南昌不同城市化强度土壤粒度组成和分形特征及其影响因素

为探究南昌城市化强度对土壤粒度组成与分形特征的影响,将南昌市建成区按不透水面面积占比区分城市化强度等级取样调查（184个样方）,测定土壤粒度组成、理化性质及植被指标,通过土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数值。结果显示：①南昌城市土壤颗粒以粉粒（46~59%）和砂粒（40~53%）为主,高城市化导致土壤中砂粒含量增加,粉粒含量减少。②南昌城市土壤分形维数的变化范围为2.69~2.97,随城市化强度增加呈下降趋势。土壤粉粒与分形维数正相关,砂粒与之相反,粉粒对土壤分形维数的影响最大。③皮尔森相关分析与结构方程模型分析结果共同表明：丰富的地上植被能够减少土壤颗粒的流失,改善土壤物理性质,缓解土壤退化;城市绿地中粉粒、极细砂粒等粒径适中的土壤颗粒保水、保肥更佳,更能反映土壤的质量水平。     

土壤样本分形几何特征的图像分析方法

土壤水分的持留与水分和溶质的运移,在很大程度取决于土壤孔隙的几何性质,而用数字图像处理方法能够较准确地加以识别。本文采用面积法和周长法分别计算了土壤样本图像的孔隙分形维数和多重孔隙轮廓线分形维数,并分析了它们同土壤质地之间的关系。结果表明,土壤孔隙空间在一定尺度范围内才存在明显的分形特征,土壤质地越细(粘粒含量越高)分形维数越大。与周长法相比较,用面积法计算的孔隙分形维数对土壤质地更为敏感。     

土壤图像孔隙轮廓线分形特征及其应用

孔隙轮廓线分形维数是用来描述孔隙本身所具有的分形特征，它反映了土壤孔隙与固体颗粒接触界限的不规则性。该文采用数字图像处理技术研究了中国科学院封丘农业生态实验站内3种不同质地土壤样本图像的孔隙轮廓线分形特征。结果表明：土壤孔隙轮廓线分形特征与土壤质地之间存在着一定的相关关系，即土壤质地越细(黏粒含量越高)分形维数取值越大。同时，根据这3种土壤的孔隙轮廓线分形维数，结合不同分形方法分别预测了它们的水分特征曲线，并与实测的土壤水分特征曲线进行了比较。     

广元市不同土地利用类型土壤的分形特征

以8个植被类型、2个农地和2个退耕地的土壤颗粒组成数据为基础，运用分形模型计算这12个土地利用类型土壤颗粒的分形维数，研究了土壤颗粒分形维数与土壤性状的关系。结果表明：（1）12个土地利用类型表层土壤颗粒的分形维数介于2．8185～2．9249之间。与退耕地和玉米地相比，各林地土壤颗粒分形维数小；与1990年的2．8633相比，2006年土壤颗粒分形维数（2．8592）减小；各团聚体分形维数规律不明显。（2）决定土壤颗粒分形维数大小的首先是〈o．002mm的含量，其次是0．05～0．25mm和0．0020．02mm的含量；决定团聚体分形维数大小的粒级含量由大到小的顺序是：2～5mm，0．5～1mm和1～2mm，其余粒级含量对分形维数影响较小。（3）土壤颗粒分形维数与团聚体分形维数可作为侵蚀指标，前者与土壤可蚀性因子相关关系显著，后者也可作为渗透蓄水指标。（4）在坡耕地基础上的退耕地比生态退化后的营林地具有更有利于水土保持的土壤分形特征。     

基于周长面积分形维数的柑橘品种机器识别

柑橘品种自动识别是有针对性的柑橘病虫害防治、肥培管理、采摘等自动化作业的重要环节。为了评价宫川温州蜜柑、脐橙朋娜和沪溪无核椪柑3个柑橘品种机器自动识别的可行性,采集3个柑橘品种花萼面和侧面数字图像,以图像中柑橘轮廓像素数和区域像素数作为柑橘周长与面积,通过周长—面积方法计算其分形维数。将周长、面积和分形维数作为品种特征值,用小波神经网络识别3个品种,正确识别率分别为95%、95%、97.5%。试验结果表明,用周长、面积和分形维数3个特征值能有效识别3个柑橘品种,并具有较高的识别精度。     

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明：(1)各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。(2)20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。(3)流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。(4)流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。     

冻干物料孔隙特性表征的分形模型与分形维数

为了定量表征冷冻干燥物料孔隙结构和形貌特性，采用两种多孔介质分形模型，通过压汞法研究冻干牛肉和冻干腊牛肉孔隙结构的分形特性。研究表明：对于孔隙特征尺度为1～100 μm的冻干牛肉和腊牛肉，采用Menger海绵模型表征孔隙结构时，尽管表观上表现出无标度区分段线性的特性，却无法确定合理的分形维数用于表征物料的孔隙分形结构；而采用热力学关系模型分析物料孔隙结构时，物料孔隙呈现显著的分形特性，并可给出合理的分形维数，该方法可用于定量表征冻干物料的孔隙分形结构特性。     

云南典型紫色泥岩微观结构的定量特征

通过扫描电子显微镜(SEM)对云南楚雄地区马头山组(K2m)、禄丰组(J1l)、妥甸组(J3t)紫色泥岩的微观结构进行观测,并用Matlab软件处理SEM照片,提取泥岩的颗粒孔隙量化结构信息,以定量表达泥岩颗粒和孔隙的结构特征。结果表明:禄丰组、马头山组和妥甸组泥岩的微结构分别呈蜂窝状、花瓣状和团粒状结构,团粒状(J3t)结构强度明显低于花瓣状(K2m)、蜂窝状(J1l)。三种泥岩的颗粒和孔隙大小不一,颗粒的均匀程度和孔隙的似圆性较差;三种泥岩颗粒分维数大小依次为J1l(1.74)K2m(1.64)J3t(1.34),说明J1l小粒径的颗粒较多,而大粒径的颗粒少,J3t大粒径的颗粒多,小粒径颗粒少。而孔隙分维数大小为J3t(1.88)K2m(1.58)J1l(1.35),说明妥甸组孔隙的联通性好,孔隙较均匀。     

排土场不同土地利用类型土壤的分形特征

利用分形理论对排土场人工林、耕地和草地等不同样区土壤颗粒分形特征进行研究,探讨煤炭开发对该区土壤环境的影响程度,为保护矿区土壤生态条件和恢复土壤生态功能提供科学依据.运用欧美克LS-POP（6）激光粒度分析仪测定阜新市海州露天矿排土场土地复垦区3种土地利用类型0～100 cm土层10个层次的土壤颗粒机械组成,运用土壤体积分形模型计算土壤颗粒体积分形维数D,同时测定土壤样品的理化性质.结果表明：1）不同土地利用类型对土壤分形维数影响显著,而土壤层次对土壤分形维数影响不显著;3个样区的D值在2.078 6～2.717 5之间,平均D值为2.424 1.2）不同样区平均D值表现为人工林（2.2457）＜草地（2.5024）＜耕地（2.5476）.3）研究区水解氮、全氮质量分数与土壤分形维数呈多项式曲线关系,速效钾质量分数与土壤分形维数呈对数曲线关系,排土场土壤分形维数D值与土壤全氮、水解氮、速效钾质量分数为负相关,与pH值不存在相关性.     

耕层土壤颗粒表面的分形特征研究

通过对31个土壤样品的测定,研究了不同质地耕层土壤颗粒表面的分形维数(D),结果表明D介于2.7060~2.9968之间,并且同一质地类型的土壤分形维数D差异不大,但有随土壤质地由紧砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土到轻粘土,分形维数D呈递增趋势。统计分析结果表明:土壤颗粒表面的分形维数D与10个粒级颗粒含量之间存在极显著的线性回归关系;4个粒级对分形维数D的直接贡献由大到小依次为:粘粒>细粉>粗粉>中粉,无论哪一个粒级的颗粒含量增加,通过其它三个粒级的颗粒含量的间接效应都将使分形维数D增大;土壤有机质、土壤阳离子交换量分别与D有极显著正相关,可以用O M=-229.1113+86.5400D和CEC=-84.6456+32.1086D的直线回归方程来描述它们间的数量关系。     

含氢硅油改性稀土荧光竹塑复合材料的耐水性

为提高稀土荧光竹塑复合材料的耐水性能,拓宽其应用范围。利用含氢硅油改性竹粉和铝酸锶荧光粉表面,熔融共混,注塑成型的方法制备稀土荧光竹塑复合材料。通过接触角测量仪、荧光分光光度计、电子万能试验机、扫描电镜等仪器研究含氢硅油改性对复合材料接触角、吸水性能、发光性能和力学性能的影响。结果表明：未改性复合材料表面具有亲水性,改性复合材料表面具有疏水性。相比于未改性复合材料,改性复合材料的吸水率和吸水厚度膨胀率较低。经11 d水浸泡,改性复合材料的相对发光强度下降28.82%显著低于（P＜0.05）未改性复合材料的46.40%,改性复合材料的发光性能耐水性更好。随着浸水时间的延长,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度均下降并趋于稳定,冲击强度先增大后减小,然后趋于稳定,与未改性复合材料相比,改性复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度的下降率较低（P＜0.05）,改性复合材料的力学性能遇水更稳定。扫描电镜显示,改性复合材料中荧光粉和竹粉在基体中分散较均匀、团聚减少、界面黏合强度改善。复合材料经含氢硅油改性后,游离羟基数量减小,羟基吸收峰向低波数移动,在1 387.75 cm-1处出现Si-CH3的特征吸收峰,表明含氢硅油与竹纤维和荧光粉表面羟基发生了化学反应,研究结果对提高稀土荧光竹塑复合材料的耐水性具有实际意义。     

竹粉热处理改善竹粉/聚丙烯复合材料的防霉性能

为改善竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的防霉性能,该文通过对竹粉进行热处理,处理温度为150~190℃、处理时间为60~240 min,研究热处理对竹粉化学成分、失重率及吸湿性的影响,测试热处理竹粉对竹粉/PP复合材料颜色、力学性能、表面润湿性及防霉性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,竹粉综纤维素含量逐渐降低,木质素含量逐渐增加,失重率增大,吸湿性降低;与未热处理的竹粉/PP复合材料相比,热处理复合材料的色差最大值为7.54,弯曲强度和弯曲模量分别下降9.79%和5.37%,但表面润湿性降低,防霉性能增强,防霉被害值由3.75降至2.25,防霉效力为40%。该研究结果可为防霉型竹(木)塑复合材料的研发和应用提供试验数据和理论参考。     

基于扫描电镜图像分析的菜籽仁饼孔隙结构分形研究

以冷态压榨条件下菜籽仁饼为对象,研究油料饼孔隙结构,探讨油料饼孔隙结构的分形特性以及压榨压力对油料饼孔隙结构的影响.运用扫描电镜和Image-pro图像分析技术分别测试分析6种压榨压力下的菜籽仁饼孔隙的微观结构,采用小岛法对图片进行了孔隙截面边界和孔隙尺寸分布分形维数的测定,并采用回归分析方法建立了孔隙截面边界和孔隙尺寸分布分形维数与压榨压力的经验公式.结果表明,菜籽仁饼的孔隙结构存在明显的分形特征,分形维数越大,孔隙截面边界越不规则、孔隙尺寸分布越大;压榨压力越大,分形维数越大,压榨压力与分形维数满足明显的线性关系.     

基于CT扫描的不同粒形滤料孔隙结构特征

滤层孔隙结构直接影响过滤过程中的颗粒沉积和运移效果。为了掌握砂石过滤器不同粒形滤料组成滤层的内部孔隙结构特征,该研究以粒径为1～1.18 mm的普通石英砂（QS1）、天然海砂（SS2）、改性玻璃（MG3）和玻璃微珠（GB4）4 种滤料为研究对象,采用CT 扫描技术对滤层孔隙模型进行了三维重构,利用VGStudio MAX、Image J等计算机图像处理软件,分析了 4 种滤层的孔隙率、孔径大小及孔隙形状参数,并结合分形理论确定了 4 种滤层孔隙结构的计盒分形维数。结果表明：4种滤层的表观孔隙率范围分别为39.7%～44.6%、38.5～42.3%、40.7%～45.6%、34.8%～38.7%,对应体积孔隙率分别为0.422、0.412、0.441、0.366;对应孔径范围分别为75～960、80～760、70～1 050、85～930 μm,圆度值区间分别为1.59～1.78、1.35～1.54、1.65～2.03、1.20～1.36,扁平度值区间分别为2.62～2.75、2.05～2.20、3.04～3.21、1.94～2.04,计盒维数均值分别为1.621、1.566、1.661、1.446。该研究定量表征了滤层孔隙结构特性,得出不同粒形滤料细观孔隙结构的差异：滤层表观孔隙率呈现“上高下低”分布规律,孔径分布规律表明滤层内均是小孔隙占多数,大孔隙占少数,且孔隙以狭长型为主。随着滤料棱角度增加,表观孔隙率分布越分散,体积孔隙率越大,大孔隙占比也相应增加,最大达到17.24%（MG3）,孔隙形状更加偏离球形,表征孔隙结构复杂性的计盒维数相应增加,且分形维数与孔隙率呈负相关关系。滤层孔隙结构研究可为后续研究滤层内颗粒沉积和运移规律奠定基础。     

平邑山区农村居民点分形特征及影响因素

农村居民点分形特征是研究农村居民点自组织演化规律的重要内容。以山东省平邑县为例,应用分形几何学方法,探讨了农村居民点分布变化影响因子与农村居民点分维的关系,阐明了农村居民点的分形特征。结果表明：农村居民点的面积、周长、人口和分维具有内在联系性;该区域农村居民点分维值随高程变化和坡度的增加呈降低趋势;农村居民点分维值明显高于交通维数和水系维数;农村人口与农村居民点面积呈异速生长关系,农村人口相对变化率低于农村居民点面积变化率,未来该区域农村居民点分维值呈上升趋势;随着农民人均纯收入增加,农村居民点分维值呈上     

土壤孔隙质量分数维D_m二元图像分析及其影响因素研究

本文简要介绍了利用土壤切片的二元图像分析了土壤孔隙结构的质量分数维Dm 的方法 ,并研究比较了四类土壤类型的Dm 及其影响因素。结果表明Dm 可以较好地定量描述土壤孔隙的空间分布特征 ,Dm 与土壤孔隙面积、孔隙孔径分布、土壤深度以及土壤质地之间均具有一定的联系     

冻融循环老化降低竹粉/聚丙烯发泡复合材料性能

竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料具有密度低、比强度高等优点,为了探讨期老化规律,该文研究冻融循环对不同竹粉含量(0,20%,33%和42%)的发泡复合材料的材色、物理力学性能、热学性能的影响,并结合环境扫描电镜(environmental scanning electronic microscopy,ESEM)和傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectrum,FTIR)对复合材料的表面形貌及化学结构进行分析。结果表明:随着竹粉含量增加,冻融循环老化对复合材料的材色和物理力学性能影响越明显,且随着冻融循环次数的增加,复合材料产生的色差越大,力学性能降低越多。9次冻融循环后,0、20%、33%和42%竹粉/PP发泡复合材料产生的色差ΔE*分别为0.9、2.4、7.0和9.9,弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度和缺口冲击强度的保留率分别为95.2%~99.1%、97.3%~98.9%、94.9%~97.5%和92.0%~95.6%。热重分析(thermogravimetric analysis,TG)结果表明,9次冻融循环老化后,0和33%竹粉/PP发泡复合材料的初始热分解温度分别下降了19和8℃。ESEM显示,老化后复合材料表面出现少量的裂纹以及褶皱,且少量的表层高分子层脱落。FITR测试结果发现,冻融循环过程中复合材料的木材指数减少,表明材料表面的竹粉颗粒损失,且基体PP的基团峰强度减弱。该研究可为进一步探索竹塑发泡复合材料的老化规律,制定产品标准提供试验数据和理论参考。     

可逆热致变色竹塑复合材料的温度与光响应及热学性能

为更进一步了解可逆热致变色竹塑复合材料所具有的特性,该论文对可逆变色竹塑复合材的温度与光响应及热学性能进行研究,主要包括：环境温度对变色时间的影响、变色复合材料的曝晒试验（测试环境温度与曝晒装置内的温度）、试样表面的反射率、导热系数等。研究结果表明：变色竹塑复合材料在较高的环境温度下竹塑复合材料的变色响应时间较短,如WTB1在45、50、55、60、65℃的变色时间分别为256.11、146.18、82.78、69.16、45.06 s;曝晒试验的结果表明颜色影响试验箱内温度,添加钛白粉可降低曝晒装置内的温度;在12:00时,WTB1、WTB2、WTB3、WTB4、WTR1、WTR2与环境的温差分别为14.3、12.8、15.3、11.3、15.3、11.3℃。可逆变色竹塑材料的导热系数随着温度的升高而增大,WTB2在15、30、45、60℃下的导热系数分别为0.098、0.099、0.103、0.107 W/(m K),WTB1（未添加钛白粉）表面自由能和接触角分别为67.3°、41.50 MJ/m2,而WTB2（添加钛白粉）的表面自由能和接触角分别为74.6°、37.52 MJ/m2;各种试样的反射率存在差异,添加钛白粉提高了材料的表面反射率,颜色是影响太阳反射率的重要因素之一。研究结果为该材料的实际应用提供数据支持。     

抗老化剂改善竹粉/聚丙烯发泡复合材料的自然老化性能

为探索木塑复合材料的老化规律,改善木塑产品的老化性能,该文以化学发泡法制备的竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料为研究对象,采用户外自然老化方式,研究自然老化对发泡复合材料材色、弯曲蠕变性能、流变性能的影响;同时为改善发泡复合材料的老化性能,研究了抗老化剂对发泡复合材料自然老化性能的影响。结果表明:抗氧化剂B225和抗紫外线剂UV770均可改善复合材料的自然老化变色,减缓复合材料的老化褪色,提高复合材料老化后的弯曲蠕变性能和流变性能。在提高复合材料材色稳定性和初始刚性方面,添加质量分数为0.6%B225的效果较优,其次是添加0.3%B225+0.3%UV770、最后是添加0.6%UV770;而添加0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其流变性能稳定性较佳。自然老化12个月后,未添加抗老化剂的复合材料产生的色差△E*为22.8,而添加0.6%B225、0.6%UV770、0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其△E*分别为14.2、17.6和16.8。自然老化12个月后,添加抗老化剂的复合材料,其产生的蠕变应变减小且弯曲性能保留率增大。动态频率扫描结果显示,自然老化会降低复合材料的储能模量、损耗模量、复数黏度和平均分子量,缩短松弛时间;添加抗老化剂不仅可提高复合材料的初始流变性能,而且可改善复合材料的流变性能稳定性。研究结果为进一步探索木(竹)塑发泡复合材料的老化规律及木塑生产实践提供数据和理论参考。     

适宜共混速度改善低密度聚乙烯/竹粉复合材料力学与流变性能

该文主要研究共混速度对(low density polyethylene,LDPE)/竹粉木塑复合材料、流变性能和吸水率的影响。采用熔融共混方法制备LDPE/竹粉复合材料,通过旋转流变仪、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和材料试验机等详细研究了共混速度(40,75和100 r/min)对LDPE/竹粉复合材料的复合材料动态力学性能、形态、吸水率和力学性能的影响。在LDPE/竹粉复合材料,LDPE、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(maleic anhydride grafted polyethylene,MAPE)和竹粉的质量比控制在65∶5∶30。共混温度和时间分别设定为170℃和10 min。结果表明,添加竹粉可有效增强LDPE的力学性能。LDPE/竹粉复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着共混速度的增加而呈现下降趋势,但是与纯LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的拉伸强度和弯曲强度分别增加了28%和115%;弯曲模量从48.45 MPa降低到40.75 MPa。与LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的弯曲模量最高增加了238%;缺口冲击强度则从12.8 k J/m2提高到18.27 k J/m2,但仍低于纯LDPE。在相同频率下(1.0 Hz),随着共混速度的增加,LDPE/竹粉复合材料的储能模量和复数黏度也逐渐下降,加工性能得到了改善;同时复合材料的吸水率也从0.89%(40 r/min)下降至0.59%(100 r/min)。SEM结果表明,竹粉能均匀分布在LDPE中,提高共混速度使得竹粉表面被大量树脂覆盖,改善了界面性能,使得材料断裂面产生大量的塑性形变,提高了材料韧性和冲击强度。试验结果证实共混速度为100 r/min时,LDPE/竹粉复合材料具有较好的冲击强度和较低的吸水率,这为木塑复合材料力学性能和吸水率的改善提供有意借鉴。