基于长短期记忆的柑橘园蒸散量预测模型

传统的柑橘灌溉方式主要依赖人工经验,一方面有可能导致灌溉时机不准确,另一方面有可能造成灌溉量过高或者过低,对果实的生长都会产生负面影响。柑橘果园水分蒸散量是表征耗水量的重要指标。为了实现对大面积柑橘果园蒸散量(Evapotranspiration, ET)的准确估算,制定更加科学精细化的灌溉策略,基于气象数据集,应用长短期记忆（Long short term memory, LSTM）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）和广义回归神经网络(General regression neural network, GRNN)方法对蒸散量建立预测模型并验证其准确性。结果表明,LSTM模型的平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)和均方根误差(Root mean square error, RMSE)是3种模型中最优的,ELM和GRNN模型的性能接近。为了估算3种模型结果的可信度,在训练时加入了蒙特卡洛不确定性分析方法。结果表明,LSTM模型在不同输入特征数量下具有较高的精度,而ELM模型存在预测值偏高的现象,GRNN模型则偏低。     

稻田绿肥紫云英种子联合收获机设计与试验

为解决现有稻田绿肥紫云英种子收获时存在的割台适用性差、脱粒分离能力弱以及清选除杂能力不强等问题,设计了稻田绿肥紫云英种子联合收获机。对防落荚柔性扶禾割台、纵向杆齿式脱粒装置、风筛式分层控杂清选装置等关键部件进行了参数设计,设计了紫云英机收专用扶禾器和割刀组件;确定纵向杆齿式脱粒装置结构参数（喂入段、脱粒段、排草段长度）,对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行了计算;利用ICEM-CFD网格划分软件和Fluent流体动力学分析软件等对三风道清选装置离心风机转速1080r/min、叶轮直径385mm工作参数下的内部气流场开展数值模拟,并进行试验验证。以降低紫云英籽粒机收损失率、破碎率、含杂率为目标,选择对收获质量影响较大的机具前进速度、脱粒滚筒转速、清选风机转速、鱼鳞筛开度共4个因素,利用Box-Behnken中心组合试验方法,进行四因素三水平响应面试验,使用Design-Expert对试验结果进行响应面分析,通过多目标参数优化,确定最佳工作参数组合为：机具前进速度3km/h,脱粒滚筒转速550r/min,清选风机转速990r/min,鱼鳞筛开度35mm。在此参数条件下进行了田间试验,实测紫云英籽粒损失率为2.35%,破损率为0.22%,含杂率为0.51%,均满足相关标准技术要求。     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应与玉米产量的影响

为探明保护性耕作对东北寒地黑土土壤水热状况和玉米产量的影响,基于秸秆全量还田和免耕播种为核心的黑土地保护性耕作方式,设置宽窄行秸秆全覆盖还田（FM）、均匀行秸秆全覆盖还田（LM）、秸秆旋耕全量还田（LX）和常规垄作秸秆离田（LN）4种模式,探究保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应、玉米干物质量、产量构成及水氮利用效率的影响。结果表明：在玉米生育期内,保护性耕作能够显著提高土壤含水率,调节土壤温度,针对不同的气温变化,进行“增降温”。保护性耕作处理较LN处理0~60cm土层平均土壤体积含水率增加27.28%~63.86%,气温最高时使平均土壤温度降低3.20%~7.63%,成熟期气温低时使平均土壤温度增加2.32%~5.37%。保护性耕作显著提高了水分利用效率（WUE）以及作物对氮素的吸收与利用,其中WUE较LN处理提高7.26%~12.90%,同时氮素吸收效率、氮素收获指数分别提高14.29%~42.86%、4.00%~12.00%。保护性耕作能够提高玉米产量,促进玉米干物质积累,玉米产量、干物质量分别较LN处理提高37.7~431.0kg/hm2和2322.3~5451.7kg/hm2,LM处理产量变异系数最小,产量最稳定。     

施用螯合肥对烤烟烟叶烟碱和钾含量的影响

【目的】探索不同螯合肥联合施用对烤烟烟叶品质的影响.【方法】采用盆栽和田间试验,研究了烤烟联合施用不同螯合肥烟叶化学成分含量变化,并对不同处理烤烟烟叶的总糖、还原性糖、总氮、烟碱、钾等化学成分含量变化进行综合分析.运用统计学中的主成分分析法,综合比较分析康凯Ⅱ号、富诺根与富诺钾和康凯Ⅱ号、富诺根与富诺磷联合施用对烤烟烟叶品质的影响.【结果和结论】盆栽试验表明,苗期叶面喷施康凯Ⅱ号和富诺根,生长期分别喷施富诺钾或富诺磷,烤烟烟叶烟碱含量分别降低41.24%和3.44%,钾含量分别增加42.86%和26.02%.田间试验表明,联合施用康凯Ⅱ号、富诺根和富诺钾或富诺磷,烤烟烟叶钾含量分别增加56.00%和93.28%,烟碱含量分别降低23.11%和29.25%.     

日粮非纤维性碳水化合物来源对体外瘤胃发酵和养分利用的影响

【目的】研究不同来源非纤维性碳水化合物(NFC)对体外瘤胃发酵和养分利用的影响。【方法】配制NFC来源分别为玉米淀粉、果糖、低聚果糖和多聚果糖的4种苜蓿-豆粕型日粮,用饲喂60d后的4只安装有永久性瘤胃瘘管的成年山羊提供瘤胃液,对4种NFC来源日粮进行体外发酵试验,测定产气量、发酵液pH、总挥发性脂肪酸(TVFA)产量、木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性、甲烷产量及干物质(DM)和中性洗涤纤维(NDF)的表观消失率。【结果】不同来源NFC日粮DM和NDF的表观消失率差异显著或极显著,最高值均出现在玉米淀粉组,其余处理组DM表观消失率差异不显著,果糖组的NDF表观消失率较低;NFC来源极显著影响TVFA产量,其最高和最低值分别出现在多聚果糖和玉米淀粉组;玉米淀粉组丙酸占TVFA物质的量的比例显著或极显著低于其他3个处理组,但丁酸、异丁酸和异戊酸占TVFA物质的量的比例显著或极显著高于其他3个处理组。玉米淀粉组的产气量和多聚果糖组的甲烷产量与果糖组无显著差异,但显著或极显著高于其他2组。NFC来源对体外瘤胃发酵液pH、木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性、乙酸和戊酸占TVFA物质的量的比例及甲烷与TVFA物质的量比无显著影响。【结论】与果糖、低聚果糖和多聚果糖组相比,玉米淀粉组日粮的DM和NDF表观消失率及丁酸占TVFA物质的量的比例极显著升高,而TVFA产量及丙酸占其物质的量的比例极显著降低;与果糖和低聚果糖组相比,多聚果糖组日粮的NDF表观消失率和TVFA产量均更高。     

Fe、N掺杂活性炭负载TiO2光催化降解酸性橙Ⅱ的研究

【目的】研究掺杂的活性炭负载型TiO2(TiO2/AC)光催化剂,在紫外光作用下对酸性橙Ⅱ(AO7)的去除效果,以寻求一种在有机废水处理中催化活性较高且易回收的光催化剂。【方法】用硝酸铁和尿素分别作Fe源和N源,以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶和浸渍-焙烘相结合的方法,制备出Fe、N单独掺杂及Fe-N共掺杂TiO2/AC光催化剂,分析其对AO7的去除效果。【结果】单独掺杂制备的TiO2/AC催化剂对AO7的去除率随着掺Fe量(n(Fe)∶n(Ti))和掺N量(n(N)∶n(Ti))的增加先升高后降低,当n(Fe)∶n(Ti)和n(N)∶n(Ti)分别为0.1%和3.2%时,AO7的去除效果较佳。Fe-N共掺杂制备的TiO2/AC催化剂中,Fe、N和Ti的物质的量比为0.2%∶4.8%∶1时,催化剂具有较好的催化性能,经过3h的光催化反应,AO7的去除率可达到90.5%。【结论】Fe-N共掺杂对TiO2/AC的催化性能具有协同作用,其催化能力明显优于Fe、N单独掺杂样品。     

2-芳基-3,4-二氢异喹啉类抗菌物质对植物种子萌发及幼苗生长的影响

【目的】分析2-芳基-3,4-二氢异喹啉类抗菌物质对植物发芽和幼苗生长的影响,为其作为植物抗菌药物应用时的安全性评价提供理论依据。【方法】以溴化2-(2-氯苯基)-3,4-二氢异喹啉为对象,以体积分数0.5%的二甲基亚砜(DMSO)水溶液作为溶剂,配制12.5,25.0,50.0,100.0,200.0μg/mL 5个质量浓度的供试溶液。将糜子和油菜种子在供试溶液中浸种20h后,均匀点播于含无离子水的培养皿中,然后在设定条件下进行培养,分别在24,48和72h测定2种植物种子的发芽率及幼苗根长、茎长、总鲜质量、总干质量和相对含水量,筛选对糜子和油菜种子萌发及生长安全的质量浓度;按照筛选的安全质量浓度分别配制8种溴化二氢异喹啉类化合物的供试溶液,测定并比较各化合物的供试溶液对糜子和油菜种子萌发及幼苗生长的影响。【结果】当溴化2-(2-氯苯基)-3,4-二氢异喹啉的质量浓度≤100.0μg/mL时,其对糜子和油菜种子的萌发和幼苗生长均安全,因此确定100.0μg/mL为异喹啉类化合物作为抗菌物质使用的安全质量浓度;在100.0μg/mL安全质量浓度下,除溴化2-(2-三氟甲基苯基)-3,4-二氢异喹啉溶液对糜子浸泡48h时的发芽率及油菜根长有轻微抑制作用外,其他7种化合物对2种植物的发芽率及幼苗生长均无显著影响。【结论】当使用质量浓度≤100.0μg/mL时,大部分异喹啉类化合物对植物安全无害。     

长白山云冷杉针阔混交林最优竞争指标的研究

【目的】基于长白山天然云冷杉针阔混交林林分的结构特点,构造了与距离有关的新竞争指标——树种耐阴性竞争指数(CIS)。【方法】以天然云冷杉针阔混交林12块固定样地为研究对象,将搭配4种竞争木选择方法(M1、M2、M3和M4)的11个竞争指标,分别用于拟合林木胸高断面积生长量,利用非线性平方和法检验(F检验)各竞争指标的拟合度。【结果】与距离有关的竞争指标在拟合天然异龄混交林胸高断面积生长量方程上要优于与距离无关的竞争指标。以CIS/M2拟合的长白山云冷杉针阔混交林全树种、云杉和冷杉胸高断面积生长方程的减小均方误差均最大,分别为0.462,0.085和0.623。【结论】与其他各类竞争指标相比,CIS/M2的拟合度最高。     

黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征

【目的】研究生物结皮条件下土壤有机质及不同形态氮素含量的变化,明确生物结皮养分积累及培肥土壤的作用,为其潜在的环境风险评价提供依据。【方法】采用野外调查结合室内分析的方法,调查黄土丘陵区不同发育年限生物结皮的样地,分层采集样地的土壤样品,同时以同一区域退耕1年以内的撂荒地为对照(CK),测定生物结皮层以及0~2,2~5,5~10cm土层有机质、全氮及碱解氮、硝态氮、铵态氮含量。【结果】1)生物结皮条件下,结皮层土壤全氮和有机质的积累过程可分为快速增长和趋于稳定2个阶段,这2个阶段以生物结皮发育13年为界限。结皮发育13年时,结皮层土壤全氮含量达到1.34g/kg,是对照的3.72倍;有机质含量为25.41g/kg,是对照的5.05倍。2)生物结皮明显增加了结皮层土壤碳氮比,结皮发育15年时,结皮层土壤的碳氮比最高,为11.8,但碳氮比与发育年限无关。3)结皮层土壤碱解氮含量及其占全氮的比例明显高于0~10cm土壤和对照,碱解氮含量在生物结皮发育15年时达到最大值(94.89mg/kg),是对照的6.51倍,之后趋于稳定。4)生物结皮增加了结皮层土壤硝态氮和铵态氮的含量以及硝铵比。【结论】生物结皮可以明显提高结皮层土壤氮素含量,增加土壤肥力,对土壤表层氮素积累有重要作用,与此同时,生物结皮也有可能增加氮素的流失风险。