Temporal stability in soil water content patterns across agricultural fields

When a field or a small watershed is repeatedly surveyed for soil water content, locations can often be identified where soil water contents are either consistently larger or consistently less than the study area average. This phenomenon has been called temporal stability, time stability, temporal persistence, or rank stability in spatial patterns of soil water contents. Temporal stability is of considerable interest in terms of facilitating upscaling of observed soil water contents to obtain average values across the observation area, improving soil water monitoring strategies, and correcting the monitoring results for missing data. The objective of this work was to contribute to the existing knowledge base on temporal stability in soil water patterns using frequent multi-depth measurements with Multisensor Capacitance Probes (MCPs) installed in a coarse-texture soil under multi-year corn production. Water contents at 10, 30, 50, and 80 cm depths were measured every 10 min for 20 months of continuous observation from May 2001 to December 2002. The MCPs revealed temporal stability in soil water content patterns. Temporal stability was found to increase with depth. The statistical hypothesis could not be rejected (P < 0.0001) that data collected each 10 min, each 2 h, each day, and each week had the same temporal stability. The locations that were best for estimating the average water contents were different for different depths. The best three locations for the whole observation period were the same as the best locations for a month of observations in about 60% of the cases. Temporal stability for a specific location and depth could serve as a good predictor of the utility of this location for estimating the area-average soil water content for that depth. Temporal stability could be efficiently used to correct area-average water contents for missing data. Soil water contents can be upscaled and efficiently monitored using the temporal stability of soil water content patterns.     

平行极板电容传感器介电式颗粒饲料水分检测仪设计与试验

为了实现颗粒饲料含水率的快速、无损检测,设计了以STM32F103ZET6单片机为控制芯片的颗粒饲料水分检测仪,采用平行极板电容传感器、温度传感器、质量传感器和相应的检测电路分别检测颗粒饲料样品的电容、温度和容积密度,经过单片机进行处理后实现颗粒饲料的含水率检测,并在OLED显示屏上显示检测结果。采用自制颗粒饲料水分检测仪,分析了含水率、温度、容积密度对颗粒饲料相对介电常数的影响规律,并建立了相对介电常数与含水率、温度、容积密度之间的关系模型,模型的决定系数为0.996 8。同时对颗粒饲料水分检测仪的检测精度进行了检验,含水率实测值与仪器检测值之间的决定系数为0.990 3。试验结果表明,与烘干法相比,所设计检测仪的绝对测量误差值在±0.6%以内,具有一定的实用价值。该研究为颗粒饲料水分快速、无损在线检测提供一种新的方法和技术支撑。     

勺链式马铃薯排种器自补种系统设计与试验

针对勺链式马铃薯排种器普遍存在的漏种问题,提出了一种基于电容值精确测量技术的漏种检测方法,设计了电容式漏种检测传感器,以及以PLC为核心的自补种系统,实现了该系统在马铃薯种植机上的应用,并试验研究了该系统的补种性能。试验结果表明：排种速度为0.3~0.7m/s时,原始漏种率为7%~11.3%,排种株距误差率为3.3%~9.1%;经自补种系统补偿后,最终漏种率为1.1%~1.75%,补种株距误差率为7.6%~16.9%;在试验范围内,随排种速度增大,补种成功率变化不大,平均为84.6%。设计的电容式漏种检测传感器检测可靠,自补种系统补偿效果显著,补种株距精度满足马铃薯种植要求。     

国槐枝叶水分特征及其对树干边材液流的影响

为探明国槐Sophora japonica组织含水量、水势、水容等枝叶水分特征及其对树干边材液流的调节和影响,于2007年3月下旬至2008年3月下旬利用热扩散式边材液流检测技术(TDP)、压力室技术等对生长在北京林业大学校园内的国槐树干边材液流、组织含水量、水势、水容等进行了系统研究。结果表明:城市环境下,(1)国槐树干边材液流速率日变化春季和夏季呈双峰曲线,秋季呈单峰曲线;液流峰值出现时间春季最早,夏季次之,秋季最晚;春季和秋季液流速率峰值较夏季高,但峰值维持时间夏季较春、秋两季长。(2)国槐枝条与叶片绝对含水量、水势、水容具有相似的日变化规律,但不同季节日变化有所差异。(3)整个生长季,国槐含水量、水势、水容的大小排序为春季夏季秋季;枝条平均含水量(52.12±2.59)%叶片平均含水量(69.59±4.64)%;枝条平均水势(-1.70±0.74)MPa叶片平均水势(-1.87±0.65)MPa;枝条水容(1.488±3.060)g.cm-3.MPa-1叶片水容(5.86±6.70)×10-3g.cm-3.MPa-1。(4)国槐组织水容日变化与树干边材液流速率日变化反向相关,国槐枝叶含水量、水势、水容等共同作用和调节其蒸腾耗水。     

利用低温竹炭制备竹活性炭初步研究

选用低温竹炭为原料、氢氧化钾为活化剂,制备不同炭碱比和不同活化时间的竹活性炭。运用傅立叶红外光谱议(FTIR)、比表面积测定仪(BET)等仪器对竹活性炭表面官能团、比表面积和孔径结构及比电容进行了测试和分析。结果表明,炭碱比1:4、活化温度700℃、活化时间3h条件下制备的竹活性炭,比表面积为2897.7m2/g,总孔容为1.340cm3/g,平均孔径为2.59nm,亚甲基蓝吸附值为27.7ml/0.1g,碘吸附值为1920mg/g,作为超级电容器(EDLC)的电极,其比电容为114.4F/g。     

基于SPA-SSA-BP的小麦秸秆含水率检测模型

为提高基于电容法的小麦秸秆含水率检测模型的检测精度,扩大含水率检测范围,提高模型适应性,本文以小麦秸秆为研究对象,使用LCR数字电桥,测量含水率为10.43％ ～25.89％的秸秆在频率0.05 ～ 100 kHz、容积密度90.03 ～179.42 kg/m3和温度25 ～40℃内的电容,利用连续投影法(Succes...     

纳秒级气体火花开关的研制

为了研究高压脉冲电场对种子活性的影响,结合脉冲功率技术和计算机辅助设计技术,研制了满足最新高空核爆电磁脉冲模拟标准MIL-STD-461F的纳秒级气体火花开关。在分析开关放电原理的基础上,考虑火花隙电阻和开关结构电容的影响,基于Simulink建立了开关的动态放电模型,仿真分析了负载、开关电感、开关电容等因素对放电脉冲特性的影响,为开关的设计提供了参考。在此基础上,试制了纳秒级气体火花开关样品,在50Ω负载上输出脉冲峰值达到25 kV,上升时间2.5 ns,脉冲宽度18 ns,为进一步研究脉冲电场种子效应奠定了基础。     

电容法估测植物根系生物量研究

以玉米(Zea mays)和黄豆(Glycine max)为材料,通过对其根系电容的测量试验,结合根系收获法,探讨不同测试频率下根系电容值和根系生物量的关系,以期为进一步补充和完善植物根系特征快速无损检测技术提供一定的参考价值.结果表明:玉米、黄豆2种作物根系电容均随根系生物量的增加而增大;4种频率下(0.1, 0.12, 1和10 kHz)根系电容值与生物量均成极显著线性正相关(P <0.01);回归分析表明,1 kHz频率下2种作物根系电容值随生物量变化趋势较稳定,分辨率较高,回归方程的拟合度最好(R >0.9).因此,4种频率条件下,玉米、黄豆根系的电容特性都能较好地反映根系生物量的变化,其中,1 kHz为最适测定频率.     

银杏树干边材液流及水容特性研究

为探明银杏(Ginkgo biloba)枝叶水势、水容特征及其对树干边材液流的调节和影响。利用热扩散式边材液流检测技术、压力室技术等对其树干边材液流、枝叶水势、水容等进行测定。结果表明,春、夏、秋三季银杏树干边材平均液流速率分别为（1.11±0.76）×10^-3、（0.82±0.58）×10^-3、（0.94±0.21）×10^-3 cm·s^-1,三者之间无显著差异。银杏枝条与叶片水势、水容具有相似的“V”型日变化。整个生长季,银杏枝条和叶片平均水势分别为（-1.74±0.24）MPa和（-1.80±0.20）MPa;枝条和叶片水容分别为（0.38±0.02）×10^-3 g·cm^-3·MPa^-1和（5.83±1.9）×10^-3 g·cm^-3·MPa^-1。银杏枝叶水势、水容与树干边材液流速率呈负相关,共同作用和调节其蒸腾耗水,但不同时段其主导因子不同。     

孔洞对直埋式农用屏蔽电缆耦合效应影响研究

以直埋式农用屏蔽电缆的开孔屏蔽壳体为研究对象,应用线性边界元法（LBEM）分析了不同的孔洞尺寸对屏蔽效能的影响。根据工程实例计算得到,双芯屏蔽电缆各芯线间的耦合电容随屏蔽层孔深及孔宽变化的关系曲线,对有效地利用钢塑复合带防御因屏蔽层的孔洞导致的电磁干扰,提高直埋式电缆屏蔽效能具有指导意义。