非光滑表面对推土板的土壤粘附与阻力的影响

土壤对机械和机具的粘附是一个亟待解决的重要问题。本研究根据典型土壤动物蜣螂头部非光滑表面形貌设计了非光滑推土板。这种非光滑推土板的推土阻力随着推土板表面贴敷的小凸包的分布、凸包材料、切削速度、切削角、切削深度及土壤含水量的不同而变化。含水量由30.38％增加到35.50％,推土阻力随之减小。精选推土板之平均最大降阻可达30％。研究结果还表明超高分子量聚乙烯(UHMW—PF)能够明显地减粘降阻。     

离散单元法在土壤机械特性动态仿真中的应用进展

简述了离散单元法的基本原理及其国内外发展现状,介绍了目前地面力学研究领域中离散单元法在土壤机械特性动态仿真中的应用情况,分析了离散单元法在土壤动态行为仿真中应用的可行性,指出离散单元法应用于土壤这样的多相不连续复合体系中,以离散单元的总体行为来描述土壤动态行为具有独特的优越性,提出了离散单元法在土壤动态特征研究中的发展趋势和近期需要解决的关键问题。     

水稻籽粒流对承载板冲击过程离散元分析

为了提高谷物流量测量精度,基于软球模型的离散元法,采用Hertz-Mindlin(无滑移)接触力学模型模拟水稻籽粒流与承载板冲击过程,在升运器线速度分别为0.5、1.0、1.5m/s时分析水稻质量与平均法向冲击力变化规律。结果表明:水稻籽粒流对承载板冲击过程的离散元模型参数选用合理,具有工程应用价值;去除水稻籽粒在承载板上的滑落阶段,3种线速度下水稻质量与平均法向力的线性相关系数由0.8062,0.9082,0.9891分别增大到0.9144,0.9630,0.9944。在设计冲量式谷物质量流量测量装置时应考虑如何减少谷物在测量装置上的滑落阶段,从而提高测量精度。为谷物流量测量装置的开发提供技术支持。     

模拟酸雨对土壤重金属镉形态转化的影响

在模拟酸雨作用下,研究了酸雨对不同Cd污染程度下土壤重金属Cd释放和形态分布、转化规律的影响.结果表明,模拟酸雨浸泡土壤后,土壤pH值高于酸雨浸泡前的土壤pH值和模拟酸雨的pH值,表明土壤表面存在质子的消耗,这可能与硫酸根的专性吸附释放羟基和矿物表面的质子化有关.酸雨浸泡土壤能增加土壤活性态Cd的含量,酸雨酸度越大,土壤Cd含量越高,Cd的活化能力越大.当昆山土壤pH值平均由7.20下降到6.42时,Cd的活化率增加了0.34% ～ 3.29%,因此,在昆山土壤酸化严重的背景下,其土壤重金属Cd的活化趋势明显,由重金属Cd释放而对人类和生物造成的风险较大.     

模拟酸雨对果园土壤主要形态酸变化的影响研究

采用室内淋溶的方法研究了模拟酸雨对果园土壤pH（H2O）、pH（KCl）、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）、可滴定酸度（BNC）等各形态酸的变化影响,并依据淋溶前后各形态酸的含量评价了土壤酸度的变化。试验结果表明：以土壤pH（H2O）值作为供试土壤酸化指标,pH≤4．5的模拟酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥5．5的酸雨淋溶缓冲了土壤的酸化;以土壤pH（KCl）值、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）或可滴定酸度（BNC）作为土壤酸化的指标,pH2．5的酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥3．5的淋溶处理缓冲了土壤的酸化,土壤酸度减弱。     

筒仓装卸料时力场及流场的离散单元法模拟

利用离散单元法研究了筒仓装卸料过程中的力场和速度场,以期揭示宏观力学行为的内在机理。首先介绍了离散单元法的基本原理,然后用物理模型实验测试和模拟了筒仓壁法向压力及物料流动过程,最后用离散单元法研究了筒仓内部压力和物料颗粒速度场,并探讨了颗粒密度和物料密实度的影响。与物理实验结果对比表明,离散单元法用于模拟和分析筒仓壁压力及物料流动规律等是完全可行的     

模拟酸雨对酸性土壤铝溶出及其形态转化的影响

通过采样、酸雨模拟试验和样品分析，研究了我国南方酸沉降区主要土壤类型在模拟酸雨影响下，土壤中铝离子释放及铝形态转化的特点。结果表明，酸雨淋洗造成土壤中铝离子释放；酸雨pH值越低，则铝离子释放量越大。酸雨淋洗还造成土壤中铝形态发生变化；酸雨pH值越低，则土壤中羟基态铝和腐殖质铝含量越低，交换态铝含量越高，从而导致土壤中的铝对植物和生态系统的危害性也越大。     

模拟酸雨对茶园土壤中铅的溶出及形态转化的影响

采用模拟酸雨连续淋洗的方法,研究了茶园土壤的酸化以及不同铅污染程度土壤中铅的溶出和形态转化规律。结果表明,土壤的酸化程度受酸雨酸性强度的控制,酸雨pH越低,土壤酸化程度越强;土壤中铅的溶出总量随模拟酸雨的酸度和土壤本身含铅量的增加而增加,但是土壤滤液中铅含量随时间变化的规律只受模拟酸雨的pH影响;土壤铅污染程度越严重,其中的活性态铅含量越高,同时pH<4.5的酸雨会使土壤中的非活性态铅大量向活性态转化,这将导致土壤中铅的活化而增加其生态风险。     

玉米地上主要器官形态建成的动态模拟

构建玉米茎秆、叶片和穗等器官的形态建成模型,可为玉米器官建成的定量预测和虚拟玉米生长系统的建立提供理论参考。以‘金山27’、‘先玉335’、‘伟科702’和‘郑单958’等玉米品种为试验材料,构建玉米器官形态建成的动态模拟模型。模型以生理发育时间(PDT)为时间步长,以生理发育日来衡量茎秆、叶片和穗的生长进程与生长次序,以品种遗传参数为基础确定其他模型参数,引入了最小含氮量、最大含氮量和临界含氮量订正氮素的影响。不同品种、不同试验点的检验结果表明,节间长度的模拟误差为0~2.5 cm,RMSE为0.2~0.8 cm;节间粗度的模拟误差为0.001~0.397 cm,RMSE为0.050~0.156 cm;叶片长度的模拟误差为0~2.6 cm,RMSE为0.5~1.1 cm;叶片宽度的模拟误差为0~1.5 cm,RMSE为0.1~0.5 cm;雌穗长度的模拟误差为0.1~1.4 cm,RMSE为0.4~0.7 cm;雌穗粗度的模拟误差为0~0.255 cm,RMSE为0.070~0.141 cm;雄穗长度的模拟误差为0.1~2.1 cm,RMSE为0.5~0.9 cm;雄穗粗度的模拟误差为0.001~0.158 cm,RMSE为0.050~0.066 cm。模型表现出较好的预测性和可靠性。     

土壤表面电场对黄土母质发育土壤水分入渗特性的影响及模拟

水资源短缺是黄土高原地区农业生产和生态环境建设主要的限制因子。土壤水分入渗过程不仅决定着土壤对雨水和灌溉水等有限水源的利用程度,而且也深刻影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,团聚体破碎后土壤孔隙将发生重要变化,并影响水分入渗过程。然而,目前关于土壤电场作用对黄土母质发育土壤水分入渗过程的影响尚不清楚,同时考虑表面电场作用后经典土壤水分入渗模型的适用性还有待进一步验证。因此,本研究采用室内一维定水头土柱模拟试验,通过定量调控土壤表面电场,研究了不同土壤电场强度对水分入渗速率、湿润锋运移、累积入渗量的影响,并采用Kostiakov模型和Philip模型对土壤水分入渗过程进行拟合。结果表明:(1)湿润锋运移速度、入渗速率和累积入渗量均随入渗电解质浓度的减小、表面电位(绝对值)和电场的增大而降低,这表明土壤表面电场对土壤水分入渗具有重要的、不可忽略的影响。(2)当电解质浓度0.01 mol·L赵世伟,塿土和褐土的电位绝对值大于233 mV和223 mV时,土壤水分入渗特性参数随时间的变化曲线较为接近,表明233 mV和223 mV分别是影响两种土壤水分入渗过程的临界电位值。(3)Kostiakov模型和Philip模型对于塿土和褐土入渗过程的模拟均有较好的适用性,但通过进一步分析其拟合统计特征值(决定系数R~2、残差平方和、均方根误差RMSE值),发现Kostiakov模型的拟合结果更优。该研究结果可为黄土高原土壤水分入渗的内部调控新技术提供理论参考。