2009, 25(8):1-7.
摘要:现有灌溉用水效率尺度效应的研究大部分集中在地表水灌区,而较少涉及地下水利用灌区,该文针对井渠结合灌区存在地下水回归利用的实际情况,以河北省石津灌区为背景,在国际水管理研究院(IWMI)提出的水收支方法的基础上引入回归水利用指标,提出了在井渠结合灌区进行用水效率指标尺度变化规律研究的工作框架。在所提出的框架中,评价指标选择IWMI体系,数据获取手段主要为资料收集和试验观测,尺度划分方式按照现有灌区管理模型分为灌区,干渠,分干,支渠和田间5个尺度。研究成果展现了灌溉用水效率尺度效应研究所涉及到的指标选取、尺度划分、水收支解析、水平衡要素数据获取方式、回归水分析5个方面的工作过程。该框架对于开展中国北方井渠结合灌区的节水灌溉尺度效应研究有着一定的参考价值和借鉴意义。
2009, 25(8):8-13.
摘要:针对时域反射(TDR)技术测定含盐土壤、有机质质量分数高的土壤和红壤含水率过程中存在不适用的问题,该文应用一种基于时域传输(TDT)原理的水分测试仪,通过室内土柱试验,研究该仪器在不同类型的土壤上测定土壤含水率的适用性。研究结果表明:在风沙土、褐土和潮土3种类型的土壤上,土壤体积含水率和TDT输出的电压之间存在显著的线性关系,且可以用统一的线性关系计算土壤含水率,其估计标准误差是0.026 cm3·cm-3;在盐土(EC值为11.12 dS·m-1,含盐量为59.5 g·kg-1)上,土壤体积含水率和TDT输出电压值之间的线性关系仍然存在,其估计标准误差是0.025 cm3·cm-3;在栗钙土(有机质质量分数67.95 g·kg-1)和红壤上,土壤体积含水率和TDT输出的电压值之间的关系可以用三次多项式表示,校正关系式估计标准误差分别是0.028和0.015 cm3·cm-3。因此,基于TDT原理的水分测试仪能被广泛地应用于不同类型土壤的含水率测定,尤其在盐土、有机质质量分数高的土壤和红壤含水率的测定上表现出优于TDR技术的特点。
肖 武 , 李小昱 , 李培武 , 冯耀泽 , 王 为 , 张 军
2009, 25(8):14-17.
摘要:为了精确、快速和稳定测定土壤含水率以及扩大所建模型的适应性,该文提出了机器视觉与近红外光谱技术融合的土壤含水率分析方法。通过试验建立了湖北地区主要土壤基于近红外光谱的土壤含水率分析模型、基于土壤表层图像特征参数的含水率分析模型和机器视觉与近红外光谱信息融合的土壤含水率分析模型。结果表明,基于近红外光谱含水率分析模型虽然具有较高的精度,但该模型预测非建模样品黄绵土误差均大于4%;以图像特征参数H,S和V所建BP人工神经网络非线性预测模型最优,模型的决定系数R2为0.9849,但当土壤水分饱和(达到20%以上)时存在分析误差;而所建立的土壤的近红外光谱与机器视觉BP神经网络信息融合模型可预测非建模样品黄绵土与水分饱和达20%以上土壤,决定系数R2可达到0.9961,融合模型分析精度均高于单独使用近红外光谱或机器视觉分析模型。
张学艺 , 李剑萍 , 秦其明 , 韩颖娟 , 张晓煜 , 王连喜 , 官景得
2009, 25(8):18-23.
摘要:利用MODIS资料和地面自动气象站观测数据反演地表温度(LST),结合MODIS-EVI试验研究改进型温植被旱情指数(MTVDI)。用通道2和LST试验研究改进型能量指数(MEI),用通道1和通道2,引入植被覆盖度,试验研究改进型垂直干旱指数(MPDI)。结合农业气象常规业务地面取土测墒资料,建立各指数与土壤含水率的统计函数关系,均通过0.01显著性检验。将所建模型用于宁夏干旱监测业务,结果表明:MTVDI、MPDI在作物生长季监测效果显著,MEI、PDI对裸露或稀疏植被地表旱情监测比较有效。几个模型各有优劣,综合运用才能在实际监测业务中发挥最佳效果,精度可达90%左右。
2009, 25(8):24-27.
摘要:梯形断面渠道是比较常用的断面形式之一,其收缩水深的计算需求解高次隐函数方程,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,费时费力且误差较大,针对此种状况欲提出一种直接计算公式。通过引入无量纲水面宽度,对梯形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,在工程常用范围即无量纲收缩水深在[0.01,0.5]范围内,对公式进行了优化计算,取得了合理的迭代初值。从而得到梯形断面收缩水深的直接计算公式。误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,收缩水深的最大相对误差仅为0.26%,直接计算公式形式简捷、精度高、适用范围广。
黄晚华 , 杨晓光 , 曲辉辉 , 冯利平 , 黄彬香 , 王 靖 , 施生锦 , 武永峰 , 张晓煜 , 肖小平 , 杨光立 , 李茂松
2009, 25(8):28-34.
摘要:季节性干旱是影响湖南春玉米生产最突出的气象灾害,分析其时空分布特征和发生的规律,可为湖南春玉米生产的发展和合理布局提供技术支持。该文基于湖南省96个气象站点1961-2007年地面气象观测资料,采用FAO于1998年推荐的Penman-Monteith 方法计算了参考作物蒸散量、玉米的作物需水量。考虑盈余降水对水分亏缺指数的影响,修正了的水分亏缺指数计算方法,并依据玉米的水分亏缺指数,分析了季节性干旱发生频率的时空特征。并选取不同区域典型站点分析了水分亏缺指数年代际变化特征。结果表明,湖南春玉米生长季节内干旱呈现明显的季节性和空间区域分布特征:干旱频率较高的时段主要在玉米抽雄-吐丝阶段及其后的生育阶段,且随生育期后移干旱频率明显增加,以轻旱程度为主。空间分布特征是以湘中南的衡阳及周边一带干旱频率最高,其次为湘东、湘北一带次高,湘西等地春玉米干旱频率低。各年代之间比较,以20世纪80年代干旱较严重,90年代干旱相对较轻。
2009, 25(8):35-39.
摘要:为了揭示节水灌溉稻田氨挥发特征,开展了不同灌溉模式稻田氨挥发损失的田间试验,分析了节水灌溉稻田氨挥发速率季节变化规律与稻季氨挥发损失量,以及稻田氨挥发速率与影响因素之间的相互关系。结果表明,控制灌溉稻田氨挥发速率与淹水灌溉稻田变化规律基本一致,且在分蘖肥引起氨挥发出现峰值后的大部分时间里都要低于淹水灌溉;控制灌溉与淹水灌溉稻田稻季氨挥发损失总量(以纯氮计)分别为125.27 kg/hm2和145.64 kg/hm2,分别占稻季施氮量的31.06%和36.11%。除了受施肥影响外,稻田氨挥发还与田面水(表层土壤水)铵态氮浓度、空气温度、风速、日照时数及空气湿度等有密切关系。与淹水灌溉相比,控制灌溉减少了稻田氨挥发损失。
2009, 25(8):40-47.
摘要:通过大田试验研究了垄沟覆膜集雨系统中,垄宽和密度效应对玉米产量和水分利用效率的影响。垄沟覆膜集雨系统有30、60 cm 2种垄宽,低、中、高3种玉米种植密度。结果表明,垄沟覆膜集雨能提高土壤含水率和土壤微生物量碳质量分数。随着玉米密度的增加,同一垄宽的垄沟集雨系统中,玉米株高和单株生物量逐渐下降,玉米单位面积生物量逐渐增加。降雨量较少的情况下,60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨能显著提高玉米的叶绿素质量分数,但其在高密度条件下却显著降低玉米叶绿素质量分数。高密度条件下,30 cm垄宽的垄沟覆膜集雨处理,由于玉米种内竞争较激烈而导致有机物质向籽粒输入减少,从而引起产量降低。在所有的处理中,高密度、60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨种植的玉米产量和水分利用效率最高。
2009, 25(8):48-53.
摘要:黄土高原地区土壤干化导致林草植被大面积衰退,研究苜蓿草地土壤水分消耗规律对该区农业持续发展及生态环境恢复具有重要的理论意义。该文研究了黄土高原地区不同生长年限苜蓿草地1 000 cm土层土壤水分的变化特征及其对土壤水分生态环境的影响。结果表明:在0~1 000 cm土层,4年、6年生苜蓿草地土壤水分条件最好;12年、18年、26年生苜蓿草地土壤水分条件最差。在黄土高原地区,苜蓿地土壤干层出现的区域及发生的程度不同。4年、6年、8年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境不会产生不利影响;12年、18年、26年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境产生深刻负面影响。研究表明在陇东黄土高原地区苜蓿生长6 a后,应实施粮草轮作,以恢复土壤水分,持续提高土地生产力水平。
李 霞 , 王国栋 , 薛绪掌 , 解迎革 , 陈 菲 , 李 邵
2009, 25(8):54-58.
摘要:通过盆栽试验,研究了不同覆盖度条件下小白菜所处小环境的温湿度动态,以及作物蒸腾和盆栽基质蒸发的耗水规律。结果表明:植株生长点的温湿度随覆盖度的增大而增加。昼夜蒸散量随覆盖度的增大而减小,白天蒸散量变化显著,无覆盖处理白天蒸散量为最大,1/2圆覆盖处理仅次于无覆盖处理,15/16圆覆盖处理最小。小白菜从出苗到收获总的耗水量随覆盖度增大而减小,1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的总耗水量分别为无覆盖处理的91.34%、69.03%和40.74%。无覆盖、1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的地上部干物质质量的平均值分别为5.551、6.536、5.143、3.345 g,其水分利用效率的平均值分别为1.53、1.97、2.05、2.25 kg/m3。试验总结表明盆栽小白菜的水分利用效率随着覆盖度的增加而增加,15/16圆覆盖处理最高。
任文涛 , 杨 懿 , 张本华 , 崔红光 , 黄 毅 , 张玉龙
2009, 25(8):59-63.
摘要:为了充分发挥节点式渗灌技术的节水增效作用,根据中国东北的农业资源特征,并考虑到农民的生产规模和经济条件,应用模糊控制方法,研制了一种适用该技术的自动控制灌溉系统。该系统由控制器、电磁阀、土壤湿度传感器、水箱和渗灌管网等构成。控制器采用89S51单片机。A/D转换芯片的型号为ADC0804。显示器采用LCM显示模块。外部存储器采用24c02芯片。键盘由4个弹跳按钮构成。输入到二维模糊控制器的信号有2个,即土壤含水率误差和经过差分变换的土壤含水率误差变化率。经过二维模糊控制器的分析和放大作用后,其输出信号也是2个,即电磁阀的开启时刻和电磁阀开启持续时间。初步试验结果表明把土壤含水率提高10%所需的调整时间在30~40 min之内、系统的控制误差在3%以内,系统运行稳定,准确性和和快速性等指标能满足农业技术要求。
2009, 25(8):64-70.
摘要:农田排水标准是确定农田排水工程规模、布局的重要依据之一。近年来,农田排水的环境、生态、社会效应日益凸显,由此带来的诸多问题逐渐受到重视。在制定农田排水标准时,如何充分考虑农田排水的多种效应,进而客观评价排水工程效益,合理确定排水工程规模和布局,是新时期农田排水标准研究中急需解决的问题。从经济、环境、生态及社会等方面总结了农田排水标准的研究现状,对农田排水标准的经济、环境、生态及社会属性进行分析,指出单纯依靠经济评价确定排水标准的不足,提出研究、建立农田排水综合控制标准的必要性和发展方向以及对此需要进一步研究的问题。
2009, 25(8):71-77.
摘要:基于气动柔性驱动器(FPA)提出了一种新型的气动侧摆关节,该关节用于农业机器人多指灵巧手设计。侧摆关节主要由两个FPA组成,向两个FPA内腔中通入不同压力的压缩气体,可以实现左右两个方向的侧摆运动。对单个FPA的自由端进行力平衡分析,建立了侧摆关节静态模型,并对模型进行简化。完成了侧摆关节静态特性试验,试验结果与仿真曲线基本吻合,验证了静态模型的正确性,但存在一定误差(最大静态误差为0.035 rad),分析了误差原因;对侧摆关节进行了动态特性试验,试验结果表明对于不同的期望值角度阶跃信号,侧摆关节开环阶跃响应时间大约是2 s(稳态值的公差带?=5%)。该侧摆关节可以明显改善农业机器人灵巧手的工作空间,进一步提高农业机器人灵巧手的适应性和灵活性。
2009, 25(8):78-82.
摘要:针对传统刚性支重轮减振效果较差的现状,采用一种间隔阻尼层式结构,对支重轮减振性能进行改进。以某型号履带式拖拉机为应用实例,建立其整机缓冲模型及单个支重轮的缓冲模型,导出支重轮幅频特性响应函数。使用Matlab分别对传统的及改进后的支重轮进行仿真对比分析,结果表明新型支重轮可有效地缓冲该拖拉机所受的振动。用ANSYS软件对新型支重轮进行强度分析,表明其强度能满足拖拉机各工况的使用要求。
2009, 25(8):83-87.
摘要:机械断根技术是冬小麦高产栽培的重要配套措施。断根铲是小麦机械断根的关键工作部件,结构参数设计是否合理,决定了小麦机械断根效果和断根作业质量。通过对断根铲结构参数的试验和分析,提出了断根铲的断根机理,对断根铲不同结构参数的断根效果和作业质量进行了试验研究,得到了符合小麦断根要求的最佳结构参数。结果表明:断根铲的翼张角2g 增大,滑切作用降低,杂草缠绕、堵塞增加;切土角b0越小,断根能力越强;碎土角β对小麦断根伤根起辅助作用,入土角a和断根铲幅宽B越大,断根量越大,但翻土、损伤麦苗、地表不平也随之加重。断根铲合理的结构参数为:g =45°,β =12°,b0 =18°,a=8.5°,B=8 cm。研究结果为小麦断根机械的设计提供了依据。
2009, 25(8):88-92.
摘要:为进一步提高超级稻精密育秧生产率及播种精度,该文以气吸振动组合式超级稻精密育秧播种部件为试验对象,研究了种层厚度、双孔孔距和振动频率等工作参数对其吸种性能的影响规律。试验利用高速摄像技术与振动分析仪,采用三因素五水平试验设计,得出了吸种性能与种层厚度等试验因素之间的回归模型。试验表明:滚筒真空度3.1 kPa、滚筒转速14 r/min、振动频率90~104 Hz的条件下,种层厚度在吸种性能的回归模型中贡献率最大。最佳因素组合为种层厚度7 mm、双孔孔距3 mm和振动频率97 Hz,吸种合格率为93.12%。研究为超级稻育秧精密播种器的设计及参数优化提供科学的依据。
2009, 25(8):93-98.
摘要:苎麻剥制工艺参数是剥麻机设计与力学分析的基础。为提高剥麻机剥制质量和效率,论文针对剥麻机切削机构运动和力学特点,在自行设计的苎麻剥制机上进行了试验,对麻皮基本工艺参数、麻皮机械物理特性、切削机构动力参数对剥制质量和生产效率的影响关系进行了试验测定和优化分析。试验结果表明:随着正压力增大,纤维含杂率和含胶率降低,麻纤维质量得到提高,但损失率增加。麻皮切削速度加大有利于提高工效,但纤维质量有所下降,损失率增加。对剥制质量和工效的综合影响分析显示,切削机构刀具正压力和相对速度的最佳取值分别为220 N和 0.6 m/s,而滑动摩擦系数,麻壳剪切强度,麻壳及纤维的厚度压缩比等工艺参数可为剥麻机切削机构的设计提供重要依据。
2009, 25(8):105-109.
摘要:施药控制是提高作业质量、减少化学污染、降低生产成本的关键技术。该文基于单片机AT89C52,采用滞环控制法,设计了一种车载式变量施药机控制系统。该系统能够根据施药机行走速度自动变更喷药量,实现施药量不变。试验表明:加速度小于0.4 m/s2时,实际施药量与设定施药量之间的误差不超过8%,且雾化效果良好、生产效率高,还可以减少农药的残留和对环境的污染,能够满足农业生产的需要。
谢方平 , 罗锡文 , 卢向阳 , 孙松林 , 任述光 , 汤楚宙
2009, 25(8):110-114.
摘要:传统的水稻脱粒是采用刚性脱粒齿,由于打击力大,造成水稻籽粒破碎或内部破损,从而影响水稻种子的发芽率或大米加工的成米率。为进一步探索降低水稻脱粒破碎或破损率的方法,设计了一种脱粒原理类似刚性杆齿脱粒的柔性杆齿脱粒滚筒,对其脱粒力进行了研究。分析表明在滚筒转速一定的情况下,采用柔性杆齿脱粒增加了与稻穗的接触时间,减少了冲击力,柔性杆齿打击力小于刚性杆齿。脱粒对比试验结果表明,直径小于刚性杆齿的柔性杆齿脱粒滚筒能适应水稻脱粒要求,脱粒指标中破碎率显著低于刚性杆齿滚筒,未脱净率、含杂率、脱粒率和断穗率均与刚性杆齿脱粒滚筒相近。
2009, 25(8):115-118.
摘要:泵的性能曲线是泵选型、优化调度和泵站运行的重要依据,通常该曲线均是通过试验或是根据试验数据和性能图表上的数据进行曲线拟合而获得,但这些方法复杂昂贵,而且拟合精度不高。针对以上方法的缺点,提出了一种基于交叉验证最优参数选择的最小二乘支持向量机(LSSVM)泵性能预测方法。通过最小二乘支持向量机(LSSVM)学习算法网络的设计和构建,并应用网络搜索-交叉验证的方法对支持向量机参数进行优化选择,模拟得到复杂和非线性很强的泵的性能曲线,经优化模型输出值和试验值、同多项式拟合值以及径向基神经网络误差的比较,交叉验证最优参数选择的最小二乘支持向量机具有优良的非线性建模能力和泛化能力,在有限学习样本条件下仍获得了很高的精度,平均相对误差为0.02378%,为泵的性能分析提供了一种简便可行的智能方法。
魏秀玲 , 王国强 , 郝万军 , 张英爽 , 张显余 , 王继新
2009, 25(8):119-123.
摘要:为了研究工程车辆翻车过程中驾驶员的动态响应,建立了某工程车辆90°侧翻的仿真模型。模拟有无两点式安全带、有无座椅扶手时50百分位和95百分位两种假人的运动状态,进而分析了在翻车过程中安全带对于不同身材驾驶员的约束作用以及与座椅扶手间的关系。结果表明:佩戴安全带减少了驾驶员被抛出车外造成严重伤害的可能;身材高大的驾驶员在翻车过程中头部和躯干偏离距离更大,增加了与驾驶室内坚硬部件接触碰撞的风险。安全带与座椅扶手配合使用,减小了假人头部的偏移量,从而降低头部与驾驶室内部部件发生碰撞造成严重伤害的可能,约束效果更佳。
2009, 25(8):124-130.
摘要:用遥感技术提取灌区作物种植结构需要源影像具有适宜的时空分辨率以适应其动态变化特征。该文综合运用多种遥感影像数据,将Landsat ETM+与MODIS NDVI数据融合区分灌区土地利用类型,由融合后的时间系列数据非监督分类结果提取植被指数变化信息,结合作物系数变化规律运用光谱耦合技术提取作物种植结构。根据该方法将漳河灌区作物种植结构区分为水稻—油菜、水稻—小麦、单季夏季作物以及双季经济作物。由地面统计数据和高分辨率IKONOS影像进行了检验,分类精度达到91%并且与统计数据相吻合。结果表明该法不仅能提供更为准确的灌区作物种植结构时空信息,而且节省影像购买成本,方便灌区尺度遥感应用。
2009, 25(8):131-135.
摘要:为探索大米无损检测技术,提出了一种基于可见-近红外光谱技术快速、无损鉴别大米品种的新方法。首先采用主成分分析法对大米品种进行聚类,然后利用小波变换技术提取光谱特征信息,把光谱特征信息作为人工神经网络的输入建立品种识别模型,对大米品种进行鉴别。从每种大米60个样本共计180个样本中随机抽取150个样本(每种50个样本)用来建立神经网络模型,剩下的30个大米样本用于预测。品种识别准确率达到100%。说明所提出的方法具有很好的分类和鉴别作用,为大米的品种鉴别提供了一种新方法。
2009, 25(8):136-140.
摘要:需求分析是信息系统工程的关键,随着农业信息化的发展,农业信息系统工程的需求定义和分析也逐渐得到重视。该文针对农业软件系统研制中经常发生的需求无法得到准确描述的问题,在农业信息采集平台的研制过程中引入ARIS需求分析建模方法。通过对农业信息采集平台的需求建模,研究了ARIS 5种视图在农业信息系统建模中的应用,采用EPC建立流程模型。最后结合软件研制实例分析了ARIS需求分析建模方法在农业领域应用软件研制中的优势。
2009, 25(8):141-146.
摘要:复种是区域粮食增产的重要途径之一,也是中国粮食生产中一种重要的耕作模式。该文通过深入分析农作物的农时历和耕地的时间序列植被指数曲线的对应关系,提取了反映作物种植模式的特征时相,并以特征时相的EVI(enhanced vegetation index)值作为特征参量,构建了提取耕地复种指数的决策树方法。该方法仅用了作物生长季中7个时相来提取复种指数,减少了数据使用量,缩短了提取时间,提高了提取效率。最终,采用MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)/EVI数据,提取了2005年中国北方15个省市区的耕地复种指数,与之前的研究结果进行比较验证发现该方法具有较高的提取效率和精度。
2009, 25(8):147-151.
摘要:统计行政单元内粮食作物种植面积及其空间分布是粮食产量估算的基础,也是制定粮食政策和调整种植结构的重要依据。以3S为代表的空间信息技术,是实现农作物种植面积统计的关键技术,也是实现常规统计进入空间统计的重要因素。该研究以玉米种植面积遥感测量为目标,选取种植结构复杂的农业区河南省原阳县为试验区,通过高分辨率融合影像建立地块边界数据,以TM影像为核心数据源,对TM数据进行预处理,结合NDVI及特征波段信息采用决策树方法对试验区进行预分类,初步获取玉米种植范围;将玉米预分类结果与耕地地块数据空间叠加分析,以地块内玉米的预分类面积比例为分层标志,建立分层模型,结合交通数据,布设野外样方;采用遥感影像与车载GPS结合的方式,设计合理的野外调查路线,开展野外样方实测工作,获取样本地块内的玉米种植比例;然后以野外GPS调查点为依据,通过决策树方法对玉米预分类结果进行修正。最后通过野外测量获取的样本地块玉米百分比及统计数据对TM数据提取的玉米种植面积结果进行评价,求得位置精度为81.8%,总量精度为91.1%。说明借助耕地地块数据库,能够提高多时相TM分类的位置精度和总量精度。
2009, 25(8):152-156.
摘要:作物长势监测是农情遥感监测的重要组成部分。为了建立稳定的作物长势监测业务系统,该文一方面选取NDVI时间序列提取的时空参数从不同侧面描述作物长势,建立作物长势监测的综合性模型,另一方面建立了一个覆盖全国主要农区、由200个县组成的地面调查网络,采集地面实况信息,并采用客户端/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)的混合结构开展系统设计,基于遥感和地面调查两个角度设计实现了国家级作物长势遥感监测业务系统,同时对由于作物种类和监测区域不同引起的长势评价标准不一致、模型定量化和业务系统架构仍需根据应用进一步分解完善等问题进行了讨论。以中国冬小麦主产区为例,进行了作物长势监测试验,取得较好的监测结果。目前该系统已在大尺度作物遥感监测中得到应用。
2009, 25(8):157-163.
摘要:对基于上坡汇流面积的坡长因子算法进行改进,提出考虑上坡土地利用/覆盖对汇流影响的坡长因子算法,运用GIS和RUSLE评估黄土高原四面窑沟流域的土壤侵蚀强度及其与环境因素的关系。结果表明,流域多年平均侵蚀强度 4 399.79 t/(km2·a),属中度侵蚀;侵蚀强度和侵蚀量均随坡度增加而显著增加,80.59%的侵蚀量来源于占流域总面积59.06%的25°以上坡度带;不同坡向的侵蚀强度表现为正阳坡>半阳坡>半阴坡>正阴坡,其中,占总面积45.07%的阳坡产生56.50%的侵蚀量;不同土地利用类型中,占总面积57.07%的草地产生96.37%的侵蚀量,成为目前流域内主要侵蚀产沙源。研究为应用修正通用土壤流失方程在黄土高原进行侵蚀评估提供技术范例,为该区侵蚀防治和水土资源利用提供有益参考。
2009, 25(8):164-168.
摘要:为了能够在网络上从各个角度观察昆虫,该文实现了建立昆虫三维标本的方法。通过自制的拍摄装置,结合图像处理技术,实现了昆虫三维标本影像模型的自动化建模和虚拟展示。并在此基础上,建立了昆虫三维标本网络信息系统。该系统建立的昆虫标本具有建模自动化、全景观察、永久保存等特点,为学习和辨别昆虫提供了数据支持。
2009, 25(8):169-173.
摘要:基于遥感与抽样的农作物种植面积测量方法结合了遥感和抽样理论的优势,已经成为农作物种植面积测量中有着广泛应用前景的测量方法。以格网为单元,进行分层空间抽样,分析在二值图像的情况下,抽样格网大小、分层层数对抽样精度、抽样精度方差、抽样比的影响;将二值图像分类结果定义为作物区,随机混入不同丰度10%,20%,……,100%的冬小麦,在不同冬小麦丰度(即不同的分类误差)的前提下,分析抽样格网大小、分层层数、分类误差对抽样精度、抽样比的影响,确定最优分层定义为6层,在分类误差小于40%(即冬小麦丰度大于60%)的前提下,可以有效地进行空间抽样推算区域冬小麦种植面积,为农作物种植面积测量空间抽样方案的优化提供理论基础。
杨建军 , 邹志荣 , 张 智 , 王云冰 , 张志新 , 燕 飞
2009, 25(8):180-185.
摘要:西北地区95%以上日光温室为土质墙体围护结构,各地温室墙体厚度差异较大。为寻求西北地区节能日光温室土质墙体的最佳厚度,对西北地区新疆维吾尔族自治区塔城市、陕西省杨凌区、甘肃省白银市和宁夏回族自治区银川市等四省区应用面积最广的不同厚度土质墙体节能日光温室环境指标进行分析,研究墙体保温性能和传热特性。综合建造成本和土地利用率得出陕西杨凌地区的最佳厚度为1.0 m,甘肃白银地区的最佳厚度为1.3 m,宁夏银川地区的最佳厚度为1.5 m,新疆塔城地区的最佳厚度为1.4 m。这样的厚度在当地可以满足保温要求,当达到当地的最佳厚度时,再通过增加墙体厚度对提高温室室内环境温度效果不明显。
梁丽娜 , 李 季 , 杨合法 , 解永利 , 徐 智 , 张陇利
2009, 25(8):186-191.
摘要:有机农业作为常规农业的一种替代模式,其对土壤及作物的影响研究逐渐受到学术界的关注。该文通过对日光温室有机、无公害和常规生产模式的比较试验,分析有机生产模式对土壤养分、土壤微生物碳氮以及土壤酶活性的影响。结果表明,经过6年的试验,有机生产模式可显著提高土壤全碳、全氮含量以及土壤微生物量碳、氮含量,并提高土壤主要酶的活性,各项指标均表现为有机模式优于无公害模式优于常规模式。有机生产模式能够显著提高土壤质量,有利于土壤的可持续利用。3种生产模式下夏茬番茄产量有机模式高于无公害模式高于常规模式,且随着种植年限的增加有机模式秋茬作物产量呈增加趋势。
2009, 25(8):192-199.
摘要:该文采用养分流的分析方法,对比分析2007年中国13个沼气发展省份沼气农户和非沼气农户农田养分管理行为的差异。结果显示:两类农户单位面积化肥用量和秸秆还田率方面没有明显差异,部分地区沼气农户生活燃料比例明显减少,但地头秸秆燃烧情况加剧;粪尿养分还田率有较大不同,非沼气农户粪尿直接还田率达到96%,沼气农户只有39%,沼气农户大量粪尿进入沼气池,但只有33%的养分被利用,沼肥养分仅占沼气农户养分输入总量的9%。综合比较,沼气农户家庭有机养分比重仅有24%,而非沼气农户达到了43%;这导致了沼气农户单位面积养分输入总量为 781.62 kg/hm2,显著低于非沼气农户的850.82 kg/hm2。沼气农户的废弃物养分循环利用率只有45%,而非沼气农户达到70%。研究结果表明中国沼气农户并没有因为沼气发展而提高养分再利用,沼肥对化肥的替代效果没有表现出来,导致有机资源浪费。因此,必须加强沼气农户的技术培训,加强沼肥的还田力度,提高养分循环利用率,充分发挥沼气对家庭养分资源再利用的优势。
胡艳霞 , 周连第 , 李 红 , 王爱玲 , 史殿林 , 王 宇 , 严茂超
2009, 25(8):200-203.
摘要:该文采用能值方法对北京郊区生物质大中型秸秆气化站和沼气站的能值投入及产出进行了核算,结果表明,大中型秸秆气化站和沼气站净能值产出率(EYR)均小于1,秸秆气化站净能值产出率为0.55,沼气站净能值产出率为0.70,说明此2种能源经济生产方式效率低,不具备经济活动竞争力。因受到技术水平制约,这2种能源开发方式为经济不合算开发方式,对其开发利用尤其是大中型沼气站的开发利用应有清醒认识,因地制宜地建设并加大技术研发力度;同时要注重其公益性特征,充分挖掘北京郊区生物质资源开发潜力。
2009, 25(8):204-209.
摘要:考察了6种厌氧消化原料的流变特性,研究了物料浓度、温度和发酵时间等因素对流变特性的影响,以期为厌氧消化工艺的设计及设备选用提供基础参数。结果表明,猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪、鸭粪、兔粪原料均为假塑性流体,且符合幂率方程。随浓度增加原料黏度升高,流变指数降低。随着温度的升高,鸭粪、牛粪、鸡粪的黏度呈线性趋势降低,流变指数升高;猪粪、羊粪、兔粪的黏度呈现先减低后升高的趋势。计算得到鸭粪、牛粪、鸡粪的活化能分别为8.018,11.337,8.285 kJ/mol。随着发酵的进行,鸭粪的黏度下降,趋势与TS(总固体)含量变化基本一致,猪粪、羊粪和牛粪黏度呈现上升的趋势,鸡粪与兔粪的黏度变化不明显。
程明杨 , 袁兴中 , 曾光明 , 佟婧怡 , 王立华 , 李 辉 , 丁艳敏
2009, 25(8):210-214.
摘要:在1 L反应釜中对松木屑进行液化试验,采用3种不同溶剂提取固液混合物,从而得到4相油产物。同时研究了反应温度、催化剂对各相产率和组成的影响。研究结果表明,未加催化剂时,在320℃条件下可获得最大油产率;在300℃条件下使用4种不同催化剂,经分析得出负载Fe3+的分子筛催化剂表现出最好的催化效果,产油率达到42.8%,与未加催化剂相比生物油产率提高了9.7%,渣产率降低了5.8%。采用气质联用(GC-MS)对生物油组分进行分析,结果表明:与未加催化剂相比,改性分子筛可以使生物油中长链化合物所占比例明显减小,而主要物质2,6-二丁基羟基甲苯(BHT)的比例显著提高,达到50%以上。添加金属改性催化剂提高了生物质的产油率而且为生产高附加值的化工产品提供了新途径。
2009, 25(8):215-219.
摘要:为充分利用高酸值米糠毛油,将其脱酸成生物柴油原料。采用酯化脱酸方法,通过对多种酯化脱酸催化剂的比较,结果表明氧化锌具有较强的催化活性。氧化锌作为米糠油酯化脱酸的催化剂,分别考察了甘油添加量、催化剂添加量、反应温度、反应时间对酯化脱酸的影响。得到了以下较优工艺参数:真空度为0.1 MPa,甘油添加量为理论甘油量1.044 g,催化剂添加量为油质量的0.1%,反应温度200℃,反应时间6 h。在此优化条件下,米糠油的酸值从38.14 mg/g降至5.17 mg/g,满足了作为生物柴油生产原料的要求。
2009, 25(8):220-225.
摘要:该文采用耐驰STA449C热重分析仪,氮气气氛下,终止温度为600℃,升温速率为5、10、20、30℃/min,对棉秆、棉皮、木质、棉芯的热解特性进行了研究。TG-DTG曲线反映了4种物质具有相似的热解规律,热解过程分为4个阶段:失水,预热,主热解、炭化。棉皮在棉秆结构成分中灰分含量最高,造成其热解残留物较多。木质、棉芯成分中挥发分较多,其最大失重速率较大。通过积分法Stava和微分法Achar两种方法求解了机理函数,研究表明在转化率α=10%~80%过程中,4种物质的活化能较稳定,棉皮活化能值较高。4种物质最可能机理属于随机成核和随后生长机理,但反应级数存在差异。该研究对棉秆再利用及生物质热解装置的正确设计以及工艺参数优化具有重要的指导意义。
2009, 25(8):226-230.
摘要:利用热重分析仪对椰壳在不同升温速率(5、20、40℃/min)下的热解特性及动力学进行了研究,探讨了热解机理。结果表明:椰壳热解过程主要分为脱水、快速热解和缓慢失重;对比不同升温速率下的失重曲线表明,升温速率对热解失重率有明显影响,其最终热解产物的得率随升温速率的增加而减少。运用氮吸附仪测定其吸附等温线,获得不同热解温度对炭化料的孔结构,结果表明:热解温度越高,微孔越发达。使用TG曲线数据,利用分布活化能模型求出相应的活化能,失重率在0.1~0.8之间时,活化能在146~444 kJ/mol,呈“N”形变化。活化能的分布函数,反映了椰壳热解过程中不同阶段反应性能的变化规律,有助于了解椰壳的热解机理。
赵沛义 , 李焕春 , 妥德宝 , 潘学标 , 闫 伟 , 段 玉
2009, 25(8):231-235.
摘要:为了探究中国北方农牧交错带冬春风蚀季节生物篱与作物残茬组合对间作裸露秋翻地的防护作用,采用风蚀圈和野外移动式风洞试验的方法对研究区土壤风蚀情况进行监测,利用PC-3型自动气象站进行风速测定。结果表明,油葵秆生物篱减小了间作裸地近地面风速,提高了地表粗糙度;从防风蚀效果看草谷子茬优于油葵秆生物篱;在距油葵秆生物篱或草谷子茬下风向裸地不同位置处,土壤风蚀量基本呈先增加后减小的单峰曲线变化趋势,在4 m左右土壤风蚀量最大,在篱和茬的双重保护下,距茬5 m处发生了风积现象;土壤风蚀量降低率基本呈“V”字型分布;土壤风蚀模数随风速增大而增加,在生物篱的保护下5~15 m/s风速时土壤风蚀降低率为5.03%~20.53%。因此,油葵秆生物篱具有防风蚀作用,而且与草谷子残茬组合对间作裸地会起到更好的固土防蚀作用。
2009, 25(8):236-241.
摘要:该文以典型生态脆弱带——长江上游地区1980、1990和2000年的土地利用动态数据为基础,参照中国陆地生态系统单位面积服务价值表,结合敏感度分析,探讨了土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响。结果表明,1980-1990年研究区林地、草地和湿地面积都有不同程度增长,生态系统服务价值呈增加趋势;但在1990-2000年间,建设用地、耕地和未利用地面积大幅度增加,且大多来源于林地和草地等地类的转化或退化,使得整个研究期间内各项生态系统服务功能都出现不同程度的衰退。生态系统服务价值也从1980年的11 119.16亿元减少到2000年的11 077.85亿元,净减少值为41.31亿元。该区域快速城市化和以经济利益为目的的发展模式给生态系统服务功能和可持续发展带来巨大压力,这种生态环境急剧退化的趋势必须引起高度重视并进行有效控制。
徐 畅 , 高 明 , 谢德体 , 姜 涛 , 李 莎 , 魏朝富
2009, 25(8):242-248.
摘要:为研究土地整理对紫色丘陵区土壤质量所产生的累积效应,采用野外采样与室内分析相结合的方法,从土壤理化性状及生物学性状的角度出发,分别对土地整理后1、3和5 a间各坡位的土壤质量变化规律进行了探讨。结果表明,在整理年限为1~5 a的范围内,2°~6°、>6°~15°、>15°~25° 3个坡位土壤有机质及速效氮质量分数随整理年限增加呈现先减后增的趋势;土壤速效磷及速效钾质量分数在整理后1a的时间内均降低,但随整理年限的推移速效磷质量分数有回升的趋势,速效钾质量分数却未见回升;土壤阳离子交换量均大于未整理土壤,增幅为19.44%~24.04%。土地整理后的5 a间,土壤生物学性状在各坡位的变化规律增减不一,仅土壤酸性磷酸酶活性在3个坡位处表现出逐渐增加的规律性变化,且具有显著性差异。土壤质量各指标的变化在整理后1 a表现最为不均,整理后3 a和5 a则有一定程度的提高。因此,紫色丘陵区土地整理的实施能促进土壤理化性状和生物学性状的改善,提高土壤综合质量,并且随着整理年限的增加,这种改善土壤质量的效果表现越为明显。
2009, 25(8):249-255.
摘要:利用1996年、2005年Landsat TM/ETM+遥感影像和野外调查数据,运用ArcGIS分析土地利用变化,并基于DEM探究松花江流域哈尔滨段土地利用空间格局的时空演变。结果表明:区域土地利用空间位置转换面积小于其数量变化,土地利用变化面积大小顺序为:林地>耕地>草地>水域>未利用地>建设用地;土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;海拔300~600 m、坡度大于25°的区域,以林地-耕地和草地-耕地为主,局部存在滥垦草地、毁林开荒等现象。该区域是黑龙江省重要粮食产区,此研究有助于加强土地资源的保护和实施退耕还林、还草等农林复合经营措施,对缓解人地矛盾、实现土地资源合理利用及维持区域生态平衡具有重要意义。
2009, 25(8):256-261.
摘要:综合利用遥感和地理信息系统技术,对黄河三角洲1992-2005年间的土地利用变化进行解译判读,构建区域生态系统服务价值评价模型,对生态系统服务价值进行系统核算,量化土地利用变化对黄河三角洲生态系统服务价值的影响。结果表明:黄河三角洲区域生态系统服务价值在1992、1996、2001和2005年分别为48.75×108、49.75×108、58.18×108和 49.22×108元。滩涂地、灌草地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的3种土地利用类型,占到总生态系统服务价值的80%以上。利用马尔柯夫过程对2010年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测,2010年区域生态系统服务价值将减少为47.77×108元。如果考虑海岸线蚀退的趋势,区域生态系统服务价值将会进一步减少。
2009, 25(8):262-267.
摘要:应用决策树模型、BP神经网络和Logistic回归模型等分类法,对龙川县农用地分等进行了实证研究,并对各方法的分等结果有效性进行了评价,同时利用混淆矩阵探讨了样本数量对3种模型分类精度的影响。结果表明,样本数量对模型影响有差异,其中对BP神经网络和决策树模型影响较大,在较多训练样本时,模型的精度较高。在较多样本支持下,BP神经网络精度最高,但训练模型的时间较长,可解释性差;决策树模型既具有较高的精度又具有良好的可解释性;Logistic回归模型表现较差。决策树模型最适合龙川县农用地分等工作。研究结果表明,数据挖掘分类法是有效而准确的土地评价方法,有助于提高土地评价的精度和准确性,对农用地分等方法的优化具有一定的借鉴意义。
苏东晓 , 张名位 , 侯方丽 , 唐小俊 , 魏振承 , 张瑞芬 , 池建伟 , 张 雁 , 邓媛元
2009, 25(8):268-274.
摘要:为了建立速溶龙眼粉的加工技术,运用均匀设计法优化了龙眼干中可溶性固形物酶解提取工艺条件,采用响应面分析法优化了其提取液的喷雾干燥工艺条件,结果表明:以龙眼果肉干(含水率13.62 %)为原料,用果胶酶和纤维素酶同时酶解提取,pH3.1,酶解温度52℃,酶解时间160 min,果胶酶用量0.6‰,纤维素酶用量0.15‰,龙眼干中可溶性固形物得率达85.26%;当酶解提取液中可溶性固形物浓度达25%时,采用喷雾干燥法,选取麦芽糊精为助干剂,其与可溶性固形物含量比0.8:1,热风温度185℃,热风流量26.47 m3/h,入料流量0.20 L/h,在此条件下,龙眼粉得率为48.58%,含水率<5%,水溶性良好,色泽风味佳。由此说明,以龙眼果肉干为原料采取酶解提取与喷雾干燥相结合的工艺可有效加工速溶龙眼粉。
2009, 25(8):275-279.
摘要:杀青作业是提高绿茶加工品质的关键工序,为了提高茶叶加工品质,采用微波、热风、蒸汽、锅炒和蒸汽-热风组合等不同杀青方法对加工后绿茶的感官品质和茶叶内含成分品质特性进行了试验分析,结果表明:微波输出功率 10 kW、时间2.5 min、杀青叶温室75℃,杀青后茶叶的外形色泽、汤色、叶底表现较好,只有香气、滋味欠佳,咖啡碱、茶多酚、维生素C和叶绿素含量最高,分别是2.70%、34.40%、3.335×10-3 mg/g和2.24 mg/g,时间是传统杀青的1/4~1/3,能耗成本是传统杀青的1/3。蒸汽-热风组合杀青时间为6 min(蒸汽和热风各处理3 min)、叶温80℃杀青的茶叶香气最好,氨基酸保留量达到3.48%,感官品质总分达到90.75分。
2009, 25(8):280-287.
摘要:简介了扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)和扫描近场显微术(SNOM)的基本原理并比较了其优缺点,重点阐述了STM、AFM和SNOM在食品中多糖、淀粉、蛋白质和脂质等大分子微观形貌和纳米结构的表征和操纵方面的研究发现和成果,表明高清晰度、高分辨率的STM、AFM和SNOM非常适于食品中大分子在系统保持原生态或者不同状态条件下进行纳米级的结构研究。不断发展的扫描探针显微技术在食品工业中具有巨大发展潜力和广泛应用前景。
2009, 25(8):288-293.
摘要:为了研究微波辅助泡沫干燥方法对黑加仑果浆脱水的适用性,该文选择了合适黑加仑果浆起泡添加剂,并研究了起泡黑加仑果浆的微波干燥特性。选择食品级单甘酯和大豆分离蛋白作为起泡剂,发现其添加量对黑加仑果浆起泡特性有显著的影响,添加6.0%单甘酯和3.0%大豆分离蛋白作为起泡剂,以0.5%的羧甲基纤维素10 mL作为稳定剂,结果表明,加入这组添加剂的果浆在搅拌6 min时,得到的泡沫果浆具有较高膨胀性和稳定性。采用微波辅助泡沫干燥方法对起泡黑加仑果浆进行干燥,试验发现,随着初始微波强度的增大和料层厚度减小,物料的干燥强度显著增加。对比试验的结果表明,微波泡沫干燥速度及干品的色泽品质均优于热风泡沫干燥的。在连续带式微波干燥设备中,起泡黑加仑果浆推荐工艺参数为:初始微波强度14.0 W/g,料层厚度5 mm。因此,微波辅助泡沫干燥技术适用于黑加仑果浆脱水加工。
2009, 25(8):294-298.
摘要:为了解决因海捕鹰爪虾易黑变,对其滥用亚硫酸盐及货架期短等问题,该试验通过正交试验,将壳聚糖与防黑变成分进行复配,研制出一种不含亚硫酸盐的复合型防黑变保鲜剂,并验证了其在鹰爪虾保鲜及防黑变中的作用。结果表明,复合保鲜剂的最佳配比为:壳聚糖 0.5 g/L、植酸 0.5 g/L、乙二胺四乙酸(EDTA) 0.5 g/L、4-己基间苯二酚(4-HR) 0.01 g/L。鹰爪虾经复合保鲜剂处理后,在(5±1)℃贮藏过程中细菌总数和挥发性盐基氮(TVB-N)增加缓慢,黑变被有效抑制,货架期延长约1倍。通过成本核算,处理1 kg鹰爪虾仅需0.22元,具有推广应用的前景。
2009, 25(8):299-304.
摘要:为了延长鸡蛋的保藏期,采用牛至、大蒜、生姜、丁香提取油分别复配成抗菌乳状液对鸡蛋进行涂膜保鲜试验,在5周的贮藏期间,通过对鸡蛋各项感官指标和内部品质指标变化的分析发现,上述植物精油乳状液保鲜剂保鲜效果均优于对照组,尤其以牛至精油乳状液与丁香精油乳状液保鲜效果最好。经牛至精油乳状液和丁香精油乳状液涂膜保鲜过的鸡蛋,在30℃,80%~90%相对湿度情况下,好蛋率为100%,失重率分别为2.824%和2.656%,蛋黄系数为0.1965和0.2129,哈夫单位为40.311和41.312。
韩衍青 , 张秋勤 , 徐幸莲 , 周光宏 , 徐宝才 , 刘军昌
2009, 25(8):305-311.
摘要:为揭示超高压处理后烟熏切片火腿中微生物、理化及感官指标的变化情况,探寻超高压杀菌应用在肉制品保鲜中的可行性,该研究以400 MPa和600 MPa的压力在12℃时对切片包装后的烟熏火腿进行10 min超高压处理,与未经高压处理作对照,4℃贮藏条件下,于0、2、4、6、8、10、12、14周测定处理后样品中的菌落总数、乳酸菌、肠杆菌及耐冷菌,同时对处理后样品的脂肪氧化值、色差值、水分活度等理化指标以及部分感官指标的变化进行了评定。试验结果表明:超高压处理对烟熏切片火腿腐败微生物具有较强的抑制作用,并随压力的升高,抑制效应增强。由于乳酸菌的繁殖,对照组2周后发生腐败变质,而经400 MPa和600 MPa高压处理组产品保质期分别延长至第8和10周。压力处理能够抑制烟熏切片火腿中的乳酸菌,使其处于相当长的低水平期(<104 cfu/g),促使耐冷菌和肠杆菌失去原有竞争能力,致使整个贮藏期内肠杆菌数低于102 cfu/g。超高压处理能够导致样品pH值的显著上升,感官评定认为处理后的样品硬度稍有降低,其他感官指标没有显著变化。包装后采用超高压处理能够有效抑制烟熏切片火腿中的腐败微生物,进一步延长该类肉制品的保质期。
2009, 25(8):312-316.
摘要:为优化超临界CO2萃取毛竹笋油的工艺参数,该研究通过单因素试验和正交试验考察了萃取压力、萃取温度、萃取时间和CO2流量等因素对毛竹笋油得率的影响,并利用气质联用(GC-MS)对毛竹笋油进行成分分析。研究确定超临界CO2萃取毛竹笋油的较佳工艺为:萃取压力25 MPa、萃取温度55℃、萃取时间2.5 h和CO2流量15 L/h,较佳工艺条件下笋油得率为5.74%;GC-MS分析毛竹笋油,共鉴定出17种组分,其中β-谷甾醇、9,12-十八碳二烯酸和9,12,15-十八碳三烯酸的相对含量分别为26.00%、10.50%和9.83%。