基于频域法传感器的基质含水率检测性能研究

本文对基于频域法FDS-100型土壤含水率传感器在基质含水率中的检测性能进行了研究。首先,对不同配比的基质,使用FDS-100型传感器测量并将测量结果与干燥法得到的标准含水率进行对比,将FDS-100型传感器与ECH2O-5TE型基质含水率传感器在混合基质中的测量性能进行对比,并研究了压实程度、电导率和温度对传感器性能的影响。试验结果表明：FDS-100型传感器在不同配比基质中得到的测量值并不遵循同一曲线;测量值随压实程度增大而增大,测量误差在-1%~10%之间;电导率对测量值有一定影响,测量误差在±5%之间;温度对FDS-100型传感器测量值影响极小,测量误差在2%以下;FDS-100型传感器与ECH2O-5TE型传感器之间的相对误差为4.32%。FDS-100型传感器可用于基质含水率检测,但在实际使用时需要针对不同基质与不同压实程度进行标定。     

碳纤维复合材料超声脉冲反射信号频域建模

对碳纤维复合材料(CFRP)层板超声脉冲反射信号频域进行研究,首先分析了CFRP层板中纤维层和树脂层的声波反射系数频域特征,结果表明,正常纤维层和树脂层、含孔隙纤维层和厚树脂层对反射系数有不同的影响。在此基础上建立了CFRP层板超声脉冲反射信号频域模型,反射信号频谱由正常纤维/树脂层频响、含孔隙纤维层频响、厚树脂层频响、探头频响以及噪声信号频响组成。使用该模型对含孔隙和无孔隙CFRP层板分别进行数值模拟,得到的频谱和对应CFRP层板实验信号频谱相比,两者主要频率成分具有一致性。     

容重对红壤区地下滴灌水分入渗能力影响研究

为分析红壤区容重对地下滴灌水分入渗能力的影响,采用室内试验模拟容重对红壤地下滴灌水分运动规律的影响。结果表明:随着容重的增大,湿润锋、累计入渗量及入渗率均逐渐减小,但容重越大,减小的幅度越小,且累计入渗量和稳渗率与容重均呈幂函数负相关关系;在灌水结束及重分布期间,容重对含水率的分布均有显著影响,灌水结束时间越长,容重的影响越弱,在灌水结束及重分布1 d,20 cm深度土壤含水率最高,而重分布3 d时,30 cm深度含水率最高。通过Kostiakov入渗模型表明,容重对土壤初渗率及入渗率的衰减速度均有显著影响,土壤初渗率随容重增大而减小,而入渗率的衰减速度随着容重的增大而增大。     

低温下菌剂对堆肥温度与微生物的影响

针对北方寒区地理环境条件,采用牛粪好氧堆肥发酵,研究室外温度低于0℃时,接种菌剂对堆肥温度、微生物数量以及区系变化特征的影响。结果表明：牛粪接种菌剂24h和48h堆温分别升至40.1℃,55.6℃。高温期持续6天,发酵周期缩短至14天。细菌对堆肥升温起主要作用;细菌和放线菌是高温阶段主要作用菌群;腐熟阶段细菌、放线菌和真菌共同作用,且细菌作用强于放线菌和真菌。     

容重对土壤水氮垂直运移特性影响

为研究不同土壤容重下红壤土与黄土中水分与硝态氮垂直一维入渗运移特性差异,提高红壤与黄土地区水肥利用效率,以江西壤黏土与西安粉壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对2种土壤中水分及硝态氮垂直运动规律的影响.结果表明:江西壤黏土与西安粉壤土的湿润锋运移距离及入渗速率均与土壤容重呈负相关;灌水结束时与再分布1 d后,2种土壤的含水率均与土壤容重呈负相关,西安粉壤土的含水率略大于江西壤黏土;土壤容重越大,硝态氮越集中于深层土壤中且其峰值越高,再分布过程中峰值下降,其中容重为1.25,1.35,1.40 g/cm³的峰值下降较大.灌水结束时土壤容重对40~50 cm土层内的硝态氮质量比在0.05水平下均具有统计学意义;再分布1 d后,2种土壤在0~30 cm土层内的硝态氮质量比相差甚小,在30~60 cm土层内的硝态氮质量比均较高,但西安粉壤土的硝态氮质量比更高.故江西壤黏土中硝态氮更容易淋溶,而西安粉壤土的持水持肥性较好.     

基于温度-含氧量的全自动堆肥通风控制系统设计

采用工业计算机和下位机的监测控制方式,开发了基于温度-含氧量的全自动堆肥通风控制系统,并实现了软硬件的配套设计.运行试验表明:采用该工艺堆肥,时间一般为2周,高温期(55～65℃)可维持9 d以上,能有效杀灭病原微生物,产品稳定性好;可在整个堆肥过程中实现自动在线监控堆体温度、含氧量和湿度,运行稳定.     

基于温度—含氧量的全自动堆肥通风控制系统设

采用工业计算机和下位机的监测控制方式,开发了基于温度-含氧量的全自动堆肥通风控制系统,并实现了软硬件的配套设计。运行试验表明：采用该工艺堆肥,时间一般为2周,高温期（55～65℃）可维持9d以上,能有效杀灭病原微生物,产品稳定性好;可在整个堆肥过程中实现自动在线监控堆体温度、含氧量和湿度,运行稳定。     

基于XGBoost的土壤含水量传感器温度补偿模型研究

土壤含水量传感器数值测定的准确性是其应用于精准灌溉实现农业节水的前提,然而土壤温度的变化对土壤含水量传感器数值采集的偏差具有显著影响.研究的目的在于分析不同土壤温度对土壤含水量传感器测定影响,进一步提出基于XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)的土壤含水量传感器温度补偿模型,并验证和对比其预测精度.研究中分别配制土壤含水量为10％、15％、20％、25％、35％的12组梯度湿土土样基准,记录传感器在各土样中0～45℃温度变化过程的读数,并将数据集划分后用于模型训练和测试.结果表明:同一土样基准中土壤含水量传感器读数随着土壤温度的升高而增加,各土样基准类别传感器读数最大值与最小值的变幅为[3.6％,7.9％],平均读数变幅为6.25％;所提出的XGBoost土壤含水量温度校正模型能够实现对传感器土壤含水量温度影响的补偿,对测试集的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)分别为0.013％、0.825％、1.165％和0.973.此外,与其他基于树和常用的机器学习模型对比结果显示研究提出的XGBoost温度校正模型具有最佳预测精度.     

耕作方式对大豆田土壤水分及容重的影响

为了研究寒地保护性耕作的可行性,本试验设置:留茬覆盖、留茬无覆盖和传统耕作3种大豆种植方式,通过测定土壤水分以及容重变化,分析耕作方式对大豆田土壤水分和容重的影响.结果表明:留茬覆盖对表层土壤有较为显著的保水效果,0～10cm土层土壤平均含水量留茬覆盖比留茬无覆盖和传统耕作分别相对高12.3%和10.6%,10～20cm土层和20～30cm土层的土壤含水量差异不明显;容重随土层深度的增加而增大,在0～10cm、10～20cm层次大豆生长期平均土壤容重留茬覆盖和留茬无覆盖差别不大;留茬覆盖比传统耕作分别大0.04g/cm3,0.07g/cm3;在20～30cm层次3种处理方式没有明显差别.     

温度与土壤水分对玉米幼苗生理特性的影响

为了合理、有效地进行玉米苗期田间管理,以玉米种子先玉335、良玉99为试验材料,置于人工气候箱中,研究了不同温度(15、20、25℃)和土壤质量含水率(20%、25%、30%、35%)对玉米幼苗各项生理生化指标的影响。结果表明,当土壤湿度相同时,随温度的下降,根系活力、可溶性糖质量分数、丙二醛质量摩尔分数、脯氨酸质量分数、可溶性蛋白质量分数、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性呈升高趋势;当温度相同时,随土壤湿度升高丙二醛质量摩尔分数呈逐渐升高的趋势,其余指标均呈先增加后降低的趋势。持续低温、高土壤水分条件抑制玉米幼苗的正常生长。     

木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响

以牛粪为堆肥原料,研究不同浓度木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响。试验采用好氧人工翻堆方式进行。试验共设4个处理,浓度分别为0.2%、0.5%、0.8%的木醋液处理和不添加木醋液的对照处理。通过试验分析温度、含水率、EC、pH值、铵态氮和硝态氮含量等指标随堆肥发酵时间变化的特征。结果表明:各处理组在堆肥发酵过程中pH均在适宜微生物生长的范围内,含水率都保持在55%以上;EC都呈先上升后下降的趋势;添加不同浓度木醋液处理与对照处理相比,都显著提高铵态氮硝态氮含量,从而有效减少堆肥发酵过程中氨气挥发和氮素损失,其中浓度为0.5%木醋液处理效果最好,与对照相比,肥堆升温快,进入高温所需时间短,高温持续时间长,在整个堆肥发酵过程中含水率一直保持在60%~70%之间,发酵结束时物料电导率较低,堆料腐熟快,有利于加快堆肥发酵进程。     

温度和含水率对土壤比热容影响的神经网络预测

通过二次正交回归试验研究了土壤温度和含水率对土壤比热容的影响,并建立了土壤比热容的二次正交回归模型和优化BP神经网络模型.结果表明:土壤温度和含水率的一次项对比热容的影响达极显著水平.其二次项的影响达显著水平;二次正交回归模型具有较好的拟合精度,其残差平方和为0.026 1,标准差为0.0511.但优化BP神经网络模型的最大误差值为0.036,最小误差值为0.008,其预测精度优于二次正交回归模型.优化的BP神经网络学习速率较快,当网络训练达到346步时即有效收敛,具有预测速度快、操作简便的特点.     

温度对FDR土壤湿度传感器的影响研究

在利用FDR土壤湿度传感器测量土壤湿度时,土壤温度的变化会使测量结果产生较大的误差,因此要对FDR土壤湿度传感器进行温度补偿。为了研究温度对FDR土壤湿度传感器的影响规律,利用不同湿度的土壤样本在不同温度下进行实验。根据实验结果采用二元回归分析法对FDR土壤湿度传感器和土壤温度传感器的输出进行数据融合,消除温度对FDR土壤湿度传感器的影响。融合补偿后的数据结果比未补偿的数据受温度影响减小,更加接近土壤真实湿度值,大大减小了土壤温度对测量结果的影响。     

污泥堆肥对生菜及其重金属形态的影响

污泥中含有大量的微生物及营养成分,对不同的作物及植物有增产和改善品质的作用.污泥中重金属对环境危害的大小,很大程度上取决于其形态分布.污泥堆肥处理试验表明,污泥里重金属的形态有一定的变化,活跃程度有所下降.通过盆栽试验表明,污泥施用对生菜产量有明显的增产作用,但植株体内重金属的积累量会上升.     

污泥堆肥对生菜及其重金属形态的影响

污泥中含有大量的微生物及营养成分,对不同的作物及植物有增产和改善品质的作用。污泥中重金属对环境危害的大小,很大程度上取决于其形态分布。污泥堆肥处理试验表明,污泥里重金属的形态有一定的变化,活跃程度有所下降。通过盆栽试验表明,污泥施用对生菜产量有明显的增产作用,但植株体内重金属的积累量会上升。     

堆肥预处理对松木屑厌氧发酵的影响

针对目前针叶类林木松树厌氧发酵前预处理效果差、成本高的问题,在添加食品废弃物的条件下,研究好氧堆肥方法对松木屑(6.35 mm、9.53 mm和12.70 mm)和食品废弃物混合物料的预处理效果,以及对后续干式厌氧发酵过程的影响。研究结果表明,好氧堆肥过程对松木屑的预处理效果明显,但随着松木屑粒径的增大预处理效果降低;经堆肥预处理后物料的厌氧发酵原料的VS产气率均维持在199~215 L/kg范围内,约为未预处理组的1.4倍,而且发酵后物料中的VFA总量均维持在24.5左右,约为未堆肥预处理组的1.5倍,后续产气潜力更大。     

飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响

为改善沼渣、牛粪共堆肥低磷和低钾等问题,向共堆肥肥堆中添加生物质飞灰,对堆肥过程中堆体理化特性进行分析。选取飞灰添加量为8%、12%、20%和25%,按四分法每10天取样记录含水率、电导率、总碳、总氮、总磷和总钾等变化,分析研究飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响。结果表明：当飞灰的添加量由8%增加到25%,堆体的含水率增加,但是当添加量超过12%时,对含水率影响不大,最终维持在58%左右;飞灰中的碱金属等物质的存在,中和好氧发酵过程产生的酸,提高堆体的pH值,同时还提高堆体的电导率,改善堆体的发酵环境;飞灰中的生物炭和钾等成分提高堆体的总碳和总钾含量,60天腐熟后,堆体的总碳含量由37.37%增加到47.81%,总钾含量最大值为35.74 g/kg,但是对总氮和总磷含量的影响不明显。然而过高的飞灰添加量会抑制微生物的生长,从而降低发酵速率和产品质量。     

储藏温度与初始含水率对稻谷和糙米食用品质的影响

以产于江苏省东台市的南粳9108为研究对象,测定了3种含水率（12.10%、14.16%和16.34%）的稻谷和糙米,在低温（8℃）、准低温（15℃）及室温（20~25℃）3种储藏条件下的含水率、脂肪酸含量、食味值和直链淀粉含量4个食用品质指标的变化,分析比较了在245d的储藏期内,稻谷和糙米食用品质指标的变化规律。结果表明,在储藏前,偏高含水率样品的食用品质优于正常和偏低的样品。但随着储藏时间的延长,稻谷和糙米的含水率和食味值均逐步降低,而脂肪酸含量和直链淀粉含量则出现不同程度的上升,初始含水率、储藏温度和时间对脂肪酸含量、食味值和直链淀粉含量均有极显著的影响（P＜0.01）。在不同的储藏温度下,不同含水率稻谷和糙米的食用品质都随着储藏时间的延长而逐步降低。其中,较高含水率的样品在较高储藏温度下品质下降的程度更高,而且糙米食用品质下降的程度高于稻谷。另外,试验结果还显示,在低含水率条件下（12.1%）,在不同储藏温度下稻谷和糙米食用品质变化都很小,表明在较低含水率下将水稻以稻谷的形式进行储藏,有利于保持食用品质。     

围垦年限和土壤容重对海涂土壤水分运动参数的影响

为探讨围垦年限和土壤容重双因素对海涂土壤水分运动参数的影响,在室内试验的基础上结合理论计算,对海涂4个年限围垦区土壤2个不同容重下土壤导水率、水分特征曲线和扩散率的变化进行了研究。结果表明:围垦年限对土壤颗粒组成、结构及钠盐含量等影响显著,土壤饱和导水率随围垦年限的增长而减小;持水能力、土壤水分扩散率随围垦年限的增长而增大。土壤饱和导水率、吸渗率、土壤水分扩散率及相同土壤吸力下的含水率均随容重的增大而减小,随着围垦年限的增长,土壤容重对水分运动参数的影响更明显。