推土板的仿生分形设计

大量的仿生几何非光滑触土部件减粘降阻的试验研究结果表明,触土部件表面上的几何非光滑结构单元的分布对其减粘降阻效果具有显著的影响[1]。该文利用蜣螂体表几何非光滑结构单元(GUSU)分布的生物信息,进行了推土板仿生分形设计并对所设计的推土板进行了推土试验。利用试验优化设计技术,初步考察了推土板上几何非光滑结构单元的分布对推土阻力的影响     

波纹型推土板减粘降阻的有限元分析

对波纹型几何非光滑推土板与土壤相互作用进行了二维有限元分析，并通过表面应力、位移及土体中的应力场分析了其减粘降阻原因。为非光滑表面的减粘降阻机理的研究提供定量依据。     

基于遗传算法的波纹形仿生推土板表面的数学建模与优化设计

该文根据典型土壤动物波纹形几何非光滑体表的特征，给出了两种波纹形仿生推土板表面的数学描述式，利用地面机械仿生学及地面车辆理论的研究结果，建立波纹形仿生推土板表面的非凸优化模型，并借助于演化计算构建了求解算法，通过数值计算，针对不同类型的土壤给出了波纹形仿生推土板的优化设计方案。     

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。     

仿生推土板减粘降阻机理初探

试验证明,仿蜣螂头前部“推土板”形状而设计的仿生推土板,具有较明显的减粘降阻效果。为了进一步研究、优化和开发仿生推土板,本文建立了推土板的力学模型,对土壤与推土板接触界面进行了动态分析,并初步探讨了其减粘降阻的机理。     

推土板表面形态对土壤动态行为影响的离散元模拟

土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明：离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤－机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。     

非光滑表面电渗减粘降阻应用研究

非光滑表面电渗是有效解决土壤对地面机械触土部件粘附问题的理想方法之一,该文进行了非光滑表面电渗推土板动态试验,同时还创造性地设计、试制了非光滑表面电渗的装载机模型铲斗。试验证明,非光滑表面电渗铲斗具有良好的脱土性能,可提高作业生产率30％以上。     

履带式推土机动力传动系统推土工况建模与仿真

为实现履带式推土机的快速建模,该文从工作方式、系统结构、动力学等多个角度对履带式推土机进行了分析研究。进一步利用Matlab\Simulink对Cruise进行二次开发,在Cruise环境中添加了动载荷模块、履带模块、分动箱模块及液压模块。在此基础上,结合Cruise中完善的动力传动系统模型,实现了履带式推土机直行推土工况的快速建模。利用实车参数对模型标定后进行仿真。推力的仿真结果与试验数据相比,有99.2%的仿真结果误差小于1%;滑转率的仿真结果与试验数据相比,有71.8%的仿真结果误差小于1%。对比结果表明,模型能够对履带式推土机的直行推土工况进行准确地模拟。     

几何非光滑生物体表形态的分类学研究

生物体表几何非光滑的实地观察分析和分类,是非光滑表面减粘降阻仿生研究的基础环节之一。本文在实地观察、采集大量粘湿环境土壤动物的基础上,利用电镜分析技术,根据表面几何形态的不同,全面地进行了典型生物体表非光滑形态的分类研究,并以生态学的观点初步探讨了其形成机理。     

土壤动物非光滑体表几何单元的统计分析及模拟

为科学地利用生物减粘降阻的进化优化成果,对蜣螂非光滑体表几何单元的特征参数、分布特性及其数量关系进行数理统计分析,提出了较真实描述非光滑几何单元分布规律定量关系式。在此基础上,建立了仿蜣螂触土部位几何单元均匀分布、特征尺寸高斯分布的非光滑表面的统计数学模型,并编制出计算机模拟软件,为触土部件更合理地仿生改形研究打下了基础。     

基于烤烟品质确定烟田的养分管理分区

探明影响烤烟品质的关键土壤养分因子,为划分不同管理分区进行精准管理提供科学依据。在平顶山地区以20 m间隔的网格法取耕层（020 cm）土样111个,测定了8种土壤养分含量;进行逐步回归分析和模糊聚类分析。结果表明,研究区内有机质、总氮、碱解氮和速效磷含量偏低,速效钾含量偏高,且各种养分的差异性均较大;所有养分均可用球状模型进行较好拟合。逐步回归显示,土壤有机质、速效磷、速效钾和阳离子交换量对烟叶品质有较大的影响;应用模糊聚类分析将研究区域划分为4个管理区,验证表明分区结果是可行的。说明土壤有机质、速效钾、速效磷和阳离子交换量是制约烟叶品质的关键土壤养分因子;利用这4种因子可以科学合理地将研究区域划分为4个分区进行烟田养分的精准管理。     

基于实测数据及遥感图片的土壤采样方法

如何结合土壤特性和先进手段,制定具有代表性,同时又经济的土壤采样方案一直是土壤分析的难题。该文根据陕西省卤泊滩盐碱地改良区土壤含盐量的实测资料和相应的遥感图片数据,并结合土壤属性空间分布特性,提出一种新的土壤水盐含量采集方案。结果表明,用33个已知点的实测数据可以估算出101个未测点的含量并最终构成插值343个点的空间分布图,且水分与盐分含量预测结果相关的确定系数分别为0.869和0.817。在此基础上进而对工程改良措施下的卤泊滩盐渍土表层水盐空间变异性进行研究。分析结果表明,研究区土壤水盐含量具有中等较强的空间自相关性和较弱的变异性。通过对该地区水盐空间变异性的研究可以及时了解盐渍地试验区的改良效果及水资源管理情况。     

依据传统土壤数据应用数字土壤制图法对香港山地地区土壤建立土纲信息

Based on legacy soil data from a soil survey conducted recently in the traditional manner in Hong Kong of China, a digital soil mapping method was applied to produce soil order information for mountain areas of Hong Kong. Two modeling methods (decision tree analysis and linear discriminant analysis) were used, and their applications were compared. Much more eflort was put on selecting soil covariates for modeling. First, analysis of variance (ANOVA) was used to test the variance of terrain attributes between soil orders. Then, a stepwise procedure was used to select soil covariates for linear discriminant analysis, and a backward removing procedure was developed to select soil covariates for tree modeling. At the same time, ANOVA results, as well as our knowledge and experience on soil mapping, were also taken into account for selecting soil covariates for tree modeling. Two linear discriminant models and four tree models were established finally, and their prediction performances were validated using a multiple jackknifing approach. Results showed that the discriminant model built on ANOVA results performed best, followed by the discriminant model built by stepwise, the tree model built by the backward removing procedure, the tree model built according to knowledge and experience on soil mapping, and the tree model built automatically. The results highlighted the importance of selecting soil covariates in modeling for soil mapping, and suggested the usefulness of methods used in this study for selecting soil covariates. The best discriminant model was finally selected to map soil orders for this area, and validation results showed that thus produced soil order map had a high accuracy.     

东北北部农田黑土障碍因子分析

选取中厚层黑土、中层黑土、侵蚀黑土、薄层黑土4种典型黑土进行定点定位研究,根据测定结果进行横向和纵向比较,分析黑土障碍因子的形成以及对土壤生产力的影响。     

翻压不同绿肥品种对植烟土壤肥力及酶活性的影响

为了明确不同绿肥品种与土壤肥力及酶活性的关系,通过田间试验及简单相关分析、典型相关分析和主成分分析,研究种植翻压不同品种绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响。结果表明,不同品种绿肥种植翻压均可显著改善土壤的物理性状,提高土壤养分含量和土壤酶活性,在效应上具有相似的特点,主要影响土壤脲酶、过氧化氢酶与酸性磷酸酶活性及碱解氮和有效磷的含量,主要差异是土壤体积质量、孔隙度、pH、有机质、全氮、速效钾、过氧化氢酶的变化;脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶4种土壤酶不仅两两之间均呈极显著正相关,而且与土壤肥力指标均呈极显著相关;土壤肥力与土壤酶活性存在极显著的典型相关关系;此结果对当前的烤烟生产和土壤改良具有较大的意义。     

土壤盐分含量的遥感反演研究

土壤盐碱化是干旱、半干旱农业区主要的土地退化问题,同时也是一个重要的环境问题。遥感技术能够快速、实时地提供盐碱地的性质、范围、盐碱程度等方面的信息。该文以河北省黄骅市为研究区,通过对实测的土壤光谱的分析,发现植被严重干扰了土壤对盐分含量光谱响应关系,同时,在451.42~593.79 nm波长范围内的土壤反射率对土壤盐分含量较为敏感,在土壤光谱分析的基础上,建立了土壤盐分含量反演的相关统计模型。但由于遥感影像特征与土壤盐分含量之间存在较复杂的非线性关系,因此统计模型反演精度不够理想。因而,又尝试运用BP人工神经网络方法来反演土壤盐分含量。研究表明,BP人工神经网络模型具有很强的非线性拟合能力,与统计模型相比,其土壤盐分含量的反演精度有显著提高。     

川中不同类型小流域土壤侵蚀特征分析

以川中小流域为研究对象,2004年第5期小流域竣工验收报告为基础数据,以流域土地利用方式面积比例为指标进行聚类,将小流域分为不同类型,然后分别建立以不同类型小流域的土壤侵蚀量为因变量,用地面积为自变量的多元线性回归方程。从而比较区域内部小流域之间的差异,分析不同类型小流域的土壤侵蚀特征,以期更有针对性地为小流域综合治理提供理论和实际依据。研究表明:（1）根据其主要土地利用方式,研究区小流域分为4类;（2）不同类型小流域,水土流失主要及最大来源、侵蚀模数等特征有显著差异。     

运用 Image J 软件分析土壤结构特征

以土壤团聚体、土壤裂隙以及土壤优先流特征数码图像为研究对象,介绍了Image J软件在土壤结构特征分析中的应用.研究结果表明:①马尾松林地表层土壤团聚体圆度大于母质层土壤颗粒的圆度;②运用图像测量方法能够快速地测定土壤裂隙几何特征以及土壤收缩曲线;③土壤优先流示踪图像分析结果显示红壤性水稻土犁底层具有显著的防渗功能,而同一土壤剖面内土壤连通性孔隙存在较大的空间分异.最后,本文还对以上研究结果和图像分析方法进行了探讨.     

侵蚀黑土容重空间分异与地形和土地利用的关系

以黑土侵蚀和重点治理的典型流域——黑龙江省拜泉县通双小流域为案例，通过田间取样和测定、数字高程模型（DEM）导出、遥感影像（Landsat-7ETM＋）解译分别获得容重、地形因子和土地类型数据。运用经典统计和地统计学方法，结合地理信息系统（GIS），探讨侵蚀黑土表层土壤容重空间分异与地形和土地利用的关系。结果表明：小流域尺度上，黑土土壤容重变异（14％）和空间自相关性（块金值／基台值。Co／Co＋C=41．18％，变程2402m）均属于中等强度。坡位和土地利用是影响容重变异的最突出因素。地形是控制空间白相关性的主要结构因素。土地垦殖、耕作方式和管理措施等随机因素强烈地影响了土壤容重的空间自相关性，有48．3％的农田耕层土壤容重过大，结构不良。目前黑土小流域的侵蚀治理方式是适合的，也是很成功的。但在保证土壤不再移位的前提下．如何提高土壤的质量和生产力．即培肥土壤是又一严峻的挑战。     

基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价

运用在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤肥力各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点肥力要素和空间信息数据,通过运用层次分析法、模糊评价等方法改进灰色关联模型,实现了土壤肥力综合评价定量化、自动化。评价获取了研究区土壤肥力等级面积及其分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤肥力评价的可行性和科学性。该法开展的肥力评价对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。