湘南红壤区牧草生产的气候模型

利用湖南省祁阳县的长期气象数据,结合不同牧草的生长特性,建立了一个反映当地牧草生长状况的气候模拟模型,并据此气候模型评价了当地气候条件对牧草生产的影响,鉴定了牧草周年生长的限制性因子。根据气候模型预测出温带牧草的最佳播种时期在１０月中旬至１１月下旬,热带牧草最好在３月下旬至４月中旬播种。牧草生长气候模型还可用于指导牧草品种筛选及牧草生产管理。     

不同干燥方式对红托竹荪干燥特性和品质的影响

为提高红托竹荪干燥品质并获得最佳干燥工艺,采用真空红外干燥（vacuum infrared drying,VID）、气流冲击干燥（air impingement drying,AID）、控湿干燥（moisture control drying,MCD）等不同干燥方式对红托竹荪进行对比研究,以热风干燥（hot air drying,HAD）作为对照组,研究不同干燥方式及温度对红托竹荪干燥品质的影响。试验结果表明不同干燥方式对竹荪宏观品质产生了显著影响,其中MCD可获得最小的色差?E和收缩率,AID则能够保证较高的复水比;干燥速率方面,MCD在前期能够获得较高的干燥速率,但后期干燥速率会放缓,而AID在整个干燥过程都具有较高的干燥速率,干燥时间较短;在成分保留上,MCD可以保留较高含量的多糖、三萜和黄酮,而采用VID可以有效保护多酚。单位能耗随干燥温度的升高明显降低,不同方式下VID的干燥能耗值整体偏大,MCD的单位能耗最低（18.82 kW·h/kg）。通过主成分分析法,上述干燥方式对红托竹荪综合评分后得到的结果排序为：MCD>AID>VID>HAD,MCD干燥方式中采...     

沙地人工小叶锦鸡儿植被根系分布与土壤水分关系研究

采用分层挖取根系方法调查不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被根系分布,同时测定植被下不同深度土壤的水分含量.结果表明植被根系主要分布在0～100 cm土壤中,占总根系生物量的92.77%以上.地下部与地上部生物量比值以天然植被最高.植被的吸收根系分布对土壤水分具有显著影响,吸收根集中分布区域下层土壤含水量锐减;吸收根集中分布深度的比较发现,天然植被>19年生人工植被>4年生人工植被,成龄人工植被吸收根系分布的浅层化造成降雨无法补充土壤深层水分,植被下土壤形成不透水层,影响主要固沙植被的生长.     

黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况

采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。     

等离子体处理对不同含水量穿心莲种子萌发的影响

为探究大气压等离子体处理对不同含水量穿心莲(Andrographis paniculata)种子萌发的影响,通过调节穿心莲种子含水量分别为6.3%、8.6%、12.9%、18.6%、24.0%和33.4%,再进行等离子体处理,经过发芽试验,以发芽势、发芽率、发芽指数、胚根长、活力指数、霉变率、正常幼苗百分比等指标,比较不同含水量的种子受到等离子体处理后的萌发效果。结果表明,穿心莲种子的含水量在12.9%、18.6%、24.0%时,经过大气等离子体处理后种子发芽率、发芽指数得到显著提高;同时种子和幼苗霉变坏死率显著下降,正常幼苗百分比提高。然而,对含水量为6.3%、8.6%和33.4%的种子进行处理,达不到促进萌发的效果。因此,不同含水量穿心莲种子的萌发对等离子体处理的响应不同,说明含水量是影响处理效果的重要因素。结合前期研究结果,在农业生产中,建议以含水量为11.6%～24.0%的穿心莲种子进行等离子体处理效果最佳。本研究为实际播种前处理和进一步研究等离子体技术在农业生产中的应用提供参考。     

基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R²和均方根误差RMSE依次为0.9934和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID（improved neural network-PID,INN-PID）控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID（neural network-PID,NN-PID）和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55 ℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87 %,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。     

基于随机森林特征优选的雪茄烟叶晾制过程含水率预测

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云雪2号”为试验材料,获取晾制过程的烟叶图像的颜色、轮廓、纹理以及部位四类特征并筛选出雪茄烟叶含水率预测的优选图像特征子集。在此基础上,构建了随机森林（random forest, RF）、支持向量机（support vector regression, SVR）与反向传播神经网络（back propagation neural network, BPNN）模型,并利用遗传算法（genetic algorithm, GA）对各模型超参数进行优化,将原始图像特征集与优选图像特征集输入3个机器学习模型,构建出6种模型-特征组合方案,依据晾制时期对原始数据集进行划分,并对测试集进行预测。最终结果显示：GA-SVR模型+优选图像特征子集的组合方案在测试集上表现最优,其决定系数（coefficient of determination,r²）与均方误差（mean square error,MSE）分别为0.980和0.001,且运行时间最短（运行时长=0.128 s）。研究结果可为雪茄烟叶晾制过程智能化控制提供理论依据。     

基于高分遥感影像的亚高寒草甸土壤水分含量反演

通过高分卫星遥感影像计算植被供水指数来反演亚高寒草甸土壤水分含量,结合高分辨率遥感影像(GF-2)和中分辨率的遥感影像(Landsat-7)进行土壤水分反演模型建模验证,揭示高分遥感影像结合植被供水指数法在青藏高原东北缘亚高寒草甸草原上的适用性,同时分析研究区土壤水分分布及其影响因素。基于高分二号（GF-2）、Landsat-7影像数据,以甘南藏族自治州当周草原为研究区,利用植被供水指数（VSWI, vegetation supply water index）构建土壤水分反演模型得到研究区土壤水分含量反演图,通过半方差函数及主成分分析法探索研究区土壤水分空间分布及影响因素。结果表明：研究区土壤水分含量分布状态呈现出一定程度的空间变异,体现在整个研究区内以及各个地块之间,土壤水分含量主要介于0.11%~60.44%之间;土壤水分含量与坡度、海拔、坡向、NDVI、地表温度均呈正相关关系,分布主要受NDVI、坡向、坡度、海拔的影响。综上,利用植被供水指数法结合高分遥感影像监测土壤水分含量是可行的,基于GF-2遥感影像所建立的模型拟合度最优,较Landsat-7遥感影像更具优势。     

苋菜、马唐出土对温度、水分的反应

本研究于１９９５～１９９７ 年在中国农业大学杂草研究室完成。研究结果表明：马唐（Ｄｉｇｉｔａｒｉａｓａｎｇｕｉｎａｌｉｓ）、苋菜（Ａｍ ａｒａｎｔｈｕｓｒｅｔｒｏｆｌｅｘｕｓ）室内出土的温度极限点：最低温度５℃,最高４０℃,适宜温度是３０～３５℃。５～５０℃温度段内,在相邻温度间杂草出土率显著变化的段是２０～２５℃和３５～４０℃,出土最快的温度是４０℃;这两种杂草出土的水分极限点是２０％ ,适宜水分是８０％ ,２０％ ～１００％ 含水量段内,在相邻的水分含量间杂草出土率显著变化段是４０％ ～６０％ ,出土最快的水分含量是１００％ 。温度和水分在对苋菜和马唐出土的作用中,二者之间存在一定程度的互补作用,温度对水分的互补作用尤为明显     

干湿循环强度与频度对花岗岩红壤孔隙分布的影响

为探明干湿循环频度与强度对花岗岩红壤孔隙分布的影响,该研究通过测定不同干湿循环条件下土壤水分特征曲线计算孔隙分布,并采用孔隙分形维数量化干湿循环效应对土壤孔隙结构变异的影响。结果表明：干湿循环对＜0.2 μm、＞3～15 μm和＞57 μm三类当量孔隙产生了显著影响。孔隙结构的再分布主要集中于前4次干湿交替之中,其后干湿交替的影响效应随着频度的增加逐渐减小并趋于稳定。随着强度增强,非活性孔隙（＜0.2 μm）和中孔隙（0.2～30 μm）逐渐发育成大孔隙（＞30 μm）。同时,干湿循环强度对大孔隙（＞30 μm）影响显著（P＜0.05）,贡献率达65.2%,而干湿循环频度对非活性孔隙（＜0.2 μm）影响显著（P＜0.05）,贡献率达91.9%。此外,土样孔隙分形维数D经干湿循环后逐渐减小,且与强度呈负相关（R2=0.868）,表明孔隙结构向大孔隙均质化方向发展。研究结果说明季节性降雨干旱引发的干湿循环效应主要影响大孔隙的生成,增强了土体的均质性和导水能力,加剧了岩土体失稳崩塌的风险。