京津冀地区县域农产品生产功能的时空格局及耦合特征

为了揭示京津冀地区县域农产品生产功能的空间格局、演化趋势及耦合特征,该研究构建包括县域种植业生产、林果生产、畜禽产品生产和水产品生产的农产品生产功能评价模型,并借助空间探索性数据分析技术进行系统分析。研究结果表明:12000-2013年,京津冀地区县域农产品生产功能呈现规律性分布,平原区种植业生产功能较强;市辖区周边县域的畜禽产品生产功能较强;低山丘陵区林果生产功能较强;水产品生产强功能区则分布于东部沿海一带。研究期间,京津冀地区县域农产品生产功能整体提升。22000-2013年间,县域种植业生产功能和畜禽产品生产功能集聚效应略有减弱,水产品生产功能的集聚效应基本不变,林果生产功能的集聚效应增强,农产品综合生产功能同质集聚特征显著。3种植业生产功能呈现明显的正向时空相关性,且二元化结构显著;畜禽产品生产功能与种植业生产、林果生产功能呈现显著的正向耦合性,且耦合性在增强。建议各县域结合农产品生产功能现状及功能间的耦合性差异,合理调整农业生产结构及布局,促进京津冀地区农产品生产功能的协同发展。     

自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验

为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题,并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明:采用分阶段的电磁力作用规律,优化活塞位移与速度曲线,可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失,使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性,试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%,系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。     

基于像元物候曲线匹配的生长季内河北省冬小麦空间分布识别

及时、准确的农作物空间分布信息是进行作物长势监测、灾害评估与产量估计的基础。传统方法一般在作物收获期前后进行作物的识别，时间上滞后，难以满足农业生产的应用，时空泛化能力差，模型复用程度低。该研究以历史知识为支撑，提出冬小麦像元匹配模型（Pixel-matched Model，PMM）进行冬小麦空间分布提取，旨在生长季内实现冬小麦空间分布的快速提取。研究结果表明，PMM能充分利用作物物候特征变化，排除冬小麦种植物候空间异质性的影响，能够在播种后2个月内实现冬小麦的准确提取，总体精度达到了95.49%，F1分数为0.83，且不随物候曲线的延伸而大幅提高精度。与传统参考曲线模型（Reference Curve Model，RCM）相比，PMM在消除区域内冬小麦生长物候差异方面具有优势，可在年际间实现冬小麦的准确识别，具有较强的时间泛化能力，能够实现冬小麦的自动化识别。     

Modelling of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn uptake, by winter wheat and forage maize, from a sewage disposal farm

Abstract. A predictive model of metal concentrations in crops was developed to optimize soil liming and sludge application strategies at a dedicated sewage sludge disposal site. Predictions of metal concentrations in plant tissue were derived from measured values of soil metal concentration, humus content and soil pH. The plant and soil data used to parameterize the model were collected on site using quadrat sampling of mature crop and underlying topsoil. The uptake model was used to map predicted metal concentrations in wheat grain and forage maize based upon a database of soil characteristics (metal content, % humus and pH) measured as part of a routine geochemical survey of the site. The effect of a management strategy to modify uptake of Cd by wheat by changing soil pH was investigated. The effect of soil dust adhering to maize plants at harvest was also simulated to investigate the importance of this pathway for Cd transfer to animal feed such as silage.
The model gave satisfactory predictions for uptake of Cd and Zn but less useful simulations for Pb, Cu and Ni. The results for Cd uptake showed a greater dependence on soil pH in the case of wheat in comparison to maize. It is suggested that, for the study site, liming to pH 7.0 will reduce Cd concentrations in wheat grain to within EC legal standards. However the Cd content of maize may still exceed these guidelines, with a relatively minor contribution from contamination with soil dust.     

土地整治农民需求层次特征及影响因素研究

土地整治中农民有效需求是否满足是判断土地整治目标实现与否的关键。以河南省农村地区的微观调查数据作为实证,运用二项逻辑回归模型,研究土地整治农民需求层次特征及影响因素,分析结果表明:土地整治中农民需求呈现层次化、差异化特征。农民在改善生产生活条件(需求层次Ⅰ)、土地流转(需求层次Ⅱ)和参与土地整治(需求层次Ⅲ)3个需求层次上存在需求的比例分别为89.1%、36.8%和62.7%,且不同区位的、已完成和即将开展土地整治项目区的农民,其需求层次选择存在显著差异;影响农民需求层次的关键因素差异明显。其中,家庭特征变量在农民的3个需求层次回归模型(分别为模型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)中都是显著的,农民认知变量在模型Ⅰ和Ⅲ中显著,个人特征和村庄特征在模型Ⅱ和Ⅲ中显著;农民对土地整治的需求逐步从单纯地改善生产生活条件向促进土地流转,并渴望通过参与行为寻求自我价值的实现等多层次需求转变。该结论为探索农民参与土地整治的行为逻辑、构建土地整治公众参与机制提供参考。     

非浸泡复合酶法预处理改善糙米碾米性能

在糙米碾米过程中普遍存在碎米较多及碾米能耗高的问题,为改善糙米碾米品质,提出以纤维素酶和木聚糖酶的复合酶溶液处理替代常规水加湿方法的酶法预处理工艺。以贮藏期糙米(含水率15%以下)为原料,采用二次正交旋转中心组合设计试验,研究复合酶溶液处理工艺中复合酶配比、酶质量浓度、加液量及酶处理时间对碾米后整精米率和碾米能耗的影响规律,建立了各因素对整精米率和碾米能耗影响的数学模型。结果表明:构建的整精米率、碾米能耗与复合酶配比、酶质量浓度、加液量及酶处理时间之间的回归方程极显著(P0.01),得到优化参数组合为纤维素酶和木聚糖酶质量比1.3∶1 g/g、复合酶溶液质量浓度65 mg/m L、加液量1.25%,酶处理时间102 min,该条件下整精米率为80.07%、碾米能耗为90.72 k J/kg。复合酶溶液处理后整精米率较加湿调质处理提高约3.98%,节约能耗约13.06%;较纤维素单一酶溶液加湿处理后整精米率提高约0.98%,节约能耗约5.48%。并通过微观结构分析证实了糙米皮层粗纤维的局部破损是其碾米性能改善的主要原因。研究结果可为实际生产条件下的酶法糙米预处理工艺提供参考。     

基于旋量理论和Sylvester结式法的6自由度机器人逆运动学求解分析

针对传统denalit-hartenber(D-H)参数法进行机器人运动学建模存在的复杂性、奇异性以及逆运动学求解困难等问题,该文基于旋量理论建立了多自由度串联机器人的矩阵指数积(product-of-exponentials,POE)运动学模型,而同时旋量理论机器人逆运动学求解问题归结为高维非线性方程组的求解,于是引入希尔维斯特(sylvester)结式法进行逆运动学方程组求解,并在数学符号化运算Maple软件实现了逆解算法过程,最后通过实例计算表明,该逆运动学模型及求解方法高效准确可靠,物理和数学意义明确,实用性强,能够推广到其他构型机器人的运动学建模以及逆运动学的求解,为机器人逆运动学的快速求解提供了参考。     

大型泵站进水流场组合式导流墩整流效果分析

大型泵站前池和进水池经常存在表面旋涡和附壁涡,从而影响水泵运行稳定性。而由于大型泵站的尺度大,单一型式的导流墩很难改善这类泵站的进水流场。该文以广东省永湖泵站为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,研究了组合式导流墩在改善大型泵站前池、进水池流态方面的效果,构建了由八字型导流墩、川字型导流墩和十字型消涡板相结合的组合式导流墩。三维流体动力学计算发现,组合式导流墩利用前端的八字型导流墩降低前池扩散角,减弱前池大尺度表面旋涡,借助后续的川字型导流墩调整流动均匀度,将水流均匀导入进水池,再通过水泵吸水喇叭管下部的十字型消涡板去除水泵吸水喇叭管周边的附底涡,提高流速分布均匀度,经计算喇叭管底面、水泵进口断面流速分布均匀度分别提高了7.8%、10.6%。实际测试表明,组合式导流墩将水泵最大压力脉动降低17.1%,将水泵振动由D区降低到C区,达到水泵技术标准规定的振动要求,保证了泵站的安全稳定运行。该研究对大型泵站建设提供了参考。     

Changing course of secondary succession in abandoned sandy fields

The vegetation of abandoned arable fields on dry sandy soils was investigated in 1986 and again in 2000. Comparison of the two data sets by ordination, calibration based on indicator values, and statistical modelling revealed that the vegetation in 2000 differed significantly from the vegetation in 1986. Part of this difference could be explained by field age, but significant difference remained after correction for age. The analysis showed that species indicating nutrient-rich and acidic conditions were more abundant in the 2000 samples than expected from the age of the fields. Possible causes for the observed differences are discussed, and the role of airborne nitrogen deposition and landscape changes is emphasised. Changing course of successional processes may place serious constraints on future habitat restoration.     

农业机械自动导航技术研究进展

农业机械自动导航是精准农业技术体系中的一项核心关键技术,广泛应用于耕作、播种、施肥、喷药、收获等农业生产过程。农机位置测量方法、农机模型与导航路径跟踪控制方法是农业机械自动导航技术的研究重点,受到国内外科研人员的广泛关注。农机位置测量主要有相对测量和绝对测量二类方法,前者以基于机器视觉的测量方法为代表,主要利用图像处理技术识别作物行,进而确定导航基准线,实现农机与作物的相对位置与航向信息的测量;后者则以基于全球导航卫星系统的测量方法为代表,利用卫星定位技术实现农机位置的高精度测量,在农业生产中应用最为广泛;而面对复杂的田间环境变化,在位置测量中应用多传感器数据融合技术通常可以得到更好的测量结果。导航路径跟踪控制通常以农机运动学模型或动力学模型为核心,多采用最优控制、最优估计、自适应控制、人工神经网络、模糊控制、鲁棒控制等现代控制理论与方法;而无模型控制方法则可以避免建模不准确或者模型参数剧烈变化对农机路径跟踪控制性能所产生的负面影响。该文从上述2个方面综述分析了农业机械自动导航技术的研究现状及存在的问题,并对未来农机导航技术的发展做出了展望,指出采用卫星导航技术,开展农机地头自动转向控制、障碍物探测及主动避障、多机协同导航等高级导航技术研究,以及引入先进的物联网技术,是现代农机自动导航技术发展的主要趋势。