含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

喷灌压力、喷嘴直径和喷洒历时对土壤入渗性能的影响

选取适宜的允许喷灌强度是避免喷灌条件下水土流失的重要措施之一。通过田间试验,测定了不同喷灌压力与喷嘴直径条件下土壤结皮厚度、表层土壤容重以及土壤入渗性能随喷洒历时的动态变化。试验处理包括2种质地土壤(壤质砂土和粉质黏壤土)、3个喷灌压力(103,138,172 kPa)和3个喷嘴直径(3.97,5.95,7.94 mm)。结果表明,喷灌压力越大,土壤结皮厚度和表层容重越小,土壤稳定入渗率越大。喷嘴直径越大,土壤结皮厚度和表层容重越大,土壤稳定入渗率越小。土壤结皮厚度和表层容重随着喷洒历时的增加显著增大,而土壤稳定入渗率则随之对数减小。喷洒动能强度是一个描述喷洒水滴对土壤入渗率影响的优选参数。研究结果为允许喷灌强度的确定提供科学依据。     

土壤容重对玉米光合特性的影响及调控研究

以耕地棕壤为试验材料,采用盆栽方法,研究不同土壤容重对玉米光合指标(光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度)及叶绿素(a、b)的影响,并进一步研究了施用不同有机肥量及模拟不同耕作深度对玉米光合指标的调控效果。结果表明:不同容重处理之间对玉米叶绿素含量的影响拔节期前差异不显著,拔节期后达极显著差异(p<0.01),叶绿素含量在研究的生育期内始终增长。光合速率与容重、胞间二氧化碳浓度呈负相关,与气孔导度呈正相关。高容重土壤有机质调节至40～50 g kg-1即可以获得比较理想的效果;低容重的土壤有机质在研究含量范围内效果始终显著增长,有机质含量在15 g kg-1左右制约玉米生长,有机质含量应至少调节至3%以上。耕层厚度增加能提高所测定生理指标,但耕层厚度处理对叶绿素、光合指标影响不显著,当耕层厚度调节至30～40 cm时,各项指标增加基本达到限值,再增加耕层厚度作用不再明显。     

不同种植方式对红壤旱地土壤水分及抗旱能力的影响

通过3年田间小区试验,研究不同种植方式对红壤旱地土壤水分及抗旱能力的影响.结果表明：1）与种植花生相比,种植苎麻可显著提高土壤有机质质量分数（28.44％）、田间持水量（10.06％）和总孔隙度（5.65％）,土壤密度则显著降低7.20％;2）监测期内,花生地各层土壤以及整个0～ 100 cm土体水分变异系数普遍高于苎麻地,苎麻地0 ～ 100 cm土体水分的时间稳定性和空间协调性优于花生地;3）苎麻地0～ 40 cm土壤较花生地延长抗旱时间7d以上,但随着土层的加深,差异越来越小;4）红壤坡耕地种植苎麻有利于提高红壤旱地土壤抗旱能力,特别是中、上层土壤.从扩充土壤水库的角度考虑,红壤旱地种植苎麻优于种植花生,该研究结果可为挖掘红壤区深层土壤水分提供参考.     

徐州泉山自然保护区人工林下土壤容重与孔隙度时空变化研究

通过对设于泉山自然保护区人工侧柏林与刺槐林的4块测试样地的土壤容重进行测定,同时与裸地进行对比,结果表明,该保护区人工林下土壤容重与孔隙度随时间无确定的变化规律;而在人工林下土壤空间结构变化规律明显：不管在任何时间段,均表现出该土壤容重随土层深度增加而逐渐增大,土壤孔隙度随土层深度增加而逐渐减小的规律,并且侧柏林改变土壤容重的作用大于刺槐林。另外,该土壤容重均小于裸地,人工林通过腐殖质作用能够降低土壤容重,使其土壤通透性及保肥能力较好。     

江淮流域地下水位变化规律及预报模型与耕作层排渍模型研究

研究分析了江淮流域地下水位年内和年际变化规律以及地下水位与初始土壤湿度、初始地下水位、温度、日照、参考作物蒸散量、蒸发和降水的关系。并用逐步回归方法建立了地下水位预报模型;用相关分析法求出给水度,并建立耕作层排渍模型。     

四轮独立驱动高地隙无人喷雾机轨迹跟踪自适应控制

针对高地隙喷雾机在自主导航作业中因侧滑影响而导致轨迹跟踪精度降低的问题,提出一种基于四轮独立驱动(4WID)高地隙无人喷雾机的自适应控制方法。首先,建立4WID高地隙喷雾机的运动学模型;然后基于运动学几何约束和速度约束,引入两个表征侧滑效应的参数构建改进位姿误差模型;最后将参数自适应与反步控制方法结合,设计自适应控制律实时估计并补偿侧滑效应。以典型的U形作业路径为例,在考虑和不考虑侧滑的情况下分别进行了仿真和试验验证。仿真结果表明：本文提出的控制算法在喷雾机出现侧滑的情况下可以保证较高的轨迹跟踪精度;水田试验表明,当喷雾机在常规作业速度3.6km/h时,与不考虑侧滑的轨迹跟踪控制算法相比,喷雾机轨迹跟踪的横向平均绝对误差减小至0.041m,标准差减小至0.059m;纵向平均绝对误差减小至0.018m,标准差减小至0.015m;航向平均绝对误差减小至2.56°,标准差减小至3.57°。     

蔬菜嫁接机器人柔性夹持搬运机构设计与试验

针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对接工位同步作业,以及秧苗柔性夹持与快速搬运,有助于提高机器嫁接效率。提出了基于缓冲材料的柔性夹持手爪和夹持力调节方法,分析了不同厚度EVA缓冲材料的压缩力学特性,得到缓冲垫完全闭合夹持条件下对不同秧苗的夹持力。利用ADAMS软件建立夹持搬运机构动力学仿真模型,分析了秧苗不同夹持力与旋转位移的变化规律,得出当夹持力小于0.4N时秧苗脱离了夹持手的束缚,夹持力大于3.5N时秧苗夹持与旋转作业稳定。机构性能试验结果表明：选取白籽南瓜苗和黄瓜苗为测试对象,柔性夹持手爪平均夹苗成功率为98.5%,比弧形夹持手提高4.5个百分点,伤苗率降低3.5个百分点,柔性夹苗效果显著;该机构嫁接平均速度为1052株/h,是同类型单手爪嫁接机作业效率的1.72倍,嫁接成功率为96.67%,大幅提高了嫁接机器人生产效率,能够满足工厂化嫁接育苗生产需求。本文研究结果可为高速嫁接机器人的夹持搬运机构设计和优化提供技术参考。     

2BMMD-4型夏棉精量免耕播种机的设计与试验

鉴于黄淮海麦棉轮作区土层深厚和根茬量大、韧性强的特点,以及免耕播种机作业要求,设计了2BMMD-4型棉花精量免耕播种机,能一次实现破茬、开沟、防堵、施肥、播种、覆土及镇压等功能。该机具具有独特的苗带清理及作业防堵、播种深度调节以及作业仿形功能。同时,利用SolidWorks以及ANSYS软件对2BMMD-4型免耕播种机的苗带浅旋装置进行了模态分析。结果表明,该机刀轴在设计转速下对应的频率远小于各阶固有频率,不容易发生共振。田间试验表明,该播种机作业性能达到了设计要求。     

长期喷灌条件下土壤剖面理化特性的变化研究

基于不同灌溉类型区土壤剖面理化性质的取样分析,对喷灌区、纯井灌区、河灌区及非灌溉区2m深度土壤剖面的理化性质进行了比较分析,揭示了长期喷灌条件下的土壤剖面理化性质的变化特征。结果表明,喷灌区与其他灌溉类型区相比,全剖面,尤其是心土层和底土层的含水率有较大幅度降低;犁底层及其以下一定深度范围内土层的干密度有较大幅度的增加...