Verification of mean volume backscattering strength obtained from acoustic Doppler current profiler by using sound scattering layer

ABSTRACT:   Acoustic Doppler current profilers (ADCPs) have recently been used to estimate the dynamic characteristics and biomass of sound scattering layers (SSLs) or swimming speed of fish schools and to analyze SSL spatial distribution or various behavior patterns. This paper shows that it is necessary to verify mean volume backscattering strength (MVBS, dB) values acquired from each beam for quantitative analysis of the spatial distribution or the biomass estimates of such specific targets as SSL or a fish school when using an ADCP. In this study, the SSL was selected to be a homogeneous density layer over a large area and two methods were used to verify the MVBS values from each beam of the ADCP. First, a mutual comparison among four beams was conducted after calculating MVBS from the measured echo intensity. Second, the MVBS values were verified using comparison between the calculated MVBS from the 153.6 kHz ADCP and MVBS from three frequencies of a well-calibrated scientific echosounder. Moreover, the dominant scatterers (euphausiids) were collected by a framed midwater trawl. From these samples, biological data were used to identify the different frequency characteristics between two systems, using a distorted-wave Born approximation (DWBA) theoretical backscattering model in order to assess the averaged target strength and target strength TS differences for the three frequencies.     

大兴安岭林区林分蓄积量与海拔的关系研究

研究区域位于天然林保护工程重点区域大兴安岭林区,收集大兴安岭森林资源连续清查第6次复查232块样地资料,将其整理成列联表,做列联表分析,进行卡方检验、剩余分析、对数线性模型拟合。结果表明,此区域落叶松林分在低海拔分布较广,但蓄积量处于相对低水平,主要是此区域内林分受人为干扰较严重而致。本文研究结果对于森林经营决策具有重要的意义。     

“永林公司”不同森林经营模式林分结构比较研究

对“永林公司”经营区9种森林经营模式林分结构比较研究,结果表明：应用Weibull分布、正态分布、对数正态分布、贝塔分布、伽玛分布等方法,对9种不同经营模式下的林分直径分布进行拟合,贝塔分布拟合效果较为理想,说明由于受到了人为的干扰破坏,林分结构发生了显著的变化.林分总体混交度均小于0.8,林分结构的均匀程度要优于整齐程度,在样地中封禁保护模式、集约经营模式的均匀度已经十分接近5,也就是接近一般均匀林的程度.     

麻竹笋用林施肥效果试验

对麻竹笋用林进行施肥试验研究,分析得知,鸡粪、复合肥、配方肥3种肥料对竹笋产量和经济纯收入有显著影响,均与竹笋产量、经济纯收入呈抛物线型关系,竹笋产量、经济纯收入随施肥量增加呈现先上升后下降的趋势;3种肥料的影响程度顺序依次为：配方施肥、鸡粪、复合肥,配方施肥的最佳施肥方案为鸡400＋复60＋硫酸锌0．9。     

基于排水法测量玉米子粒体积的方法研究

根据“排水法”的原理,设计一种简易体积测量器,在装满已知密度溶液的容器中加入玉米子粒,称取排出液体的质量,可换算成子粒体积。该方法准确可靠,操作方便,效率高。结果表明,用测量器测得的钢珠体积与钢珠真实体积之间相对误差较小,能够满足测量所需要的准确度,测量器测量的钢珠体积和其真实体积的相关系数达到0.999 1。利用24份体积有差异的玉米杂交种子粒各30粒进一步验证,简易体积测量器和量筒分别测得的每份玉米子粒体积接近,相对误差较小,相关系数达到0.998 1。新设计的子粒体积测量方法,不仅用于玉米子粒体积的测量,也可用于其他作物子粒体积的测量。     

一穴多株种植对夏玉米子粒灌浆和产量的影响

在密度为82 500株/hm2,通过一穴多株种植方式调整株距,设一穴一株(对照,P1)、一穴二株(P2)、一穴三株(P3)3个处理,对比分析不同处理下夏玉米的光合速率、花后叶片特性、子粒灌浆速率和穗部性状,对粒重和产量进行评价,验证在高密种植条件下调整株距能否改善夏玉米子粒灌浆和产量。研究结果表明,通过一穴多株种植方式适当扩大株距可以提高夏玉米的光合速率,改善穗部性状,延缓夏玉米花后叶面积指数和SPAD值下降以及叶片衰老,夏玉米子粒体积、粒重和灌浆速率得到显著改善。与对照P1相比,P2、P3处理的产量分别提高5.8%、4.9%。在高密种植情况下,通过一穴二株来调整株距可以延缓花后叶片衰老,从而保证子粒灌浆足够的光合面积,最终实现粒重的增加和产量的显著提高。     

基于微波反射法的谷物含水率在线检测装置研制

针对稻麦联合收割机在收获作业时难以对小麦、水稻等谷物的含水率进行准确在线测量的问题,该文基于微波反射法研究了谷物含水率在线检测方法,建立了稻麦含水率检测模型,研发了一种稻麦联合收割机谷物含水率在线检测装置。该装置采用微波测量模块对稻麦含水率进行非接触式测量,设计了电压转换电路将微波参数转换成电压信号,采用滑动平均滤波算法进行信号滤波,最后通过标定试验所建立的含水率检测模型进行稻麦含水率计算,计算结果经CAN总线通讯在显示器上实时显示。基于上述理论研究、技术开发和结构设计对所研制的谷物含水率在线检测装置分别进行了室内静态试验和田间收割试验研究,试验结果表明:检测装置的对稻麦含水率的测量范围为14%～34%,在室内静态试验和田间收割试验中的性能标准差分别为0.458 3%和1.078 0%,相对误差分别在2.5%和5%左右,具有良好的准确性与实用性。     

体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重

土壤含水率直接测量是相关研究和应用的基础,在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。该文提出了一种与传统烘干称质量法相当的体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重。该方法在假设一定土壤颗粒密度的前提下,用一定体积的标准取样环刀取得土样后,通过向待测量土体补充水分使土壤达到饱和,用一定体积的水置换土壤中的充气空隙,直到土样达到饱和状态;再通过测量得到的初始/原始土样质量、饱和后土壤的质量以及已知土壤颗粒密度和水密度,计算得到被置换的充气空隙的体积,进而由此计算得到土壤质量含水率和土壤容重。采用3种不同土壤,即陕西杨凌黏黄土、北京粉壤土和江西黏红土,分别预配制成7种不同初始土壤体积含水率,含水率约为:风干土(含水率2%～3%)、5%、10%、15%、25%、30%和饱和含水率,以及3种不同土壤容重:1.25、1.35和1.45g/cm3进行室内试验。用类似的土样,采用传统方法烘干土样8、12、24、48h后,测量确定土壤的质量含水率,通过延长烘干时间测得数据表明,传统方法烘干8h所测得的质量含水率仍有1%～3.2%的含水率误差。最终试验结果表明体积置换方法测得的土壤含水率比传统烘干土样8h所测得的结果大2%～3%,比烘干土样48h所测得的结果大1%左右。体积置换方法测量操作过程简单,耗时较少,节约能源,测量结果具有较高精度。     

风化煤矸石坡面水土流失规律模拟

采用室内模拟径流冲刷试验,研究风化煤矸石坡面水土流失规律。结果表明：1）在设计径流量为2．0和2．5L／min时,坡面产流曲线呈现为“单峰”或“多峰”曲线,没有明显规律性,当设计径流量增大到3．0和3．5L／min时,坡面产流曲线多为“单峰”曲线,且峰值出现时间较早,具有相似的规律性;2）坡面平均产流量随设计径流量和坡度的增大而迅速增大,增长趋势符合幂函数关系,且设计径流量对坡面平均产流量的影响大于坡度;3）坡面平均产沙率随设计径流量和坡度的增大增长趋势明显,增长趋势符合幂函数关系,且设计径流量对坡面平均产沙率的影响大于坡度。研究结果可为工矿区水土保持提供一定的参考。     

不同作物对坡耕地地表径流及氮素流失的影响

为了揭示坡耕地种植作物后径流和氮素流失间的差异,采用径流小区法对坡耕地种植玉米、莜麦和土豆3种作物后坡面径流、地面作物状况、氮素流失量及其关系进行了研究。结果表明:2014年7—9月6场侵蚀性降雨平均降雨量为31.49mm,径流量(Q)为Q_(莜麦-总)Q_(土豆-总)Q_(玉米-总),且与降雨量成线性关系;作物种类对径流中氮素浓度有显著影响,各形态氮浓度均值范围分别为:NO_3~-—N含量10.33~11.83mg/L,TN含量27.48~31.28mg/L,NH_4~+—N含量0.72~0.92mg/L,NO_2~-—N含量0.35~0.49mg/L;6次侵蚀性降雨全氮流失量(TNL)为TNL_(莜麦)TNL_(土豆)TNL_(玉米),均值分别为147.01,139.45,125.63mg;硝态氮流失量(NL_硝)占TNL的33.33%~43.14%,NL_硝和TNL与径流量之间存在线性关系;7—9月份,农作物进入生殖生长阶段,作物覆盖度变化较小,与降雨量和氮素流失量之间没有显著关系,不是影响坡面径流和养分流失的主要影响因素。