基于双重耦合模型的森林固碳综合价值评估

为对森林固碳量进行评估,并根据森林综合价值制定合理的森林采伐管理策略,建立双重耦合模型。开发InVEST-HWP-SF模型,利用研究区域森林分布资料,结合各类型森林数据,估算和可视化森林的固碳量,采用生产法估算木质林产品(HWP)含碳量,并利用再生森林(SF)模型计算不同森林类型、各林龄组的固碳量;建立F-AHP-PSO森林效益评价模型,基于层次分析法(AHP),从森林(F)的潜在固碳价值、人文价值等多个层面选取9个评价指标,利用粒子群优化(PSO)算法修正判断矩阵。以黑龙江省为例,估算出该地区2020年的固碳量为3 653.26×10⁶t,并给出最有利于该地区森林固碳的采伐策略,其中最佳采伐面积比例为30%;选取吉林省和云南省进行固碳量评估,从森林综合价值角度对采伐管理策略进行完善和比较,并对PSO模型参数进行敏感性分析。模型具有良好的普适性,可为森林管理者评估和经营森林提供参考。     

藜麦种子萌发阶段响应干旱和盐胁迫变化的综合评价

随着我国藜麦产业不断发展和利用边际性土地种植规模的扩大,藜麦种子萌发阶段对干旱和盐胁迫的响应研究越来越受到重视。本文采用室内PEG-6000模拟干旱胁迫和NaCl模拟盐胁迫,通过测定发芽率、发芽势、长度和鲜重等8个指标,对5个藜麦品种(系)(‘南非2号’‘陇藜1号’‘陇藜4号’、HTH-y605、HTH-01)种子萌发期对干旱和盐胁迫的响应进行综合评价研究,并利用主成分分析方法评价藜麦的抗旱性和耐盐性,指出抗旱性和耐盐性的主要评价指标。结果表明:在藜麦萌发阶段抗旱性综合评价中,主成分分析将8个指标归类为2个成分因子,各成分分别以相对长度和相对发芽率载荷量最大,可作为藜麦萌发期抗旱性主要鉴定指标。抗旱性强弱顺序为:‘南非2号’HTH-01‘陇藜4号’‘陇藜1号’HTH-y605。在其耐盐性综合评价中,通过主成分分析将8个指标归类为3个成分因子,相对长度、相对发芽率和相对发芽指数分别为各成分因子上最大的载荷,可以作为藜麦萌发期耐盐性的主要鉴定指标,耐盐性强弱顺序为:HTH-01HTH-y605‘陇藜4号’‘陇藜1号’‘南非2号’。相关性分析结果显示,不同藜麦品种萌发阶段抗旱性与耐盐性之间无明显相关性。研究发现藜麦不同品种在抗旱性和耐盐性具有遗传多样性,其机制有待进一步研究。研究结论对藜麦抗逆机理研究和品种选育有一定的参考价值,为当前中低产田开发利用提供了理论和数据支持。     

黄腐酸钾对不同氯盐胁迫下桧柏生长的缓解效应

【目的】探究高浓度氯盐胁迫下桧柏容器苗施加不同质量分数黄腐酸钾(FA-K)后的生长和生理特性,揭示FA-K缓解高浓度氯盐胁迫下桧柏的生理响应机制及差异性,为冬季北方高速公路中央分隔绿化带桧柏的管理维护提供技术支撑。【方法】选取2年生桧柏容器苗开展盆栽试验,以正常生长为对照,设置0.7%NaCl和0.7%CaCl₂ 2种盐分,每种盐分设置0、0.05%、0.10%、0.30%和0.50%5种质量分数FA-K处理,测定各处理下桧柏苗生长指标(苗高生长量、地径生长量、生物量、根冠比)、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素)、相对电导率、丙二醛含量、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。【结果】1) 0.7%CaCl₂胁迫对桧柏苗生长的抑制作用大于0.7%NaCl胁迫;0.7%CaCl₂胁迫下桧柏苗除可溶性糖和类胡萝卜素含量低于NaCl胁迫外,其他生理指标(叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、相对电导率、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性)均高于NaCl...     

葡萄套袋机器人目标识别方法

针对水平棚架栽培模式下采集的单幅葡萄果树图像,提出了结合葡萄颜色与形状特征的目标识别定位方法,获得果穗的中心线和长度特征参数。通过提取葡萄图像的|G-R|+|G-B|色差图,利用Sobel算子进行边缘提取。构建葡萄果粒轮廓的数学模型进行Hough变换,实现葡萄果粒的初步识别。结合葡萄果穗的颜色、纹理特征以及果粒分布较为集中的特点判断Hough变换检测出的圆区域是否为果粒。综合利用识别出的果粒信息找到葡萄图像的外接矩形完成目标提取。对78幅图像进行测试,正确识别出葡萄区域的图像为70幅,正确识别率约为90%。     

种子大小和枯落物覆盖对黑松种子萌发和幼苗生长的影响

2017年5月10日,将烟台沿海防护林内20～30年生黑松Pinus thunbergii母树的种子分为大粒、中粒和小粒播于花盆中,研究枯落物覆盖厚度(1 cm,2 cm,3 cm,4 cm)对种子萌发和幼苗生长的影响,以阐明沿海黑松防护林幼苗建立的机制。结果表明:种子大小对发芽率、发芽指数有着极显著影响(P<0.01),对平均发芽时间、活力指数没有显著影响。大粒种子比中小粒种子有着低的发芽率和发芽指数。在生物量分配和根系特征上种子大小没有显著影响,但对幼苗高度和地径有显著的影响(P<0.05),都是大粒和中粒种子大于小粒种子。枯落物覆盖厚度对于种子萌发有显著影响(P<0.05),发芽率、发芽指数、活力指数都随枯落物厚度的增加而增加,平均发芽时间则逐渐降低;但对幼苗生物量、生物量分配和根系特征无显著影响。相关分析表明,苗高和地径与发芽指标、幼苗生物量分配相关性不显著,但与比根长和比根表面积成显著正相关。因此,种子大小和枯落物覆盖厚度是影响沿海黑松防护林天然更新的重要因素。     

气动侧摆关节的动态特性

针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节。介绍了侧摆关节的工作原理。根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出力矩的动态模型,并进行了仿真分析研究了关节的动态特性;试验研究了侧摆关节的动态特性,分析了关节转角及输出力矩的实际动态响应较慢原因;采用了串联双闭环控制方法,对关节的转角及输出力矩进行了控制研究,结果表明:期望角度为15°时,关节转角闭环动态响应时间约为0.3s,稳态相对偏差小于0.65%;期望输出力矩为188N?mm时,闭环输出力矩动态响应约为0.3s,稳态相对偏差小于1.5%。侧摆关节可控性高,可满足多指灵巧手关节设计要求。     

青藏高原不同季节植被NPP空间分异的定量归因

对人类活动量化中考虑区域生态条件的差异,基于季节尺度,利用潜在NPP与实际NPP计算HAII,选取植被类型、高程、坡度等7个自然因子与HAII进行空间分异探测分析,以更细的季节尺度揭示多因子的影响规律。结果表明：在描述青藏高原人类活动对植被NPP的空间分异影响方面,HAII的解释力与显著性均优于人类活动值,其解释力最高为0.714。在多因子影响植被NPP空间分异方面,自然与人为因子均表现出明显季节差异,夏季人类活动解释力最高,春、秋季减弱,冬季则主要受自然因子影响。其中,坡度、温度、法向直射辐射量与散射辐射量在春、秋、冬季表现出单一的驱动影响,植被生存条件较好的夏季,因子出现明显拐点,降水因子的限制阈值随季节变化。因子交互作用中,人类活动、降水、气温及植被类型4个因子之间产生的交互作用是影响青藏高原NPP的主要驱动力。综合人类活动及多个自然因子,在青藏高原植被生态工程建设中,需主要考虑人类活动、降水、气温及植被类型4个因子,各季节主导因子不同。在干旱少雨地区,人类活动应被重点考虑。研究结果可为不同植被生境条件下的区域提供生态系统管理的参考依据。     

基于气动柔性驱动器的侧摆关节特性

基于气动柔性驱动器（FPA）提出了一种新型的气动侧摆关节,该关节用于农业机器人多指灵巧手设计。侧摆关节主要由两个FPA组成,向两个FPA内腔中通入不同压力的压缩气体,可以实现左右两个方向的侧摆运动。对单个FPA的自由端进行力平衡分析,建立了侧摆关节静态模型,并对模型进行简化。完成了侧摆关节静态特性试验,试验结果与仿真曲线基本吻合,验证了静态模型的正确性,但存在一定误差（最大静态误差为0.035 rad）,分析了误差原因;对侧摆关节进行了动态特性试验,试验结果表明对于不同的期望值角度阶跃信号,侧摆关节开环阶跃响应时间大约是2 s（稳态值的公差带?=5%）。该侧摆关节可以明显改善农业机器人灵巧手的工作空间,进一步提高农业机器人灵巧手的适应性和灵活性。     

气动柔性灵巧手输出力控制技术

阐述了一种气动柔性驱动器( FPA),及采用FPA驱动的气动柔性灵巧手(ZJUT Hand).以ZJUT Hand为研究对象,基于微分运动学理论,建立其手指的静力学模型,完成了手指静力跟踪的半闭环控制实验,验证了ZJUT Hand手指便于控制输出力的特点;基于指尖五维力传感器,提出了一种模糊自适应指尖力动态跟踪控制策略,完成了手指指尖力动态跟踪实验,结果表明:该控制策略能够在未知环境下,实现对手指指尖力快速、精确的动态跟踪,响应时间约为1 s,跟踪误差稳定在±0.15N内.     

杨柴种子萌发对环境因子的响应研究

【目的】阐明光照和温度、土壤含水量和沙埋深度、渗透势及盐碱环境等因子对杨柴种子萌发的影响特征,为提高其飞播种子萌发率提供依据。【方法】在室内控制条件下,设置2个光照和5个变温复合处理、5个土壤含水量和6个沙埋深度复合处理以及各11个干旱胁迫、NaCl和NaHCO_3处理,研究杨柴种子萌发对光照和温度、土壤含水量和沙埋深度以及干旱、盐碱胁迫的响应。【结果】黑暗环境对杨柴种子萌发具有促进作用,20～30℃下,杨柴种子萌发快速且集中;光照条件下30/25℃为杨柴种子的最适萌发温度,黑暗条件下25/20℃为杨柴种子的最适萌发温度。5%和10%土壤含水量条件下,杨柴种子沙埋深度为1 cm时萌发情况最好,土壤含水量与沙埋深度呈现显著负互作效应。渗透势为-0.30～0 MPa时种子发芽率均高于80%,渗透势为-0.50 MPa时发芽率低于20%;NaCl水平在0～0.6%时种子发芽率超过70%,当其水平为2.0%时发芽率显著下降,仅为20%;NaHCO_3水平在0～0.08%时种子发芽率超过70%,0.24%水平下发芽率低于20%。【结论】杨柴种子萌发阶段对温度较为敏感,黑暗环境对杨柴种子萌发具有促进作用,20～30℃下种子萌发快速且集中。适宜土壤含水量条件下,沙埋深度为1 cm时萌发情况较好;杨柴种子萌发对碱性盐胁迫的敏感程度高于干旱胁迫和中性盐胁迫。