长期免耕和秸秆覆盖下黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中酸解有机氮含量及分配比例变化

【目的】探明不同保护性耕作措施对黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中有机氮含量与分配的影响,可对评价耕作措施的效果提供科学依据。【方法】基于黄土高原旱区14年的长期定位试验,采用Bremner法, 对传统耕作(T)、免耕(NT)、秸秆覆盖(TS)及免耕+秸秆覆盖(NTS)四种耕作措施条件下不同土壤粒级复合体中的有机氮含量和分配进行了研究。【结果】保护性耕作方式均增加了2~10 μm粒级土壤复合体的比例,增幅为20.0%~31.7%;降低了0~2 μm粒级土壤复合体在土壤中所占的比例,降幅为27.6%~31.0%。在所有耕作措施下,耕层土壤中不同粒级复合体所占的比例为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm。保护性耕作方式均明显提高了耕层0~2 μm粒级土壤复合体中氨基糖氮的含量,增幅在46.9%~107.1%,降低了单位质量0~2 μm粒级土壤复合体中的NH+4-N含量,降幅在14.8%~27.0%;明显提高了耕层单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中酸解总氮、氨基酸氮和氨基糖氮的含量,增幅分别为8.2%~14.3%、16.2%~31.5%和154.9%~184.3%;降低了单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中NH+ 4-N的含量,降幅为28.7%~46.6%。传统耕作(T)条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞0~2 μm＞2~10 μm＞50~100 μm＞100 μm以上,而保护性耕作条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm以上;与传统耕作相比,保护性耕作措施显著地增加了耕层土壤中酸解总氮、氨基酸氮、氨基糖氮的含量,增幅分别为6.6%~20.4%、89.0%~113.0%和11.9%~31.6%,降低了NH+4-N的含量。【结论】与传统耕作(T)处理相比,保护性耕作(NT、TS、NTS)措施明显提高了土壤2~10 μm粒级复合体的比例,降低了0~2 μm粒级复合体的比例;增加了耕层土壤中酸解氮总氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮的含量,降低了NH+ 4-N的含量。土壤中以氨基酸态氮占优势地位,其它形态的有机氮无明显分布规律。     

不同施肥处理对水稻土颗粒有机碳与磷的影响

颗粒有机碳是土壤有机碳的活性组分,分解的产物可能会成为土壤潜在的养分库。基于红壤稻田长期定位试验(1981年—),研究了不同施肥处理对稻田土壤(0~20 cm)有机碳与磷的影响,评价了颗粒有机碳与磷的变化及其对有效磷(Olsen-P)的潜在贡献。结果表明:与无肥处理相比,施肥处理不同土壤组分中各形态磷和有机碳均有增加,其中,颗粒有机碳与有机磷比总碳、总磷对不同施肥措施的响应更敏感;颗粒有机碳与有机磷(PF-Po)极显著相关(r=0.67);颗粒有机磷与Olsen-P存在极显著的线性回归关系(Olsen-P=1.9×PF-Po+5.15,r2=0.49)。本研究揭示了土壤颗粒有机碳对有效磷的潜在贡献,因此在长期有机物料施用的土壤中,颗粒态有机质易累积情况下,考察土壤有效磷时应注意土壤颗粒有机碳的贡献。     

不同生长年限铁皮石斛提取物的抗氧化活性及其水溶液性质的研究

比较了2年生和4年生铁皮石斛提取物对DPPH自由基和超氧阴离子的清除能力,并研究了这两组铁皮石斛提取物水溶液的粒度分布特点。结果表明,4年生铁皮石斛提取物对DPPH自由基和超氧阴离子的清除能力高于2年生铁皮石斛提取物,说明生长年限对铁皮石斛提取物的抗氧化性影响较大。1 mg/m L的2年生铁皮石斛提取物水溶液粒度分布主要集中在30~80 nm,而4年生铁皮石斛提取物水溶液在同样浓度下的粒度分布主要集中在110~125 nm。     

基于Weibull模型的细粒尾矿粒径分布

尾矿细粒化是矿业发展趋势,细粒尾矿的粒径分布对尾矿宏观力学特性及坝体稳定性具有重要影响。采用筛分法和沉降法,对82个尾矿试样进行了颗分试验,建立了细粒尾矿粒径分布的Weibull函数模型。试验结果表明:细粒尾矿粒径呈"细多粗少"的分布规律,这种规律服从Weibull分布,可以用Weibull分布对粒径分布进行描述和外推预测;传统分形模型中假设每级粒度的破碎率为常数与实际情况不符,Weibull分布可以看作对分形模型误差的一种修正;在破碎过程中,粒径的概率密度分布会出现峰值,这个峰值不断向粒径小的方向偏移,最终形成"细多粗少"的分布特点。研究结果有助于磨矿工艺的改进,并可以为土工试验做出科学的级配方案提供参考。     

自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别

针对农业机械视觉导航线提取易受光照变化影响及常规导航线识别算法实时性低、抗干扰能力差等问题,对自然光照条件下基于机器视觉的农业机械导航路径识别技术进行了研究。首先,在YCr Cb颜色模型的基础上构建与光照无关的Cg分量,选择2Cg-Cr-Cb特征因子对图像进行灰度化处理,以降低光照变化对图像分割的影响;然后,采用改进K-means聚类方法进行图像分割,将绿色作物信息从土壤背景中分离出来,并通过形态学滤波方法滤除二值图像中存在的杂草干扰信息;最后,根据图像中作物行的特点建立作物行直线方程约束模型,利用粒子群算法对作物行直线进行寻优求解,进而得到导航线。实验结果表明,不同光照条件下对2Cg-Cr-Cb灰度图像进行图像分割,可以清晰完整地将作物从土壤背景中分离出来,分割图像受光照变化影响较小并且不会引入背景噪声;基于粒子群算法的导航线检测方法可以快速准确地提取出导航路径,对于不同农田作物和作物不同生长阶段具有较高的适应性,相比于常规导航线识别算法具有实时性高、鲁棒性好等优点。     

不同流量工况下斜流泵内部流场PIV试验

为了探索斜流泵的内部流动特性并优化斜流泵设计,基于粒子图像测速技术(PIV)对斜流泵内部流场进行测量,分析了不同相位叶轮截面处的流线和速度分布以及小流量工况下的涡量分布。研究结果表明,在小流量工况下,由于受到叶片压力面旋涡流动和吸力面脱流的影响,叶轮内部的流动呈现径向运动趋势,且流动紊乱;随着流量增大,叶轮流场流线逐渐向轴向方向移动并沿着轮毂轮廓线流动,在大流量工况下叶片压力面附近靠近端壁处形成明显的旋涡结构。0.6倍流量工况下,当叶轮进口进入拍摄断面时,在叶轮内部形成一个顺时针旋转的负涡;当叶轮出口进入拍摄断面时,在导叶进口外缘出现正向涡量集中区域,且随着叶轮的转动该区域向导叶进口方向移动;当叶片出口远离拍摄断面时,在导叶进口处出现负涡量区,揭示了斜流泵叶轮和导叶动静相干过程中能量损失的内在原因。     

基于LAI和VTCI及粒子滤波同化算法的冬小麦单产估测

为进一步提高冬小麦单产的估测精度和验证粒子滤波算法在同化研究中的适用性,以陕西省关中平原为研究区域,以叶面积指数(LAI)和条件植被温度指数(VTCI)为同化系统的状态变量,采用重采样粒子滤波算法同化CERES-Wheat模型模拟的与遥感数据反演的LAI和VTCI,并依据在不同类型样点应用最优同化LAI和VTCI构建的单产组合估测模型对2008—2014年冬小麦单产进行估测。结果表明,同化LAI具有良好的时间和空间连续性,可减缓CERES-Wheat模型模拟LAI的剧烈变化,其峰值出现时间与遥感LAI变化趋势基本同步,更加符合关中平原冬小麦实际变化情况;同化VTCI能同时表达模型模拟值和遥感观测值的变化趋势,且更能反映冬小麦对水分胁迫的敏感性。比较不同类型样点基于不同同化变量建立的估产模型,发现在旱作样点,同时同化VTCI和LAI的单产估测结果(R2=0.531)优于单独同化VTCI(R2=0.475)或LAI(R2=0.428)的估测结果,且同时同化VTCI和LAI与实测产量间相关性达极显著水平(P0.001);而在灌溉样点单独同化LAI的估测结果精度最高(R2=0.539),同时同化VTCI和LAI的估测结果次之(R2=0.457),单独同化VTCI的估测结果较差(R2=0.243)。表明在旱作样点,冬小麦叶面积指数和水分胁迫是影响其产量形成的主要因子,而在灌溉样点,叶面积指数是影响冬小麦产量形成的主要因子。     

模拟退火粒子群优化投影寻踪的渠道防渗模式评价

为了对渠道防渗工程的方案进行优选,采用模拟退火粒子群优化投影寻踪方法对渠道防渗模式进行优化评价.优化粒子群算法,使其在退火过程中接受优解,且还以一定的概率接受差解.同时利用模拟退火粒子群算法在搜索过程中具有概率突跳的能力,有效地避免搜索过程陷入局部极小解,提高了算法的收敛速度和精度.将该模拟退火粒子群算法与投影寻踪结合,建立了模拟退火粒子群优化投影寻踪模型,将该模型应用到灌区渠道防渗模式优化评价中,选取10个指标作为评判因子,提出适合该地区的干渠渠道防渗工程优化模式,其优劣排序依次为方案Ⅳ、方案Ⅱ、方案Ⅲ、方案Ⅴ、方案Ⅰ.研究表明模拟退火粒子群优化投影寻踪的评价模型对灌区渠道防渗模式进行综合评价是切实可行的,模拟退火粒子群优化投影寻踪的评价方法在解决实际问题中展示了其优越性,并取得了良好的应用效果.     

弧形筛对水体中固体颗粒物的去除效果研究

以弧形筛为研究对象,分析不同筛缝规格、安装角度以及水处理量条件下对固体颗粒物的去除效果,以获得最优化的结构设计参数。将固体颗粒物去除率作为试验指标,设计了0.10~0.25 mm的筛缝间隙、10~20 m3/h 的进水流量及53°和37°的筛网安装角度的多因素试验。结果显示,随着筛缝间隙的增大,固体颗粒物去除率呈逐渐下降趋势,但筛缝间隙与颗粒物粒径具有明显的“匹配性”特征,筛缝间隙应以等于或略小于水体中平均固体颗粒物粒径为宜;进水流量与固体颗粒物去除率呈反相关关系,单位面积筛面的水处理负荷宜控制在50 m3/(m2?h)左右;在合理的筛网安装角度范围内,适当增大安装倾角有利于提高固体颗粒物去除率。总之,将弧形筛装置应用在水产养殖系统中,是一种行之有效的方法。     

基于优化BP神经网络的香格里拉高山松蓄积量模型研究

以香格里拉县高山松为研究对象,以Landsat TM 8影像和DEM（30M）数据为信息源,结合森林资源二类调查数据和地面样地实测数据,借助MATLAB平台,在前期进行基于遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）优化BP神经网络模型基础上,采用决定系数（R²）、均方根误差（RMSE）及预测精度（P）3个指标对优化后的BP神经网络模型及进行评价,并建立了研究区高山松蓄积量估测模型。结果表明,遗传算法效率（耗时1.9 h）低于粒子群算法（耗时1.4 h）;采用遗传算法优化后的BP神经网络模型R²、RMSE及P分别为0.636、4.216 m³、81.748%,均优于粒子群算法。通过遗传算法优化后的BP神经网络模型估测香格里拉高山松蓄积量总量为13 317 879.7 m³。