基于SPH算法的深松铲土壤切削过程仿真及试验研究

为探明深松铲土壤切削过程中切削阻力的变化规律和了解深松铲切削土壤过程情况,基于SPH方法建立了深松铲土壤深松的有限元模型,并对其深松过程进行仿真分析。仿真结果表明:SPH法能够直观地模拟深松铲土壤切削完整过程,最大等效应力为3. 184MPa,主要集中在与深松铲接触土壤上,仿真切削阻力为3.65 k N。通过耕整地移动式田间动态试验台进行田间试验验证,得出切削阻力为3. 542 k N,与仿真结果相比误差仅为3. 05%,验证了基于SPH法进行深松铲切削土壤过程的仿真是可行的。     

湿地松、加勒比松及湿加松大树嫁接促花效果分析

通过大树嫁接促进接穗提早开花是缩短林木育种周期的重要手段。研究以湿地松（Pinus elliottii）精选种子园 3 个无性系为中间砧木,湿地松、加勒比松（P. caribaea）3 个变种和他们的杂交子 代湿加松（P. elliottii×P. caribaea）共 10 个无性系大树的新梢为接穗,研究砧木无性系、砧木无性系分 株、接穗树种、接穗无性系及其交互作用对接穗成活率、开花性别及数量的影响。结果显示：嫁接 258 条接穗,共成活 240 条,砧木 AE19 对 5 个树种的接穗都表现出最好的亲和力;嫁接 10 个月后,成活接 穗中有 129 条接穗开花,64.3% 的穗条产生了雌球花,17.8% 产生了雄花序,17.8% 接穗产生了雌雄花; 砧木无性系、接穗无性系均对雌球花量、雄花序量有显著的影响,一些砧木无性系对某一性别花量促进 有倾向性;砧木无性系分株、接穗树种对雌球花量有显著的影响。     

马尾松人工林密度控制图及密度预警研究

目的密度控制图是一个集设计、展示、评价不同经营措施的有效工具,为同龄林经营提供决策依据。本研究首先是构建热林中心马尾松人工林密度控制图,并在此基础上对马尾松林分密度进行评估,进而构建密度预警图,并根据预警图提出相应的森林经营建议。方法以广西壮族自治区热林中心的马尾松人工林为研究对象,基于2011年建立的238块固定样地调查数据以及2013年和2015年的复测数据,采用Reineke自然稀疏方程,构建马尾松密度控制图,基于最优密度的上下限以及二类调查数据,构建马尾松人工林的密度预警图。结果基于最优密度上下限、优势高模型、材积模型以及地位指数模型构建了热林中心马尾松人工林的密度控制图;根据密度控制图和现有林分的密度情况,构建了热林中心密度预警图,基于此提出了相应的经营建议。结论本研究将热林中心马尾松分为高密度林分,低密度林分以及合理密度的林分,并根据林分所处的状态提出不同的经营建议。高密度的林分,采用疏伐的措施,将林分引向最优密度区间;低密度的林分,采取补植珍贵树种的方式,促使林分朝着合理密度方向发展,落入合理区间的林分,不采取任何与密度调控相关的经营措施,使林分按照原来的经营模式发展,为热林中心马尾松人工林的可持续经营提供决策支持。      

栎松口蘑研究进展

栎松口蘑菌丝生长慢,驯化栽培十分困难,其人工栽培技术一直是科研人员的研究热点。从栎松口蘑的寄主与生境、组织分离、菌丝培养等方面综述其研究进展,尤其是日本半人工和完全人工栽培技术的成功,为栎松口蘑人工栽培指明了研究方向。     

深松铲入土力学分析与振动减阻机理研究

对深松铲入土时与土壤的力学作用进行分析,得出土壤的变形阻力是影响牵引阻力的主要因素,从而提出振动减阻机理,即利用振动使土壤从无结构转变为有结构,达到减小耕作阻力、提高作业质量、降低能源消耗、提高生产效率的效果。     

基于离散元软件的大豆垄上深松铲仿真试验分析

为了合理优化大豆垄上深松铲的作业性能和作业效果,对传统大豆垄上圆弧式深松铲进行理论分析,通过分析深松铲正常作业时的耕作阻力以及对土壤的作用确定深松铲结构参数,并借助计算机离散元软件对深松铲进行仿真试验,研究深松铲结构参数对于其耕作阻力及土壤扰动面积的影响,从而优化深松铲结构。理论分析得到深松铲切削角范围为30°~60°,入土角范围为19°~23°。2因素5水平正交旋转组合离散元仿真试验得到:影响深松铲耕作阻力的主次因素为切削角、入土角;影响深松铲土壤扰动面积因素的主次顺序为深松铲切削角、入土角;理论上当深松铲切削角34.39°、入土角20.24°时,耕作阻力为804.799 N,扰动面积为418.42 mm^2。验证试验结果表明,优化后的深松铲与理论值相比,耕作阻力增加7.92%,土壤扰动面积增加7.54%,均与理论值偏差较小,仿真优化结果可靠。优化后的深松铲作业性能与作业效果优良,为大豆垄上深松铲的优化设计提供一定依据。     

深松35 cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量

【目的】我国传统耕作深度一般为20 cm,长期不变的翻耕深度降低耕层厚度,增加了犁底层厚度,影响作物的生长。研究小麦—玉米一年两季的种植模式下深松耕作的效果,为大田耕作管理提供技术支持。【方法】田间试验在山东烟台潮棕壤上进行。设计4个耕作处理,分别为常规翻耕20 cm (CK)、深松30 cm、深松35 cm、深松40 cm。小麦播种前进行耕作处理,所有处理均结合耕作一次性基施腐殖酸复合肥 (N–P₂O₅–K₂O=18–10–12) 1125 kg/hm2。玉米免耕,在拔节期追施一次化肥。于小麦、玉米收获期取0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm及30—40 cm土层土壤样品,测定土壤速效养分含量与土壤容重,计算三相比,并调查小麦、玉米产量。【结果】与CK相比,深松30 cm、35 cm、40 cm小麦季分别增产10.9%、15.3%和15.5%,玉米季分别增产12.0%、14.9%和9.4%(P < 0.05);10—40 cm土层土壤容重降低了0.03～0.18 g/cm3。其中,小麦季0—10 cm土层中CK处理土壤容重显著低于各深松处理,深松35 cm处理0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重显著高于其他各处理;玉米季0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重最低的处理为深松35 cm,且显著低于其他处理。小麦季深松30 cm处理各土层土壤三相比 (R值) 在13.2～15.9之间,总体最小,玉米季则以深松40 cm三相比值总体最小,在6.03～8.81之间。深松处理增加了20—40 cm土层有效养分含量,其中深松35 cm处理的20—40 cm土层有效磷和速效氮含量增加最为明显,分别为0.56～37.4 mg/kg与31.9～77.8 mg/kg;速效钾各土层的增加则以深松30 cm最为显著,为24.3～100 mg/kg;有机质含量以深松40 cm增加量最大,为0.95～0.69 g/kg。【结论】深松耕作可显著降低当季土壤容重,增加当季与下一季作物产量,提高土壤耕层以下20—40 cm土层的养分有效性,综合各机械能耗与耕作效果,以深松35 cm最佳。     

马尾松幼苗光合产物的运输与分配特征

【目的】解析光合产物在马尾松幼苗植株中的运输和分配规律,揭示马尾松生产力形成过程,为探讨不同环境干扰下马尾松光合产物分配过程的变化提供参考依据。【方法】采用 13 C同位素脉冲标记法,对1.5年生马尾松幼苗进行标记,标记结束后第0、2、5、17、24、72、120、168、216和 360 h ,按不同部位对马尾松幼苗进行全收获取样,测定 13 C含量,以监测近期合成的光合产物在马尾松幼苗中的运输和分配规律,同时测定光合产物全碳、非结构性碳水化合物(NSC)在各个器官的积累量。【结果】1)标记的光合产物在针叶中合成后,向各库器官的运输量随着时间延长由多逐渐减少,具体表现为标记结束后0~24 h内最多,24~216 h逐渐减少,216 h之后运输完成,且59%以上标记的光合产物在0~24 h内运输到各库器官。2)光合产物运输趋于稳定后,在各器官的分配大小依次为1年生叶>当年生叶>根>茎干>1年生枝>当年生枝,与生物量的分配大小一致,但与库活力大小不同,其库活力依次为当年生叶>当年生枝>1年生叶>根>1年生枝>茎干。3)各器官全碳和NSC积累量的分配与近期合成光合产物的分配大小一致,依次为1年生叶>当年生叶>根>茎干>1年生枝>当年生枝。【结论】马尾松幼苗光合产物运输速率大于0.1 m ·h -1 ,59%以上标记的光合产物在合成后的0~ 24 h 内完成向各个库器官输出。新合成的光合产物在各器官中的积累量表现为功能器官(叶和根)居多,这一分配规律有利于马尾松幼苗阶段的生长。     

基于离散元法的凸圆刃式深松铲减阻效果仿真分析与试验

针对深松作业阻力大、能耗高等问题,该文在深松铲铲尖顶部设计了一种能有效减阻降耗的凸圆刃。以安装凸圆刃的凸圆刃式深松铲为研究对象,建立了土壤模型。为提高土壤模型的准确性,选用非线性粘结弹性塑形接触模型(edinburgh elasto-plastic adhesion model,EEPA),对凸圆刃式深松铲进行耕作阻力虚拟仿真。利用插件将颗粒与深松铲接触作用力导出,分析凸圆刃式深松铲应力和形变,校验其结构强度;采用EDEM软件分析不同耕深和速度对深松耕作阻力的影响,并以国标深松铲为比较对象,分析了凸圆刃式深松铲的减阻效果;通过田间试验验证了土壤模型和凸圆刃式深松铲设计的准确性和可行性。田间试验结果表明,与国标深松铲相比,凸圆刃式深松铲耕作阻力平均降低了10.24%。仿真结果与实测值较为接近,数值误差在3%～10%,证明土壤模型基本符合土壤的力学特性,能近似代替真实的土壤环境。该研究证明了采用离散元法分析深松耕作阻力可行性,可为进一步优化深松铲结构提供参考。