基于一维轻量化CNN的山地索道轴承故障诊断

为保证山地果园索道安全稳定运行,并在网络环境较差的山地果园实现对索道驱动系统轴承故障诊断,该研究提出了一种一维端对端轻量化CNN检测方法1D-MRL-CNN（one-dimensional mountain ropeways lightweight convolutional neural network ）,直接对采集到的一维振动信号进行检测。基于残差结构（residual structure）和深度可分离卷积（deep separable convolution）,引入BN（batch normalization）层,在保证检测精度的同时大幅度降低模型的参数量和复杂度,并提升鲁棒性和泛化能力,适用于索道的变负荷工作状态;采用改进stem block模块、h_swish激活函数并在主体模块最后一层添加通道注意力机制（squeeze and excitation, SE）,提高网络模型的特征提取能力。为了验证模型的综合性能、变负荷工况下的稳定性以及抗噪声干扰性能,利用帕德博恩（paderborn university, PU）和凯斯西储（case western reserve university, CWRU）数据集进行试验验证。PU数据集试验结果表明,该方法故障分类准确率达99.43%,相比同类最优网络分类准确率提高0.97个百分点;参数量为83.44 kB,分别是Resnet18、VGG16、MobileNetV3-large和ShuffleNetV1模型的2.19%、0.81%、2.84%和3.31%。CWRU数据集试验结果表明,该方法在变负荷工况下的平均准确率达96.70%,比Resnet18、WDCNN和MobileNetV3-large网络分别高9.1、4.7和10.5个百分点;在4种噪声工况下的平均识别准确率达99.14%,比Resnet18、WDCNN和MobileNetV3-large网络分别高4.74、1.24和5.51个百分点。最后通过自建数据集对模型的实际工况故障分类效果进行验证,1 400个样本中仅有2个故障样本预测错误,准确率达99.86%。本研究的网络模型参数量小、准确率高,在变负荷和有噪声的工况下鲁棒性较高,适用于山地果园运输索道的轴承故障检测。     

土地利用方式和地形对半干旱区土壤有机碳含量的影响

以内蒙古赤峰市敖汉旗为研究对象,以实地调查数据为基础,结合土地利用方式与地形的变化,对敖汉旗0～100 cm深度土壤有机碳含量的空间分布特征进行了研究,旨在对地区碳储量的估算和科学利用土地资源起到积极的借鉴作用。结果表明,敖汉旗土壤有机碳含量在0～100 cm深度的土壤剖面内的变化范围为0.23～20.71 g/kg,主要集中在40 cm以上土层,且随着土层深度的增加土壤有机碳平均含量逐渐降低;各土地利用方式下土壤有机碳含量均表现为:林地农地草地。土壤有机碳含量主要富集在高海拔区的平缓地段;受土壤侵蚀的影响,当坡度10°后,不同土地利用类型的有机碳含量均显著降低。     

基于指示Kriging法的土壤盐渍化与地下水埋深关系研究

在北方干旱、半干旱的地下水浅埋区,土壤盐渍化是土地资源退化的主要原因,防治土壤盐渍化是农业和生态环境可持续发展的重要保障。该文以内蒙古河套灌区解放闸灌域为例,运用指示Kriging法绘制并比较了不同阈值下地下水位埋深和土壤表层含盐量的概率分布图,从概率空间分布的角度分析研究了土壤盐渍化与地下水位埋深之间的关系,从而将这方面的研究从通常的农田尺度扩大到灌域尺度。结果表明:1)土壤盐分和地下水位埋深空间变异强度均为中等,且具有中等的空间自相关性,球状模型拟合变异函数的效果较好;2)在灌域尺度上,解放闸灌域4月底土壤表层发生中度、轻度盐渍化时地下水位临界埋深分别为2.0、2.5m,西南及中东部地下水位埋深小于临界埋深的概率较大,是土壤返盐的高风险区;3)3月底地下水位埋深对土壤返盐的影响比4月底更大一些,这表明地下水位埋深对土壤返盐的影响具有一定滞后效应,只有地下水位埋深小于临界深度的状态维持一段时间,才会造成土壤中度或轻度盐渍化。     

普通和控释尿素配合深施提高冬小麦花期旗叶光合性能与氮素利用效率

【目的】探究在不同尿素类型与施用深度下,冬小麦开花后旗叶光合性能和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能及氮素利用的差异,以期为协同提高氮素利用效率与籽粒产量,简化小麦生产过程提供理论依据。【方法】于2015—2016年与2016—2017年冬小麦生长季进行试验,以‘济麦22’为供试材料,采用二因素裂区试验设计,尿素类型处理(T)为主区,施用深度处理(D)为裂区。尿素类型包括普通尿素处理(T1,基追比为4∶6)与普通和控释尿素配施处理(T2,普通尿素、硫包膜尿素、树脂包膜尿素以4∶3∶3混合一次性基施),施用深度为地下5 cm (D1)与10 cm (D2)。测定了开花后旗叶气体交换参数和叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP),及不同生育时期地上植株氮素积累量。【结果】2年试验结果表明,相较于普通尿素处理,普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦有效穗数和千粒重,对穗粒数影响不显著;施用深度对2016—2017年千粒重影响显著,对2年单位面积有效穗数和穗粒数影响不显著;普通和控释尿素配合深施处理(T2D2)产量显著高于其它处理。尿素类型和施用深度对气体交换参数影响显著,普通和控释尿素配合深施处理可显著提高花后旗叶净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),显著降低胞间CO2浓度(Ci),相对延长了高光合持续期。普通和控释尿素配合处理较普通尿素处理显著提高了旗叶光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心对光能的吸收(φPo)、转化(φEo)以及电子在电子传递链中转移的效率(ψo);显著改善了电子传递链供体侧(Wk)和受体侧(Vj)性能,有效提高了产量形成期光合性能的稳定性。同一尿素类型下,深施处理对光系统Ⅱ(PSⅡ)性能的改善大于浅施处理。相较于普通尿素处理,普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦生育中后期植株氮素积累量;相较于浅施处理,深施处理对冬小麦不同生育期氮素积累均有不同程度的提高。除对2016—2017年氮素生理利用率(NPE)影响不显著外,普通和控释尿素配合深施处理显著提高了2年冬小麦氮肥农学利用效率(NAE)、氮肥偏肥生产力(PEPN)、成熟期氮肥表观回收率(NRE)和2015—2016年氮素利用效率。【结论】普通尿素与控释尿素配合深施可显著提高冬小麦花期旗叶光合性能,促进氮素利用,增加产量,有利于冬小麦产量与氮肥利用之间的协同提高,省时增效效果明显,是本试验中最佳组合模式。     

地下滴灌系统施肥灌溉均匀性的田间试验评估

该文对影响地下滴灌系统性能的两个重要因素施肥装置类型和滴灌带埋深进行了田间评估.施肥装置包括国内外常用的压差式施肥罐、文丘里施肥器和比例施肥泵三种类型,滴灌带埋深包括0、15和30 cm 3个水平.结果表明,滴灌带埋深与施肥装置类型对滴头流量和灌水量均匀性的影响均未达到显著性水平(a=0.05),而施肥装置类型对施肥量均匀性的影响达到极显著水平(a=0.01).对给定的毛管埋深而言,压差式施肥罐的施肥量变差系数高于比例施肥泵和文丘里施肥器.对不同施肥装置的施肥量变差系数与灌水量变差系数之间关系的回归分析结果指出,比例施肥泵和文丘里施肥器的施肥量变差系数与灌水量的变差系数相当,但压差式施肥罐的施肥量变差系数比灌水量变差系数大40%左右.因此在进行微灌系统设计时应将施肥装置类型和性能作为一个因素加以考虑,并宜优先选用输出肥液浓度恒定的施肥装置.     

油菜秸秆还田腐解变化特征及其培肥土壤的作用

为促进油菜秸秆腐解,推进农村作物秸秆的资源化利用,减少秸秆焚烧对环境的负面影响,培养与提高土壤肥力,采用尼龙网袋和田间试验相结合方法,设置了油菜秸秆不同还田量处理和不同还田深度处理,研究了油菜秸秆腐解百分率和腐解速率变化特征,分析了油菜秸秆还田对土壤性质及作物产量的影响。结果表明,油菜秸秆还田的腐解百分率随时间延长而逐渐增大,秸秆腐解速率则早期快后期慢;随秸秆还田量增加,腐解速率降低,表现为全量还田的秸秆腐解速率<2/3量还田秸秆腐解速率<1/2量还田秸秆腐解速率<1/3量还田秸秆腐解速率;在种植水稻条件下油菜秸秆还田深度在10 cm时腐解速度最慢,在表层还田腐解速度最快,20 cm深还田腐解速度居中。相比对照处理来说,油菜秸秆还田降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量,一定程度上提高了土壤氮磷钾含量(P<0.05)。油菜秸秆还田对水稻作物有极显著增产作用(P<0.01),增产幅度在6.02%～21.17%之间。本试验对水稻油菜轮作体系下油菜秸秆还田腐解特征进行的研究可为调控油菜秸秆还田腐解速度,改善农业生态环境提供参数依据。     

几种土壤剖面的硝化作用及其动力学特征

选用陕西省六种主要耕作土壤及其剖面不同层次23个土样,在实验室培养条件下,研究其硝化作用的特点,并选用dN/dt=bN(B-N)/B方程（式中,N为硝态氮的累积量,t为试验培养时间,B耿硝态氮累积量的渐进值）,描述硝化作用过程中硝态氮含量随时间的累积,获得定量描述硝化作用强弱的两个指标（Kmx和td)。结果表明耕层土壤由北向南硝化作用强度逐渐减弱,硝化作用的最大速率（Kmx)变幅为2．70－16．58mg/kg.d,陕北的黑垆硝化作用进行最快,陕南的黄泥巴最慢,在不同土壤剖面中,硝化作用由上到下呈现减弱趋势,硝化作用的最大速率（Kmx)随土层深度增加而下降,迟缓期（td)随土层深度增加而延长,在粘化层和粘重土层中,硝化作用非常微弱或基本不发生硝化作用,这些不同土壤及剖面层次硝化作用的较差与土壤的物理,化学特性有关。     

Spatial distribution of soil heavy metal concentrations as indicator of pollution sources at Mount Križna (Great Fatra,central Slovakia)

The objective of this study was to test the suitability of a simple approach to identify the direction from where airborne heavy metals reach the study area as indication of their sources. We examined the distribution of heavy metals in soil profiles and along differently exposed transects. Samples were taken from 10 soils derived from the same parent material along N-, S-, and SE-exposed transects at 0—10, 10—20, and 20—40 cm depth and analyzed for total Al, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn concentrations. The heavy metal concentrations at 0—10 cm were larger than background concentrations in German arable soils except for Cr (Cd: 0.6—1.8 mg kg^—1; Cr: 39—67; Cu: 40—77; Ni: 87—156; Pb: 48—94; Zn: 71—129; Fe: 26—34 g kg^—1; Mn: 1.1—2.4). Decreasing Cd, Cu, Mn, and Pb concentrations with increasing soil depth pointed at atmospheric inputs. Aluminum and Ni concentrations increased with soil depth. Those of Fe, Cr, and Zn did not change with depth indicating that inputs at most equalled leaching losses. The Pb accumulation in the surface layer (i.e. the ratio between the Pb concentrations at 0—10 to those at 20—40 cm depth) was most pronounced at N-exposed sites; Pb obviously reached Mount Križna mainly by long-range transport from N where several industrial agglomerations are located. Substantial Cd, Cu, and Mn accumulations at the S- and SE-exposed sites indicated local sources such as mining near to the study area which probably are also the reason for slight Cr and Zn accumulations in the SE-exposed soils. Based on a principal component analysis of the total concentrations in the topsoils four metal groups may be distinguished: 1. Cr, Ni, Zn; 2. Mn, Cd; 3. Pb (positive loading), Cu (negative loading); 4. Al, Fe, indicating common sources and distribution patterns. The results demonstrate that the spatial distribution of soil heavy metal concentrations can be used as indication of the location of pollution sources.     

亚热带湿润地区城市公园重建强度对其土壤酸化和土壤中重金属的影响

Soil quality is a major concern in the management of urban parks. In this study, the soils at 0–3, 3–13, and 13–23 cm depths were sampled from six urban parks, differing in reconstruction intensity(mainly changes made during conversion of natural forests into parklands), in the Pearl River Delta, China to determine how reconstruction intensity influenced the extent of acidification and heavy metal levels in the soils of urban parks in a humid subtropical environment. High reconstruction intensity(HRI) was practiced in three parks and low reconstruction intensity(LRI) in three other parks. The LRI soils were strongly to extremely acidic(with low exchangeable Ca, Mg, and K concentrations) while the HRI soils were much less acidic. Both total and extractable concentrations of soil heavy metals were related to the specific management practices and age of the park, but did not differ significantly between LRI and HRI parks or among soil depths. Soil p H was significantly related to soil exchangeable cation concentrations and base saturation but was weakly related or unrelated to soil heavy metal levels. Our results suggest that high intensity but not low intensity reconstruction significantly reduces the extent of soil acidification in the urban parks in a humid subtropical environment.     

地下水埋深与施氮水平对夏玉米生长及硝态氮量的影响

[目的]探讨华北地区夏玉米-冬小麦轮作体系下氮肥减施与地下水埋深的交互作用.[方法]借助大型地中渗透仪和Logistic作物生长模型,采用二因素完全随机区组设计:地下水埋深(G1:2.0m、G2:3.0m、G3:4.0m),施氮量(N1:减氮20％、N2:常规施氮),以及不施氮不控水作为对照(WN),研究了华北地区地下...