高纬度地区多功能日光温室设计

高纬度地区的传统日光温室常由于结构设计不合理,冬季生产需要补温,果蔬种植和加工环节分离,运输中容易发生冻害,制约该地区温室的冬季生产。该文基于传统日光温室优点及存在问题,结合高寒地区气候特点,从温室结构优化和功能创新2方面提出新型日光温室设计方案。利用经典温室设计理论,结合生产实际,对采光角度、前屋面弧度、保温性能等进行优化,并对雪荷载、风荷载、屋面活荷载、作物吊挂荷载进行计算,利用结构分析软件midas计算温室结构的受力稳定性,对温室各参数设计的合理性进行验证。优化结果为:总跨度16 m,一层种植部分跨度9 m,生产加工部分跨度7 m,总高度6.5 m,前屋面主采光角37°,土地利用率达到1.7。该设计实现了高纬度地区温室冬季不加温种植果蔬,利用传统温室后墙的遮阴部分,创造地上、地下3层使用空间,显著提高了土地利用率,实现种植、加工、存储多种功能集成,是高纬度地区日光温室的一种创新尝试,可以作为棚室种植园区的核心节点温室。     

基于DTW距离的拖拉机传动轴载荷样本长度计算方法

针对工程领域载荷样本长度确定方法对农业机械载荷适用性较差的问题,提出了一种基于动态时间扭曲(DTW,Dynamic Time Warping)距离计算载荷样本长度的方法。首先,运用无线扭矩传感器获取犁耕作业下拖拉机传动轴的动态载荷,结合传动轴犁耕作业下的载荷特点,划分作业工况;再将作业循环叠加并经过归一化处理后进行DTW距离计算,确定传动轴载荷样本长度;最后,计算参数外推中均值混合正态分布函数的拟合参数相对误差。结果表明,运用DTW距离方法确定的载荷样本长度,能够使均值双正态分布函数拟合得到的参数相对误差保证在10%以内。近似均值精度估计法和均值曲线拟合法的拟合参数相对误差最大值分别为126.06%和80.62%,而基于DTW距离计算方法的拟合参数相对误差最大值为5.43%,验证了基于DTW距离的载荷样本长度计算方法的适用性。研究结果可为拖拉机传动轴田间试验载荷样本长度确定提供参考。     

异速对辊式玉米秸秆粉碎还田装置设计与试验

针对玉米秸秆量大、韧性强,导致还田后秸秆粉碎不均匀影响后续整地和播种等问题,该研究提出了一种异速对辊及动态双支撑形式的玉米秸秆粉碎还田方式,并研制了相应的玉米秸秆还田装置,主要由捡拾粉碎单元、对辊滑切支撑单元、支撑板和机壳等组成。在异速动态双支撑条件下,通过对作业过程中玉米秸秆动力学分析和秸秆漏捡面积分析,对捡拾粉碎刀和对辊滑切支撑刀进行设计,建立了影响秸秆粉碎合格率的数学模型。以捡拾粉碎刀转速、L型甩刀折弯角、L型甩刀刃口长度和滑切支撑刀滑切角为因素,秸秆粉碎合格率为试验指标进行Box-Behnken试验。田间试验结果表明:当滑切支撑刀滑切角45°、捡拾粉碎刀转速1 700 r/min、L型甩刀刃口长度45 mm和L型甩刀折弯角40°时,玉米秸秆粉碎合格率为92.58%,与预测值误差5%,满足国家标准要求。该研究提出的秸秆粉碎还田方式和研制的秸秆粉碎装置为玉米秸秆粉碎还田机设计和优化提供新的方案和技术支撑。     

动态高压微射流协同谷氨酰胺转氨酶复合修饰对鱼明胶凝胶特性和结构的影响

为了提高鱼明胶的凝胶特性,本试验采用动态高压微射流(DHPM)协同谷氨酰胺转氨酶(TG)交联(DHPM-TG)技术对鱼明胶进行复合修饰。结果表明,鱼明胶的亮度、特性粘度和胶融温度均随着TG含量的增加而增大,凝胶强度和硬度先增大后减小。与TG修饰技术相比,DHPM-TG复合修饰技术可显著提高鱼明胶的特性粘度、胶融温度、凝胶强度以及胶体的硬度和咀嚼性。此外,环境扫描电镜结果表明,DHPM-TG制备的鱼明胶胶体结构更加致密。综上,DHPM-TG复合修饰显著改善了鱼明胶的凝胶特性,为生产可替代哺乳动物明胶的高品质鱼明胶提供了新的理论依据。     

Contribution of green manure legumes to nitrogen dynamics in traditional winter wheat cropping system in the Loess Plateau of China

Excessive application of N fertilizer in pursuit of higher yields is common due to poor soil fertility and low crop productivity. However, this practice causes serious soil depletion and N loss in the traditional wheat cropping system in the Loess Plateau of China. Growing summer legumes as the green manure (GM) crop is a viable solution because of its unique ability to fix atmospheric N₂. Actually, little is known about the contribution of GM N to grain and N utilization in the subsequent crop. Therefore, we conducted a four-year field experiment with four winter wheat-based rotations (summer fallow-wheat, Huai bean–wheat, soybean–wheat, and mung bean–wheat) and four nitrogen fertilizer rates applied to wheat (0, 108, 135, and 162 kg N/ha) to investigate the fate of GM nitrogen via decomposition, utilization by wheat, and contribution to grain production and nitrogen economy through GM legumes. Here we showed that GM legumes accumulated 53–76 kg N/ha per year. After decomposing for approximately one year, more than 32 kg N/ha was released from GM legumes. The amount of nitrogen released via GM decomposition that was subsequently utilized by wheat was 7–27 kg N/ha. Incorporation of GM legumes effectively replaced 13–48% (average 31%) of the applied mineral nitrogen fertilizer. Additionally, the GM approach during the fallow period reduced the risk of nitrate-N leaching to depths of 0–100 cm and 100–200 cm by 4.8 and 19.6 kg N/ha, respectively. The soil nitrogen pool was effectively improved by incorporation of GM legumes at the times of wheat sowing. Cultivation of leguminous GM during summer is a better option than bare fallow to maintain the soil nitrogen pool, and decrease the rates required for N fertilization not only in the Loess Plateau of China but also in other similar dryland regions worldwide.     

吉林省西部新开发水田遥感动态监测研究

为了响应土地整理开发项目的政策,吉林省西部地区开发了大面积的水田。为掌握新开发水田的动态变化,有必要对吉林省地区进行土地利用分类。以吉林省前郭县为例,利用2010年环境卫星数据进行不同土地利用分类方法的比较,进而对另外3景图像进行信息提取,分析4个年份新开发水田的分布及变化情况。结果表明,支持向量机法比最大似然法的耕地分类精度高约5%,其产品和用户精度分别为95%和84%。加入纹理信息没有显著提高分类精度。2009~2012年水田面积分别增加-67.7 km2,111.7 km2和265.01 km2。     

Preliminary recovery of coastal sharks in the south‐east United States

Relative abundance of many shark species in the Atlantic is assessed by compiling data from several independently conducted, but somewhat spatially limited surveys. Although these localized surveys annually sample the same populations, resulting trends in yearly indices often conflict with one another, thereby hindering interpretation of abundance patterns at broad spatial scales. We used delta‐lognormal generalized linear models (GLMs) to generate indices of abundance for seven Atlantic coastal shark species from six fishery‐independent surveys along the US east coast and Gulf of Mexico from 1975 to 2014. These indices were further analysed using dynamic factor analysis (DFA) to produce simplified, broad‐scale common trends in relative abundance over the entire sampled distribution. Effects of drivers including the North Atlantic Oscillation index, the Atlantic Multidecadal Oscillation index, annually averaged sea surface temperature and species landings were evaluated within the DFA model. The two decadal oscillations and species landings were shown to affect shark distribution along south‐east US coast. Estimated common trends of relative abundance for all large coastal shark species showed similar decreasing patterns into the early 1990s, periods of sustained low index values thereafter and recent indications of recovery. Small coastal shark species exhibited more regional variability in their estimated common trends, such that two common trends were required to adequately describe patterns in relative abundance throughout the Gulf of Mexico and Atlantic. Overall, all species’ (except the Gulf of Mexico blacknose shark) time series concluded with an increasing trend, suggestive of initial recovery from past exploitation.     

2016/2017冬中国气温偏暖的基本特征及可能成因

利用中国740余站观测的月平均2 m气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,通过动力学诊断的方法,对2016—2017年中国冬季异常偏暖现象进行了研究。结果发现：中国2016—2017年冬季气温偏暖主要是由于西伯利亚高压和阿留申低压偏弱导致东亚冬季风偏弱,在中国存在异常的偏南风。阿留申低压偏弱由两个因素引起,一是由于阿留申群岛地区的海温偏低,冷源对应异常高压导致阿留申低压偏弱;二是阿留申低压在东亚副热带高空西风急流出口区以北,然而该冬季高空西风急流出口区位置偏南,导致阿留申地区偏离急流出口减压区,从而导致阿留申低压偏弱。此外,西风带偏北,中高纬亚洲大陆上空以纬向环流为主,不利于冷空气南下。     

三江源区不同建植年限人工草地根系动态特征

根系动态特征能够反映人工草地植物利用土壤资源的效率和群落恢复演替的程度。本研究以三江源区不同建植年限（5、6、9和13年）人工草地植物根系为研究对象，利用“微根管”技术，连续两个生长季（2015年5-9月和2016年5-9月）探究了4个建植年限人工草地根系动态特征。结果表明：地上生物量和丰富度在建植5~9年呈下降趋势，建植9~13年显著上升；土壤理化性质呈“N”字型变化，不同建植年限间差异显著；随建植年限增加，根系寿命、累积生产量和累积死亡量均波动上升，根系的生长和死亡主要发生在0~10 cm土层；根系平均现存量随建植年限增加持续增加，建植6~9年趋于深层化；根系生产量、死亡量和现存量具有明显季节变化，6月为生长高峰期，7月为现存量高峰期，8月为死亡高峰期，建植9年人工草地根系正生长高峰期迟于其他建植年限；建植年限和土层深度直接影响根系寿命，其余环境因子通过影响土壤速效养分或地上生物量间接影响根系现存量。综上所述，建植人工草地能够增加地上生物量和丰富度，改善土壤质量，促进根系现存量的增加，建植6~9年人工草地的二次退化现象只是暂时性过渡阶段，可在此阶段制定合理的人工管理措施来保证土壤养分的稳定输入，加快群落正向演替的进程，从而提高人工草地的群落稳定性和恢复力。     

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示, Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916 (n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10～20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°Cd,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于LogisticPower模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。