海南热区香蕉地预破土凿式深松机设计与试验

针对海南热带农业区香蕉地现有深松机具匮乏、松土质量差等问题,该研究研制了一款预破土凿式深松机,首先确定整机深松方式,并采用三维建模方法建立深松机整体模型;进一步确定了深松机的整体结构与工作原理,并设计阐述了深松机的关键结构参数。基于田间试验,对深松作业后的土壤坚实度及土壤容重进行测定,确定了前进速度、深松深度、破土刃入土深度为对土壤坚实度及土壤容重有显著影响效果的因素。进一步以土壤坚实度及土壤容重为响应值,基于Box-Behnken设计试验得到响应值与显著性参数的二阶回归模型,并针对显著性参数进行寻优,得到最佳组合:前进速度为1.15 m/s、深松深度为350 mm、破土刃入土深度为250mm。在标定的最优参数下进行的田间验证试验结果表明,土壤坚实度为752 Pa,土壤容重为1.48 g/cm³,与预测值(734 Pa、1.42 g/cm³)之间的误差分别为2.4%、4.2%,验证了分析的可信性。最后通过与现有传统深松机具开展的对比试验得出:相较于传统深松机具,预破土凿式深松机作业后,土壤坚实度下降6.39%,土壤容重下降9.76%,进一步证...     

Soil P and cation availability and crop uptake in a forage rotation under conventional and reduced tillage

Long‐term conservation tillage can modify vertical distribution of nutrients in soil profiles and alter nutrient availability and yields of crops. This study aimed to evaluate the effect of 14 yr of conventional (CT) and reduced tillage (RT) on soil macronutrient availability (0–5, 5–15, 15–30 cm) and uptake by Italian ryegrass and maize in a forage rotation under a temperate–humid climate (NW Spain). Soil contents of total C, plant available Ca, Mg, Na, K and P and their uptake by plants were evaluated over 2 yr. The three‐way ANOVA showed that tillage and its interactions with soil depth and sampling date have little influence on soil C and macronutrients contents (<13% of variance explained). In the topsoil layer, all studied variables (except K) increased in RT compared with CT, but they remained unchanged (C, Ca and Na) or decreased (Mg, K and P) in deeper layers. Crop yields were greater with RT than CT during the year with soil‐water‐deficit periods, while limited tillage effect was found in the other year. Whereas no differences were obtained for maize, nutrient concentration (Mg, Na, K and P) in ryegrass increased under RT. Conservation tillage improved surface soil fertility, maize yield and ryegrass nutrient content.     

三十烷醇纳米制剂对冬小麦抗旱生理特性的影响

以‘XR4347’品种冬小麦为供试作物，在步入式气候室内开展盆栽试验，设置3种叶面喷施剂型和3个灌溉水平，剂型为市售三十烷醇微乳剂（TRIA，T1）、水滑石负载三十烷醇纳米制剂（TRIA-LDH，T2）和助剂条件对照（T3）；灌溉水平分别设置为土壤田间持水量的90%（充分灌溉，W1）、60%（中度水分胁迫，W2）和40%（重度水分胁迫，W3）。结果表明：（1）在相同水分处理下，喷施TRIA和TRIA-LDH对小麦叶片光合速率有促进作用。中度水分胁迫下，喷施TRIA和TRIA-LDH的小麦地上部干质量较对照处理分别增加69.9%和32.7%，水分利用效率分别增加32.2%和16.4%；重度水分胁迫下，喷施TRIA-LDH的小麦耗水量比喷施TRIA显著降低24.0%，地上部干物质积累量增加，因此水分利用效率显著提高13.6%。（2）中度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性比喷施TRIA处理显著增加2倍，重度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片SOD活性比喷施TRIA处理显著增加1倍，表明喷施TRIA-LDH比喷施TRIA对抗氧化酶活性的促进效果更好。（3）重度水分胁迫下，喷施TRIA-LDH与TRIA的小麦叶片ABA含量分别比对照处理显著降低21.8%和30.9%，表明重度水分胁迫下外源施用三十烷醇可通过降低叶片ABA含量有效缓解水分胁迫对于植株生长的抑制。（4）重度水分胁迫下，喷施TRIA的小麦叶片保卫细胞Ca²⁺大量外流，而喷施TRIA-LDH的叶片保卫细胞Ca²⁺内流，可见植物对TRIA-LDH的吸收利用效果更好。在水分胁迫下，三十烷醇纳米制剂增强了植株的抗旱能力，提高了植株的水分利用效率。因此，水滑石纳米载体可用于负载三十烷醇，实现三十烷醇对植物高效、可持续的调控。     

碳纳米管非均匀氢等离子体微波吸收的数值模拟

提出碳纳米管非均匀氢等离子体薄膜的层状介电模型,探讨等离子体密度分布对碳纳米管氢等离子体微波吸收的影响,运用转移矩阵法求解电磁波的传播方程,计算不同条件下碳纳米管氢等离子体薄膜在0~30GHz频段的微波衰减系数。随着氢等离子体中自由电子密度分布非均匀性系数a的增加,微波衰减吸收峰值|Attmax|和强烈微波吸收的频宽均明显增大,吸收峰向高频方向移动。结果表明,增大等离子体密度分布的非均匀性,能显著改善碳纳米管氢等离子体薄膜的微波吸收性能。     

兴安落叶松天然林林木直径与树高分布的分层特征

[目的]通过分析大兴安岭呼中林区兴安落叶松天然林胸径和树高的一元、二元分布特征,揭示脆弱地带森林群落的林木大小分布特征。[方法]在大兴安岭呼中林场设置3种不同类型兴安落叶松林固定样地,利用整体和分层的方法,对样地林分胸径和树高的变化规律以及两者之间的关系进行研究。[结果]表明:(1)草类-落叶松林直径分布为单峰分布,其他2块样地为双峰分布; 3块样地林木直径分布均呈左偏。杜鹃-落叶松林树高分布为多峰分布,其他2块地均为单峰分布; 3块样地林木树高分布均呈右偏。(2) 3块样地上、下层林木的直径分布均为单峰分布,上层木直径分布均呈左偏,下层木直径分布草类-落叶松林右偏,杜鹃-落叶松林左偏,杜香-落叶松林为近似正态。杜鹃-落叶松林的树高上、下层分布为双峰,其他2块样地均为单峰,3块样地上层木树高分布均左偏,而下层木树高分布均右偏。(3)草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林小径阶林木株数占绝大多数。3块样地林分中树高与胸径的比值在小径阶林木中明显大于大径级林木。草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林上层木中小径阶林木株数所占比例稍大,杜香-落叶松林和杜鹃-落叶松林下层木中大径阶林木株数比例稍大,但3块样地上层和下层木树高与胸径的比值在大小径阶林木中均无明显差异。[结论]高密度的杜鹃-落叶松林平均树高要高于低密度的杜香-落叶松林和草类-落叶松林平均树高,而平均胸径无明显差异。3块样地林分中树高与胸径的比值小径阶林木中明显大于大径级林木,但其差异在上层和下层林分中均表现不明显。     

农林复合模式蒸散耗水的研究

应用土壤分层水量平衡模型，对林带与冬小麦的根系吸水量、林带和农田的蒸散耗水量、林带影响农田土壤水分范围与程度进行了研究，结果表明：（１）冬小麦拔节至乳熟期间，林带根系吸水以消耗农田土壤水分为主，主要表现在０．０～１．５Ｈ（Ｈ为树高）范围内。（２）林带可降低１２．３％的农田蒸散量。（３）由于林带的影响，在农田中，０．０～０．５Ｈ为土壤水分降低区，０．５～５．０Ｈ为土壤水分提高区。总体平均，０～２００ｃｍ农田土壤贮水量可提高１１．２％。     

含沙率对层状土浑水膜孔灌单点源自由入渗特性的影响

为探究不同浑水含沙率对层状土入渗特性的影响,通过室内膜孔灌自由入渗试验,研究了以夹砂层位置为5~10cm的层状土条件下清水和不同含沙率的浑水(2%,5%,7%,9%)入渗的累积入渗量、湿润锋运移规律以及湿润体内土壤含水量分布情况,分别建立了层状土不同含沙率浑水膜孔灌入渗量、湿润锋运移距离与入渗时间之间的关系;提出了基于清水入渗的不同浑水含沙率单位膜孔面积累积入渗量模型。结果表明:不同浑水含沙率累积入渗量变化趋势一致,但含沙率越大,累积入渗量越小,浑水减渗作用越明显,对应入渗系数越小,入渗指数越大;湿润锋运移距离随含沙率的增大而减小,当水分入渗到壤—砂交界面时,湿润锋在垂向上出现明显停滞,仅在水平方向上随入渗时间不断推进;供水结束后不同浑水含沙率下土壤湿润体内水分主要集中砂层以上,土壤含水量随浑水含沙率的增大而减小。研究结果可为进一步研究层状土浑水膜孔灌灌溉技术提供理论参考。     

1HS-2型行间深松机的研究设计

阐述了保护性耕作条件下行问中耕深松机的整机结构和工作原理，并对主要工作部件的结构及参数进行了选择和计算。在当前大力推广保护性耕作的条件下，研制适合于辽宁西部地区土壤情况和种植制度的行间深松机，为实施保护性耕作提供可行的机具，可缓解辽宁西部地区干旱少雨的局面。     

基于水滑石的全蛋液中磷吸附与解吸及动力学模型研究

全蛋液营养全面,含有人体所需的蛋白质、脂类、糖类和维生素等多种成分。基于肾病患者低磷饮食的需求,采用水滑石(Layered double hydroxide,LDH)吸附法减少全蛋液中磷的含量,开发一款低磷型液蛋制品,为肾病患者提供专用型饮食。实验研究了不同吸附温度下,吸附时间、磷初始质量浓度及LDH添加量对LDH磷吸附量及蛋白质溶解度的影响,并对其动力学模型进行分析;同时探究了解吸液体积、解吸时间对LDH解吸特性的影响以及LDH重复利用情况。实验结果表明:在1～7 h内,吸附量与吸附时间成正比;各温度下(20～45℃)吸附量和溶解度均随磷初始质量浓度的增加而升高;当LDH添加量为10 g/L时,各温度下吸附效果均较好。在模型分析中,Langmuir等温式和准二级动力学模型拟合度较高,尤其吸附温度在25℃和30℃时拟合效果最佳。解吸实验中,最佳条件为解吸时间5 h,液料比1. 00 L/g,且循环利用前2次可维持较好吸附效果。脱磷后必需氨基酸占总氨基酸的质量分数大于40%,必需氨基酸与非必需氨基酸的质量百分比大于60%,对蛋白质营养性的影响较小。综上可知,LDH是一种适于去除全蛋液中磷的吸附材料,可用于专用型液蛋制品的开发。     

保护性耕作破茬碎土刀设计与试验

针对深松作业时残留土块较大、破茬作业中机组载重过大等问题,设计了与深松铲互作效应的破茬碎土刀。结合机构互作效应时的运动学分析及深松铲的田间试验,确定破茬碎土刀刃口曲线与地面夹角为10°～70°,破茬碎土刀最小半径为180 mm,中间半径为215 mm,最大半径为235 mm,深松铲与破茬碎土刀的最小间隙为20 mm,并运用离散元仿真试验为机构配合设计的合理性提供依据。田间性能试验表明,互作效应装置与参照指标相比,破茬比率提高10. 92%、碎土率提高6. 04%、耗油量降低31. 39%;田间对比试验表明,互作效应的破茬碎土刀比分离作用的破茬碎土刀、圆盘刀、缺口破茬刀,在相同工况下,平均破茬比率分别增加了3. 53%、19. 38%、8. 86%;在不同工况下,比分离作用的圆盘刀,平均载质量降低20 kg,破茬比率提高13. 8%,耗油量减小7%,平均载质量降低40 kg,破茬比率提高5. 82%,耗油量减小21. 82%,比分离作用的缺口破茬刀,平均载质量降低20 kg,破茬比率提高4. 5%,耗油量减小12. 79%。因此与深松铲互作效应的破茬碎土刀,在降低载质量时性能较优。