光电技术在农业工程中的应用与展望

我国是农业生产大国，农业种植面积和多种农产品产量居世界前列，但是我国农业生产自动化程度相对较低，农业效益提升潜力大。光电技术在提升农业效益方面大有可为。概述了光电技术在农业工程中的应用现状，并展望了光电技术在农业工程中的发展趋势。      

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

影响安吉白茶产量与品质的灾害性天气分型及分析研究

气象条件是影响茶树生长发育的主要环境条件,年际间气候条件特别是早春气候条件的差异,对安吉白茶的开采和产量波动较大。利用安吉2006—2017年白茶生长期调查资料以及相应时段的气候资料,对影响安吉白茶生长、产量与品质的灾害性天气过程进行分型研究,归纳出3种高影响天气类型,分别为冷空气影响型,强对流大风影响型,温度先低后高型,并对3种天气类型分别选1个典型天气过程个例,重点从天气形势、气候条件、灾情调查等方面,分析对白茶生产、品质造成的影响。结果表明:冬末春初的冷空气强度、影响时间以及影响方式等对安吉白茶的生长、产量及品质有重要的作用;选取上游安徽的阜阳站作为冷空气指标站,对本地冷空气强度预报有12 h的提前量,依据该指标可以及时发布预警信息,指导茶农合理安排生产,减少损失;针对不同的天气类型,给出了相应的防御措施。该结果可为茶农合理安排生产和适时采摘提供指导,同时也为农业气象科技人员进一步提高气象服务的针对性和专业性提供技术支撑和依据。     

长沙地区低温粮仓双层通风屋顶最佳保温隔热层厚度分析

粮仓围护结构保温隔热性能对储粮安全和粮仓能耗有重要影响。粮仓屋顶面积大,是粮仓围护结构接受太阳辐射最强的部位,外界热量主要通过屋顶传入粮仓,因此屋顶是粮仓围护结构保温隔热设计的最重要部位。双层通风屋顶、高反射率的屋面隔热涂料和保温隔热材料等节能技术近年来在粮仓屋顶设计中得到迅速发展和应用。考虑屋顶不同外表面太阳辐射反射率和自然通风对双层通风屋顶传热的影响,该文给出并试验验证了多层屋顶非稳态传热模型和双层通风屋顶传热模型,利用经过验证的屋顶传热模型进行屋顶能耗计算,采用经济性模型和全生命周期理论对长沙地区低温粮仓普通屋顶和双层通风屋顶最佳保温隔热层厚度进行分析,并对采用最佳保温隔热层厚度时的生命周期总投资、净收益及回收周期进行计算和比较分析。研究结果表明:屋顶外表面太阳辐射反射率对长沙地区低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度和经济性有较大影响,双层通风屋顶可以减小屋顶最佳保温隔热层厚度,长沙地区低温粮仓可采用双层通风屋顶和高反射率的屋面隔热涂料降低粮仓能耗,减少因能源消耗而引起的环境污染问题。长沙地区低温粮仓普通屋顶挤塑聚苯乙烯和膨胀聚苯乙烯最佳保温隔热层厚度为0.106~0.183 m,生命周期内最大净现值为417~633.38元/m2,投资回收年限为2.39~2.96 a。低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度随屋顶外表面太阳辐射反射率的增大而减小,双层通风屋顶可以减少屋顶保温隔热层投资回收年限。该屋顶最佳保温隔热层厚度确定方法对于指导低温粮仓屋顶保温隔热设计具有一定指导意义。     

煤矸石组分与表土质地对充填重构土壤导气率的影响

研究煤矸石组分及表土质地对煤矸石重构土壤导气率的影响,探讨重构土壤这种差异显著的非均质土壤导气内在机理,为进一步研究复杂的非均质土壤导气特性提供理论基础。通过在煤矸石中掺杂不同粒径碎石来改变其组分,并利用3种不同质地的土壤在土柱内进行土壤剖面重构,采用一维瞬态法测量其导气率。结果表明:(1)不同碎石粒径和质量分数对混合基质饱和含水量影响不同,掺杂2~5mm粒径碎石,随着质量分数的增加,饱和含水量逐渐增加,从7.29%增加到12.9%;掺杂5~10mm粒径碎石,饱和含水量随着质量分数的增加先增加后减少,分别为7.28%,8.5%,6.9%。(2)煤矸石的导气率远大于土壤,并且煤矸石的导气率对水分的敏感度随质量含水量的增加而增加,而土壤的导气率对水分变化的敏感度均随质量含水量的增加而降低。(3)碎石的存在为大孔隙的产生创造条件的同时也会减少了土壤通气断面,阻隔空气传输的通道。(4)重构土壤导气率受表土质地和底部填充介质的共同影响,覆土土壤导气率决定了重构土壤的导气率大小,而充填基质导气率决定了充填介质对重构土壤导气率影响的系数(Ska)。Ska与充填介质导气率呈显著相关,可以通过指数函数进行拟合(R2=0.93)。通过充填介质及覆土土壤的导气率可以对重构土壤导气率进行估算,简化了重构土壤导气率的测定过程。     

纤维诱导对乳清浓缩蛋白起泡性的改善作用分析

纤维诱导对乳清浓缩蛋白(WPC)起泡性具有明显的改善作用。通过向乳清浓缩蛋白中添加一定量成熟的纤维,研究热处理过程中纤维诱导对乳清浓缩蛋白起泡性的影响。结果发现,纤维诱导的乳清浓缩蛋白起泡性远高于乳清浓缩蛋白自发形成纤维的起泡性。在诱导过程中,纤维可以快速提高乳清浓缩蛋白的起泡性,尤其在诱导前期(0~2 h);纤维诱导乳清浓缩蛋白1 h和2 h的起泡能力分别是乳清浓缩蛋白自发形成纤维的1.36倍和1.41倍。成熟纤维可快速诱导乳清浓缩蛋白形成纤维,提高聚合速率并缩短纤维形成时间。同时,聚合驱动力也在诱导前期(0~2 h)快速变化,加速纤维形成。     

崇礼区典型林分空气负离子浓度及影响因素

[目的]对崇礼区3种主要林分类型的空气负离子浓度变化规律以及影响因素进行研究,为该地生态效益评估以及生态旅游规划提供依据。[方法]本研究通过对崇礼区典型林分类型空气负离子浓度进行连续观测,并以开阔无林地为参照对象,采用柱状图、散点图、回归分析等方法研究河北杨(Populus hopeiensis,PHF)、白桦(Betula platyphylla,BF)和油松(Pinus tabulaeformis,PF,)3种纯林以及无林地(NF)空气负离子浓度日变化特征,分析气象因素及植物光合特性对空气负离子的影响,并运用单极系数法以及空气质量系数法对不同林分空气质量进行评价。[结果]表明:(1)空气负离子浓度变化趋势呈双峰型,最低值一般出现在中午,不同林分最高值出现时间不同。不同林分空气负离子浓度具有明显差别,空气负离子浓度从高到底依次为:河北杨(1 101 ion·cm-3)白桦(847 ion·cm-3)油松(755 ion·cm-3)无林地(344 ion·cm-3)。(2)不同林分空气负离子浓度与气温呈负相关,与相对湿度呈正相关;不同林分空气负离子浓度与植物光合特性总体呈正相关。(3)计算空气质量评价参数得出不同林分单极系数从小到大依次为河北杨(0.92)油松(1.01)白桦(1.25)无林地(1.37),各林分空气质量评价指数从大到小依次为河北杨(1.25)白桦(0.85)油松(0.80)无林地(0.27)。[结论]不同林分空气负离子浓度存在差异且阔叶林高于针叶林,空气离子浓度的变化受外界气候因素及自身植物光合特性的影响明显,不同林分空气质量评价指数也存在差异,合理配置林分资源有利于空气质量提升。     

覆盖物对冻融土壤热量空间分布与传递效率的影响

为了明确覆盖物对冻融土壤热量传递阻碍作用的机理和特性,基于冬季大田试验(2016年11月1日—2017年4月30日),设置裸地、自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖+自然降雪、10 cm秸秆覆盖+自然降雪4种处理,分别测定了不同处理条件下10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm深度的土壤总含水率、液态含水率和温度等数据,计算了不同处理条件下冻融土壤的热容量、相变热量和热量变化量等相关参数,进而分析了覆盖物对冻融土壤热量空间分布和传递效率的影响。结果表明:试验期30 cm深度范围内土壤热量交换量占比较大,不同时期内热量变化占比可达54.57%~81.17%;在冻结期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量散失的趋势,在融化期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量吸收的趋势;自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖和10 cm秸秆覆盖对于热量传递的影响率分别为17%、8%和17%;4种处理条件下土壤热量无变化时间段均较长,分别为29.17%、39.41%、43.33%、50.88%。