油料冷态预榨过程的油脂径向渗流模型及验证

为量化考察油料一维压榨过程中油脂的流动状态,针对直筒式冷态压榨制油过程,通过简化假设建立了一维压榨模型,并对油料微元进行受力分析;利用Darcy渗流定律与Terzaghi固结理论建立了油料压榨过程中的渗流模型,确定了影响压榨出油效果的因素主要为料筒内径、物料层高度、压榨压力、压榨时间、油脂黏度和物料孔隙度。在实际压榨过程中,压榨压力和压榨时间易控制,油脂黏度和孔隙度也可以通过设置压榨参数而改变,而压榨机的料筒规格不易改变,因此料筒半径的选取尤为重要。基于此,根据渗流模型推导出油率模型,分析了料筒半径对出油率的影响关系,指出料筒内径不宜过大。开展不同筒径时的出油率试验,并与模型预测值对照,其最大误差为2.10%。研究结果为油料直筒式低温预榨制油设备制造及工艺参数的优化及选取提供了参考。     

基于BP-ANN模型的农村土地生态安全评价及影响因素分析——以重庆市丰都县为例

针对重庆市丰都县土地生态敏感特性和区域实际情况,将土地生态安全评价指标值作为输入,土地生态安全评价得分作为输出,基于多层反向传播人工神经网络（BP-ANN）构建了具有15个隐含层神经元的3层土地生态安全评价模型,通过Matlab R2012b随机选取2013年317个总样本中的200个样本,将其中的70%,30%分别作为网络的训练样本和检验样本用于训练及检验BP-ANN,将剩余117个样本测试网络,再将2014年317个村的相关指标值代入人工神经网络通过模式识别进行评价;在此基础上分析丰都县农村土地生态安全状况的空间分异现象,并使用因子分析法结合多元线性回归分析法研究影响丰都县农村土地生态安全的因素。结果表明:（1） 117个测试样本中相对误差小于5%的样本占98.21%,BP-ANN模型精度良好;（2） 2014年丰都县各村土地生态安全评分为40.47~55.73,平均得分49.19,土地生态安全状况处于中等偏下水平,空间上土地生态安全评分全局Morans’I指数为0.34,空间呈自相关性,县域内西北部的农村土地生态状况较好;（3） 影响丰都县农村土地生态安全的因素按照影响程度大小依次为:植被生物条件、土壤条件、景观多样性、生态建设与发展协调程度、降水条件、水域条件。BP-ANN模型一定程度上克服了传统评价过程中主观因素导致的误差,精确的评价结果对区域土地生态保护提供指导。     

户用太阳能恒温沼气生产系统全年产气性能试验

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在兰州地区气象条件下,厌氧发酵试验结果发现:该太阳能恒温产气系统可全年稳定连续运行,全年累计产气398.52 m3;当最低环境温度分别高于-19.9、0.7和6.9℃时,系统可以实现26、28和37℃恒温厌氧发酵;当猪粪与农户常见的玉米秸秆、蒿草、莲花菜叶按一定比例混合发酵后,可显著提高沼气中甲烷体积分数并延长或缩短发酵周期。     

铝胁迫下根系分泌物对栝楼光合特性及耐铝性的影响

以耐铝性较强的安国栝楼和耐铝性较弱的浦江栝楼为对比试验材料,在土培条件下探究300μmol/L和800μmol/L铝胁迫下不同浓度(30,20,10ml/株)根系分泌物对2种栝楼的生长特性、光合特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,经过2个浓度的铝处理后,安国栝楼和浦江栝楼生长均受到一定抑制,生物量、叶绿素a/b含量、叶绿素荧光、CAT、POD、SOD酶活性均呈下降趋势,而MDA、初始荧光(F_0)呈相反的变化趋势,2种栝楼的各指标变化程度和敏感性表现出一定的差异性,表明2种栝楼的耐铝性存在差异。加入适宜浓度的根系分泌物能够促进2种栝楼的生长,提高叶绿素a、b含量以及各个荧光参数值和CAT、POD、SOD等抗氧化酶活性,从而缓解了铝胁迫。较低浓度的根系分泌物可以缓解铝胁迫对栝楼的伤害;浓度过高时,2种栝楼的生长均会受到抑制,20ml/株的根系分泌物对栝楼铝胁迫的缓解作用最佳。因此,今后在红壤地区栝楼的生产种植中,可以进一步开展根系分泌物对栝楼影响机制的研究工作,为栝楼品种的推广与应用奠定基础。     

流冰对引水隧洞撞击破坏力学特性数值分析与验证

寒旱地区冬季寒冷,昼夜温差大,长距离输水工程在解冻期易形成流冰,不同尺寸的流冰对隧洞形成不同的挤压力或撞击力,甚至导致衬砌破损,工程失效。该文通过深入研究流冰与引水隧洞碰撞时的相互作用问题,并利用有限元接触-碰撞算法的对称罚函数算法,进行了流冰撞击引水隧洞衬砌的接触-碰撞算法的理论分析。应用ANSYS/LS-DYNA软件,建立隧洞模型和流冰模型,选用LS-DYNA SOLVER求解器进行求解,分析流冰对隧洞的破坏程度;并通过物理模型试验采用几何比尺为C_l为28进行验证,揭示流冰对引水隧洞的撞击破坏机理。结果表明:流冰在不同流速、不同平面尺寸、不同厚度等工况下,流冰与隧洞衬砌碰撞时,隧洞衬砌表面会产生不同程度的变形和破坏;随着流速增大,撞击应力值也相应增大,两者呈线性关系;当流冰平面尺寸变化时,其撞击应力随着流冰平面尺寸的增大而增大,两者呈非线性关系;当流冰厚度增加时,流冰厚度小于0.5 m时,撞击力随着流冰厚度的增大而增大;其厚度超过0.5 m时,撞击应力值变化不大,其流冰平面尺寸和最大应力呈现近似线性关系。同时,通过软件模拟和试验观测得出的计算结果基本一致,流冰与隧洞衬砌碰撞时,隧洞衬砌表面会产生不同程度变形,变形对隧洞稳定性影响不大。但是,流冰冲刷会导致隧洞衬砌表面破碎,长期会影响结构的强度与稳定性。其结果可为寒旱地区冬季输水工程安全提供理论支撑和技术保障。     

气吸滚筒式垄上三行大豆密植排种器设计与参数优化

针对1.1 m大垄垄上三行密植大豆栽培技术配套播种机不得不采用单行播种单体前后错排使用,导致播种机结构复杂、通过性差等问题,研究设计了一种与垄上三行大豆密植栽培模式配套的气吸滚筒式大豆排种器。通过理论分析初步确定其主要结构参数并建立充种过程力学模型,运用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以真空度、作业速度、型孔孔径为试验因素,以粒距合格指数、重播指数、漏播指数、各行排量一致性变异系数为目标函数,参照国标GB6973-2005《单粒(精密)播种机试验方法》实施参数优化试验。结果表明:当参数组合为型孔孔径4.5 mm、真空度4.7~5.9 k Pa、作业速度低于9.1 km/h时,该排种器的合格指数≥95%、重播指数≤3%、漏播指数≤2%、各行排量一致性变异系数≤6.5%。研究结果为气吸滚筒式三行大豆排种器的开发奠定了基础。     

基于土地功能的农村居民点内部用地结构分类

科学合理的农村居民点内部用地功能结构分类是提升农村土地利用效率、实现用地结构优化配置的重要前提。该文在梳理农村居民点用地分类现状的基础上,从土地利用的功能角度出发,构建了涵盖农村居民点用地生产功能、生活功能、生态功能和潜在功能的分类体系,其中包含4个一级类、10个二级类和37个三级类;并以该分类方法为基础,通过实地调查典型农村居民点内部用地结构现状,从微观视角揭示内部用地结构。基于新的分类体系,大兴庄村用地类型可分为28种,农村居民点内部生产用地、生活用地和生态用地的比例分别为34.73%、53.53%和4.06%,可挖潜面积比例为占农村居民点总面积的13.09%。研究结果为中国农村居民点用地分类体系构建提供了基本思路和工作框架。     

单轨道山地果园运输机齿条齿形优选

为减小单轨道山地果园运输机能耗及提高运输效率,该文基于动力学理论建立了运输机驱动轮与轨道齿条啮合的动力学模型,并设计、加工制造了链轮齿形齿条、销轮齿形齿条、摆线齿形齿条。以运输机驱动轮旋转角速度、轨道坡度、齿条齿形为考察因素,以驱动轮与不同齿形齿条啮合时所需提供的驱动扭矩为评价指标,探究齿条齿形对单轨道山地果园运输机力学性能的影响,得到在相同条件下驱动轮与链轮齿形齿条啮合时的驱动扭矩最小,且波动幅度最小。在驱动轮转速为+88.08 rad/s、轨道坡度分别为+0?、+6?、+12?时,驱动轮与链轮齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值较驱动轮与圆弧齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值分别减小33.82%,33.45%,21.59%;在驱动轮转速为-88.08 rad/s、轨道坡度分别为-0?、-6?、-12?时,驱动轮与链轮齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值较驱动轮与圆弧齿形齿条啮合时的驱动扭矩均值分别减小35.55%,27.24%,30.43%。试验结果表明,链轮齿形齿条综合性能最优,较圆弧齿形齿条更适宜用于单轨道山地果园运输机的轨道运输中。该研究为单轨道山地果园运输机轨道的结构优化设计提供了参考。     

Effects of temperature on soil organic carbon fractions contents,aggregate stability and structural characteristics of humic substances in a Mollisol

Purpose

Under a global warming scenario, understanding the response of soil organic carbon fractions and aggregate stability to temperature increases is important not only for better understanding and maintaining relevant ecosystem services like soil fertility and crop productivity, but also for understanding key environmental processes intimately related with the maintenance of other regulatory ecosystem services like global climate change mitigation through carbon sequestration. An increase in temperature would accelerate the mineralization of soil organic carbon. However, the properties of organic carbon remained in soil after mineralization is not well known.

Materials and methods

Mollisol was collected at 0–20-cm depth from maize (Zea mays L.) field in Northeast China. A 180-day incubation experiment was conducted at three different temperatures (10, 30, and 50 °C) under constant soil moisture (60 % water holding capacity). Soil samples were assayed for total organic carbon (TOC), water-soluble organic carbon (WSOC), easily oxidizable organic carbon (EOC), humic fractions carbon, aggregate-associated carbon, and water stability of aggregates. Elemental analysis and solid-state ¹³C nuclear magnetic resonance spectroscopy were used to characterize humic acid and humin fractions.

Results and discussion

The contents of soil TOC, EOC, humic fractions carbon, and aggregate-associated carbon decreased with the increase in temperature. The proportion of 2–0.25-mm macroaggregate and the mean weight diameter (MWD) of aggregates also decreased. The C, H, N, S, alkyl C, and O-alkyl C contents of humic acid and humin decreased, whereas the O, aromatic C, and carbonyl C contents increased. The H/C, aliphatic C/aromatic C, and O-alkyl C/aromatic C ratios in humic acid and humin fractions decreased.

Conclusions

The increase in temperature has a negative impact on soil organic carbon content, soil aggregation, and aggregate stability. Moreover, humic acid and humin molecules become less aliphatic and more decomposed with the increase in temperature.

     

干湿交替灌溉与施氮耦合对水稻根际环境的影响

为了探讨不同水氮耦合对水稻根际土壤环境及根系分泌有机酸总量的影响,以新稻20号为材料,进行盆栽试验,设置浅水层、轻度(-20 k Pa)和重度干湿交替灌溉(-40 k Pa)3种灌溉方式及不施氮肥,中氮(normal nitrogen,MN,240 kg/hm~2)和高氮(high nitrogen,HN,360 kg/hm~2)3种氮肥水平9个处理。结果表明:轻度干湿交替灌溉及中氮增加了土壤酶活性,提高土壤中微生物数量,根系分泌有机酸总量显著提高(P0.05);重度干湿交替灌溉及重施氮肥则降低土壤酶活性及微生物的数量,显著(P0.05)减少根系分泌有机酸的总量;相关分析表明:根际土壤酶活性及微生物数量与不同生育期根系分泌有机酸总量呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关关系。土壤酶活性、微生物数量及有机酸总量的供氮效应为正效应,轻度干湿交替灌溉供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。研究可为通过水氮耦合调控水稻良好的根际环境提供依据。