基于土壤水分异质性的小麦滴灌试验小区布设方法

科学合理地确定适宜的试验小区规格,对于经济、高效地获取具有较高精度和代表性的试验数据具有重要现实意义.该研究以确定滴灌条件下适宜的试验小区规格为目标,采用幂函数建立土壤含水率方差与不同小区面积之间的相关关系,计算土壤水分异质性指数以表征试验小区内土壤含水率的相关程度;利用土壤含水率异质性指数,采用Hatheway法确定小麦滴灌试验小区适宜的面积和重复数;根据不同方向上土壤含水率异质性指数研究形状对试验结果的影响,确定试验小区适宜的长宽比.结果表明:增大试验小区面积可以提高试验数据的准确性,但不同面积区间数据离散程度的降低幅度变化较大:面积由1 m2增大到50~100 m2,灌水定额30 mm处理田块间土壤含水率方差降低77.4%~82.6%,灌水定额45 mm处理降低78.6%~83.7%,面积从100 m2增加到500 m2,方差降低幅度显著变小,灌水定额30 mm处理降低17.4%,灌水定额45 mm处理降低16.3%;增加试验重复数可以增加试验对处理间土壤含水率差异的区分能力,试验小区面积在50~100 m2时,重复数由2增加到3能检测出的处理间土壤含水率差异由23.2%~26.5%提高到13.1%~15.0%,表明增加试验重复数可以检测出试验处理间更小的土壤含水率差异,提高试验精度.通过研究滴灌试验小区土壤水分异质性指数与滴灌试验小区规格之间的关系,综合考虑试验精度、代表性和田间实际操作得出以下结论:若试验为高、低水2处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为50 m2,可在80%的概率下检测出15%的真实差异;若试验为高、中、低3处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为100 m2,可在80%的概率下检测出12%的真实差异.滴灌试验小区适宜的形状为沿滴灌带方向布设的长方形,长宽比在1:1到5:1之间可使试验小区所得数据更具代表性.     

用傅里叶数与优化法分析污泥过热蒸汽干燥有效扩散系数

为进一步研究污泥薄层在过热蒸汽干燥中湿分扩散机理与有效扩散系数,根据干燥法测定有效扩散系数计算时往往忽略物料湿含量变化对有效扩散系影响,该文采用傅里叶数法和优化法分别计算2、4、6和10 mm厚度污泥薄层,在120~280℃过热蒸汽温度下的有效扩散系数,分析有效扩散系数与过热蒸汽温度、薄层厚度之间的关系。计算分析结果表明:采用傅里叶数法和优化法得出的有效扩散系数数值基本一致,能更为精确反应污泥薄层过热蒸汽干燥有效扩散系数值及变化特性;傅里叶数法和优化法算得4 mm厚度污泥在120~280℃过热蒸汽干燥有效扩散系数分别为2.52×10-10~2.93×10-9 m2/s与2.75×10-10~3.32×10-9 m2/s;2、4、6和10 mm厚度污泥在160℃过热蒸汽干燥时2种方法计算的有效扩散系数分别为3.84×10-10~2.28×10-9 m2/s与4.40×10-10~2.72×10-9 m2/s;有效扩散系数随着过热蒸汽温度、薄层厚度增大而逐渐增大,并成线性关系。通过多元线性回归得到2种方法计算的有效扩散系数与干燥温度、薄层厚度简化的表达式,决定系数分别为0.9982、0.9956。计算结果可为污泥薄层过热蒸汽干燥湿分扩散过程与有效扩散系数的变化分析提供参考。     

基于T-S模糊模型的TDR土壤水分传感器标定方法研究

利用TDR土壤水分传感器实现土壤水分数值的精确采集具有现实意义[1-3]。为了获得TDR土壤水分传感器水分含量测量所对应输出电压与实际土壤含水量的良好对应关系,在采用取土实验测量法获得实际水分含量数值与对应输出电压数值的基础上,利用Takagi-Sugeno模型逼进精度高、后件参数线性化等优点[2,4]对TDR土壤水分传感器     

基于植被覆盖率的农村居民点整理潜力估算及实证

为合理估算农村居民点整理潜力,该文提出基于植被覆盖率的农村居民点整理潜力测算新思路。借助植被覆盖率对农村居民点斑块进行分类,通过分析抽样农村居民点斑块的植被覆盖与内部用地结构得到整理潜力修正系数,从而建立基于植被覆盖率修正的农村居民点整理潜力估算模型,并以北京市门头沟区为例展开实证研究。研究结果表明,门头沟区无整理潜力的农村居民点占大多数,具有整理潜力的农村居民点主要集中在经济相对落后的乡镇,并且这部分农村居民点多远离主干道;山区具有中、高整理潜力的农村居民点略多于平原、浅山区,而低整理潜力的农村居民点明显多于平原、浅山区;门头沟区规划整理的农村居民点内部包含有大量农用地,其中建设用地比例只占63.19%～71.54%,但是,第二次土地调查将整个农村居民点都作为建设用地调绘;因而,一些不考虑植被覆盖修正的农村居民点整理潜力测算方法夸大了整理潜力,放大了城乡建设用地增减挂钩的效果。该文为进一步合理估算农村居民点整理理论潜力提供参考。     

应用可见/近红外高光谱成像测定鲑鱼片脂肪含量分布(英文)

脂肪作为一种重要的品质参数,在大西洋鲑鱼片中的分布很不均匀。为寻找一种能替代脂肪化学检测的快速无损的方法,该研究应用可见/近红外高光谱成像测定大西洋鲑鱼片的脂肪含量分布。分别采用可见/短波近红外(400-1100 nm)和近红外(900-1700 nm)系统获取大西洋鲑鱼片样本的高光谱图像。提取样本图像的平均光谱并与其相应的脂肪含量化学值采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和最小二乘支持向量机(least-squares support vector machines,LS-SVM)建立相关性模型。为降低高光谱图像的共线性和冗余度,基于竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)分别在可见/短波近红外和近红外光谱区间提取16个(468,479,728,734,785,822,863,890,895,899,920,978,1005,1033,1040,1051 nm)和15个(975,995,1023,1047,1095,1124,1167,1210,1273,1316,1354,1368,1575,1632,1661 nm)特征波长,并分别建立PLSR和LS-SVM模型。特征波长模型的性能优于全波段模型,且近红外区间的特征波长PLSR模型为最优,预测决定系数(R2p)为0.92,预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为0.92%,剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)为3.50。最后,将最优模型用于预测高光谱图像上所有像素点的脂肪含量以展示样本上脂肪的分布。此外,还基于该技术对大西洋鲑整鱼片实现了脂肪分布可视化。结果表明高光谱成像技术结合化学计量学方法在大西洋鲑鱼片脂肪的定量和分布可视化上有一定的研究和应用前景。     

Cotton Chemical Topping by Applying DPC in Different Cotton-Growing Regions

[Objective] The objective of this study was to investigate the stability and universality of cotton chemical topping by applying mepiquat chloride (1,1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC) in different cotton-growing regions. [Method] Field experiments were conducted in 2018 at 10 locations in the Yellow River basin (Hejian and Handan, Hebei province; Dezhou and Wudi, Shandong province), the Yangtze River basin (Dafeng, Jiangsu province; Huanggang, Hubei province), and Xinjiang area (Shihezi location I and loacation II, northern Xinjiang and Luntai and Shaya, southern Xinjiang). Local cultivars/lines were used, and the experiments were performed using a randomized complete block design with three or four replicates. Accompanied with typical DPC multi-application in each location, chemical topping was conducted at 10 days before manual topping (T1) or at the same time with manual topping (T2) by applying four dosages of DPC (0, 90, 180, 270 g·hm^－2), manual topping was used as the first control and non-topping as the second control. [Result] The time of chemical topping significantly affected cotton plant height (except for the results in Handan, Dezhou and Wudi) and the number of fruit branches (except for the results in Dafeng and Huanggang). It was observed that earlier chemical topping would result in lower cotton plant height and a fewer fruit branches. In Hejian and Shihezi location I, the average plant height across DPC chemical topping at T1 stage was not only lower than that of T2 stage but also 3.3 cm and 4.6 cm lower than that of manual topping, respectively. In most locations, chemical topping at T1 stage increased around two fruit branches per plant compared with manual topping, while in T2 stage the increased fruit branches per plant ranged from 2.3 to 7.7. Also, we found that a higher dosage of DPC resulted in shorter plant height (except for that in Huanggang). In some locations, plant heights of chemical topping with 180 g·hm^－2 or 270 g·hm^－2 DPC were even shorter than that of manual topping. The number of fruit branches per plant of 0 g·hm^－2 DPC increased by 2.4-8.3 compared with manual topping. However, chemical topping with 90-270 g·hm^－2 DPC significantly reduced the number of fruit branches compared with 0 g·hm^－2 DPC. There were no significant differences in the number of fruit branches among three DPC dosages (90, 180, and 270 g·hm^－2). In Handan, seed cotton yield of chemical topping at T2 stage was significantly lower than that of manual topping due to the decreased boll number, which is possibly associated with the high temperature and drought weather after chemical topping. While at other locations, most treatments of chemical topping by using DPC did not produce significant effects on yield. In addition, chemical topping by using DPC did not delay cotton maturity, characterized by their similar boll-opening rate and the first harvest rate to those of manual topping before spraying harvest aids. [Conclusion] Cotton chemical topping with DPC is more stable and universal across different cotton-growing regions. We suggest that 90-180 g·hm^－2 DPC could be used at the same time with manual topping for cotton chemical topping.     

基于径向基神经网络的叶轮轴面投影图优化

为了提高余热排出泵的效率,采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮轴面投影图上的前盖板圆弧半径、后盖板圆弧半径、前盖板倾角和后盖板倾角4个几何变量进行35组叶轮方案设计,应用ANSYS CFX 14.5软件对余热排出泵进行定常数值模拟,得到设计工况下的效率,应用径向基神经网络建立效率与轴面投影图的4个几何变量之间的近似模型,最后采用遗传算法对近似模型进行极值寻优,获得最优的轴面投影图几何参数组合。研究结果表明:对比原始泵的数值模拟性能曲线和试验外特性能曲线,两者吻合较好;径向基神经网络能较好地预测泵设计点效率;优化的轴面投影图使得余热排出泵的水力效率提高了6.18个百分点,改善了叶轮内流场特性。因此,叶轮轴面投影图的优化设计方法是可行的。     

四旋翼飞行器农田位置信息采集平台设计与实验

作为对传统农田信息采集方式的补充,提出了一种基于小型飞行器的采集方式.阐述了四旋翼飞行器的工作原理,并设计了农田信息采集平台,制作出的样机载重为3.5kg,滞空时间大于20 min.设计了惯性测量系统,在测试翻滚角误差小于0.5°时确定融合算法权重系数K为12,利用PID闭环控制,实现3 m高度悬停飞行的偏移误差不超过5 m.在平台上搭载Trimble 5700型GPS接收机进行了实时数据采样实验,结果表明人工采样与飞行采样数据误差约为1.4m,表明该平台具有采集农田位置信息的基本能力.     

月壤采样试验验证机构运动性能研究

为开展月壤采样试验,设计了一种可以实现姿态调整的3自由度并联机构,根据机构运动特点,采用修正的KG(Kutzbach-Grübler)公式计算机构的自由度,利用封闭矢量法求解该机构位置逆解,并建立机构速度、加速度和可操作度性能评价指标。提出一种基于速度性能与可操作度性能为目标,采用多目标遗传算法优化机构结构参数,对优化后的结构参数进行分析,得到该机构工作空间、速度性能、奇异性和可操作度性能。研究表明:动平台姿态α、β在-0.35~0.35 rad时,机构速度性能最好;可操作度性能指标均在[4,5]区间范围内,不会产生奇异位形,有较好的可操作性能,验证该机构能够满足月壤采样试验功能要求,对开展月壤采样试验验证具有一定的实用价值。     

锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析

以MODIS地表辐射率数据对内蒙古自治区锡林郭勒草地进行研究,分析了2001—2013年生长季(4—10月份)草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类型植被覆盖度(fv)的时空变化特征,用变异系数(C_v)衡量各类草原f_v的变化程度,并结合气象和放牧数据分析气候变化和人类活动(放牧)对草地f_v的影响。结果表明,在不同年份各类型草原f_v均表现为由东向西递减的规律,同类型草原年际间fv呈不显著波动变化。研究区多年f_v的Cv结果表明有78.66%地区属脆弱和很脆弱水平,其中典型草原和沙地草原属脆弱级别,而荒漠草原属很脆弱级别,只有草甸草原属稳定级别。降水量对f_v的影响较大,呈显著正相关关系;而温度对fv的影响较小,呈不显著负相关关系;牲畜养殖数量对f_v影响较大,锡林郭勒盟草原的适宜综合牲畜养殖数量为39只/km~2(以标准羊计)。