交替沟灌玉米灌浆期茎流影响因子敏感性分析与模型适用性研究

【目的】应用人工神经网络对不同处理玉米茎流进行精准预测,为推算玉米蒸腾耗水量以及制定合理的灌水方案提供新思路。【方法】试验研究对象为夏玉米,品种为西农985。试验设置3个处理,分别为交替沟灌高水处理（alternate furrow irrigation,AFI1）、交替沟灌低水处理（alternate furrow irrigation,AFI2）和常规沟灌处理（conventional furrow irrigation,CFI）。AFI1、AFI2每次灌水量为CFI灌水量的2/3和1/2。利用通径系数与互信息分析不同处理的影响因素与玉米茎流相关关系,基于人工神经网络理论建立了玉米茎流速率估算模型,以主成分回归模型为对比,对两个模型预测精度和稳定性进行评价。【结果】（1）不同处理对环境因子的响应有所差异,影响CFI、AFI1玉米茎流的主要因素是气象因子,影响AFI2处理玉米茎流的主要因素是土壤水分;（2）不同土层含水量对各处理茎流的影响也有所不同,研究发现10-20 cm和20-30 cm土层含水量与玉米茎流相关程度最高。利用不确定性分析法进一步分析得出,常规处理与高水处理水平下,与茎液流变化关系最密切的土壤含水层为20-30 cm,其次是10-20 cm,低水处理水平下,最敏感的土层为10-20 cm,其次是20-30 cm;（3）根据模型误差分析与模型不确定性分析,神经网络模型RMSE、d-factor值较小,R²值达到了0.9以上,说明神经网络模型预测精度更高,模型更稳定。【结论】与传统方法相比,人工神经网络模型可以快速准确地对茎流进行预测,对指导玉米灌溉具有重要的指导意义。     

柑橘皮分层设备的设计与果皮全利用的研究

柑橘皮可分为白皮层和色素层,分别含有不同的有效成分,将白皮层和色素层分开利用可有效提高柑橘皮的利用率。试验设计一种可将柑橘皮白皮层与色素层切割分层的设备,以甜橙皮为材料,分别考察橙皮传输速率、带锯齿深、带锯转速、柑橘皮面积对设备分层效果的影响。确定了柑橘皮分层设备的操作优化工艺：传输装置的输送速率为40～60片·min-1,带锯齿深为5 mm,转速1 400 r·min-1,柑橘皮面积≤5 cm2时,分层均一性可达到98%;当用分层设备切割橙皮从外表皮向内2 mm位点时,用上下两层橘皮分别提取类胡萝卜素和果胶,相比以全果皮提取的果胶和类胡萝卜素,果胶亮度L*值提高了53%;相同溶剂提取类胡萝卜素量可提高3.2倍。     

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明：在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.     

Characteristics of Water Infiltration in Layered Water-Repellent Soils

Water-repellent(WR) soil greatly influences infiltration behavior. This research determined the impacts of WR levels of silt loam soil layer during infiltration. Three column scenarios were utilized, including homogeneous wettable silt loam or sand, silt loam over sand(silt loam/sand), and sand over silt loam(sand/silt loam). A 5-cm thick silt loam soil layer was placed either at the soil surface or 5 cm below the soil surface. The silt loam soil used had been treated to produce different WR levels, wettable, slightly WR, strongly WR, and severely WR. As the WR level increased from wettable to severely WR, the cumulative infiltration decreased. Traditional wetting front-related equations did not adequately describe the infiltration rate and time relationships for layered WR soils. The Kostiakov equation provided a good fit for the first infiltration stage. Average infiltration rates for wettable, slightly WR, strongly WR, and severely WR during the 2 nd infiltration stage were 0.126, 0.021, 0.002, and 0.001 mm min~(-1) for the silt loam/sand scenario,respectively, and 0.112, 0.003, 0.002, and 0.000 5 mm min~(-1) for the sand/silt loam scenario, respectively. Pseudo-saturation phenomena occurred when visually examining the wetting fronts and from the apparent changes in water content(?θ_(AP)) at the slightly WR,strongly WR, and severely WR levels for the silt loam/sand scenario. Much larger ?θAPvalues indicated the possible existence of finger flow. Delayed water penetration into the surface soil for the strongly WR level in the silt loam/sand scenario suggested negative water heads with infiltration times longer than 10 min. The silt loam/sand soil layers produced sharp transition zones of water content. The WR level of the silt loam soil layer had greater effects on infiltration than the layer position in the column.     

紫色土坡耕地土质埂坎分层入渗试验研究

以相邻田面为对照,利用双环入渗法对三峡库区紫色土坡耕地土质埂坎分层(地埂、坎腰和坎趾)的入渗特征进行研究。结果表明:(1)土质埂坎分层入渗与对照田面入渗均呈先陡降后趋于稳定的趋势,但达到稳定入渗的时间存在差异。地埂达到稳定入渗的时间最长(110min),坎腰、坎趾和田面达稳定入渗的时间分别比地埂少9%,82%,18%。从入渗性能看,土质埂坎各层均表现出初始入渗率平均入渗率稳定入渗率。平均入渗率与120min累积入渗量表现为地埂坎腰田面坎趾,初始入渗率为坎腰地埂田面坎趾,稳定入渗率为田面坎腰地埂坎趾。(2)采用4种模型进行拟合,其中通用经验模型是描述坡耕地土质埂坎入渗的较好模型,其后依次是Kostiakov模型、Horton模型和Philip模型。(3)土质埂坎入渗性能与土壤物理性质具有较好的相关性,初始入渗率与初始含水率、容重呈显著负相关(P0.05),平均入渗率、120min累积入渗量与粉粒体积分数、初始含水率呈显著负相关(P0.05),与砂粒体积分数和总孔隙度呈显著正相关(P0.05)。研究结果可为紫色土区坡耕地土壤侵蚀调控的埂坎措施优化提供依据。     

层叠式笼养肉鸡舍春季环境质量测定与分析

为优化大型密闭式笼养鸡舍环境控制管理模式,选取单栋饲养量为40320只的三层层叠式笼养密闭肉鸡舍,采用分点多次测量法,对鸡舍内水平与垂直方向不同位置环境质量参数不同时间节点进行为期3d的测定与分析.结果 表明:鸡舍内温度平均为27.6℃,不同位置温差小于±2℃(P＞0.05);相对湿度平均为41.4％ (P＞0.05)...     

作物生长条件下层状土壤水分运动数值模拟

本文根据野外实测资料，分析了作物根系的生长规律。确定了作物腾发量，并用多元回归分析方法，拟合了作物根系吸水的数学模型，通过对一维土壤水分运动方程采用数值模拟的方法，分析了作物生长条件下层状土壤水分运动过程，与实测值比较认为拟合结果较好。表明所建立的根系吸水模型是合适的。     

降雨条件下分层土壤入渗特性

通过室内模拟降雨入渗试验,研究了粘土、壤土和沙土3种土壤不同分层组合方式对土壤入渗特性的影响。结果表明:垂直入渗条件下,分层土壤入渗特征由土壤分层组合方式决定;分层土壤累计入渗量与湿润锋距离呈线性相关关系;分层土壤入渗过程中,当粗沙覆盖细沙且降雨强度大于下层细沙土稳定入渗率时,湿润锋以上剖面可以达到或接近饱和,当细沙覆盖粗沙且降雨强度大于细沙土稳定入渗率时,湿润锋剖面中,除细沙土部分剖面达到饱和,其余粗沙土剖面无法达到饱和,且其饱和程度和下层粗沙土土壤持水能力有关。     

包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证

差压预冷能够快速降温,是果蔬采后处理的重要方法,温度是整个过程的核心,为了更精准地监控预冷包装小环境的温度变化,该文充分考虑果品采后的呼吸热和蒸腾潜热,建立包装箱内带衬垫层装球形果品的差压预冷数学模型,基于计算机流体力学,借助Fluent软件采用标准κ-ε模型和SIMPLE算法,利用UDF(user define function)模块实现热源项的加载,模拟包装箱侧面上开孔率为11.2%的圆形、键槽形2种开孔工况下间隔、平方间隔和错位间隔3种排列果品的瞬态温度场,并进行试验测试比较,得到的温度变化与模拟结果吻合性较好,验证了所建模型的可靠性。平方间隔排列时果品的温度分布较均匀,间隔排列时整体预冷较慢;水果内部存在温度梯度,表面和中心温度相差高达7℃左右;键槽形开孔利于冷风的横向扩散,错位间隔时较圆形开孔预冷均匀度提高约10%,温度低2℃。预冷时建议开孔设计与内部果品的排列相协调改善气流组织,错位间隔排列时键槽形开孔较宜。     

夹砂层状土条件下渠道渗漏的室内试验和数值模拟

为了解渠床含有夹砂层情况下的渠道渗漏规律,开展了均质土（砂壤土）和层状土（含夹砂层）条件下的室内渠道渗漏试验,对不同渠道水位、渠床土质结构影响下渠道渗漏量的变化以及土壤中湿润锋的前进过程进行了试验观测。选用饱和－非饱和土壤水、热和溶质运移模拟软件HYDRUS-2D,对室内试验过程进行了模拟验证及分析。结果表明,渠床中禁锢气体的存在可能阻碍湿润锋行进,使模拟结果产生误差。但总体来说基于Richards方程的饱和－非饱和土壤水分运动模型能够对含有夹砂层渠床的渠道渗漏及土壤水分运动进行模拟。当渠床中有砂质夹层时,湿润锋在交界面处会出现不连续的现象。夹砂层的阻水减渗现象在渠道水位较低时比较明显,当渠道水位较高时,夹砂层的存在甚至会增大入渗量。研究成果可为渠床含有砂层情况下的渠道防渗技术提供参考。