基于DSSAT-CERES-Wheat的黄土高原西部春小麦干旱影响研究

为提出有效措施预防黄土高原西部地区春小麦生产受到气象和农业干旱的影响,估算了1961—2018年期间、时间尺度1～6个月标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI）以及深度0～10 cm和深度10～40 cm的土壤水分亏缺指数（Soil moisture deficit index, SMDI）,探究了气象和农业干旱时空变化规律;利用DSSAT-CERES-Wheat模型模拟了黄土高原西部7个站点春小麦1961—2018年的生长要素和产量数据,分析了其时空变化规律;并研究了气象和农业干旱对春小麦生长过程及产量的影响。结果表明：以甘肃临夏站为例,时间尺度1～6个月SPEI和SMDI的干湿状态总体上一致,SPEI总体呈现干湿交替,深度0～10 cm的SMDI以及深度10～40 cm的SMDI的变化基本一致,均呈现变湿润的趋势。DSSAT-CERES-Wheat模型模拟黄土高原西部春小麦生长过程和产量方面的效果良好（决定系数R²为0.65～0.84）;1961—2018年春小麦最...     

基于评价模型的宁夏沙土春玉米最佳灌水施氮量研究

为分析不同水氮供应对宁夏沙土春玉米主要评价指标的影响,采用灌水和施氮2因素交互设计,灌水量设置3个水平(W0.6(0.6KcET0)、W0.8(0.8KcET0)和W1.0(KcET0),Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量),施氮量设量4个水平:N150(150 kg/hm2)、N225(225 kg/hm2)、N300(300 kg/hm2)和N375(375 kg/hm2),进行了大田试验。结果表明:灌水量和施氮量的交互作用对产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,对地上部干物质累积量和籽粒氮素累积量有显著影响;在相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积量、产量、WUE均随施氮量的增加先增加后减小。主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法与基于组合赋权的TOPSIS模型两两之间具有良好的相关性,各模型之间相关系数均值为0.465～0.787;基于整体差异组合评价模型得出W0.8N300评价值最高。考虑试验区年际降雨量分布不均,经回归分析拟合得出,当春玉米生育期内灌水量与有效降雨量之和为544 mm、施氮量为260 kg/hm2时,春玉米综合指标评价值最高(1.47),为适宜的春玉米滴灌灌水施肥量。本研究可为沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

基于恒力机构的香蕉落梳装置设计与自适应性分析

针对香蕉机械化落梳过程中出现的自适应性差的问题,设计了基于恒力机构的可自适应环抱蕉茎插切式香蕉落梳装置,并对落梳装置的径向自适应性和转动自适应性进行了分析。采用两斜置压缩弹簧的结构,引入负刚度,再与正刚度的水平压缩弹簧并联组成恒力机构,提高了落梳刀具组对果轴粗细的径向自适应性,对恒力机构的力-位移特性曲线和刚度-位移特性曲线进行分析,并优选关键参数,得出斜置压缩弹簧的刚度系数k1=12 N/mm,水平压缩弹簧的刚度系数k2=3 N/mm,初始状态斜置压簧的倾斜角θ0=36. 87°,恒力行程对应的落梳刀组包络圆直径范围为80～100 mm,对应的恒力f=180 N。在加载有扭簧的虎克铰链基础上设计了可释放两个转动自由度的落梳刀盘,根据测定的香蕉果轴弯曲度设置刀盘旋转角范围为±10°,根据建立的三维模型中的几何参数得出,落梳刀具末端的工作空间是一个半径为300 mm的球面。对落梳刀具末端的柔度矩阵进行分析,结果显示,落梳刀盘旋转角为0°,即刀盘与机架上底面平行时线柔度最大,最大值为0. 818 2 mm/N,落梳刀盘旋转角为10°时线柔度最小,最小值为0. 77 mm/N,说明落梳刀具末端的线柔度随刀盘旋转角的增大而减小。试验结果表明,梳柄切口符合试验指标的蕉梳占所有样本的81. 25%,切口质量良好,该装置设计合理,且满足实际落梳作业的要求。     

基于空间分析的宁夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究

基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平（W0.6：0.6KcET0、W0.8：0.8KcET0和W10：10KcET0,其中Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量）和4个施氮量水平（N150：150kg/hm2;N225：225kg/hm2;N300：300kg/hm2;N375：375kg/hm2）进行大田试验。结果表明：Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度,W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点;灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率（WUE）均有显著或极显著影响,灌水量对氮肥偏生产力（PFPN）有极显著影响,水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响;相同灌水条件下,地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量（W0.8处理除外）和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均,基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量,对水氮管理方案进行优化,多元回归分析结果表明,当灌水量与有效降雨量之和为506～576.mm、施氮量为230～335kg/hm2时,产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上,优化区间所得的PFPN约为最大值的80%,为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

永磁变刚度机构柔性机器人力学特性研究

提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。     

不同覆膜处理下春玉米叶面积指数高光谱估算

为实现快速、无损、实时监测不同覆膜处理下春玉米的叶面积指数（Leaf area index,LAI）,研究覆膜因子对LAI及冠层反射率的影响,借助高光谱遥感技术获取了各生育期春玉米的冠层反射率,在对光谱数据进行预处理后,经相关性分析提取各覆膜处理LAI的敏感单波段、敏感植被指数和特征指数,据此构建了全生育期各覆膜处理下LAI的高光谱估算模型。结果表明,覆膜对LAI的影响主要在抽雄期之前,相同施肥水平下覆膜与无覆膜处理之间LAI的差异随生育期的推进呈先减小、后增大的趋势,其中苗期差异最大,覆膜比无覆膜处理LAI增加78%以上;各覆膜处理冠层反射率之间的差异由大到小为生育中期、生育末期、生育初期,覆膜主要影响玉米对绿光和红光的吸收。基于3个指标构建各覆膜处理下LAI的估算模型,以特征指数为因变量建立的模型对LAI的反演结果精度较高,其拟合和验证决定系数R2均在0.8以上,均方根误差RMSE为0.45~0.65cm2/cm2,剩余预测偏差RPD均大于2,由于覆膜的影响,无覆膜处理LAI反演精度高于覆膜处理。以特征指数NI(722,731)为自变量建立的所有处理的混合LAI估算模型表现了反演的优越性,能降低覆膜对LAI反演的影响。     

春甘蓝田小菜蛾种群动态研究

在田间系统调查的基础上,采用模糊聚类分析和时间动态空间生态位宽度与种群密度关系分析方法,研究了合肥地区春甘蓝田小菜蛾的种群动态,旨在为小菜蛾的科学治理提供依据。研究结果表明,春甘蓝田小菜蛾种群动态可分为3 个发展阶段——点片发生阶段（低密度、高聚块）、扩张发生阶段（中密度、低聚块）和猖獗发生阶段（高密度、低聚块）。小菜蛾对春甘蓝的为害情况比较复杂,种群密度较低时主要为害甘蓝心叶;随着甘蓝的生长和小菜蛾种群密度的上升逐渐向内层叶和外层叶扩展,最终导致甘蓝全株受害。小菜蛾种群处于点片发生阶段时是春甘蓝田小菜蛾防治的关键时期。     

覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累和转运的影响

为探明覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累及转运的影响,以‘伟科702’为供试材料,在覆膜条件下设深翻(FS)和旋耕(FR)2个处理,测定并计算不同处理下干物质积累及转运。结果表明：吐丝期后,FR干物质积累量显著高于FS,且随生育进程差异增大。干物质最大积累速率、持续时间均表现为FR>FS,最大速率出现时间为FS>FR。FR吐丝后的营养器官的转运量、转移效率和对子粒贡献率均显著高于FS,各器官表现为叶>茎>穗部。     

宁夏杏、李子花期幼果期霜冻指标试验研究

霜冻是制约宁夏经济林果生产的主要农业气象灾害之一,探究不同果树霜冻指标可为果树霜冻预报、监测预警及果树霜冻灾害风险评估和灾害防御提供参考。本研究采用人工霜冻模拟箱模拟霜冻试验,对杏树、李子树开花期及幼果期遭受霜冻的临界温度及持续时间开展研究,结果表明：2个杏品种‘金太阳’和‘李梅杏’花期遭受霜冻的温度指标差异不大,-2℃为轻度受冻,-2~-3℃之间为中度受冻,＜-3℃持续时间大于1 h则为重度受冻。4个李子品种花期‘尤萨’的耐冻性较强,在-3℃下持续4 h仅轻微受冻,其他品种在-3℃下就会严重受冻,‘龙园秋李’的耐冻性最差,-3℃持续1 h受冻率就会达到50%。杏幼果在-2.5℃持续1~2 h为轻度受冻,3~4 h为中度受冻,小于或等于-3℃持续1 h及以上为重度受冻,2个品种差异不大。李子幼果的耐冻性差于杏幼果,‘尤萨’在-1℃持续3~4 h和-2.5℃持续1 h就会轻度受冻,-2℃和-2.5℃时持续时间大于等于2 h或者遇-3℃低温就会重度受冻。‘兰蜜李’-2℃和-2.5℃大于或等于3 h或者温度小于等于-3℃为重度受冻。     

冬种黑麦草对6种水稻土重金属含量及晚稻不同器官重金属累积与分配的影响

研究双季稻区6种不同土壤类型冬季种植黑麦草对土壤重金属含量及其对晚稻不同器官重金属积累与分配的影响, 可为水稻质量安全生产和产地安全适宜性评价提供重要参考。本文以7年定位试验为基础, 研究了南方双季稻区冬季种植黑麦草对6种不同水稻土耕层土壤重金属Cd、Pd、Hg和As含量的变化及其对晚稻不同器官重金属积累与分配的影响。结果表明, 在6种不同土壤类型中, 灰泥田土壤Cd含量极显著高于其他土壤类型; 黄泥田土壤Pd含量极显著高于其他土壤类型; 土壤Hg含量以红黄泥田最高, 达0.029 mg kg^-1, 与其他土壤类型差异达极显著水平; 土壤As的含量以黄泥田最高, 为29.5 mg kg^-1, 极显著高于其他土壤类型。6种不同土壤类型晚稻植株Cd、Pb、As含量均为根>茎叶>糙米。在晚稻植株根系、茎叶和糙米的Cd含量以红黄泥田最高, 均极显著高于其他土壤类型; 植株根系Pb、As含量以黄泥田最高, 分别为33.0 mg kg^-1和119.5 mg kg^-1, 均极显著高于其他土壤类型; 河沙泥水稻植株茎叶的Hg、As含量均极显著高于其他土壤类型。说明黄泥田种植水稻有利于降低稻米中重金属含量, 改善稻米品质。