自然水体中超声波标记鱼游动轨迹精密确定算法

针对鱼类关键生境位置确定的应用需求,该文提出了一套适用于自然水体的超声波标记鱼定位算法,解决了标记鱼定位以及存在粗差观测值,即水听器记录的超声波信号接收时间存在错误情况下算法的抗干扰性。宜昌黄柏河的实测结果表明,基于现有1 ms级精度的水听器,可在自然水体中获得2.15 m精度的信号标记鱼三维游动轨迹。如因气泡、遮挡等因素对水听器观测数据引入粗差,当粗差量级在10 m以上,该方法可接近100%探测出是否存在粗差。当粗差观测值在3个以内时,该方法的探测成功率可达84.3%以上,3个以上时粗差探测成功率明显下降,5个及以上,即粗差观测值个数占观测值总数的比例大于31.25%时,基本只能探测出观测数据中存在粗差而无法有效确定粗差。该研究可为渔业增殖、鱼类栖息地保护、鱼类洄游通道等研究提供参考。     

基于Ecotect的不同墙体材料猪舍光热环境和热性能分析

北方地区冬季寒冷漫长,为探究北方冬季养猪的采光及保温问题,该文基于Ecotect软件,以吉林省内某大型猪场的典型猪舍为对象,等比例建模仿真,研究猪舍的光热环境及猪场生产区光环境,探究猪舍内不同高度的采光系数及猪场生产区采光情况,分析4种形式不同墙体材料猪舍的保温性能。结果表明,试验猪舍各研究高度采光系数均高于2%,满足绿色建筑标准;猪场生产区采光良好,在大寒日的太阳辐射量可达5.38 MJ/(m2·d),日照充足无遮挡;通过对比4种形式不同墙体材料猪舍的逐月能耗值,计算出4种形式猪舍中黏土多孔砖猪舍、泡沫混凝土猪舍、酚醛夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍的保温性能最好,考虑成本后更推荐炉渣砖砌体猪舍、粉煤灰加气砌块猪舍、聚苯夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍;通过将试验实测值与软件模拟值进行数据对比,计算得出相对误差范围为0.74%～8.62%,验证了模型的可靠性。该文可以为探究北方猪舍的光热环境提供理论依据,为建筑设计师在方案实施前提供更多优化设计方案的思路。     

采用双模态联合表征学习方法识别作物病害

基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在病害诊断中表现出色,逐渐成为了研究热点。但是,基于深度卷积神经网络建立的视觉识别模型通常只利用了图像模态的数据,导致模型的识别准确率和鲁棒性,都依赖训练数据集的规模和标注的质量。构建开放环境下大规模的病害数据集并完成高质量的标注,通常需要付出巨大的经济和技术代价,限制了基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在实际应用中的推广。该研究提出了一种基于图像与文本双模态联合表征学习的开放环境下作物病害识别模型(bimodalNet)。该模型在病害图像模态的基础上,进行了病害文本模态信息的嵌入,利用两种模态病害信息间的相关性和互补性,实现了病害特征的联合表征学习。最终bimodalNet在较小的数据集上取得了优于单纯的图像模态模型和文本模态模型的效果,最优模型组合在测试集的准确率、精确率、灵敏度、特异性和F1值分别为99.47%、98.51%、98.61%、99.68%和98.51%。该研究证明了利用病害图像和病害文本的双模态表征学习是解决开放环境下作物病害识别的有效方法。     

寒潮天气表冷器-风机集放热系统对连栋大棚热湿环境的影响

连栋塑料大棚棚内环境易受寒潮侵扰,为调节棚内热湿环境,将表冷器-风机集放系统应用于连栋塑料大棚中,在白天适宜条件下运行系统,将棚内空气盈余的热量收集并储存在蓄热水箱中,夜间气温较低时,再将储存的热量释放出来用以加温。对表冷器-风机集放热系统的运行效果进行试验,通过集热量、放热量和性能系数等评价集放热性能,并且将水气温差作为主要影响因素对系统运行阶段分别进行热流量分析和分析。结果表明,在寒潮下系统可以保证棚内气温比棚外高5.2～7.8 ℃。集热量达到了390.6～693 MJ,放热量为361.2～609 MJ,系统性能系数达到了4.4～7.2,节能效果较为显著。系统在运行过程中水气温差每增长1 ℃,集热流量增加0.82 kW,放热流量增加0.58 kW,单位时间内换热量较大;此外系统在集热阶段析湿系数约为1.70,表冷器-风机进出口空气含湿量差最高可达1.3×10-3 kg/kg,说明在集热阶段系统具有冷凝除湿的效果;同时在冷凝除湿过程中系统效率随着水气温差的增加而增加,最高可达到82.8%,能量利用率较高。该研究对保证连栋塑料大棚安全越冬生产具有重要意义。     

模拟自然降雨条件下植物根系增强边坡土体抗剪强度特征

该研究以位于青藏高原东北部黄土区的西宁盆地作为试验区,采用柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon(Bunge)Maxim.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum(Linn.)Gaertn.)的单播种植,以及柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播种植等2种方式,开展了原位模拟降雨试验并采用直接剪切试验,系统分析了模拟降雨试验前后试验区边坡表层以下3个不同位置处复合体抗剪强度大小及其随深度变化规律。结果表明:模拟降雨试验前,由柠条锦鸡儿与细茎冰草、垂穗披碱草混播的边坡a层(0~20 cm)根-土复合体黏聚力分别为19.5、18.9 k Pa,均较相同条件下单播边坡a层复合体黏聚力大;混播种植边坡各层根-土复合体黏聚力均较模拟降雨试验后裸坡a层土体黏聚力大,其中柠条锦鸡儿与细茎冰草混播边坡、垂穗披碱草混播边坡模拟降雨试验后,a层复合体黏聚力分别较裸坡a层黏聚力的增幅为30.65%~56.45%;柠条锦鸡儿、霸王、垂穗披碱草、细茎冰草单播边坡b层复合体黏聚力增幅为4.17%~38.89%;柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播边坡b层黏聚力增幅为29.17%~34.72%;边坡c层土体黏聚力增幅相对不及a层、b层显著,反映了草本起到浅层加筋作用,灌木则起到深部锚固作用。     

干旱和半干旱流域水环境质量评价模型及其应用

[目的]通过建立模型修复水生态系统,评价流域水环境质量,为生态系统修复提供实用工具。[方法]以涑水河流域为例,采用了层次分析法(AHP),同时运用模糊隶属函数和综合指数法对影响水质因子的各个指标进行综合评价分析,建立干旱和半干旱流域水环境质量健康评价体系及评价模型。[结果]涑水河流域2008—2011年水环境质量健康评价结果为Ⅲ级,状态一般,较健康,评价结果与实际生态情况相符。[结论]所建立的干旱和半干旱流域水环境质量健康评价体系是合理的,能满足流域水环境质量健康评价需要。     

发达国家化肥减量政策的适用性分析及启示

通过梳理和分析欧盟、美国和日本等代表性国家(地区)化肥减量政策的具体做法、实施效果和适用条件,以期发现化肥减量政策在环境取向制定时的共同规律和一般条件,从而为中国化肥减量政策的制定提供可行的政策建议。研究表明,各个国家(地区)的化肥减量政策各有优缺点且适用条件不同,其中欧盟的命令控制型政策适用于涉及农户少、农业种植类型或农场类型同一的情况,美国的经济激励型政策适用于涉及农户较多、农产品市场体制比较完善、价格形成机制灵敏的情况,日本的公众参与型政策适用于相关农业团体较多、经济实力较强的地区。因此,中国在制定化肥减量政策时,应对各国的政策手段取长补短、综合选择;为此,应从完善农产品价格机制和无公害农产品认证制度和积极培育新型农业经营主体等方面着手,通过市场机制的引导促进环境友好型技术的采纳、通过化散为整确保环境标准的有效执行、通过协同带动和宣传引导提高农民的环境意识,从而保证命令控制型、经济激励型和公众参与型等化肥减量政策的有效实施。     

黄土高原退耕还林工程对生态环境的影响及对策建议

基于西北地区水土流失和生态环境问题日益严重,为了再造一个山川秀美的西北地区,1999年我国实施了浩大的退耕还林工程。文章分析了黄土高原自新石器时代以来气候变迁和农耕文明前后人类活动对生态环境的影响,造成气候和植被带的南移以及农业和畜牧业发展带来的破坏,指出退耕还林工程实施以来对植被恢复、土地资源的合理利用和区域气候改善都起到了显著的成效,但仍存在水资源需求增加,承载力不足、耕地面积减少,短期内粮食产量下降、政策可持续性等问题,提出因地制宜,选择合适树种,利用节水措施以缓解水资源问题,基于生态、经济、社会价值最大化进一步优化土地配置,从工程后续的管理和维护上入手,提供合理的经济补偿,巩固已有的成果等建议,为以后更好推进退耕还林工程实施起到指导作用。     

大气环境对育肥猪舍内颗粒物浓度的影响

2014年10月-2015年8月,以北京昌平某猪场3栋育肥猪舍为例,在猪舍内外设置监测点,对猪舍内外空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物（PM2.5）、≤10μm的颗粒物（PM10）和≤100μm的颗粒物（TSP）浓度进行周年监测,并将舍外监测数据与昌平国家环境监测数据进行比较分析,以研究探讨大气环境颗粒物浓度对育肥猪舍内环境的影响。试验结果表明,试验期间舍内外PM2.5浓度的变化范围分别为23～245μgm^-3和11～372μgm^-3,PM10浓度变化范围分别为113～1182μgm^-3和25～444μgm^-3,TSP浓度变化范围分别为334～4396μgm^-3和31～742μgm^-3。育肥猪舍内PM10和TSP浓度远高于猪舍外,说明育肥猪舍内PM2.5浓度受大气环境的影响,而育肥猪舍内粒径大于2.5μm的颗粒物主要源于养殖生产活动。     

某废弃铅冶炼企业周边土壤和蔬菜的铅含量及分布特征

为了解并掌握废弃铅冶炼企业对周边环境的影响程度及范围,在湖北某废弃铅冶炼企业周边按照扇形布点法采集表层土壤样品102个、蔬菜样品69个,分别采用石墨炉原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体原子发射光谱法检测样品铅含量,分析土壤环境和蔬菜样品铅含量的空间分布。结果表明,废弃铅冶炼企业周边土壤铅含量的几何均数为39.8 mg·kg~(-1),高于湖北省土壤背景值(26.7 mg·kg~(-1))。土壤铅的地质累积指数平均值为0.09,其中,36.4%的土壤采样点地质累积指数大于0。距离废弃铅冶炼企业500、1 000 m和1 500 m采样点的地质累积指数平均值分别为2.11、0.61和0.33,而2 000 m及其以外土壤铅的地质累积指数平均值均小于0。白菜、萝卜和葱铅含量的超标率分别为24.0%、36.0%和6.3%,其内梅罗综合指数分别为8.12、4.38和1.26。废弃铅冶炼企业周边土壤和蔬菜在500 m范围内污染最为严重,土壤在500~2 000 m之间呈轻度或中度污染;白菜、萝卜和葱受到铅污染的最大影响距离分别在500~1 000、1 000~1 500 m和500~1 000 m之间,其分别呈现重度、重度和轻度污染,且在企业周边呈现明显的污染和富集特征。