灌木建植装备设计与主要部件力学和功率分析

针对沙地机械化造林作业问题,设计了灌木建植装备,提出了起垄、栽植、覆土和送苗相结合的机械化造林作业方案。根据工况条件,确定了灌木建植装备的总体结构、工作原理和结构参数,并针对主要部件锥形鸭嘴植苗装置进行力学分析和灌木建植装备进行功率分析,进而为灌木建植装备的液压系统设计提供参考。结果表明,随着装置开启角度(0°~45°)和插土深度(0~100mm)变化,活动鸭嘴尖端和中间位置受到的土壤压力变化明显,尖端和中间位置在插土深度为55mm,开启角度为24°附近达到最大值80N和138N,随之分别稳定在72N和124N。分析土壤压力变化成因,前期的有限元仿真结果与试验结果变化趋势相近,数值相差15%。利用多项式方程拟合活动鸭嘴尖端和中间位置土壤压力曲线,决定系数>0.95。在ADAMS软件中分析灌木建植装备的功率情况,起垄覆土板阻力空载情况下,最大功率为50kW。     

巯基坡缕石-硫酸锰复配对碱性土壤镉污染钝化阻控效应

为探讨巯基坡缕石（MPAL）和硫酸锰（MnSO₄）复配处理对碱性土壤镉（Cd）污染钝化阻控效应,以河南省Cd污染小麦土作为供试土壤,进行了土壤单施MPAL、单施MnSO₄及MPAL和MnSO₄复配施用的为期30 d的土壤老化培养实验。结果表明：土壤孔隙水中Mn含量主要受外源MnSO₄添加剂量的影响,受MPAL添加量影响较小。随着外源MnSO₄添加剂量的增加,土壤DTPA-Mn含量显著升高,但DTPA-Cd含量与空白对照（不添加MPAL和MnSO₄）间并无显著差异。MnSO₄和MPAL复配施用对碱性土壤Cd的钝化效果优于单施MPAL和单施MnSO₄处理,其中,MPAL和MnSO₄复配处理、单施MnSO₄及单施MPAL处理对土壤Cd的最大钝化率分别为57.7%、19.2%和41.8%。在所有复配处理中,添加0.025% MnSO₄对MPAL钝化Cd无显著影响或存在一定的活化作用,而添加0.1%~0.2% MnSO₄对MPAL钝化Cd具有促进作用,在较高剂量MnSO₄对MPAL钝化Cd呈促进作用的情况下,MnSO₄对0.01% MPAL作用最大,随着MPAL添加剂量的增加,这种促进效应逐渐降低。研究表明,MPAL与MnSO₄合适剂量复配处理可以高效固定土壤Cd,是适用于修复碱性农田Cd污染土壤的良好方法。     

植物对硒的吸收转运和形态转化机制

阐述了植物对不同形态硒的吸收、转运和形态转化机制。植物主要吸收水溶性硒,包括部分有机硒、硒酸盐和亚硒酸盐。多数研究表明植物对硒酸盐的主动吸收是通过高亲和力的硫酸盐转运子完成,最近的研究表明磷酸盐可以调节亚硒酸盐的吸收,磷酸盐转运子在亚硒酸盐的主动吸收过程中有重要作用;植物吸收的硒酸盐很快从根部转移到地上部,在叶片中被还原成亚硒酸盐,进而转化为有机硒化物进入其他组织;而亚硒酸盐及其代谢产物主要积累在根部,极少转移到地上部。进入植物体中的硒转化为含硒氨基酸和硒蛋白参与植物的代谢。     

新疆伊犁土壤硒资源分布及与土壤性质的关系分析

调查研究了伊犁州土壤中硒资源的分布特征,为该地区富硒农产品的开发提供理论指导。用原子荧光光度法测定了新疆伊犁州6 个县158个农田土壤样品的全硒含量,并运用统计分析方法对伊犁州土壤硒资源的分布特征及与土壤理化性质的关系进行了分析。结果表明,伊犁州6 个县土壤中全硒含量范围为0.14～2.75 mg·kg^-1,几何均值为0.33 mg·kg^-1,其中昭苏县土壤全硒含量均值最高,巩留县最低。所检测的土壤样品中有2.38%属于少硒土壤,78.57%属于足硒土壤（0.175～0.45 mg·kg^-1）,19.05%属于高硒土壤（0.45～3.00 mg·kg^-1）。统计分析的结果表明,有机质、速效钾、碱解氮与全硒含量呈极显著正相关（P<0.01）,pH 值与硒含量成显著负相关（P<0.01）。伊犁州土壤中硒的含量水平偏高,可以优先考虑富硒农业的开发建设。     

基于特征融合的林下环境点云分割

针对林下环境几何特征的复杂性,以及基于边检测、表面增长和聚类分割方法存在的效率低、分割不足及过度分割等问题,提出了一种基于特征融合的点云分割方法。采用地面激光扫描仪FARO在北京林业大学选择样本区域进行扫描,对扫描得到的数据进行采样点剔除及滤波,得到由1166302个点组成的林下环境点云数据,主要包括林木、地面、石块、人4类目标。综合利用点云法向量信息和激光反射强度信息可实现点云分割。其中,点云激光反射强度可直接从扫描得到的点云数据中获取;法向量可根据点云数据的三维坐标信息,通过对点云数据建立kd-tree数据结构,执行k-邻域搜索,并基于PlanePCA算法计算得到。将点云法向量和激光反射强度2方面的特征优势进行融合,计算中心点与邻域点的综合相异度,并判断其是否在阈值范围内,最终实现点云分割。比较基于特征融合、法向量和激光反射强度3种聚类分割方法得到的分割结果可知,基于特征融合的聚类分割方法能较好地保留数据特征,且分割完整度明显优于其他2种方法。      

赤铁矿与巯基坡缕石复配对砷镉复合污染土壤修复效应研究

为探讨巯基坡缕石（MPAL）和赤铁矿（Fe₂O₃）对土壤重金属污染钝化阻控效应,以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤,采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、Fe含量。结果表明：施加不同材料后水稻籽粒生物量较对照显著增加了2.37~2.45倍,土壤中DTPA-Cd含量显著降低16.94%~22.57%（P<0.05）。土壤连续浸提形态分析显示,MPAL和Fe₂O₃复配处理提高了土壤中无定形态铁氧化物结合态Cd、As含量。MPAL和Fe₂O₃复配处理下水稻根系Cd和As含量降幅分别达7.14%、25.13%,不同处理下稻米Cd含量降幅为40.00%~60.00%,但籽粒As含量处理间差异不显著。研究表明,巯基坡缕石和赤铁矿复配材料可以有效降低土壤中Cd和As含量,减少水稻对Cd和As的吸收,具备Cd-As复合污染农田修复和安全利用的潜在应用价值。     

安阳周边农田土壤和小麦籽粒中重金属含量的相关及主成分分析

重金属作为一类主要的污染物近年受到人们的广泛关注，为了解安阳地区土壤和小麦籽粒重金属状况，采集了周边农田土壤和小麦籽粒样品各60个。运用相关分析法及主成分分析法，探讨了土壤和小麦籽粒中重金属含量的分布特征。结果表明：土壤和小麦籽粒中各元素的变异幅度和均值差异较大，各元素在小麦籽粒中含量低于土壤中含量。土壤中重金属Cr、Mn、Fe、Ni、Cu之间有明显的相关性。小麦籽粒重金属Fe、Pb与土壤重金属Cr、Mn、Fe、Ni、Cu有明显的相关性，小麦籽粒重金属Cd含量与土壤中Cd、Pb含量有明显的相关性。重金属Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb在第一主成分上有很高荷载，且在第一主成分上的荷载远大于在第二主成分上的荷载。安阳地区小麦籽粒中重金属Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb来源具有一定的相似性。     

沙障地表形态衍化数值模拟方法研究

提出了一个风沙相互作用数值模型,该模型以概率统计理论为基础,通过计算不同地表风速下沙粒的风蚀与沉积概率来实现风-沙相互作用过程,最后通过动网格技术,改变下边界节点坐标,实现沙床表面的起伏变化。数值计算与野外沙障凹坑的测量结果对比表明,沙障内地表形态的数值计算结果与实测地表形态较为接近,凹坑最低点位置向下风向一侧移动,误差最大位置为凹坑的最低点处,t=4 d时,平均绝对误差为17.86%,随着积沙增加,误差逐渐减小,t=8 d时,平均绝对误差为8.52%。所提模型无论从定性还是从定量上,都与野外测量结果较为一致,可以正确模拟沙障地表的发展过程。     

基于二维激光扫描的立木胸径计算方法性能分析

针对目前立木胸径算法性能对比中以树干作为测量目标而无法精确评估这一问题,使用激光扫描雷达,以5种管径的PVC管作为测量目标,应用目前常用的两种几何法(切线法、弧长法)与拟合法(Taubin),结合对应的4种角度补偿算法计算目标直径,分析各种算法误差及适用范围,对各种算法性能进行评价。结果表明,Taubin算法精度最高,考虑所有样本后,平均绝对误差为4.89%,其中测量距离为3~6 m时精度最高,平均绝对误差为3.62%。管径小于200 mm,测量距离小于2 m时,所有计算方法的误差均相对较高,其中Taubin法的平均绝对误差为10.59%,优化的弧长法与切线法的平均绝对误差分别为14.03%和13.47%。当测量距离大于2 m时,算法精度大幅度提升,Taubin算法的平均绝对误差降到6%以下。实验表明,Taubin算法在所有计算方法中精度与稳定性最高,最具有工程应用价值。