基于GIS与GPS的中国农村精准施肥的方法研究

在利用GIS和GPS研究土壤养分空间变异的基础上,以农户作为精准施肥的单元,探讨在中国农村进行精准施肥的途径。结果表明,不同农户地块养分存在一定空间变异性,由此导致相邻农户施肥量存在差异性,而采用农户为单元的施肥推荐既可以避免土壤养分空间变异造成的推荐施肥偏差,又可考虑中国农村分散经营的实际的状况,从而使土壤养分管理更加精细化。     

杂交棉标杂A1和石杂2号超高产冠层特性及其与群体光合生产的关系

在田间自然条件下, 以标杂A₁、石杂2号为材料, 研究了超高产(3 500 kg hm^-2以上)杂交棉冠层的叶面积配置、叶倾角和光分布等冠层特性的变化及与群体光合生产的关系。结果表明, 超高产条件下杂交棉叶面积指数高且持续期长, 群体叶面积配置与光分布较均匀, 花铃期冠层中部有较好的透光性, 吐絮期底部漏光损失较小, 整个冠层仍保持较高的光吸收率。超高产杂交棉不仅群体光合速率峰值高, 而且高值持续时间长, 生育后期非叶器官仍维持较高的光合能力, 特别是茎的光合贡献率为常规高产棉花的1.6~4.9倍, 这是杂交棉在生育后期能保证群体光合优势的一个重要原因。超高产杂交棉的棉铃干物质空间分布与叶分布、光分布和冠层光合分布的比例吻合程度较高, 保证了光能的有效利用, 促进同化物及时向棉铃转运, 有利于挖掘杂交棉品种的增产潜力。     

成熟期苹果树冠层器官异源图像配准

为精确构建果树冠层彩色三维空间结构,以成熟期苹果树冠层为研究对象,将PMD摄像机及彩色摄像机相结合获取冠层器官异源图像,开展异源信息配准技术研究。将SIFT算法应用于异源图像特征点提取研究中,并应用目标函数优化RANSAC算法完成同名点提纯以保证特征点匹配的有效性,避免了异源图像尺度变化及果园自然光照的影响;在分析异源图像成像效果基础上,确定了应用双线性映射模型求解异源图像空间映射关系,有效克服了应用仿射变换模型求解异源图像空间映射关系的不精确性。果园不同自然环境下的配准实验表明:提出的混合算法适用于苹果树冠层器官异源图像的配准,晴天顺光环境下的正确配准率为88.2%,晴天逆光环境下的正确配准率为84.2%,阴天环境下的正确配准率为72.7%。     

宽幅施药机械机器视觉辅助导航系统研究

为了实现宽幅施药机械喷幅的精确拼接,提出一种机器视觉辅助GPS导航方法。该方法首先对施药机械幅边喷洒泡沫剂并进行泡沫剂识别,识别过程中为了有效分割目标与背景,选定蓝色泡沫剂作为试验对象,提出使用超蓝色灰度化方案,并经过形态学滤波、行定位点的选取、Otsu分割提取泡沫剂信息,使用迭代的最小二乘法检测泡沫剂中心线的信息;然后给出了二维图形航向偏角和偏距的定义,并根据识别的泡沫剂信息进行航向偏角和偏差信息的提取,从而指导施药机械的行进方向。试验表明,所提方法可以较为准确地进行泡沫剂识别,根据泡沫剂信息识别得到的偏角计算值和实际测量值平均误差为1.58°,最大误差为2.5°,偏距计算值和实际测量值平均误差为5.4 cm,最大误差为8.4 cm,检测精度能够满足实际需求。     

车载式土壤光-电特性参数采集系统研究

土壤电导率是衡量土壤传导电流能力的一种固然属性,除了能够反映土壤质地外,还能够反映土壤的含水率、含盐量、有机物含量等特性。利用土壤光谱数据可以分析出土壤含水率、养分等,且测量过程中无需采样、搅动土壤。通过土壤电导率数据和光谱数据的综合、校正,能够提高系统的精度。基于嵌入式技术开发了土壤电导率和光谱反射率综合检测系统。土壤电导率测量系统采用基于改进的电流-电压四端法原理,使用深松犁的尖端作为电极传感器,能够在测量的同时完成松土的作用。光谱测量系统使用微型光谱传感器采集光谱数据,并进行实时处理。在采集土壤电导率、光谱数据的同时,系统同步采集GPS信息,并和土壤电导率、光谱数据一起保存,供进一步绘制土壤特性分布图使用。系统能够实时综合处理多种数据,并进行显示、保存等操作,具有良好的应用 前景。     

不同土层灌水对苹果幼苗抗氧化还原系统的影响

基于盆栽试验,研究了不同深度滴灌对植株膜伤害和抗氧化酶的影响。结果表明,自然干旱和2/3土层灌水处理叶片丙二醛和抗氧化酶活性较高,植株受旱;2/3土层供水、1/3土层供水和表层供水叶片丙二醛和抗氧化酶活性较自然干旱低,植株生长较好;同一处理灌水根区域的根系抗氧化酶活性较低。适宜苹果幼苗生长的灌水处理为表层供水和1/3土层供水。     

四自由度两模式并联机构结构综合与位置分析

为设计可实现一机多用的并联机构,提出了多模式并联机构的结构类型综合方法以及操作模式分析方法。首先利用方位特征集方法,综合得到一类(640种)具有运动分岔特性的4自由度并联机构;然后从中优选出一种机构进行操作模式分析,分析结果表明:机构处于分岔奇异点时动平台瞬时自由度为5,此时采用冗余驱动的方法可引导动平台通过分岔奇异点顺利到达三平移一转动或两平移两转动模式;最后推导了该并联机构处于上述2种操作模式时的位置正、逆解分析方程,得知位置逆解方程和三平移一转动模式时的位置正解方程均可解析求解。     

Water balance, transpiration and canopy conductance in two beech stands

Measurements of sap flow, vapour fluxes, throughfall and soil water content were conducted for 19 months in a young beech stand growing at low elevation, in the Hesse forest. This experiment is part of the Euroflux network, covering 15 representative European forests. Study of the radial variation of sap flow within tree trunks, showed a general pattern of sap flux density in relation to the depth below cambium. Among-tree variation of sap flow was also assessed, in order to determine the contribution of the different crown classes to the total stand transpiration. Stand sap flow and vapour flux, measured with eddy covariance technique, were well correlated, for half hourly as well for daily values, the ratios of the fluxes for both averaging periods being 0.77. A strong canopy coupling to the atmosphere was found, omega factor ranging between 0.05 and 0.20 relative to the windspeed. Canopy conductance variation was related to a range of environmental variables: global radiation, vapour pressure deficit, air temperature and soil water deficit. In addition to the effect of radiation and of vapour pressure deficit often found in various other tree species, here beech exhibited a strong reduction in canopy conductance when air temperature decreased below 17°C. The model of transpiration was calibrated using data measured in the Hesse forest and applied to another beech stand under mountainous conditions in the Vosges mountains (east France). Measured and modelled stand transpiration were in good agreement.     

黄土高原植被对位配置技术研究

黄土高原的植被建设 ,既要遵循自然植被的地带性分布规律 ,又要充分考虑不同地形部位的小气候分异规律 ,坚持地形小气候条件与植物种生态位条件的相互对位配置。宏观环境的降水总量不足、水土流失严重和微观环境的风速、相对湿度是影响植物水量平衡 ,进而影响植物正常生长发育的主要因素。在不同的地类灵活采用隔坡软埂水平阶 ,漏斗式、燕尾式、竹节状聚流坑等径流聚集工程 ,均可使林木成活率和保存率达到 90 %以上 ,生长量提高 1倍以上。     

转盘式对虾开背工艺分析与参数优化

针对目前对虾开背环节工艺不完善、实际应用装备缺乏等问题,以中型南美白对虾为研究对象,探究了对虾开背关键工艺方法,建立了对虾开背过程力学模型,获得影响开背效果主要因素为刀具角度、加工中心盘转速和刀具安置距离;采用单因素试验研究和分析了各因素对开背成功率、虾仁损伤率、虾线裸露成功率和感官评分值的影响,确定影响因素最佳区间为：刀具角度20°~60°、加工中心盘转速10~40r/min和刀具安置距离9~11mm;利用Design-Expert软件进行多因素响应面试验研究分析,并采用多目标优化方法,得到最优参数组合为：刀具角度43.838°、加工中心盘转速28.391r/min、刀具安置距离9.801mm时,开背成功率为99.161%、虾仁损伤率为2.825%、虾线裸露成功率为90.727%、感官评分值为86.944。验证试验结果表明：针对中型南美白对虾,当刀具角度45°、加工中心盘转速28r/min、刀具安置距离9.8mm时,开背成功率为98.89%、虾仁损伤率为3.33%、虾线裸露成功率为87.78%、感官评分值为85.33,与理论优化值的绝对误差均较小,优化后的对虾开背装置性能满足作业要求。研究可为对虾开背工序装置设计和参数选择提供理论基础和科学依据。