作物残茬覆盖对农田土壤风蚀的影响

为定量评价干旱半干旱地区农田土壤抗风蚀效果,采用移动式风洞及其配套测试系统对内蒙古武川县上秃亥乡农田地表进行了原位测试研究。结果表明,不同风速下土壤风蚀量随作物残茬盖度的增加呈指数规律减少;40%以上残茬盖度可明显提高土壤颗粒起动风速并减少风蚀量;当风速为14~18 m/s时,地表作物残茬盖度为60%~80%具有较好的抗风蚀效果。     

基于外碾削立式碾米机的离散元法仿真分析

引入离散元仿真技术对碾米机械进行仿真研究,旨在探索碾米机在碾白过程中的碎米机理。通过模拟大米在输送过程来获得速度、运动轨迹等数据,由图表等方式输出模拟结果,可以看到米粒群绕着碾辊做螺旋形前进的运动规律。该技术在粮食机械设计系统的研究中具有重要的推广意义,可为碾米机优化设计提供理论参考,也为其他农业物料精确定量分配提供了一种新的方法。     

喷油器在柴油机燃烧系统中的应用

随着柴油机技术的不断提高,对喷油器以及整个燃油喷射系统提出越来越高的要求。不同的燃烧系统,要求的喷油器也不同。因此,燃烧系统与所采用的喷油器应有理想的匹配,通过提高喷油器对燃油喷射雾化和纯空气的混合以及混合物的燃烧等过程的性能,进而达到改善柴油机性能的目的。这也是柴油机能否可靠工作和使用寿命能否延长的关键,同时对环境保护——特别是排放和噪声有非常密切的关系。从生产、使用角度出发,文中对喷油器的工作原理,不同形式喷油器的喷油规律,喷雾特性以及喷油器的主要组合件——喷油嘴偶件的结构与柴油机燃烧室的关系进行了叙述和分析。喷油嘴偶件的选择必须按技术要求的程序进行逐项检查与试验来完成。     

典型草原植被盖度计算与试验插值对比分析

典型草原退化是草原演变的一个基本过程,但是由于其面积比较大,利用传统的研究方法已经变得不现实。本研究根据地形、地貌特征,选择具有波状高平原、坡地、低山丘陵区3种地形地貌的试验样地,通过GPS定位,对其每个样方进行连续3年测量,测出其植被盖度,借助Arc GIS空间分析模块对植被盖度进行克里格插值分析,得到植被盖度空间分布图,通过同期影像数据进行归一化指数的计算,确定其植被盖度,将计算结果与插值结果进行空间叠加分析,得到的2011—2013年3类不同样地分析结果,相似率都为90%以上。基本上验证了通过遥感数据计算植被盖度来推演草原退化规律的正确性,提出了基于遥感数据监测典型草原植被盖度演变趋势的方法。     

小粒牧草种子丸粒化包衣数值模拟与试验

针对小粒牧草种子丸粒化包衣时包衣质量不高、丸化合格率较低等问题,该研究采用理论方法,分析种粉颗粒在包衣锅内的运动过程、受力情况,构建种粉颗粒与包衣锅相互作用力学模型,获取影响种子包衣质量的主要因素。利用EDEM软件模拟包衣设备中不同结构参数下物料混合情况,探究结构参数对种粉混合效果的影响,以粉料的变异系数为评价指标,以包衣机甩盘直径、包衣机边缘倾角和包衣机转速为影响因素开展优化试验,得到最优参数组合为包衣机甩盘直径309.9 mm、包衣机边缘倾角61.9°和包衣机转速10.1 r/s。利用搭建的物理试验平台进行种子丸粒化包衣验证试验,结构参数优化后的包衣锅物理试验平均丸化合格率得到提升。进一步优化种子丸粒化包衣质量,探究粘结过程中粉料、药液对丸粒化包衣的影响。对丸粒化包衣机进行工艺参数正交试验,得到最佳工艺参数组合为单次供粉量为10 g、单次供液量为15 mL和包衣时长为7 min。在最优工作结构参数与工艺参数组合下,种子丸粒化包衣试验质量较高,研究结果可为其他不规则种子包衣提供参考。     

基于弹齿轨迹的滚筒式牧草捡拾器遗漏率及工作参数优化

该文基于弹齿的运动轨迹,建立了遗漏率理论模型并进行了仿真,利用MATLAB编程实现捡拾器凸轮机构的参数化设计。对凸轮轨道为正弦加速度规律运动的捡拾器进行遗漏率理论分析,并利用高速摄像系统进行试验,理论与试验的漏捡区高度线性拟合调整R~2为0.998 8,漏捡区面积线性拟合调整R~2为0.960 4。在捡拾器机器前进速度4~6 km/h,滚筒转速40~90 r/min时,应用遗漏率理论模型进行中心组合响应曲面法分析和目标优化,得到的理论工作参数最佳组合为前进速度4.0 km/h,滚筒转速54.299 r/min,此时,漏捡区高度0.796 cm,漏捡区面积6.369 cm~2。在前进速度4 km/h和滚筒转速55 r/min的条件下进行不同含水率牧草的捡拾试验,遗漏率均低于国家标准要求的25%。该研究为捡拾器设计提供了理论基础,且能更好地指导实际生产。     

基于改进离散粒子群算法的青贮玉米原料含水率高光谱检测

快速、无损和准确检测青贮玉米原料含水率,对确保青贮玉米发酵品质、推动青贮产业健康快速发展有重要现实意义。为探究高光谱技术在青贮玉米原料含水率检测方面的可行性,研究通过高光谱成像系统获取青贮玉米原料高光谱图像并利用烘箱加热法测定实际含水率。在粒子更新方式和惯性权重2个方面对传统离散粒子群算法(discretebinary particle swarm optimization,DBPSO)进行优化,提出基于改进型离散粒子群算法(modified discrete binary particle swarm optimization,MDBPSO)的特征波段优选方法,并利用相关系数分析法(correlation coefficient,CC)、DBPSO和MDBPSO法提取原料含水率高光谱特征变量,基于全波段反射光谱(total spectral reflectance,TSR)和特征波段反射光谱建立青贮玉米原料含水率预测模型。结果表明,MDBPSO优选特征波段适应度函数的收敛精度和收敛效率较DBPSO法均有明显改善,最优适应度值由0.761 6提高至0.812 3,函数收敛迭代次数由280次降低至79次。MDBPSO-PLSR预测模型的建模精度和预测精度均高于CC-PLSR、DBPSO-PLSR和TSR-PLSR预测模型,其校正集决定系数Rc2和均方根误差RMSEC(root mean square error of calibration)分别为0.81和0.032,预测集决定系数Rp2和均方根误差RMSEP(root mean square error of prediction)分别为0.80和0.045。该研究表明,利用高光谱图像技术检测青贮玉米原料含水率具有较高的精度,研究可为后续开发青贮玉米原料水分快速检测仪器提供借鉴方法。     

保护性耕作农田和柠条带状配置草地防风蚀效果的风洞测试

为比较分析保护性耕作农田与柠条带状配置修复退化草地的防风蚀机理和防风蚀效果,利用移动式风蚀风洞及相关配套设备对内蒙古乌兰察布寒旱区的保护性耕作农田、传统旱作农田和退化草地、柠条带状配置草地进行风蚀风洞原位测试,研究其风速廓线、输沙通量等风沙运动规律,分析保护性耕作农田、柠条带状配置草地的防风蚀情况。结果表明:保护性耕作农田、柠条带状配置修复草地的输沙通量随地表高度的变化呈"C"字形分布,有别于传统耕作农田和退化草地的输沙通量随地表高度的增加按指数规律迅速衰减;保护性耕作农田、柠条带状配置草地的防风蚀机理,主要在于保护性耕作农田的直立残茬和柠条带状配置可对近地表风速产生阻挡、分解、疏散作用,从而使近地表风速造成不同程度削弱;当风洞中心风速为11 m/s时,在距地表50 mm处保护性耕作农田相比传统耕作农田的风速降低率达86.44%,柠条带状配置草地相比退化草地的风速降低率为70.69%,近地表风速的降低是保护性耕作农田和柠条带状配置草地有效防治土壤风蚀的根本原因;保护性耕作农田和柠条带状配置草地的风沙流主要活动在距地表40 cm高度以下,占总输沙量的90%左右,而对照传统耕作农田和退化草地的风沙流则主要活动在距地表20 cm以下,占总输沙量的85%以上。     

基于冠层高光谱的甜菜不同生育时期SPAD值估测研究

文中基于高光谱与田间试验进行了甜菜不同生育时期(甜菜幼苗期、叶丛生长期、块根膨大期和糖分积累期)SPAD值估测研究。采用便携式ASD光谱仪和SPAD-502叶绿素仪分别实测了甜菜冠层反射光谱和SPAD值,分析不同生育时期冠层高光谱响应特征,并对12种光谱指数与不同生育时期的冠层SPAD值进行相关性分析,最后建立了SPAD值的最佳估测模型。研究结果表明:在可见光波段(450-680nm)与近红外波段(760-950nm),甜菜不同生育时期冠层反射光谱存在明显差异;不同生育时期所筛选的3种光谱指数与SPAD值均达到了极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)相关水平;甜菜幼苗期、叶丛生长期、块根膨大期和糖分积累期分别以NDVI、SDr/SDy、CCI和SDb为单一自变量所建立的估测模型最佳,模型决定系数R~2分别达到了0.573、0.212、0.363和0.324。     

离散元模拟导种管高度对排种性能的影响

排种系统是免耕播种机的重要组成部分,其性能直接影响到免耕播种机整体工作质量。导种管为排种系统最后一个环节,主要作用是将排种器排出的种子导入开沟器并使种子能够顺利落入种沟内,其投种位置和速度对排种系统的排种均匀性有较大影响。本文用离散元软件,对导种管施加直线运动和正弦振动,模拟玉米种子由颗粒工厂生成后,经过导种管下落到土地的过程。同时,经离散元后处理模块得到玉米种子在土地上的分布图、种子的运动轨迹及种子在导种管内运动的最小速度和种子离开导种管时的速度;并用origin软件得到种子在导种管内运动的最小速度与导种管高度的拟合曲线、种子离开导种管时的速度与导种管高度的拟合曲线。模拟结果表明:当免耕播种机作业速度为1.389m/s时,最佳导种管高度应为500mm。