倾角的估算和控制,提出针对车身侧倾角的Padé模型降阶方法.该文首先建立了线性三自由度车辆模型,并在此基础上推导出了车身侧倾角的传递函数,由于此传递函数的高阶特性难以用于车辆侧倾动力学的计算与控制中,所以接着对所推导出的侧倾角传递函数进行降阶处理.又考虑到车身侧倾的低频特性以及Padé模型降阶法在低频区能有较好的拟合效果,该文采用Padé模型降阶法对车身侧倾角传递函数进行降阶处理.为了验证降阶后模型的有效性,从时域、频域和复域3个方面分别进行了论证,并通过Truck Sim和Matlab进行了仿真对比.结果表明降阶后的模型在低频区具有较好的逼近效果,此降阶方法可以简化对车辆侧倾动力学的研究,并可以将此降阶模型应用于车身侧倾角的估算和控制中.     

向日葵茎秆切割阻力影响因素试验研究

针对向日葵收获机械在使用现有往复式切割器收割向日葵茎秆时存在适用性差及切割质量差等问题,在微机控制电子万能试验机上模拟直刃切刀配合的切割方式,对向日葵茎秆进行切割试验,研究刃口倾角、削切角度及斜切角度等参数改变对切割阻力和切割能量消耗的影响程度以及不同条件下向日葵茎秆的切割阻力变化规律。结果表明:1)切割速度一定,切刀刃口倾角为0°~20°时,切割阻力峰值及切割能量消耗随着刃口倾角的增大逐渐减小,滑切效果逐渐增强,当刃口倾角在20°时的切割能量消耗较其他角度小。2)切割速度一定,削切角为0°~45°时,切割阻力峰值与切割能量消耗先逐渐减小而后急剧上升,削切角为15°时,切刀对向日葵茎秆的切割阻力和切割能耗较小。3)切割速度一定,斜切角度为0°~60°时,切割阻力峰值和切割能耗先逐渐减小而后迅速增大,斜切角为30°时,其切割阻力和切割能耗最小。     

太行山区鹦哥绿豆种植密度的试验研究

[目的]确定太行山区鹦哥绿豆的最佳种植密度。[方法]设置6万、9万、12万、15万株/hm24个种植密度,通过调查株高、单株荚数、主茎分枝数、单荚粒数及产量,研究种植密度对太行山区鹦哥绿豆生长的影响。[结果]太行山区鹦哥绿豆的株高和单株荚数均随着种植密度的增大而增加,密度为15万株/hm2时达到最大值;主茎分枝数和单荚粒数分别在种植密度为9万、12万株/hm2时出现最大值;产量刚开始随着种植密度的增加而增加,密度为12万株/hm2时最高,为1255.6 kg/hm2,随后开始下降。[结论]太行山区鹦哥绿豆的最佳种植密度是12万~15万株/hm2。     

水稻拔节至抽穗期叶片着生状态的数学模型模拟比较研究

[目的]为了寻找描述水稻叶片着生状态特性的最佳数学模型,更好地揭示水稻生长过程中株形特性。[方法]以杂交稻品种B优827为试验对象,用Logistic、渐进回归、二次曲线、S曲线、逻辑斯蒂和Gauss 6个方程分别对水稻叶片着生角度进行拟合,并比较了不同方程的拟合效果。[结果]6个方程对B优827的叶片着生角度都能拟合且达到极显著水平(P<0.01)。相比之下,Gauss模型拟合决定系数最大。[结论]Gauss模型拟合效果最好,能更好地反映品种的叶片着生状态特性。     

A nonlinear 3D finite element analysis of the soil forces acting on a disk plow

This study aimed to compare predicted soil forces on a disk plow with measured forces within the tillage depth of clay (90 g kg⁻¹ sand, 210 g kg⁻¹ silt, 700 g kg⁻¹ clay) and sandy loam (770 g kg⁻¹ sand, 40 g kg⁻¹ silt, 190 g kg⁻¹ clay) soils. The model assumed the effects of both tilt angle and plowing speed. Two plowing speeds (4 and 10 km/h) at three tilt angles (15°, 20° and 25°) were compared and the draft, vertical, and side forces determined. A 3D nonlinear finite element model was used to predict the soil forces while a dynamometer was used to measure them on a disk plow in the field. An incremental method was used to deal with material nonlinearity and the Trapezoidal rule method was used to analyze the dynamic response of soil during tillage. Field tillage experiments were conducted to verify the results of the finite element model. It was found that increasing the tilt angle of the plow increased the draft and vertical forces and decreased the side force. Increasing plowing speed increased the draft and side forces and decreased the vertical force. Generally, the results from the finite element model were found to be compatible with the experimental results in clay soil, while in sandy loam the differences between predicted and measured data were probably due to problems of measuring soil mechanical characteristics in the triaxial test.     

碎甘薯秧离散元仿真参数测量与标定*

针对甘薯秧蔓机械化回收过程中离散元仿真研究缺乏准确参数值的问题,采用直接测量和虚拟标定相结合的方法对碎甘薯茎秆和叶片离散元仿真参数进行研究。采用物理试验法获得碎甘薯秧的本征参数、碰撞恢复系数等参数值及碎甘薯秧颗粒的静摩擦系数参数范围,并为离散元法仿真设计了不同的参数组合。通过堆积角优化仿真试验确定甘薯叶片本征参数及其他不易直接测量的离散元仿真参数。Plackett-Burman试验表明,甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—45钢的静摩擦系数、甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—甘薯叶的滚动摩擦系数均显著影响堆积角。运用最陡爬坡试验和Box-Behnken优化试验标定了对碎甘薯秧堆积角有显著影响的参数值,以得到的参数进行颗粒堆积仿真试验,测得堆积角平均值为40.51°,与实测值相对误差为0.972%,说明物理试验加优化仿真试验来标定离散元参数是可行的,标定所得的参数可作为甘薯秧茎叶离散元仿真参数。