膜下滴灌棉田冻融期土壤剖面水盐热分布动态

为了深入揭示干旱区膜下滴灌棉田冻融期土壤水、盐和温度的动态变化规律,利用Hydra水盐热系统实现对冻融期宽行、窄行和膜间位置15,25和40 cm深度土壤液态水分、温度和电导率实时等间隔加密监测,分析了冻融期土壤水盐热动态变化过程.结果表明:同一位置不同深度液态水分、电导率和温度动态变化规律一致;冻融期内盐分垂向运移规律为深层土壤内的盐分向表层运移,冻融作用使盐分发生了重分布,加重了土壤40 cm深度的盐分含量,电导率增值范围为20~80 μS/cm,并且冻融前后不同位置电导率以位置排序由大到小为宽行,窄行,膜间;在冻融过程中不同位置土壤温度、液态水分和电导率两两之间存在着正相关关系(P<0.01),其相关系数大于0.74,而电导率与温度和液态水分两者也存在极强的多元一次函数关系(P<0.01),其相关系数大于0.90;冻结和融化并不是重合的过程,而是在期间会出现分叉点,分叉点出现在-1 ℃附近.研究结果对制定合理的非生育期灌溉制度具有重要参考意义.     

偏高岭土对高强机制砂混凝土性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)、快速氯离子迁移系数法(RCM)等手段,研究了偏高岭土(MK)掺量对高强机制砂混凝土抗压强度以及抗氯离子渗透性能的影响.研究发现: 掺入MK能够有效改善高强机制砂混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性能:随MK掺量增加,抗压强度与抗氯离子渗透性能均呈先增大后减小的趋势,最佳MK掺量为8%,此时28 d抗压强度为98.5 MPa,较基准组增加13%,氯离子迁移系数为1.89×10^-12 m²/s,较基准组减小60%.微观结构试验表明适宜的偏高岭土掺量能够有效促进水泥水化;偏高岭土颗粒的晶核效应和微集料填充效应协同作用,使得机制砂混凝土的微观结构更加均匀密实,机制砂混凝土的多害孔、有害孔减少,少害孔增加,从而提高了机制砂混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能.     

不同水土保持模式下坡耕地的土壤水分特征

针对松嫩平原北部丘陵漫岗区坡耕地存在的干旱与水土流失并存的问题,选取了垄向区田、鼠道、鼠道+暗管、鼠道+垄向区田、鼠道+暗管+垄向区田、常规耕作等6种水土保持技术模式,研究了土壤水分变化特征。结果表明,从整体上看,不同水土保持技术模式0～100cm土层土壤储水量与时段降雨量变化趋势一致,土壤储水量大小的技术模式依次为,鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>常规耕作。各水土保持技术模式的总蒸散量大小依次为:鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>垄向区田>常规耕作。研究结果为松嫩平原北部丘陵漫岗区坡耕地水土保持技术模式的合理选择提供依据。     

秸秆覆盖对不同初始含水率土壤产沙过程的影响

秸秆覆盖是防治水土流失最有效的措施之一。该文通过模拟降雨（降雨强度为60 mm/h,降雨历时1 h）研究坡耕地在不同土壤初始含水率状态下秸秆覆盖变化对产沙过程的影响。试验地位于中国科学院红壤生态实验站,土壤类型为耕作铝质湿润淋溶土,试验小区为12 m×3 m,坡度为9%。处理分为5个水平的覆盖度（0、15%、30%、60%和90%）和2种土壤初始含水率（干态和湿态）。结果表明,在0、15%、30%、60%和90%覆盖度下,干态土壤平均产沙速率依次为24.5、15.8、10.4、11.2和1.0 g/(m2·h),同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内略微增大。湿态土壤条件下平均产沙速率依次为115.6、70.0、49.6、34.8和31.9 g/(m2·h),同一覆盖度下产沙速率在模拟降雨时段内下降明显。0、15%、30%、60%和90%覆盖度下平衡时产沙速率依次为52.5、30.5、22.8、19.8和15.4 g/(m2·h)。另外,5个水平的覆盖度中,30%的花生秸秆覆盖降低不同前期含水率下土壤产沙速率50%以上。因此,不同前期含水率情况下土壤产沙速率对秸秆覆盖度变化的响应非常明显,30%秸秆覆盖具有较为经济的水土保持效果。     

基于神经网络红枣红外辐射干燥预测模型建立

针对红枣红外辐射干燥含水率的变化具有非线性和时变性、很难利用现有的模型构造一个数学模型来描述其变化规律的问题,利用Mat Lab神经网络工具箱和红枣红外辐射干燥特性试验数据建立了神经网络预测模型。通过对实测值和模型预测值进行分析研究,得出利用BP神经网络可以较快速、准确地建立模型来描述含水率的变化规律,且模型的预测值与试验测试值误差较小,能很好地实现在线预测的效果。     

太行山前平原井灌农田点尺度土壤水分动态随机模拟

基于中国科学院栾城农业生态系统试验站2002—2008年夏玉米生长期内的土壤水分观测数据及2000—2008年的降水(灌溉)、气象、生物数据,结合Laio土壤水分动态随机模型研究了太行山山前平原典型农田点尺度土壤水分动态的随机性。结果表明:研究区2000—2008年夏玉米生长期内日平均降水量为10.71 mm,降水频率0.290 9,其中小雨、暴雨的发生频率表现出明显上升趋势,中雨的发生频率呈显著下降趋势,大雨发生频率表现出微弱下降倾向;玉米生长期的土壤含水率6月份处于增长期,7月份达到生长期最高值并稳定在32.2%的水平,8月份以后下降并在9月份趋于稳定;Laio模型模拟得到土壤相对湿度的概率密度函数在曲线形状(峰值、峰值出现的位置、90%置信区间)与数字特征(中位数、均值、方差)方面与观测结果一致(α=0.05),模型在井灌区具有很好的适用性,且可以将灌溉作为一次降雨事件来处理;应用Laio模型得到在多年平均降雨条件下,32.1 mm的田间净灌溉量可以在50%水平上使夏玉米生长期内的土壤含水率保持在田间持水量的80%以上。     

基于高光谱技术的牛肉含水率无损检测

牛肉含水率的高低不仅直接影响牛肉品质,而且会对消费者造成经济损失。为此,通过实验探究了采用高光谱图像技术对牛肉含水率进行检测的可行性,为检测牛肉品质提供依据。采用82个牛肉后腿样本作为实验材料,按5×4×1cm的规格通过国际烘干法测量其真实含水量,并采集它们的光谱图像;获取样本的光谱信息后,通过ENVI及Mat Lab软件获取感兴趣区域。同时,利用不同的预处理方法,分别建立BP神经网络和偏最小二乘校正模型,通过比对两种模型结果,偏最小二乘校正模型能够更有效预测牛肉含水率,校正集相关系数为0.91,校正标准差为0.121,预测集的相关系数为0.89,预测标准差为0.118。研究结果证实,利用高光谱图像技术可以快速无损检测牛肉含水率。     

热泵干燥南美白对虾品质特性与玻璃化转变关系研究

针对南美白对虾热泵干燥过程中常出现物理、化学反应导致虾肉品质下降,而其机理又尚未明确的问题,采用静态称量法研究了南美白对虾肉的解吸等温线,利用差示扫描量热仪测定了虾肉的玻璃化转变温度(Tg)。分别采用GAB模型与Gordon-Taylor方程拟合水分吸附与Tg数据。虾肉在热泵干燥温度35℃、风速1.5 m/s下进行干燥,每隔1.0 h取样,分析虾肉品质特性(色泽、收缩程度、硬度与韧性和虾青素质量比)。基于玻璃化转变理论,阐明虾肉热泵干燥品质变化机制。结果表明,虾肉热泵干燥过程中,基质处于橡胶态,体系流动性增加,导致干制品品质下降。     

糙米发芽前含水率提升工艺优化

糙米发芽前的吸水过程是导致籽粒裂纹的根本原因,制约着发芽糙米品质和口感。为降低发芽前糙米裂纹增率,探究了完整吸湿区间内各含水率水平糙米的最优吸湿速率。将糙米初始含水率至发芽含水率的完整区间分为若干子区间,在各区间内以不同加湿速率加湿至该区间目标含水率。探究各区间内裂纹增率的变化规律,建立裂纹增率与加湿速率变化规律的数学模型,以低裂纹增率为目标确定最优加湿速率。在此基础上,得出完整区间内以低裂纹增率及高效率为目标的加湿速率数学模型并试验验证。与前期分段加湿工艺相比,本优化工艺可降低发芽前糙米和发芽糙米裂纹增率(41.48±0.15)%和(43.67±0.26)%,糙米发芽率和γ-氨基丁酸含量增加(6.92±0.25)%和(25.03±0.18)%,为高品质发芽糙米的生产方法提供参考。     

考虑空气影响的干旱区土壤水分运移模式研究

在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模拟的土壤温度和含水率能够较好地反映实测值的变化规律,各土层模拟精度评价指标表明考虑空气影响的模拟结果更接近实测结果。对于9.7 mm日降水量的入渗深度,耦合模型可影响20 cm深土壤含水率,单相模型可影响到30 cm深左右。降水当日考虑空气模拟的蒸发速率比不考虑空气模拟的蒸发速率大7.7%;降水后1 d,不考虑空气影响导致蒸发速率比考虑空气的小3.19%。计算模拟期2种模型土壤总蒸发量,相差不大。根据2种模型水量平衡分析结果对比蒸发量的计算值与模拟值,发现考虑空气影响的模型模拟结果更可靠。