玉米秸秆切割过程的非线性数值模拟与仿真试验

应用Solidworks软件建立玉米秸秆—切割刀片参数化模型,借助LS-DYNA971非线性有限元软件模拟切割刀片切割玉米秸秆的过程。玉米秸秆切割的有限元数值模拟能降低试验成本和缩短试验时间,可视化数值模拟过程可为玉米秸秆收获机械的设计提供理论参考。利用参数化模型特点,通过改变玉米秸秆直径大小、秸秆含水率、切割方式和刀片刀端线速度进行正交仿真试验。结果表明：对切割力来说,含水率对其影响最显著,其它影响依次为：秸秆直径、切割方式、刀片刀端线速度;对切割功耗来说,含水率影响最显著,其次分别为：秸秆直径、刀片刀端线速度、切割方式。经正交综合平衡法分析可知：当刀片刀端线速度为28 m·s^-1,采取滑切方式,玉米秸秆含水率、直径分别为45%、26 mm时为最优。玉米秸秆—切割刀片动力学可视化数值模拟仿真模型的构建和分析, 对玉米秸秆收获机械设计具有重要的参考价值。     

犁体耕作阻力模型仿真分析与试验研究

为进一步提高犁体耕作性能,分析影响犁体耕作阻力的因素,基于摩尔-库仑土壤剪切理论,建立了包含犁体结构参数、土壤物理特性和犁体工作参数的耕作阻力模型,耕作阻力表达式包含了犁铲尖和犁铧切削土壤阻力、土壤在犁壁上产生的摩擦力和翻垡过程土壤动量变化产生的阻力、犁壁翻垡使土壤势能增加产生的阻力、作用在犁铧和犁壁上的横向力产生的摩擦力、土壤横向运动对犁壁产生的阻力。基于新疆玉米地土壤物理特性,建立了两种高速犁体A和B的耕作阻力方程,在不同耕宽（0.35、0.42 m）、耕深（0.255、0.305 m）和耕速(2.22、2.5、2.78 m·s^-1)作业条件下对耕作阻力进行了理论、仿真和试验研究,分析了犁体耕作阻力的影响因素,结果表明,仿真值与计算值的平均误差为3.37%,试验值与计算值的平均误差为7.18%,试验值与仿真值的平均误差为3.71%。犁体耕作阻力与铧刃角呈非线性增长关系;与耕深呈三次函数增长关系;与耕速呈二次函数增长关系;犁体耕作过程的功率消耗与耕速呈三次函数的增长关系。提出设置合理的安全系数（s_f）,使拖拉机配套功率P_s     

地表火干扰下呼伦贝尔沙地樟子松林乔木层不同组分空间格局的变化

火是天然樟子松重要的生态因子,地表火对樟子松林乔木层空间格局的变化有着特殊的意义。全林木定位法调查记录了地表火干扰1年后1hm2典型样地中存活及火烧死乔木的位置坐标,利用成对相关函数g(r)进行空间点格局分析。结果表明:1)单变量空间格局分析显示,空间异质性泊松点过程零假设下,地表火干扰前所有立木、樟子松和白桦均在小尺度上呈显著性聚集分布;而地表火干扰后,樟子松林分及其乔木层不同组分的空间格局更加趋向于均匀分布,只有白桦在小尺度上仍表现为显著性聚集分布,所有立木和樟子松主要以随机分布为主。乔木层及其不同组分的随机标识零假设均不成立,火后存活的所有立木在小尺度上为均匀分布,而较大尺度上却呈现出聚集分布;火后存活的樟子松在小尺度上表现为聚集分布,而较大尺度上却呈现均匀分布;火后存活的白桦主要表现为小尺度上的聚集分布。2)双变量空间格局分析表明,所有立木、樟子松和白桦的存活立木与火烧死木之间均是相互独立的,其相互间的空间格局表现为随机分布。地表火烧死木(包括所有立木、樟子松和白桦)均在小尺度上表现为显著的正相关呈聚集分布,而较大尺度上不同程度地表现为显著的负相关为均匀分布。因此,地表火干扰下,林木的死亡过程并不是随机的,存活林木的空间格局趋于均匀分布,地表火驱动下的樟子松林自然稀疏过程削弱了存活个体间的竞争,促进了林分结构的优化和个体的生长发育,成为樟子松林演替中较活跃的生态因子。     

有害生物风险分析定量评估模型及其比较

全球化的进程使有害生物入侵问题日益严重,植物检疫工作备受重视。有害生物风险分析(pest risk analysis,PRA)是植物检疫的支撑技术之一,风险评估是其核心内容,定量评估模型的研究与应用成为近30年来该领域的热点。本文在收集、整理国内外PRA文献和相关信息的基础上,针对有害生物入侵风险半定量评估模型、定量评估模型及软件的发展进行了系统性的回顾和分析。同时,我们比较了主要模型和软件的特点、优势和局限性,归纳总结出了适用于不同起点的有害生物定量风险评估集成技术体系,并展望了我国有害生物风险分析技术的未来发展。本综述能够为我国生物入侵防控管理机构、推广部门、高等院校及科研单位提供重要的工作参考,对植物检疫工作具有理论和实践意义。     

基于熵权可拓物元模型土地利用系统健康诊断——以河西走廊为例

通过构建PSR模型的指标体系,运用熵权可拓物元模型对河西走廊的土地利用系统健康进行评价。研究结果:2000—2014年这15年期间,根据可拓物元模型经典域取值区间,河西走廊整体土地利用系统健康水平处于N03,健康等级为临界状态,健康水平保持稳定;河西走廊的土地系统健康水平分布具有一定的规律性,呈现出由中间向两边逐渐降低的趋势;河西走廊生态环境脆弱,森林覆盖率、水土流失程度和土壤盐渍化率是制约土地利用系统健康水平提升的重要因素。研究表明,将熵权可拓物元模型应用于土地利用系统健康评价,可以有效地避免人为因素的干扰,客观地评价研究区域土地利用系统健康的各要素之间的关系,揭示各个指标的水平状态,挖掘土地利用系统健康存在的具体问题,适用于土地利用系统健康的评价。     

基于Richards模型的全膜双垄沟播与传统栽培模式玉米生长势差异研究

应用Richards生长方程,以春玉米为材料,设了3种栽培处理,从动态数学模型的角度,研究大田条件下全膜双垄沟播模式与传统栽培模式玉米的生长势特征差异及对产量的影响。结果表明:3种处理株高、单株叶面积、单株可见叶数生长积累量均呈"慢—快—慢"的S型Richards模型曲线变化;全膜双垄沟播玉米各指标的生长累积Richards曲线和生长速率及速率变化率曲线形态与半膜和露地对照相比有明显差异,其生长起始势(R0)高,生长势指标进入指数和稳定生长阶段早于对照8~20 d;最大生长速率及出现的时间都明显高于和早于露地对照,全膜双垄沟播玉米的株高最大增长速率为6.755 cm·d~(-1),是对照的1.384倍;单株绿叶面积最大增长速率为330.6 cm2·d~(-1)·株~(-1),是对照的1.391倍;单株可见叶数最大增长速率为0.412片·d~(-1)·株~(-1),是对照的1.383倍;全膜双垄沟播玉米增长速率变化幅度大,呈现加速快但减速也快的特点;稳定增长阶段明显增长,为露地对照的1.493~1.618倍。全膜双垄沟播使作物在生长后期将更多的能量分配给了生殖生长,使玉米叶片后期早衰速度减慢,利于玉米抽雄授粉和灌浆,表现较高的穗粒数、粒叶比和百粒重,显著提高产量。     

基于DNDC模型模拟的冬小麦田土壤有机碳和作物产量对地表覆盖的响应

依托前期长期定位试验,基于DNDC过程模型,对秸秆和地膜覆盖条件下冬小麦田土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行了模拟研究.结果表明,DNDC模拟的有机碳含量和冬小麦产量变化与田间观测结果较一致,能较理想地模拟两种覆盖措施对土壤有机碳和作物产量的长期影响.模拟结果显示,在50 a时间尺度上,不覆盖与地膜覆盖处理下0～5...     

2014年浑善达克沙地黄柳生长季水分来源同位素示踪研究

黄柳是我国内蒙古东部和辽宁西部沙丘上广泛分布的多年生灌木,是极佳的固沙树种.通过利用氢同位素示踪方法,测定了2014年浑善达克沙地黄柳生长季茎干水与潜在水源(降水、土壤水、地下水)氢同位素比率δD值,并利用多源线性混合模型IsoSource,计算了黄柳对各潜在水源的利用比例.结果表明:在5月黄柳80％以上利用120 ～ 160 cm土壤水和地下水;6月主要吸收0～40 cm土壤水;7月主要吸收120～160 cm土壤水;8月以地下水为主要水源,利用率为82％.这表明生长在不同季节的黄柳对于各潜在水源的利用有特定的适应结果,同时也说明荒漠灌木可以通过自身的调节朝着最优的方向发展,实现最大限度的水分利用.     

渭河下游水量变化的防洪响应

在对渭河下游的来水来沙量进行分析的基础上,结合水槽试验结果和实测资料,从机理上探讨渭河下游呈现出洪水历时延长、滩地高程不降、水位处于逐渐升高的态势、边界条件劣势发展的不利防洪响应,认为其主要原因是产生贴边淤积的环境良好.据此,针对该环境所引起的防洪形势严峻问题,提出了治理对策.     

响应面法优化黑盖木层孔菌菌丝体液体发酵培养基研究

应用Plackett-Burman设计法对影响液体发酵黑盖木层孔菌菌丝体产量的培养基组分进行筛选,确定影响菌丝体产量的关键因素为玉米粉、麸皮和VB1。在此基础上,采用最陡爬坡试验结合Box-Behnken响应面法优化黑盖木层孔菌液体发酵培养基。结果表明:当培养基组分中玉米粉为65 g/L、麸皮为49.31 g/L、VB1为214.61μg/L时,菌丝体产量预测值为10.75 g/L,最佳条件下菌丝体产量可达11.16 g/L,预测值与验证值吻合得较好。