2007, 23(9):1-6.
摘要:植物根系可视化交互设计对于提高虚拟植物生长研究整体水平意义重大。该文提出一种植物根系逐部位交互式精确设计方法,并在玉米根系建模中予以应用。通过分析玉米根系结构特征并建立其拓扑结构,采用交互式骨架模型确定其整体结构,设计密度函数确定分支数量和分布,利用模板技术衍生相似部位,利用带参数随机L系统产生一级侧根及根毛,对玉米根系各组成部位逐个精确建模,然后拼接形成完整的玉米根系。本系统综合可视化设计多种方法,交互性、真实感都比较好,既可展现玉米根系各组成部分细微特征,又可表现玉米根系整体特征。本系统研究和设计方法具有一定通用性,对其它可用轴线表示其拓扑结构的相似植物可视化建模也有一定借鉴意义。
2007, 23(9):7-12.
摘要:选择固土护坡植物时,植物根的抗拉强度是一项重要的力学指标。对豆科的紫花苜蓿和禾本科的马唐根的抗拉力和纤维素含量的研究表明,根的抗拉强度和纤维素含量均与直径呈显著的负相关关系,根的抗拉强度与纤维素含量呈正相关关系,表明“木本植物根的抗拉强度、直径和纤维素含量关系”的研究结论在这两种草本植物上也同样适用。对紫花苜蓿和马唐根的抗拉强度与其“木质素/纤维素”之间关系的研究表明,两者呈负相关关系,证实纤维素含量对于维持根抗拉强度的作用大于木质素含量。研究发现,豆科紫花苜蓿根的应力-应变为对数函数关系,不符合胡克定律,马唐根的应力-应变关系的本构方程基本遵从胡克定律。直径愈小,紫花苜蓿和马唐根的应力—应变关系对应变率敏感程度愈高,根的极限延伸率愈大。另外,根的抗拉力和直径测试设备的改进,实验结果更准确可靠。这方面研究对揭示植物根系提高土壤抗冲击性和抗剪强度机理,更好地进行水土保持植物的选择和优化组合具有重要意义。
2007, 23(9):13-19.
摘要:土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明:离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤-机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。
2007, 23(9):20-26.
摘要:该文分析了不同负水头条件下土壤水分运动特征,并通过室内模拟试验研究了不同负水头条件下水平一维土壤的吸渗特征,根据Brooks-corey模型推求了描述负水头条件下土壤吸渗公式,并分析了各参量间的函数关系。分析了Philip吸渗公式在负水头条件下的适用性,并对所建立的公式进行检验。研究结果表明:上述理论关系可以很好描述负水头条件下水平一维土壤吸渗过程。
董宝娣 , 张正斌 , 刘孟雨 , 张依章 , 李全起 , 石磊 , 周永田
2007, 23(9):27-33.
摘要:为了研究不同小麦品种的水分利用特性和对灌溉制度的响应,该文于2003~2004年在中国科学院栾城农业生态试验站对19个抗旱节水性不同小麦品种进行了不同灌溉处理下,其生长发育特性、产量、耗水量和水分利用效率(WUE)的比较研究,结果表明不同小麦品种的水分利用特性有显著差异。不同小麦品种产量相差最大达44.86%,水分利用效率相差可达42.18%。根据系统聚类分析,把19个小麦品种分为高产高WUE型、中产高WUE型、中产中WUE型和低产低WUE型4种类型。不同类型的小麦,对灌溉制度的响应不同。高产高WUE类型在本试验年灌溉60 mm,产量可达到7415 kg/hm2,水分利用效率可达15.91 kg/(mm·hm2)。在华北平原适于种植石家庄8号等高产高WUE型小麦,其在不降低产量和水分利用效率的情况下,减少灌水60~120 mm,具有明显的节水增产效益。
2007, 23(9):39-44.
摘要:通过田间试验,分析了不同生育期供水条件对番茄灌水量、光合作用、根系分布、产量和水分利用效率的影响。结果表明:番茄开花坐果期控制灌水下限为60%fC(田间持水量),结果盛期控制灌水下限为75%fC,控制灌水上限为90%fC,番茄产量最高,达到91.7 t/hm2,水分利用效率达到27.51 kg/m3,整根的根长、根表面积、根体积、根干重都明显增加。叶片净光和速率在75%fC条件下最高,有利于光合产物的形成。随土层深度的增加,根长密度呈指数下降。不同土壤水分条件对番茄根系生长影响主要体现在直径小于1 mm的根系上,而且直径小于1 mm的根长和产量之间存在很好的相关关系。
2007, 23(9):45-49.
摘要:农业系统实质是社会-生态-经济复合系统,水资源约束条件下的作物种植结构应统筹经济、社会、生态三大目标进行优化调整。针对作物种植结构调整多目标决策过程中,在数据处理、模型构建、决策者偏好等方面存在的模糊性,该文将交互式模糊多目标优化算法应用于求解作物种植结构优化调整模型,实现与决策者之间的反复协商,直至得到决策者满意的调整方案;并应用耗散结构理论和模糊数学理论,建立基于相对有序度熵的种植结构调整合理性评价模型。经实例研究验证了本文模型与方法的可行性,为可持续发展种植业研究以及灌溉水资源的合理利用提供理论依据。
2007, 23(9):50-57.
摘要:针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍障碍问题,以该地区典型地块为研究对象,运用磁感大地电导率仪(EM38),结合GIS与地统计学研究了不同样点密度下土壤表观电导率的空间变异特征,确定了最佳的空间插值模式,并采用偏差指数对各分布图层的空间相似性进行了评价。结果表明:不同样点密度下的土壤表观电导率均呈中等变异强度,并服从对数正态分布;各样点密度下的土壤表观电导率均表现为强空间相关性,其空间变异主要表现在小于10 m的田间尺度上,且对于预测精度,泛克立格>普通克立格>反距离权重>局部多项式。偏差指数法分析表明,各插值方法分布图的空间相似性均随样点密度的降低而下降;对于相同的样点密度减小比例下的空间信息保留度,泛克立格>普通克立格>反距离权重>局部多项式,采用泛克立格法可以在保证预测精度的基础上合理降低样点密度。该研究为黄河三角洲地区盐渍土地磁感式田间数据采集的合理密度确定以及优化空间插值模式选取提供了理论依据与技术参考。
2007, 23(9):58-63.
摘要:农田长时间被植被所覆盖给遥感直接监测农田土壤养分及其动态带来巨大难度。由于不同的土壤条件和施肥量会在一定程度上引起作物长势的差异,并最终反映在作物冠层光谱反射率的差异,因此,通过遥感监测作物长势动态实现农田土壤养分与环境质量将是遥感监测土壤质量的一个重要方法。该文利用追肥前后两期高光谱航空影像提取反映小麦长势状况的归一化植被指数NDVI,并结合小麦种植前后的土壤采样数据,分析了追肥前后NDVI及其增量与小麦种植前后土壤碱解氮增量之间的关系。研究结果表明:与追肥前后NDVI绝对增量相比,追肥前的NDVI能够较好地估测小麦生育期内土壤碱解氮增量,追肥前后NDVI绝对增量与追肥前的NDVI的比值是估测小麦生育期内土壤碱解氮增量的最好指标,而追肥后的NDVI与土壤碱解氮增量之间没有显著的相关关系,不能用于土壤碱解氮增量的估测。
2007, 23(9):64-71.
摘要:地貌条件是影响局地人类土地利用意识形成最直接、最关键的因素,由此形成的土地利用空间格局不仅在景观尺度上反映了人类对自然生态系统的影响程度,还是对自然、社会经济条件及政策的响应。该文选取重庆市沙坪坝区青木关镇、凤凰镇为研究区,调用其土地利用现状数据库,重新划分土地利用类型,提取景观格局指数,分析与探讨不同地貌条件下景观格局对土地利用方式的响应。结果表明,不同景观类型在同一地貌区内的格局特征不同,同一景观要素在不同地貌区的空间格局也有差异;中丘地貌区内土地利用类型多样,景观类型的本底不明显,受外界影响与干扰大;浅丘地貌区以耕地(水田和旱地)为本底,其他景观要素镶嵌于这一本底,受外来干扰强烈,斑块间差异较小,景观破碎化程度高,自身生态系统的稳定性和抗胁迫能力降低,是未来土地利用类型间的转换与生态环境变化的敏感区;低山地貌区由于受人类土地利用活动干扰逐渐减弱,正逐步向自然状态过渡。
2007, 23(9):72-75.
摘要:盘式吸渗仪已成为测定田间土壤水力参数的重要工具之一,自动监测装置的应用将进一步提高试验的精确度并加快试验进程。该文介绍了一种试验装置,通过连接在储水管上下两端的传感器实时压差监测,以此确定入渗水量的变化过程,并通过一系列试验,对试验装置的可靠性进行了验证,将试验装置应用到实际测定土壤水力参数中。试验结果表明:自动监测装置通过测定储水管的压差,并通过相应关系代换为储水管水位变化来采集试验数据的方法是可靠的。通过与人工读数方法测定的结果对比表明,其精度可以达到试验要求;对于本试验土壤,用自动监测装置采集的数据来确定吸渗率的时间可以控制在30 s~4 min之间。
2007, 23(9):76-80.
摘要:系统阐述了电磁感应式地下水矿化度快速测评技术的工作原理及关键设备,研究确定出进行沿海滩涂区地下水矿化度快速精确测评的电磁感应仪测定位或测定位组合,以及与其对应的地下水矿化度信息解译模型。结果表明:基于电磁感应原理的沿海滩涂地下水矿化度快速测评技术具有良好的信息解译精度,具有快速高效、需要投入少等优点;该项研究及其成果将对沿海滩涂地区矿化地下水管理及利用提供技术支撑。
2007, 23(9):81-85.
摘要:多轴转向车辆转向机构是车辆转向时实现内、外轮理想转角关系的核心部件。该文根据汽车车轮转向特性,利用阿克曼定理,应用ADAMS软件建立多轴转向车辆转向机构的仿真模型,同时对转向机构进行了优化。和传统的设计方法相比,这种方法提高了精度和效率。对其它多轴车辆转向机构的优化设计也有一定的参考价值。
2007, 23(9):86-90.
摘要:该文采用试验的方法对淹没水射流方式清洗樱桃番茄进行了研究。通过改变清洗量与射水流量进行试验,探索两者间的相互关系。并且试验研究了清洗量和清洗时间对清洗效果的影响。结果表明,淹没水射流方式适合用于樱桃番茄的清洗,破损率低,可以获得比较好的清洗效果。
2007, 23(9):91-94.
摘要:干燥是壳聚糖制备过程中必不可少的工序,会对能耗和产品理化性能产生重要的影响。为了寻找壳聚糖低耗高效干燥方法,该文在红外干燥条件下,对壳聚糖的干燥特性进行了研究。结果表明,温度因素对壳聚糖的干燥速率影响较大,随着温度的升高,干燥速率增大,而物料的粒度对干燥速率没有显著影响;紫外可见分光光度仪、黏度法和FTIR的研究结果表明,在120℃的干燥条件下,物料的脱乙酰度、分子量及分子结构没有显著变化;对试验数据进行了拟合,建立了薄层干燥动力学模型,结果显示其吻合性较好。
吕晓兰 , 何雄奎 , 宋坚利 , 曾爱军 , Andreas. Herbst
2007, 23(9):95-100.
摘要:为了描述雾滴颗粒特性与飘失之间的关系,用激光衍射粒度仪(PDPA)对植保机械标准扇型雾喷头的雾化场进行了研究,主要描绘了雾化场雾滴特征参数,并对雾滴尺寸空间分布和雾滴的运动进行分析,确定了飘失区域在雾化场中的位置,为进一步分析雾滴的沉降及漂移特性提供了理论支持。结果表明:在逐渐远离喷头的截面上,雾滴直径分布呈中间小边缘大的凹形椭球面,而轴向速度则是呈中间大边缘小的山丘形分布。雾锥体外层空间区域雾滴密度小,小雾滴能量小且易蒸发,易受周围环境影响发生飘失,是雾滴易飘失区域。
2007, 23(9):101-105.
摘要:用纽荷兰HW320自走式割草压扁机压地1~10次,测定不同压实次数、不同深度土壤体积密度、硬度、孔隙度、三相比、透水性等指标的变化及其每次压实后苜蓿产量的变化。结果表明:割草机压实对苜蓿地土壤结构参数影响显著;碾压次数越多,影响程度越大;割草机主要使0~30 cm土层的土壤结构产生压实;对透水性影响最为敏感;压实导致苜蓿减产,10次压实使每公顷苜蓿年损失干草4464 kg。
2007, 23(9):106-110.
摘要:利用计算机视觉技术对2B-JP-FL01新型排种器进行结构参数优化的试验研究,以明确结构参数对其性能的影响规律,为产品定型确定依据。试验采用多因素多水平设计,由专业软件对试验数据进行处理,得出了合格指数、漏播指数及株距变异系数等排种器主要性能指标与试验因素之间的回归模型,并通过模型、图、表综合分析了试验因素对性能指标的影响规律,为实践中根据不同配套机组作业速度要求选配适宜结构尺寸的排种器提供了理论基础。
2007, 23(9):111-114.
摘要:通过分析振动筛抛射强度对筛面物料运动状态的影响,以颗粒的碰撞理论为基础,建立单个物料颗粒在筛面上的运动模型,并通过运动稳定性分析,得到不同抛射强度下物料颗粒的运动规律。通过试验得出对应抛射强度下的清选损失率。根据振动筛主要工作参数对筛面抛射强度的影响,为油菜联合收割机清选装置振动筛运动参数的合理选取提供参考依据。
2007, 23(9):115-117.
摘要:基于磁吸式排种原理,设计了一种新型滚筒式穴盘育苗精密排种器,分析了影响排种器工作性能的主要参数,利用均匀设计法进行了穴盘播种台架试验,通过对试验结果的回归分析和参数优化,得出了排种器的最佳工作参数组合。经对油菜种子穴盘播种试验,在滚筒转速、电磁线圈匝数和通电电流优化值下的单粒精播率为94.3%,漏播率为0,播种效率达330盘/h,满足了精密播种要求。
朱秀芳 , 贾斌 , 潘耀忠 , 顾晓鹤 , 韩立建 , 张宇泉
2007, 23(9):122-129.
摘要:充分挖掘遥感数据信息,改善作物识别环境,一直是农作物遥感监测的重要工作。以往研究表明最佳波段组合、纹理信息和植被指数信息可以在一定程度上提高分类精度,但这些手段是否一定可以提高作物识别的精度,不同分类器对不同特征信息组合的响应是否一致等都是值得探讨的问题,也是目前研究甚少的问题。为此,该文将平均值(Mean)、方差(Variance)、均一性(Homogeneity)、反差(Contrast)、相异性(Dissimilarity)、熵(Entropy)、角二阶矩(Angular Second Moment)、灰度相关(Correlation)7种纹理信息以及比值植被指数(RVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、重归一化植被指数(RDVI)、植被液态水含量指数(NDWI)、有效叶面积植被指数(SLAVI)5种植被指数信息分别加入到TM多光谱数据中,同时还进行了最佳波段选择,利用最小距离、最大似然和支持向量机3种方法进行分类提取小麦,研究了不同特征信息对小麦测量精度的影响。结果表明:该试验区内最佳波段5、4、3组合,纹理信息和植被指数信息的加入,对小麦面积测量精度的提高没有贡献;同一个特征信息组合对不同的分类器影响不同。在实际小麦面积测量的操作中,作业员不应该盲目的加入特征信息。选用何种信息不仅仅和研究区本身的性质有关,还和使用的分类器有关。
杨鹏 , 吴文斌 , 周清波 , 陈仲新 , 查燕 , 唐华俊 , 柴崎亮介
2007, 23(9):130-136.
摘要:通过对作物光合、呼吸、蒸腾、营养等一系列生理生化过程的定量模拟,作物生长模型已经被成功应用于田间尺度的作物单产研究。为了进一步将作物模型扩展应用于区域尺度,提高区域作物单产的模拟精度,该文探讨了将作物模型与多时相叶面积指数(LAI)遥感影像同化以改善区域单产估测的方法。研究首先通过地理信息系统将美国农业部开发的“考虑气候的作物环境决策模型”——EPIC模型,扩展为空间模型。然后,通过基于Landsat TM影像差值植被指数DVI与田间观测叶面积指数构建的最优回归模型,反演了研究区域的多时相叶面积指数影像。最后通过优化算法实现了空间EPIC模型与影像信息的同化,并将系统应用于河北石家庄地区2004年冬小麦的单产估测。结果表明,通过数据同化校正部分关键参数后的空间作物模型的单产模拟精度得到有效提高,但要达到业务运行精度仍有待进一步改善。
2007, 23(9):137-140.
摘要:采用电阻法在线测量谷物干燥过程中的实时水分,针对测量信号质量差采用测频电路进行测量信号的阻-频转换,对于谷物水分强温度依赖性和测量本构非线性,应用基于单片机的智能数据融合方法和智能非线性处理算法,所构建的水分测量系统克服了传统电阻法水分测量误差大、信号抗干扰能力和传输性差、测量数据的温度影响大以及硬件非线性电路处理能力差等方面缺陷,具有测量精度高、测量适应性强、信号质量好、测量装置结构简单等优点。
2007, 23(9):141-146.
摘要:利用2006年7~8月的NOAA/AVHRR数据,依据温度植被干旱指数(TVDI)对2006年四川伏旱进行监测与评估。采用了干旱监测合成滤云新技术,分析了Ts—NDVI特征空间属性和TVDI指数干旱监测能力,提出了四川伏旱TVDI计算模型、分级标准、和影响评估方法,结果表明:1)按最大地表温度原则得到的旬合成数据比按最大植被指数原则得到的旬合成数据具有更强的旱情监测能力;2)在Ts—NDVI特征空间中当NDVI较小时干湿边几乎同为水平直线,两者相差约45℃;3)TVDI指数因其大小不同而对旱情的监测能力也不一样,较小时说明没有干旱发生,较大时则一定有干旱发生,中间段对干旱的监测具有不确定性;4)2006年四川伏旱遥感监测与气候监测结果基本一致,农作物受旱面积与饮水困难人口数估算误差在10%以内。
2007, 23(9):147-153.
摘要:冬小麦冠层光谱因不同株型而异,依不同株型建立模型是提高冬小麦蛋白质预测精度的重要途径之一。该研究利用ASD2500高光谱仪对不同株型冬小麦冠层光谱进行了测定,分析了冬小麦叶片叶绿素含量在冠层垂直方向上的变化及其与籽粒品质指标和冠层光谱特征参量间的相关性。结果表明,冠层叶绿素含量垂直梯度变化因不同生育时期和不同株型而异。同等条件下,其梯度以平展型品种大于直立型品种。并且,当将两种株型品种分别考虑时,第一二叶组之间叶绿素含量的差值(DCC)与小麦籽粒部分品质参数和冠层光谱特征参量具有显著的相关性。通过DCC可以间接地建立籽粒蛋白品质和冠层光谱特征之间的相关模型。通过研究筛选出预测籽粒蛋白质含量(GPC)的最佳时期为灌浆期,最佳光谱特征参量为560 nm的反射峰深度P_Depth560。并且,建立了不同株型品种GPC的预测模型并初步通过验证。
2007, 23(9):154-158.
摘要:在机器视觉识别杂草中,分割误差对识别精度的影响日益突出。提出将分割中使用的颜色特征和阈值转换为RGB颜色空间中的一个分割面,引入Bayes理论建立了分割误差的评价方法,采用遗传算法优化选择分割面,由此优化得到的分割面为-149R+218G-73B=127。试验结果表明:与超绿特征相比,该方法分割后的噪声小,平均分割误差概率从3.90%降低到2.33%,更利于提取用于识别的形态特征。
2007, 23(9):159-163.
摘要:为对棉花生产、需求、库存、进出口和市场行情进行动态监测、分析和预报,降低棉花生产经营风险,该文设计了基于信息技术的棉花风险预警系统。在该系统中,预警系统的建立以获取信息为基础,利用信息可以减少不确定性以规避各种棉花生产与经营风险,因此,该文系统地阐述了棉花预警系统的设计思路,分析了棉花预警系统的结构、功能及实际应用。通过系统地分析影响棉花风险形成的各种含有不确定性的供求因素,并借助于现代经济学原理,认为棉花的风险最终体现的是市场风险,因此,本预警系统的关键控制变量选择了棉花价格,当市场价格大于等于均衡价格时,不发出预警警报;当市场价格在保本点和均衡点之间,发出轻级亏损警报;当市场价格小于保本点发出重级亏损警报。以此作为预警的依据,实现棉花风险管理,指导棉农调整种植结构,促进棉花可持续发展。
2007, 23(9):164-168.
摘要:多个草莓在田间经常相互接触。为了便于机器人的自动化采摘,需将相接触的多个成熟草莓果实分开,并给出各个草莓的重心坐标。基于数学形态学的方法,研究了两种针对这种较复杂情况的成熟草莓果实分割的方法,即聚类快速分割法和分水岭区域分割法。首先对成熟草莓果实和背景使用BP神经网络方法进行分割,然后进行灰度化、二值化、孔洞填充等初步处理,最后分别利用聚类快速分割法和分水岭区域分割法分割相接触成熟草莓果实图像。两种分割方法可分别得到两个果实区域,通过对这两个区域计算重心即可为机器人采摘提供重心数据。结果表明,两种分割方法都能将相接触区域分开,各有优缺点和适用性。
2007, 23(9):169-171.
摘要:在理论推导的基础上,提出并应用烟叶反射和透射图像获取烟叶内在的质量信息,并在实际分级试验中验证透射图像颜色特征的有效性。研究发现,透射图像的三个颜色特征H、S、I和相对应的反射图像特征相关性小,可以有效补充反射图像不能反映烟叶内在质量的不足。利用7个烟叶正组各5片烟叶,采用费歇尔线性逐步判别法筛选,获得反射和透射图像的色调作为识别参数,建立判别模型。研究结果表明,采用透射图像作为反射图像的补充可以提高烟叶分组识别的准确率,具有应用前景。
2007, 23(9):172-175.
摘要:该文运用GIS技术将负荷点的地理坐标转化为屏幕坐标,并在屏幕上显示,根据屏幕上负荷的分布密度情况,通过人机对话方式将规划区域划分成几个小区域(分块区域)。首先对每个分块区域利用最小二乘法确定初始主干线,在此基础上对该区域的负荷点按照最短路径法进行连接,形成初始网架;根据目标函数的要求不断修正主干线及相应的负荷连接,实现了每个分块区域的最优网架;将每个分块区域的优化网架连接,形成该区域的优化网架。该方法将网架优化理论与GIS技术紧密结合,并将复杂问题分解成简单问题。实例规划结果表明,该优化方法智能、快速、有效。
2007, 23(9):176-180.
摘要:以两个散叶生菜品种(弘农和绿领)为材料,研究了塑料大棚栽培条件下不同土壤含水量(分别为田间持水量的60%~100%、60%~90%、60%~80%、60%~70%)处理对生菜生长、品质和生理特性的影响。收获期测定的结果表明,以田间持水量的90%作为灌水量上限条件下生菜地上部干鲜质量、叶面积、叶片数均最高,田间持水量80%为灌水上限条件下生菜地上部的生长优于田间持水量100%为灌水上限处理。随着灌水量上限的降低,生菜可溶性糖、可溶性蛋白含量逐渐升高,田间持水量80%和70%为灌水量上限处理下的维生素C含量显著高于其他两个灌水量上限处理。田间持水量70%的灌水量上限处理下生菜叶片中的MDA(丙二醛)、SOD(超氧化物岐化酶)、CAT(过氧化氢酶)和Pro(脯氨酸)含量最高,膜脂过氧化程度最重。本试验的结果表明,以田间持水量90%为灌水量上限处理下生菜的产量最高,综合不同灌水上限处理对产量和品质的影响,认为田间持水量80%的灌水量上限处理是最适合生菜生长的灌水处理。
2007, 23(9):181-185.
摘要:该文通过温室薄膜单轴拉伸试验,确定材料的计算参数和本构模型;应用非线性有限元与引入人工刚度的方法,建立温室薄膜荷载效应分析的计算模型;并结合相关规范,探讨温室薄膜承载计算的安全系数的取值问题。在此基础上,对温室薄膜在风载与雪载工况下作实例计算,确定承载薄膜的第一主应力与变形值,同时也分析不同薄膜预张力对承载性的影响,以及薄膜第一主应力的具体分布。该研究为温室设计合理选用农膜,提供参考计算模型与分析方法。
李荣平 , 李秀金 , Shulin Chen
2007, 23(9):186-190.
摘要:对推流式反应器(PFR)和完全混合式反应器(CSTR)用于牛粪液厌氧消化的性能进行了比较研究。在中温35℃下,对进料浓度40、80和128 g/L的3种牛粪液分别进行了试验。结果表明,CSTR比PFR具有更好的去除VS(挥发性固体)和产生物气的性能,在进料浓度为40、80和128 g/L时,CSTR中VS去除率比PFR中分别提高了17.4%~21.5%,3.9%~21.5%和0.5%~5.3%。在最优进料浓度80 g/L下,CSTR获得了最高的容积产气率和单位VS产气量,比PFR中提高了9.8%~25.9%。研究认为,CSTR中的搅拌作用加强了微生物与物料之间物质的传递,提高了降解去除有机物和产生物气的消化效果。因此,在牛粪液厌氧消化时,推荐使用CSTR反应器。
2007, 23(9):191-194.
摘要:采用一种成分可调的水泥系土壤固化剂对太湖清淤工程的3种代表性淤泥质土(HH-4、HH-10、LM-2)进行了固化试验,以研究太湖淤泥固化后用于路基填筑的可行性,确定固化剂各组分的质量分数,掺入固化剂的最佳质量分数以及固化土的强度变化特性。结果表明:当固化剂质量分数为6%时,3种固化土均能满足路堤填料的规范要求,但加固HH-10土样时,需要提高固化剂中A、D、F组分的质量分数。由于土样颗粒级配和化学成分的不同,HH-4固化土具有较高的早期强度,LM-2固化土具有较高的后期强度。疏浚淤泥固化并用于路基填筑,避免了淤泥的长期占地堆放,既减少了环境污染,又保护了土地资源,经济和社会效益显著。
2007, 23(9):195-200.
摘要:H.T.Odum教授提出的能值理论和方法因有共同的单位(solar emjoules)允许所有的资源在公平的基础上比较,提供了连接生态和经济系统的桥梁,为农业工程的综合分析和评价提供了一个科学的、可行的途径。该文运用能值方法分析了赤峰市绿康公司发展人工草地养殖肉羊的范式。结果表明与内蒙古和中国平均农业发展水平比较,该人工草地生产效率较高(净能值产出率为1.47),环境压力较小(环境负荷率为2.27),通过高质量的肉羊舍饲养殖,建立了良好的能值反馈机制,使得该系统实现了生态、社会和经济效益的最大化,可称作为一个小尺度的生态经济持续发展范式,为在内蒙古进行人工草地畜牧业建设提供了一个值得推广的农业模式。
2007, 23(9):201-204.
摘要:试验研究了酸处理、碱处理、热处理、超声波预处理厌氧污泥发酵产氢的产氢量,选择产氢量最高的热预处理后的污泥作为混合微生物系,以葡萄糖为基质,研究了温度、pH值、底物浓度对厌氧污泥发酵产氢量的影响。结果表明,发酵的温度、pH值、底物浓度是影响热处理污泥发酵产氢的3个重要因素。厌氧污泥发酵产氢的最适pH值为6.0,最适葡萄糖浓度为5 g/L,最适温度为45℃。
陈宁 , 王幼珊 , 蒋家珍 , 杨延杰 , 林多 , 仇宏伟 , 张美庆
2007, 23(9):205-207.
摘要:温室条件下,以盆栽培养方法研究不同培养基质对丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌Glomus mosseae生长发育的影响。结果表明:不同理化性质的基质对菌根共生体生长发育的影响不同,综合考虑菌根长度、根外菌丝量及孢子数3项指标,以沙土混合物(体积比3∶1)对G. mosseae菌剂的生长发育最为有利。宿主植物菌根长度及根中的可溶性糖浓度与根外孢子数有正相关关系,而宿主植物中磷浓度与菌根真菌的生长发育也有类似的关系。说明培养基质的养分状况、水分状况、通气状况等诸多因素都会影响菌根共生体的建立和发展。宿主植物的菌根长度、根中可溶性糖浓度以及宿主植物磷浓度对菌根真菌的生长发育有显著影响。因此,工厂化AM菌剂生产中,应以沙土混合物(体积比3∶1)为生产G. mosseae菌剂的培养基质。
2007, 23(9):208-212.
摘要:为研究NY/T 761-2004(农业行业标准)用于蔬菜有机磷农药多残留检测中的样品基质干扰问题,根据NY/T 761-2004分析众多蔬菜样品,结合气质联用技术,评估蔬菜样品基质对有机磷农药多残留分析的干扰。结果表明,用NY/T 761-2004检测蔬菜有机磷农药多残留时,绿叶菜类、白菜类、瓜类、茄果类、豆类、薯芋类和根菜类蔬菜几乎没有样品杂质峰,有机磷农药测定不受干扰;甘蓝类蔬菜(如紫甘蓝、甘蓝和西兰花等)有显著的样品杂质峰,敌敌畏、甲胺磷、甲拌磷和甲基毒死蜱等测定常受干扰;葱蒜类蔬菜(如蒜、葱和韭菜等)有较强的样品杂质峰,有机磷农药多残留测定无法进行。
2007, 23(9):213-219.
摘要:为了同时从菜籽中提取清油和水解蛋白,依次使用复合细胞壁多糖酶和碱性蛋白酶(Alcalase 2.4 L)水解湿磨菜籽浆,并利用大孔吸附树脂纯化水解蛋白液。结果表明:经过酶解(复合细胞壁多糖酶:浓度3%(v/w),pH 5.0,48℃,5 h;Alcalase 2.4 L:浓度1.5%(v/w),初始pH 9.0,60℃,3 h)、洗渣和破乳后总菜籽清油提取率为88%~90%,总水解蛋白提取率为93%~95%。和溶剂萃取油相比,水酶法提取油的酸价偏高,颜色略深,但过氧化值低,两者皂化价,碘价和脂肪酸组成均接近。菜籽水解蛋白分子量小于1500的组分约占96%,其中小于600的约占87%。经过大孔吸附树脂纯化后,菜籽肽中糖和灰分含量显著降低,硫苷和植酸均未检出。
2007, 23(9):220-224.
摘要:为了开发玉米粉低温酶解新工艺,采用双酶法对粒度不同的市售玉米粉(中位粒径273.6 μm)和细微玉米粉(中位粒径17.1 μm)进行液化、糖化处理,调查了30~70℃范围内的液化温度对液化速度和葡萄糖收率的影响。试验结果表明,市售玉米粉在40~70℃的温度范围内,细微玉米粉在30~70℃的温度范围内,液化速率常数与温度的关系可用Arrhenius方程式表示。细微粉碎使液化反应活化能从市售玉米粉的4.63×104 J/mol降低到2.15×104 J/mol。40℃时,细微玉米粉的液化速度大约是市售玉米粉的2.5倍。液化温度对细微玉米粉的葡萄糖收率没有显著影响。细微玉米粉的葡萄糖收率可达95.4%,大大高于市售玉米粉的79.2%。由此可见,通过细微粉碎可以降低玉米粉的液化温度,同时提高液化速度和葡萄糖收率。
2007, 23(9):225-228.
摘要:该文采用碱性蛋白酶对碱法制备得到的大米淀粉进行纯化,酶解条件为 pH 9,温度45℃,酶与底物比48 AU/kg,时间60 min。大米淀粉中的蛋白质含量从2.87%降低到0.40%。扫描电镜分析大米淀粉的超微结构显示,碱性蛋白酶纯化处理后的大米淀粉中未见明显的蛋白质颗粒存在。比较纯化前后的大米淀粉发现,大米淀粉经过碱性蛋白酶纯化后,其溶解度和膨润力都明显增加。
2007, 23(9):229-233.
摘要:为快速检测农产品农药残留,开发了基于酶抑制法的农产品农药残留快速检测系统。该检测系统由固体光源、样品池、单片机测量电路板及微机等组成,通过测量经酶抑制反应后样品液的吸光度值实现农产品中农药残留的快速检测。研究了吸光度随反应时间的变化关系、温度对酶活性的影响及农药残留浓度与酶抑制率的关系。结果表明吸光度随反应时间逐渐增加,反应前期增速快,线性度好,适合测量;酶在20~40℃时具有最佳的活性,灵敏度高;农药残留对酶的抑制作用明显,当抑制率高于70%时可判定农药残留超标。
2007, 23(9):234-238.
摘要:以脱脂燕麦麸为原料,通过碱溶酸沉工艺制备燕麦麸分离蛋白。在传统工艺基础上增加了复合多糖酶Viscozyme L预处理过程,并通过响应面回归分析方法对预处理条件进行了优化,确定最优的工艺参数为:加酶量3.02 FBG/g,pH 4.6,温度44℃,预处理时间2.8 h。与传统工艺相比,燕麦麸蛋白的提取率由6.6%提高到56.2%,分离蛋白制品纯度由72.9%提高到81.7%。
2007, 23(9):239-245.
摘要:该文以废弃茶树花为原料,采用超滤法处理茶树花多酚超声波辅助乙醇浸提液,去除大分子物质,运用静态吸附和动态吸附试验对HZ系列5种大孔吸附树脂及其纯化茶树花多酚工艺条件进行筛选,采用HPLC监测树脂纯化前后茶树花多酚的变化情况。结果表明,HZ-806大孔吸附树脂对茶树花多酚的吸附性能与解吸效果最好,吸附率和解吸率分别达到97.5%、98.20%,适宜作为茶树花多酚纯化的树脂;HZ-806大孔树脂纯化茶树花多酚的工艺条件为:上柱液pH 3.0,上柱液浓度4.0 mg/mL,上柱液体积6 BV,上柱流速4 BV/h,洗脱液乙醇浓度70%,洗脱流速2 BV/h,洗脱体积3.33 BV;采用上述纯化工艺茶树花多酚纯度从19.43%提高到84.32%。
2007, 23(9):246-250.
摘要:为探索酿造工艺对毛葡萄酒风味的影响,利用GC/MS法对秦巴山区野生毛葡萄在两种工艺条件下酿造的葡萄酒的香气成分进行了研究。结果表明:用传统工艺及CO2浸渍工艺酿造的毛葡萄酒醇类相对含量最高,其中以苯乙醇、戊醇含量最高。在酯类、酮类、酚类方面,两种工艺酿造的原酒比陈酿6个月的酒种类少,相对含量低;而对于其他香气成分,则是原酒高于陈酿6个月的酒。说明一定时间的陈酿对于毛葡萄酒的香气质量有所提高。通过对两种工艺的综合比较发现,传统工艺酿造的原酒香气质量优于CO2浸渍工艺酿造原酒;但经过6个月的陈酿后,CO2浸渍工艺酿造酒香气质量却高于传统工艺的酿造酒。
2007, 23(9):251-255.
摘要:杨梅花色苷易受温度、pH值等因素的影响而发生降解,是导致产品外观品质变劣的主要原因。本文研究了杨梅澄清汁及浓缩汁内花色苷在不同pH值和不同加热温度下的热稳定性。花色苷降解动力学数据的分析结果表明:杨梅花色苷热降解属动力学一级反应,随着pH值和温度的升高,杨梅花色苷降解的半衰期(t1/2)和热降解活化能(Ea)显著下降,即花色苷的降解速度增大;同一处理条件下,浓缩果汁的t1/2明显低于澄清汁。而反应速率常数k和Ea值大于澄清果汁,说明澄清汁花色苷的热稳定性优于浓缩汁。
2007, 23(9):256-259.
摘要:在对牛蒡微粉加工中影响因素进行单因素试验及分析的基础上,采用二次回归正交试验设计,研究了球磨机转速、研磨时间、粉碎介质填充率和物料填充率等因素对粉体粒度、单位粉体耗能等指标的影响,建立了各指标与试验因子间关系的回归数学模型。利用多目标非线性优化方法,确定了优化指标的工艺参数组合为:行星球磨机转速为272 r/min,研磨时间为85 min,介质填充率为12%,被粉碎物料填充率为13%,此时最低耗电量为0.002 kW·h/g。研究所确立的牛蒡微粉加工优化工艺参数对牛蒡微粉加工具有指导意义。
2007, 23(9):260-264.
摘要:探讨棉籽和蓖麻籽植物油料的冷榨应力-应变关系、应力-压缩比关系以及加载速率对应力-应变关系和应力-压缩比关系的影响,探讨临界压榨压力选取问题。进行了棉籽和蓖麻籽冷榨试验,采用川北方程建立双曲线型应力-应变模型和压缩比的理论计算模型。研究表明,加载速率对油料破碎应力、应变以及应力-应变关系有影响,速率越大,破碎应力和应变越大;棉籽和蓖麻籽的模拟结果与实测值比较吻合。根据压缩比变化率及其斜率曲线近似确定出棉籽和蓖麻籽工程临界压榨压力分别为70 MPa和100 MPa。
范大明 , 陈卫 , 赵建新 , 田丰伟 , 严青 , 张灏
2007, 23(9):265-268.
摘要:针对预油炸春卷经冷冻、微波加热后因水分外迁造成产品品质下降的问题,研究了涂布大豆蛋白膜对保持春卷皮脆性的影响。通过对大豆蛋白膜的成型条件及机理的研究,由单因素与正交实验得出大豆蛋白膜的最佳配方为大豆分离蛋白40 g/L、甘油15 g/L、谷氨酰胺转胺酶1.5 g/L;应用此涂膜后,电镜观察显示春卷皮层较未涂膜前致密而平整,经微波加热后能保持良好的脆性。进一步对涂膜春卷的微波升温特性进行考察,发现大豆蛋白膜的应用提高了春卷皮对微波的感受能力,缩小了春卷表皮和馅心之间的温度梯度,进而可缩短微波复热时间,对保持微波复热后的脆性有帮助。
2007, 23(9):269-275.
摘要:阐述了农业工程发展在推进中国农业现代化中所起的积极作用。农业工程科技有助于推进中国的城市化发展进程,为农业和农业现代化的一体化发展奠定了基础,为保障中国的粮食安全和国民经济的可持续发展做出了重要贡献。建立了完备的农业工程高等教育体系,服务于农业、食品、生态和环境领域。系统培养了数以千计的农业工程技术人才和管理人才。文章指出,政府的倡导和政策支持是中国农业工程发展的驱动力,科研人才和工程技术人才及其创新是关键,产业发展和农民的需求是发展的基础。农业工程有效的推动了农业现代化发展,并在很多方面发挥了积极作用,如促进农业产业化发展,引导农民合作组织,推广应用先进实用技术,促进研究成果的转化利用,教育培训农民,高效利用资源,提高生产效率,提升生产方式,增强农产品的市场竞争力,创造农村劳动力就业机会和增加农民收入,保护环境,维护生态平衡,等等。
2007, 23(9):276-282.
摘要:该文在综合评价中国生物质能资源、产业发展和政策环境的基础上,分析未来生物质能产业发展趋势。中国具有丰富的生物质资源,生物质能产业初具规模:沼气产业基本形成,燃料乙醇年生产能力已达到102万t,开发了甜高粱茎秆等非粮作物生产燃料乙醇的技术,秸秆直燃发电示范工程正式并网运行;促进生物质能产业发展的宏观政策环境逐渐形成。因此得出结论:未来中国生物质能产业发展的重点是沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电;促进生物质能产业发展的政策环境将进一步完善;技术水平进一步提高;将有更多的大型企业参与;生物质能产业必将成为中国国民经济新的增长点。
2007, 23(9):283-290.
摘要:降雨-径流-土壤混合层深度是模拟表层土壤-水-化学物质混合体内微观机制和宏观行为的一个重要参数。该文对混合层深度的基础理论以及实际应用等进行了综述,探讨了存在的问题和今后的方向研究。混合层深度受降雨因素、下垫面条件和溶质性质等影响,有关的概念和模型主要包括完全混合深度、不完全混合深度、有效作用深度、有效传递深度和等效径流迁移深度等,一般均采用示踪法和率定模型法确定,主要用于模拟土壤溶质随地表径流迁移过程、估算非点源污染物输出负荷和衡量土壤养分有效性。今后应扩大试验模拟和理论研究的尺度和对象,加强混合层深度和溶质径流迁移过程对近地表土壤水文条件和土壤侵蚀的响应研究,用混合层深度模型或确定各区域适宜的深度值代替非点源污染模型中的1.0 cm深度,以提高模拟精度。